【導讀】置、洞門結構、洞身初期支護與二次襯砌的設計。此次畢業(yè)設計可使同學掌握。一般鐵路隧道的設計流程和主要方法，鍛煉學生對鐵路隧道結構的設計能力。有一定得綜合分析和解決實際問題的能力。中文摘要、英文摘要；工程概況、設計意圖、結構計算及施工方法等。隧道縱斷面設計圖；比例：1：2021；該項工程預5年左右完成,2021年投入運營。京滬高速鐵路建成后,與既有京滬鐵路實現(xiàn)客貨分流。新建的高速鐵路為客。運專線,既有的京滬鐵路為貨運主線。屆時,北京至上海高速列車全程運行時間只。京滬通道運輸能力緊張的狀況,真正實現(xiàn)“人便其行、貨暢其流”。張夏隧道進口里程為DK427+980，出口里程DK428+672，隧道全長692米。隧道主要穿越低山區(qū)，具有復雜環(huán)境條件下隧道工程特點。出隧道在山嶺段二次襯砌中的受力與變形進行驗算，并得出驗算結果。

　　

【正文】 中厚層狀，弱風化，局部夾薄層泥灰?guī)r。 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 3 頁 泥灰?guī)r：灰黃色，泥質結構，層理發(fā)育，弱風化，局部夾薄層灰?guī)r。 灰?guī)r：青灰色，弱風化，隱晶結構、局部泥質結構。 隧道區(qū)地處魯中隆斷區(qū)的泰山凸起地帶，該區(qū)為下古生界蓋層出露區(qū)，中生代長期處于隆起狀態(tài)，主要發(fā)育不同方向的脆性斷裂。新生代 構造活動較強烈，主要表現(xiàn)為上隆遭受強烈剝蝕，又加上地質條件的差異性，使本區(qū)寒武系張夏組石灰?guī)r產生了眾多重力式滑移體，成為本區(qū)新構造運動行跡的一個重要特征。隧道通過的滑移體據(jù)推測在上更新世之前形成，兼具滑坡與崩塌的特征，其垂直落距大，滑移距離短，無明顯的滑面。 根據(jù)濟南及張夏地區(qū)區(qū)域地質特點，結合本次勘察鉆探及物探成果以及調繪情況綜合考慮，該滑移體現(xiàn)處于穩(wěn)定狀態(tài)。 新黃土、粉質黏土 Ⅱ ； 碎石土、壓碎巖 Ⅲ 塊石土 Ⅳ ～Ⅴ ； 灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r （弱風化） Ⅴ 粉砂巖夾頁巖（全、強風化） Ⅳ （弱風化） Ⅴ 粉砂質灰?guī)r （弱風化） Ⅴ 泥灰?guī)r夾頁巖（弱風化） Ⅴ 泥灰?guī)r （弱風化） Ⅴ 根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB183062021）附錄 A《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》，本場地地震動峰值加速度 為 (地震基本烈度為Ⅵ度）。 。 隧道內少量基巖裂隙水。 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 4 頁 隧道圍巖分級 根據(jù)《 鐵路工程地質勘察規(guī)范》（ GB10012～ 2021）附錄 E，在白堊系全風化段，彈性波速在 2021m/s以下。弱風化完整段，砂質泥巖彈性波速一般在 2021～2600m/s 之間，圍巖等級為 V～ IV 級。完整砂巖層彈性波速個別達到 3000～3500m/s，個別鉆孔的泥質砂巖彈性波速接近 3000m/s。整個區(qū)域內巖層強度較低，地層以軟質類巖層為主。隧道通過弱風化軟巖巖體，巖體較完整，隧道圍巖基本分級一般為 IV 級，隧道通過全強風化軟巖巖體以及高階地土層時，圍巖分級一般為低至 V 級，隧道通過河漫灘土層時，圍巖分級一般低至 VI 級。綜合考慮隧道場址巖土層的巖性特征與分布特征，以及地下水和洞身埋深，隧道基本分級主要見表 13 表 13 隧道圍巖基本分級表 圍巖分級 主要工程地質特征 結構特征和完整狀態(tài) 圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài) VI 欠壓實－稍壓實人工填土，軟塑性－可塑性的沖洪積成因粘土及砂土、軟土、碎石土、地下水豐富，遇水軟化，崩解的殘積土及溶洞充填物 粘性土上呈松軟狀，飽水砂土、碎石上呈松散－稍密、中密狀 圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài) V 硬塑性土層、全強風化巖及風化谷、遇水軟化崩解，溶洞巖溶 呈塊石、碎石狀，泥質膠結，膠結差，或為溶洞， 易輸錢化崩解或突水、突泥、涌水 圍巖易坍塌，處理不當會出現(xiàn)大坍塌，側壁經常小坍塌，或大量突水突泥 IV 碎屑巖弱風化帶，巖石完整。 