隧道工程毕业设计任务书

土木工程专业桥隧工程方向毕业设计任务书姓名：杨仕显专业班级：土木工程1004班学号：1004050228时间：2014年3月 毕业设计任务书姓名杨仕显学号1004050228专业及班级土木1004班设计题目：成州隧道右线设计及施工组织设计完成日期：2014年6月15日具体要求：1.项目名称成州隧道右线设计及施工组织设计2.工程概况十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县（大石碑）至天水公路土建工程ST11合同段路线起点（YK605+874、ZK605+955.5）位于小川隧道中，终点（YK611+685.458、ZK611+744.083）位于纸坊镇刘旗寨村，路线全长5.811km。全线共设隧道两座（小川隧道左线2300米、右线2300米；成州隧道左线2084米、右线2120.5米），单洞累计长度8804.5米，其中III级围岩2147.9m，IV级围岩2443.6m，V级围岩4195m；中桥38.05m/1座、1-13m通道桥2座；涵洞7道；路基土石方40余万方，桥隧长度占路线总长的76.4%。本项目合同开工日期为2012年8月1日，合同完工日期为2014年12月31日，合同工期882日历天。工程重点为小川隧道（西段）和成州隧道。3.设计原始资料本项目十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县大石碑（陕甘界）至天水公路是“国家高速公路网”福州至银川国家高速公路的横向联络线的重要组成路段，主要承担甘肃、宁夏、青海、新疆等西北省区与陕西、湖北及四川、重庆等省市跨省区的旅客和物资流通任务。实施本项目是建设国家高速公路网和实施西部大开发战略的需要，有利于完善我省高速公路网结构及发挥其综合效应，对于加快陇东南地区资源优势向经济优势转换，促进陇南市旅游资源的开发和利用、满足交通迅猛增长的需求具有积极的作用。3.1工程地质条件1工程地质隧道区位于秦岭造山带西段腹地，属于秦岭地槽褶皱带范畴。隧道位于秦岭印支褶皱带次级构造上，地处徽成断陷盆地的南缘。主要通过上第三系（N）单斜构造岩层，局部上新世(N2)与中新世(N1)呈不整合接触。根据区域地质资料及本次的调查，隧址区无断层通过，整个区域稳定性较好。2地震项目区处于南北地震带的和政一武山一天水地震亚带和舟曲一武都地震亚带。工程区及邻区地震活动频繁，有历史记载以来发生过多次地震，1900年以后地震活动频率低，2008年5月12日，汶川发生8.0级地震，对工程区影响较大，部分房屋出现轻微裂缝，发生一系列小型崩塌、滑坡。根据国家地震局颁布的《中国地震动峰值加速度区划图》、《中国地震动反应谱特征周期区划图》(G18306—2001图A和图B)，并结合《甘肃省地震灾后恢复重建工作陇南、甘南地区地震动峰值加速度区划图》和《甘肃省地震灾后恢复重建工作陇南、甘南地区地震动反映谱特征周期区划图》，隧址区的场地反应谱特征周期为0.40s，地震动峰值加速度0.20g(徽县、成县境内)和0.30g(西和县境内)，相当于地震基本烈度Ⅷ度区。3地应力根据本区构造线(盆地除外)呈东西向延展的构造轮廓特点，并参考我国现代构造应力场特征。初步分析本区地应力方向大体为北北东向。线路在本隧道范围走向近东西向，与最大主应力方向呈大角度相交，不利于洞室稳定，高地应力区易产生硬质岩的岩爆或软岩的大变形。根据《工程岩体分级标准》(GB20218—94)附录B岩体初始应力场评估方法，对本隧道各区段初始应力进行初步计算，计算结果表明本隧道埋深较大的灰岩及碳质板岩段局部可能存在高应力，较软碳质板岩段成洞性较差易发生洞壁岩体的剥落和掉块现象，较硬灰岩局部可能有轻微岩爆。 