【導(dǎo)讀】置、洞門結(jié)構(gòu)、洞身初期支護(hù)與二次襯砌的設(shè)計(jì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)可使同學(xué)掌握。一般鐵路隧道的設(shè)計(jì)流程和主要方法，鍛煉學(xué)生對(duì)鐵路隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能力。有一定得綜合分析和解決實(shí)際問題的能力。中文摘要、英文摘要；工程概況、設(shè)計(jì)意圖、結(jié)構(gòu)計(jì)算及施工方法等。隧道縱斷面設(shè)計(jì)圖；比例：1：2021；該項(xiàng)工程預(yù)5年左右完成,2021年投入運(yùn)營。京滬高速鐵路建成后,與既有京滬鐵路實(shí)現(xiàn)客貨分流。新建的高速鐵路為客。運(yùn)專線,既有的京滬鐵路為貨運(yùn)主線。屆時(shí),北京至上海高速列車全程運(yùn)行時(shí)間只。京滬通道運(yùn)輸能力緊張的狀況,真正實(shí)現(xiàn)“人便其行、貨暢其流”。張夏隧道進(jìn)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(fù)雜環(huán)境條件下隧道工程特點(diǎn)。出隧道在山嶺段二次襯砌中的受力與變形進(jìn)行驗(yàn)算，并得出驗(yàn)算結(jié)果。

　　

【正文】 中層狀，局部夾薄層泥灰?guī)r，全風(fēng)化～弱風(fēng)化。 頁巖夾泥灰?guī)r：紫紅色，夾灰黃色及灰綠色條紋，強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化。 粉砂質(zhì)灰?guī)r：紫紅色，淺紅色，夾灰黃色條紋，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，中厚層狀，弱風(fēng)化，局部夾薄層泥灰?guī)r。 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁 泥灰?guī)r：灰黃色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層理發(fā)育，弱風(fēng)化，局部夾薄層灰?guī)r。 灰?guī)r：青灰色，弱風(fēng)化，隱晶結(jié)構(gòu)、局部泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。 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(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為上隆遭受強(qiáng)烈剝蝕，又加 上地質(zhì)條件的差異性，使本區(qū)寒武系張夏組石灰?guī)r產(chǎn)生了眾多重力式滑移體，成為本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)行跡的一個(gè)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(jì)南及張夏地區(qū)區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合本次勘察鉆探及物探成果以及調(diào)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(zhì)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(fēng)化） Ⅴ 粉砂巖夾頁巖（全、強(qiáng)風(fēng)化） Ⅳ （弱風(fēng)化） Ⅴ 粉砂質(zhì)灰?guī)r （弱風(fēng)化） Ⅴ 泥灰?guī)r夾頁巖（弱風(fēng)化） Ⅴ 泥灰?guī)r （弱風(fēng)化） Ⅴ 根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB183062021）附錄 A《中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》，本場地地震動(dòng)峰值加速度 為 (地震基本烈度為Ⅵ度）。 。 隧道內(nèi)少量基巖裂隙水。 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁 隧道圍巖分級(jí) 根據(jù)《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（ GB10012～ 2021）附錄 E，在白堊系全風(fēng)化段，彈性波速在 2021m/s以下。弱風(fēng)化完整段，砂質(zhì)泥巖彈性波速一般在 2021～2600m/s 之間，圍巖等級(jí)為 V～ IV 級(jí)。完整砂巖層彈性波速個(gè)別達(dá)到 3000～3500m/s，個(gè)別鉆孔的泥質(zhì)砂巖彈性波速接近 3000m/s。整個(gè)區(qū)域內(nèi)巖層強(qiáng)度較低，地層以軟質(zhì)類巖層為主。隧道通過弱風(fēng)化軟巖巖體，巖體較完整，隧道圍巖基本分級(jí)一般為 IV 級(jí)，隧道通過全強(qiáng)風(fēng)化軟巖巖體以及高階地土層時(shí)，圍巖分級(jí)一般為低至 V 級(jí)，隧道通過河漫灘土層時(shí)，圍巖分級(jí)一般低至 VI 級(jí)。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(jí)主要見表 13 表 13 隧道圍巖基本分級(jí)表 圍巖分級(jí) 主要工程地質(zhì)特征 結(jié)構(gòu)特征和完整狀態(tài) 圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài) VI 欠壓實(shí)－稍壓實(shí)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(qiáng)風(fēng)化巖及風(fēng)化谷、遇水軟化崩解，溶洞巖溶 呈塊石、碎石狀，泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)差，或?yàn)槿芏?