隧道洞门设计计算书.docx
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隧道洞门设计计算书
附件三
(隧道工程课程设计)
设计说明书
龙洞隧道洞门设计
龙洞隧道洞身支护设计
起止日期:
2012年12月17日至2012年12月21H
学
生姓名
豹哥
班
级
道桥1001
学
弓
1000000000
成
绩
指导教师(签字)
唐老师
包装土木教学部
2012年12月21日
前言2
1.1设计依据以及总体原则3
1.2隧道设计参考规范和资料4
1.2.1执行的标准、规范、规程:
4
1.2.3隧道建设规模4
1.3隧道工程地质条件5
1.3.1自然地理条件错误!
未定义书签。
1.3.2工程地质条件5
1)第四系更新统(QJ5
2)板溪群五强溪组(Pg)5
1.4区域地质构造6
1.5地震6
1.6水文地质条件6
1.7不良地质6
1.8地下气体7
1.9工程地质评价7
1.9.1区域地质稳定性评价7
1.9.2隧道工程地质评价7
1.9.3隧道长沙端洞门及边、仰坡稳定性评价7
1.9.4隧道湘潭端洞门及边、仰坡稳定性评价7
1.9.5隧道洞身段围岩稳定性评价7
1.9.6水文地质评价8
1.10.1结论和建议8
1.10.2隧道平纵面设计9
1.10.3联系道及救援通道9
2隧道洞门设计9
2.1洞门形式的选择9
2.2土压力计算10
2.3洞门稳定性验算11
2.4洞门排水设计图如下:
15
3洞身支护和二衬设计15
3.1内轮廓的设计15
3.2衬砌的支护设计15
3.2.1初期支护15
3.2.2二次衬砌15
3.3围岩压力的计算16
3.3.1计算断面参数确定16
3.3.2荷载确定16
3.3.3衬砌儿何尺寸16
3.4计算位移17
3.4.1单位位移17
3.4.2载位移-主动荷载在基木结构屮引起的位移18
3.4.3载位移-单位弹性抗力引起的位移19
3.4.4墙底(弹性地基上的刚性梁)位移20
3.4.5解力法方程21
3.4.6计算主动和被动荷载9九=1)分别产生的衬砌内力....21
3.4.7最大抗力值的求解22
3.4.8计算衬砌总内力22
3.4.9衬砌截面强度验算22
内力图23
配筋计算23
附录课程设计任务书23
致谢词26
前言
隧道是一种修建在地下,两端有出口,供车辆、行人、水流及管线等通过的工程建筑物。
随着科学技术和经济的发展,人们越来越强调人与自然的和谐,逐渐摒弃了以往那种大开挖的场面,隧道工程取而代之。
本设计是对拟建龙洞隧道结构进行设计。
设计主要以《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)规范为依据。
通过木次设计,我系统地巩固了所学的专业知识,并对隧道工程进行了前所未有的探索。
通过木次设计,掌握了直墙拱隧道的设计步骤和构造原理,以及计算理论和计算方法,对该直墙拱隧道各个方而知识有了比较全面、系统、深入的了解,锻炼了查阅相光资料和独立思考的能力。
本设计主要对本隧道进行了初期支护设计、二次衬砌设计、洞门设计,并对初期支护设计和二次衬砌设计做了较详细的阐述和较深的探讨。
在设计过程屮,感谢唐文彪老师、祝老师给予了我精心指导和热心的帮助,班上同学也给予了我莫大的帮助和支持,使我的设计得以顺利完成,在此,我谨向各位老师和同学表示衷心的谢谢。
由于本人水平有限,设计中难免有不足和错误之处,敬请各位老师和同学批评指正,本人将虚心接受并加以更正。
1.1设计依据以及总体原则
该隧道设计说明书及隧道纵剖面图。
采用高速公路建设标准,设计速度120km/h,全线按4车道设计,路基宽度34.5m。
隧道横通道为隧道洞内发生紧急事故时避难设施,含车行横通道和人行横通道。
3、隧道路面横坡:
单向坡-2%(直线段)。
b、隧道内最大纵坡:
±3%;最小纵坡:
±0.3%。
c、设计荷载:
公路一1级。
d、隧道防水等级:
一级;二次衬砌確抗渗等级不小于S6。
1.2隧道设计参考规范和资料
1.2.1执行的标准、规范、规程:
《公路工程技术标准》
(JTGB01-2003)
《公路路线设计规范》
(JTGD20-2006)
《公路隧道设计规范》
(JTGD70-2004)
《公路隧道通风照明技术规范》
(JTJ026.1-1999)
《公路水泥混凝士路面设计规范》
(JTGD40-2002)
《公路工程抗震设计规范》
(JTJ004-89)
《公路隧道施工技术规范》
(JTJ042-94)
《地下工程防水技术规范》
(GB50108-2001)
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》
(GB50086-2001)
《公路隧道设计细则》TB10003-2001
《隧道》铁路工程技术手册
《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》TB10108-2002
1.2.3隧道建设规模
隧道长度、桩号一览表表3.1
隧道名称
隧道长度
长沙端洞口
湘潭端洞口
洞口桩号
设计高程(m)
洞口桩号
设计高程(m)
龙洞隧道
左洞
658
ZK146+162
103.56
ZK146+820
122.19
右洞
605
K146+160
103.65
K146-765
121.25
1.2.4本隧道采用的新技术、新工艺、新材料主要有:
(1)、采用清浊分流的防排水措施:
路面下设屮央排水管,用于排除围岩集水;边水沟
用于排除营运清洗污水、消防污水和其它废水,以便污水在洞外处理后再予以排放,实行清水和污水的分开排放,减轻排水系统的压力。
(2)、采用连续配筋水泥栓面层,路面纵横向均设置钢筋,延长路面的使用寿命。
(3)、防水卷材,采用热风双焊缝无钉铺设工艺,保证了防水层的完整性又便于施工。
(4)、采用双组份聚硫密封膏处理沉降缝的防水问题,解决沉降缝的渗漏水问题。
1.3隧道工程地质条件
地理位置:
拟建龙洞隧道位于长沙市岳麓区莲花乡,长沙端进口洞门位于华宝村龙洞组栈龙坝东侧通村公路边,交通条件较好,湘潭端出口洞门位于汗冲组西北侧,距机耕路约150m,交通条件较差。
气象:
场地区属中亚热带季风性湿润气候区,四季分明,春末夏初多雨,年均气温16.8-17.3°C,年降水量1358mm,无霜期260-276天。
地形地貌:
隧道区属剥蚀丘陵地貌,山体形态不规则,其山脉走向大致呈东西向,洞身横穿山体鞍部,山坡植被茂密,坡面沟谷呈鸡爪状四面延伸,地形切割强烈,起伏变化较大,地面高程变化在95-235m之间,高差50〜130m。
最大埋深位于K144+580处,埋深116.9m。
隧道长沙端位于山坡坡脚,洞轴线与等高线大角度相交,洞门地形条件较好,山坡自然坡度
35〜40°,地面高程变化在104〜110m;湘潭端位于山坡坡脚冲沟部位,洞轴线与等高线交角约
40°,左线洞门右侧有偏压,山坡自然坡度约30〜35°,地面高程变化在120〜125m。
1.3.2工程地质条件
据地质调査以及勘探成果,隧道区出露的地层有第四系粉质黏土,板溪群五
强溪组变质砂岩等,现由新至老分述如下:
1)第四系更新统(Q)
1粉质黏土:
黄色,褐黄色,稍湿,硬塑,含粒径2-4cm碎石10—20%,成分为强风化砂岩,表层约40cm植物根系发育,层厚1〜2m,零星分布于隧道区山坡坡脚及沟谷部位。
2碎石土:
褐黄色,密实,稍湿,粒径2-8cm,含量60-70%,棱角状,成分为变质砂岩,粉质黏土充填,层厚0.5〜1.0m,零星分布于隧道区山坡部位。
2)板溪群五强溪组(Pt-)
①变质砂岩:
中厚层状,变余砂质结构,广泛分布于隧道区。
其中:
全风化,紫红色,原岩结构基本破坏,岩芯呈硬塑一坚硬土柱状,层厚约4m,主要分布于简家坳端山坡。