呈中至厚層狀，大部分為較軟巖，但巖體完整 拱部無支護時 可產生較大的坍塌，側壁有時失去穩(wěn)定 ，有水時，易風化、軟化崩解 隧道圍巖分級表 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 5 頁 起訖里程 圍巖級別 長度（ m） DK427+980～ DK428+030 Ⅴ 50 DK428+030～ DK428+120 IV 90 DK428+120～ DK428+370 Ⅴ 250 DK428+370～ DK428+610 IV 240 DK428+610～ DK428+660 Ⅴ 55 各段巖土工程條件評價及工程措施建議 張夏 隧道工程設計范圍 DK427+980～ DK428+672，長 692m。 張夏 隧道主 要通過地層為 寒武系下統(tǒng)（∈ 1）的粉砂巖夾頁巖，灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁巖等 ， 兼具滑坡與崩塌的特征，其垂直落距大，滑移距離短，無明顯的滑面 ， 自穩(wěn)能力相對較差，隧道設計及施工時應充分考慮。 隧道進口明挖段評價 DK427+980～ DK427+995 為一丘間小 山坡 ，地面高程為 ～ 米，地面起伏不平。開 挖地層主要有人工填土、殘坡積粉質粘土、 粉砂巖夾頁巖、泥 灰?guī)r泥、灰?guī)r 。圍巖籌等級為 V級，巖土施工籌等級為 III～ IV 級。 隧道進口地處地層為殘坡積層以及含 粉砂巖夾頁巖、泥灰?guī)r泥、灰?guī)r 全強風化層，多為軟巖，由于軟巖強風化層易軟化崩解、易風化，工程性質相對較差，暗挖易塌，明挖應采取的支護措施 ，應加強支護，防止發(fā)生邊坡坍塌和人工填土滑坡，此外，由于土體及全風化層屬可壓縮地層，設計中應加強地基變形計算，不能滿足要求進行地基處理。進口建議邊仰坡坡率為 1： ~1： ，邊仰坡控制高度 6米，設計時應盡量降低邊仰坡 高度，放緩邊坡坡坡率?；坶_挖應加強排水工作，以防雨水辦公浸泡軟坑壁及坑內巖上，以防基坑壁坍塌。 隧道洞身段 根據(jù)物探資料： DK428+221 往小 里程方向為 粉砂巖與頁巖 為主，大里程方向以 石灰 巖為主，與 砂 巖 泥灰?guī)r 呈順層接觸。里程 DK128+130 推測為砂礫巖與泥 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 6 頁 質砂巖分界線。 DK428+442~ DK428+645 巖性單一，主要為 石灰 巖， 夾雜泥灰?guī)r 。 綜合分析鉆探、物探、測井及水文地質試驗資料，特別須注意的地段有： DK428+120～ DK428+370 段，圍巖破碎 , 隧道洞身穩(wěn)定性差， 洞內施工放小 炮，防止洞頂?shù)魤K、突水、冒泥 ，應加強排水和加固措施 。 隧道洞身經過的地層絕大部分為軟巖或極軟巖，易風化、易軟化崩解，開挖后應及時支護。 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 7 頁 第 ２ 章 張夏 隧道總體設計 設計依據(jù)及范圍 設計采用的標準、規(guī)范及規(guī)程 《鐵路隧道設計規(guī)范》 《鐵路隧道防排水技術規(guī)范》 《混凝土結構設計規(guī)范》 《錨桿噴射混凝土支護規(guī)范》 《新建時速 300～ 350 公里客運專線鐵路設計暫行規(guī)定》（鐵建設【 2021】47 號） 《時速 350 公里客運專線鐵路雙線 隧道復合式襯砌》（通隧【 2021】 0301） 《地下工程防水技術規(guī)范》（ GB50108） 《客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準》（鐵建設【 2021】 160號） 設計范圍 張夏 隧道工程設計范圍 DK427+980～ DK428+672，長 692m。 總體線位 隧道位于 R=7000m的曲線上，隧道洞身植被較少。 隧道縱坡 張夏隧道經過地區(qū)為低山區(qū)，地形起伏較大，進口處山坡坡度約為 10176。，出口坡度約為 15176。，洞內有 ‰下坡。 隧道建設規(guī)模 隧道工程范圍 1020m，暗洞段 長 692m，全隧道共設置三座豎井，隧道建設規(guī)模見第一章節(jié)。 軌道類型 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 8 頁 隧道采用雙式無碴軌道，軌道高度 . 主要技術標準與設計原則 主要技術標準 ：客運專線； ：雙線； ：一般 9000m，困難 7000m； ： 5m :20‰ ： 700m ：電力； ：自動控制； ：綜合調度集中； 隧道建筑限界及襯砌內輪廓 隧道建筑限界 本隧道按《京滬高速鐵路 設計暫行規(guī)定》（鐵建設【 2021】 157 號）執(zhí)行，建筑限界下圖 所示。 