，易輸錢化崩解或突水、突泥、涌水 圍巖易坍塌，處理 不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)大坍塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌，或大量突水突泥 IV 碎屑巖弱風(fēng)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(hù)時(shí) 可產(chǎn)生較大的坍塌，側(cè)壁有時(shí)失去穩(wěn)定 ，有水時(shí)，易風(fēng)化、軟化崩解 隧道圍巖分級(jí)表 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁 起訖里程 圍巖級(jí)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(píng)價(jià)及工程措施建議 張夏 隧道工程設(shè)計(jì)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(duì)較差，隧道設(shè)計(jì)及施工時(shí)應(yīng)充分考慮。 隧道進(jìn)口明挖段評(píng)價(jià) 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(zhì)粘土、 粉砂巖夾頁 巖、泥 灰?guī)r泥、灰?guī)r 。圍巖籌等級(jí)為 V級(jí)，巖土施工籌等級(jí)為 III～ IV 級(jí)。 隧道進(jìn)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(qiáng)風(fēng)化層，多為軟巖，由于軟巖強(qiáng)風(fēng)化層易軟化崩解、易風(fēng)化，工程性質(zhì)相對(duì)較差，暗挖易塌，明挖應(yīng)采取的支護(hù)措施 ，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，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(fēng)化層屬可壓縮地層，設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)地基變形計(jì)算，不能滿足要求進(jìn)行地基處理。進(jìn)口建議邊仰坡坡率為 1： ~1： ，邊仰坡控制高度 6米，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量降低邊仰坡高度，放緩邊坡坡坡率?；坶_挖應(yīng)加強(qiáng)排水工作，以 防雨水辦公浸泡軟坑壁及坑內(nèi)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?yàn)?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(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 6 頁 質(zhì)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(zhì)試驗(yàn)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(nèi)施工放小炮，防止洞頂?shù)魤K、突水、冒泥 ，應(yīng)加強(qiáng)排水和加固措 施 。 隧道洞身經(jīng)過的地層絕大部分為軟巖或極軟巖，易風(fēng)化、易軟化崩解，開挖后應(yīng)及時(shí)支護(hù)。 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 7 頁 第 ２ 章 張夏 隧道總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù)及范圍 設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及規(guī)程 《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 《鐵路隧道防排水技術(shù)規(guī)范》 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 《錨桿噴射混凝土支護(hù)規(guī)范》 《新建時(shí)速 300～ 350 公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)【 2021】47 號(hào)） 《時(shí)速 350 公里客運(yùn)專線鐵路雙線隧道復(fù)合式襯砌》（通隧【 2021】 0301） 《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（ GB50108） 《客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》（鐵建設(shè)【 2021】 160號(hào)） 設(shè)計(jì)范圍 張夏 隧道工程設(shè)計(jì)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(jīng)過地區(qū)為低山區(qū)，地形起伏較大，進(jìn)口處山坡坡度約為 10176。，出口坡度約為 15176。，洞內(nèi)有 ‰下坡。 隧道建設(shè)規(guī)模 隧道工程范圍 1020m，暗洞段長 692m，全隧道共設(shè)置三座豎井，隧道建設(shè)規(guī)模見 第一章節(jié)。 軌道類型 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁 隧道采用雙式無碴軌道，軌道高度 . 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)原則 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ：客運(yùn)專線； ：雙線； ：一般 9000m，困難 7000m； ： 5m :20‰ ： 700m ：電力； ：自動(dòng)控制； ：綜合調(diào)度集中； 隧道建筑限界及襯砌內(nèi)輪廓 隧道建筑限界 本隧道按《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)【 2021】 157 號(hào)）執(zhí)行 ，建筑限界下圖 所示。 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁 圖 隧道建筑限界圖 (cm) 隧道襯砌內(nèi)輪廓 為滿足隧道緩解空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)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(nèi)設(shè)雙側(cè)救援通道，救援通道寬 、高 ,工程技術(shù)作業(yè)空間 。