强风化,紫红色、灰黄色夹灰白色,变余砂质结构,局部夹微薄层凝灰质砂岩,节理裂隙发育,岩芯呈碎石状、碎块状,少量短柱状,从上至下岩石逐渐变硬,RQD值为0-10%,厚约11.2m,主要分布于简家坳端山坡。
中风化,紫红色夹灰白色,节理裂隙发育,岩芯呈短柱状、碎块状,RQD值为25-30%。
微风化,紫红色夹灰绿色,变余砂质结构,块状构造,节理裂隙较发育,主要有两组,一组倾角约65°,—组倾角近垂直,微张开一闭合状,有褐黄色铁质侵染,岩芯呈短柱状、长柱状、碎块状,RQD值70-76%,岩体较完整。
1.4区域地质构造
据外业地质调查和勘探成果及1:
20万长沙幅区域地质资料,拟建路段位于“洞庭凹陷”南缘外侧,属华夏系构造体系,构造线忆向,形成于印支期。
龙洞次级背斜:
主要由板溪群五强溪组变质砂岩组成,轴线走向北东向,核部与路线大致相交于K144+500-K144+600附近,交角约60°,两翼岩层倾角较陡,隧道长沙端洞门附近岩层产状312-333/32-57°,湘潭端岩层产状185-190Z37-440。
两翼较为紧闭,核部多被第四系所覆盖,主要为碎石土、含碎石粉质黏土,厚度1.5-2.5mo
隧道区节理较发育,主要有258Z500、205Z45°、70Z780、312Z640四组,以第二组最发育,多呈微张开-闭合状。
隧道区断裂构造不发育,未见活动性断裂构造活动,拟建隧道区区域地质构造稳定。
1.5地震
据国家质量技术监督局于2001年2月2日发布的1:
400万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),隧道区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应的地震基本烈度为VI度,设计地震分组为第一组。
1.6水文地质条件
地表水:
隧道横穿分水岭,地表水贫乏,在隧道两端山坡坡脚冲沟中,雨季有暂时性水流,旱季常干涸。
地下水:
隧道区地下水按含水层特征及埋藏条件可划分为两类:
(1)孔隙水:
主要赋存于山坡及沟谷地带碎石类土中,其地下水一般与地表水贯通、互补,水位、水量受季节影响明显,孔隙水以潜流及下降泉的形式排于溪沟及洼地中。
(2)基岩裂隙水:
主要赋存于基岩风化节理裂隙、层面裂隙及构造裂隙中,以风化裂隙含水为主,含水岩组主要包括板溪群五强溪组变质砂岩等。
隧道区位于分水岭部位,覆盖层较薄,无经常性水源,基岩裂隙水一般无稳定地下水位,水量随季节变化较大,水量一般不大,勘察期测得钻孔中水位埋深30.2-36.4m。
基岩裂隙水补给以大气降水直接补给为主。
由于以风化裂隙含水为主,地下水迳流多随地形变化,地下分水岭与地表分水岭基本一致,地下水流向为垂直或斜交附近冲沟,多以下降泉形式于冲沟或坡脚处排泄。
地下水动态随季节变化较大,一般仅雨季有水,且水量不大,旱季常干涸。
根据地质调查结合其它工程水文地质试验类比,隧道区基岩节理较发育、微张开状,渗透系数取K二0.0211-0.0442m/d,为弱透水。
1.7不良地质
隧道区内出露基岩为板溪群五强溪组变质砂岩,不良地质不发育。
1.8地下气体
拟建隧道穿过板溪群五强溪组变质砂岩地层中,隧道中存在有害气体的可能性不大。
1.9工程地质评价
1.9.1区域地质稳定性评价
根据地质调查和勘探成果,拟建龙洞隧道与次级背斜大角度相交通过,岩石出露稳定,断裂构造不发育,未见活动性断裂构造活动痕迹,拟建隧道区区域地质构造稳定。
1.9.2隧道工程地质评价
1.9.3隧道长沙端洞门及边、仰坡稳定性评价
长沙端位于山坡坡脚,洞轴线与等高线大角度相交,洞门地形条件较好,山坡自然坡度35〜40°。
围岩上部为含碎石粉质
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