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 9 頁 圖 隧道建筑限界圖 (cm) 隧道襯砌內輪廓 為滿足隧道緩解空氣動力學效應的要求，隧道軌面以上 (或救援通道底面以上 )有效面積保持 100 ㎡ ,雙線隧道凈空有效面積 ㎡，內設雙側救援通道，救援通道寬 、高 ,工程技術作業(yè)空間 。隧道內線間距 5m。 隧道底部結構按無砟道床設計。 隧道斷面均采用曲墻帶仰拱形式， Ⅱ級圍巖設置鋼筋混凝土底板， Ⅱ級以下圍巖設置仰拱， 仰拱與邊墻采用圓順連接，仰拱矢跨比一般不小于 1／ 12，連接部半徑 為 。 軌面自溝槽頂面下移 30cm，雙側水溝方案， 各設置兩槽一溝， 道兩側溝槽頂面寬 ， 電纜槽寬分別為 35cm、 30cm，水溝寬 30cm，深均為 30cm。 電纜槽設置蓋板，能開啟維護。 溝槽邊線距同側線路中線 。軌上斷面均采用單心圓形式。 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 10 頁 圖 隧道襯砌內輪廓（ cm） 主體設計原則 隧道設計使用年限： 100 年 主體結構安全等級：一級 隧道按百年一遇高水位設計，按三百年一遇水位校核，并滿足低水位的設計要求 隧道抗震設計應滿足相關規(guī)范的要求，洞門、洞口敞開段及洞身 淺埋段應滿足國防對鐵路的要求 為確保運營安全，暗挖地段二次襯砌按受全部荷載設計，初期支護是隧道主體結構的組成部分，必須滿足施工安全和控制地面沉降的要求。 運營期間隧道抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)≥ 。 結構允許裂縫開展寬度≤ ，允許出現(xiàn)貫穿裂縫。 防水等級：一級，地下水位在拱頂以上深度≤ 50m地段采用全封閉不排水方式，﹥ 50m 地段采用容許少量排水的方式。 隧道洞門設計 隧道進口里程 DK427+980，主要為 粉砂巖與頁巖互層，以粉砂巖為主 ，洞 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 11 頁 門采用帽檐斜切式；出口里程 DK428+672， 以灰?guī)r、泥灰?guī)r及 頁巖為主，洞門也采用 帽檐斜切式 。 主體地建工程設計 暗挖隧道段設計 （一）襯砌類型 暗挖段隧道按噴錨構筑法原理進行設計，采用復合式初砌。 （二）結構設計 初期支護的主要作用是保證施工安全和控制地面沉降，其支護參數(shù)依據(jù)工程類比并輔以必要的理論分析，以及考慮機械開挖及弱爆破法施工的工藝特點確定。初期支護是主體結構的一部分。 對采用全封閉防水型式地段，二次襯砌按承受排水系統(tǒng)地段，二次襯砌按承受全圍巖壓力荷結構模式進行計算。 （三）暗挖隧道段施工方法 本隧道 IV 級圍巖地段均為深埋，因 此一般情況下考慮采用三臺階法施工，必要 時對臨時仰拱采用鋼架噴射混凝土封閉。 深埋段 V級圍巖采用 雙側壁導坑 臨時仰拱法施工，必要時對臨時仰拱采用鋼架噴射混凝土封閉。 開挖時時刻注意，若圍巖類別劃分與實際不符，立即改變施工程序。 出 口淺埋段 隧道進 出 口淺埋段、風化層較厚段采用雙側壁導坑法施工。 （四）暗挖隧道段超前支護 IV級圍巖設置長 的 φ 42mm 中空注漿超前錨桿， 局部破碎地段注漿加固圍巖， 超前錨桿環(huán)向間距是 。 V級圍巖設置長 φ 42mm 的超前小導管 注漿 ，超前小導管環(huán)向 間距是 。 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 12 頁 IV 級 加強地段格柵間距 ， V級 加強地段格柵間距 。臨時支護各種技術參數(shù)與永久支護相同。 為保證進洞安全以及洞身 DK428+110～ DK428+380 段下穿滑移體地段，采用φ 108mm長管棚超前支護，保證隧道進洞安全。 明挖法暗埋段及引道段設計 （一）設計范圍 本隧道明挖結構設計范圍共有 兩 段，分為：進口端洞身拱形明挖暗埋段（ DK427+980～ DK427+995）、出口端洞身拱形明挖段（ DK428+657～DK428+672）。共計 30m （二）圍護 結構 設計原則 （ 1）本工程的基坑采用明挖順作，圍護結構為基坑開挖時候的擋土結構，使用階段不參與主體結構受力。 （ 2）圍護結構要確保施工期安全穩(wěn)定，控制其變形和沉降，防止對周圍環(huán)境產生明顯不利影響。 （ 3）基坑開挖深度≥ 10m的安全等級為二級；開挖深度﹤ 10m的安全等級為三級。 基坑圍護結構的計算荷載 作用在圍護結構上的荷載為施工荷載，水土壓力，考慮地面超載 20KPa。 圍護結構概況 表 21 圍護結構概況表 大學本科 畢業(yè)設計 (論文 ) 第 13 頁 工程段 里程 長度 (m) 基坑深度（ m） 基