隧道內(nèi)線間距 5m。 隧道底部結(jié)構(gòu)按無砟道床設(shè)計(jì)。 隧道斷面均采用曲墻帶仰拱形式， Ⅱ級(jí)圍巖設(shè)置鋼筋混凝土底板， Ⅱ級(jí)以下圍巖設(shè)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(cè)水溝方案， 各設(shè)置兩槽一溝， 道兩側(cè)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(shè)置蓋板，能開啟維護(hù)。 溝槽邊線距同側(cè)線路中線 。軌上斷面均采用單心圓形式。 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁 圖 隧道襯砌內(nèi)輪廓（ cm） 主體設(shè)計(jì)原則 隧道設(shè)計(jì)使用年限： 100 年 主體結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：一級(jí) 隧道按百年一遇高水位設(shè)計(jì)，按三百年一遇水位校核，并滿足低水位的設(shè)計(jì)要求 隧道抗震設(shè)計(jì)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范的要求，洞門、洞口敞開段及洞身淺埋段應(yīng)滿足國防對(duì)鐵路的要求 為確保運(yùn)營安全，暗 挖地段二次襯砌按受全部荷載設(shè)計(jì)，初期支護(hù)是隧道主體結(jié)構(gòu)的組成部分，必須滿足施工安全和控制地面沉降的要求。 運(yùn)營期間隧道抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)≥ 。 結(jié)構(gòu)允許裂縫開展寬度≤ ，允許出現(xiàn)貫穿裂縫。 防水等級(jí)：一級(jí)，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(shè)計(jì) 隧道進(jìn)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(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (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(shè)計(jì) 暗挖隧道段設(shè)計(jì) （一）襯砌類型 暗挖段隧道按噴錨構(gòu)筑法原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用復(fù)合式初砌。 （二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 初期支護(hù)的主要作用是保證施工安全和控制地面沉降，其支護(hù)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(jī)械開挖及弱爆破法施工的工藝特點(diǎn)確定。初期支護(hù)是主體結(jié)構(gòu)的一部分。 對(duì)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(jié)構(gòu)模式進(jìn)行計(jì)算。 （三）暗挖隧道段施工方法 本隧道 IV 級(jí)圍巖地段均為深埋，因此一般情況下考慮采用三臺(tái)階法施工，必要 時(shí)對(duì)臨時(shí)仰 拱采用鋼架噴射混凝土封閉。 深埋段 V級(jí)圍巖采用 雙側(cè)壁導(dǎo)坑 臨時(shí)仰拱法施工，必要時(shí)對(duì)臨時(shí)仰拱采用鋼架噴射混凝土封閉。 開挖時(shí)時(shí)刻注意，若圍巖類別劃分與實(shí)際不符，立即改變施工程序。 出 口淺埋段 隧道進(jìn) 出 口淺埋段、風(fēng)化層較厚段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。 （四）暗挖隧道段超前支護(hù) IV級(jí)圍巖設(shè)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(jí)圍巖設(shè)置長 φ 42mm 的超前小導(dǎo)管 注漿 ，超前小導(dǎo)管環(huán)向間距是 。 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 12 頁 IV 級(jí) 加強(qiáng)地段格柵間距 ， V級(jí) 加強(qiáng)地段格柵間距 。臨時(shí)支護(hù)各種技術(shù)參數(shù)與永久支護(hù)相同。 為保證進(jìn)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(hù)，保證隧道進(jìn)洞安全。 明挖法暗埋段及引道段設(shè)計(jì) （一）設(shè)計(jì)范圍 本隧道明挖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范圍共有 兩 段，分為：進(jìn)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(jì) 30m （二）圍護(hù)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)原則 （ 1）本工程的基坑采用明挖順 作，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為基坑開挖時(shí)候的擋土結(jié)構(gòu)，使用階段不參與主體結(jié)構(gòu)受力。 （ 2）圍護(hù)結(jié)構(gòu)要確保施工期安全穩(wěn)定，控制其變形和沉降，防止對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生明顯不利影響。 （ 3）基坑開挖深度≥ 10m的安全等級(jí)為二級(jí)；開挖深度﹤ 10m的安全等級(jí)為三級(jí)。 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算荷載 作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載為施工荷載，水土壓力，考慮地面超載 20KPa。 圍護(hù)結(jié)構(gòu)概況 表 21 圍護(hù)結(jié)構(gòu)概況表