4气象条件根据《公路自然区划标准》，隧址区属暖温带，海拔在1100～2000m之间，降雨量500～800mm之间，根据《甘肃自然区划及环境参数研究》，拟建项目属秦巴山地润湿区(V1)区。主要气象指标见表5.1。表5.1项目区气候情况表县域年平均气温（℃）一月/七月平均气温（℃）年平均地温（℃）历年绝对最高温度（℃）年平均降水量（mm）年积雪日数最大积雪深度（cm）最大冻土深度（cm）成县11.7-0.5/23.214.637.3/-15.0620.8312213.2地形地貌隧址区属于构造侵蚀剥蚀中低山及溶蚀峰丛中低山地貌，海拔一般1200m～1650m，相对高差一般200m～500m，地形起伏相对较小。隧址区最高峰为昆仑山，高程为1616.1m，最低点位于进口的小河子，为1214m，相对高差达400m。隧道进洞口位于上峡村上峡小学附近的瓦摇头梁，进口段标高在1227m～1274m之间，地形坡度一般l0°～25°，多开垦为农田。隧道出洞口位于王家沟，出口段标高在1286m～1329m之间，洞前斜坡地形坡度10°～65°，斜坡上局部基岩裸露。隧址区沟谷较发育，植被覆盖率较高，在洞身缓坡地段，零星有薄层第四系覆盖，为旱地和少量槐树林。3.3地层岩性隧址区出露地层岩性主要为上第三系上新统(N2)灰白-暗红色中薄层状砂岩泥岩互层，中新统(N1)浅红色-褐红色砾岩及第四系(Q)松散堆积层。揭露的地层岩性从上到下依次为：1第四系全新统冲洪积物(Q4al+pl)：主要由粉质粘土组成，浅黄色，稍湿，可塑，土质松散不均，局部含有少量的圆砾、卵石，主要分布于槽谷地带。厚度一般0.5～5m。2第四系全新统坡积层(Q4dl)：由块石、砾石、碎石、砂、粘土等松散混杂堆积组成，主要分布于洞口及洞身段沟谷边坡，厚0～12m。3第四系晚新统风积层(Q3eol)：浅黄色，干燥，坚硬，土质较均匀，厚O～20m，主要分布于隧址区山顶。4第三系上新统(N2)：砂岩泥岩互层，多呈灰白-暗红色，泥质结构，中薄层构造，泥质胶结，成岩性一般，遇水易软化，属软岩，强度低。主要分布在隧址区出口段及洞身段上部地带。5第三系中新统(N1)：砾岩，多呈浅红-褐红色，泥钙质胶结为主，成岩性稍好，巨厚层状构造，属较硬岩。主要分布在隧址区洞身段下部地带。3.4水文条件1地表水隧址区地表水主要为冲沟季节性流水及泉水。季节性流水，水流量较小，枯水期一般断流。洞身段竹林沟等均有地表水流出，流量一般均较小，约为2～3L／s，水质清澈。依据《公路工程地质勘察规范》JTJ064-98，按Ⅱ类环境评价，对混凝土无腐蚀性。2地下水隧址区地下水主要为第四系孔隙性潜水、基岩裂隙水。第四系孔隙性潜水：隧址区松散岩类孔隙水主要赋存于第四系残坡积粉质粘土及黄土中，补给来源为大气降水和地表水体入渗。隧址区斜坡地段粉质粘土及黄土厚度相对较小，透水性及富水性均较差，大气降水不易入渗，加上该区横向冲沟发育，大气降水迅速形成地表径流向低洼处排泄，因此此类地下水不易大量富集，水量贫乏，对隧道施工无影响。隧址区局部沟谷地段粉质粘土厚度相对较大，在大气降水入渗补给下形成较为稳定的潜水，根据调查，隧址区秦家湾沟谷的潜水水位一般为1～1.7m，此段潜水向下补给基岩裂隙水，对隧道开挖有一定的影响。基岩裂隙水：基岩裂隙水分布于隧址区基岩风化裂隙中，接受冲沟地表水、潜水、大气降水的补给，径流滞缓，主要沿裂隙径流，径流途径一般较短，由沟谷两岸向谷底及下游渗流排泄，分布不均。深部的层间水常赋存于砂砾岩或砂岩孔隙中，富水较差，径流主要沿倾斜岩层面，渗透性弱，补给来源主要为露头区的降水入渗和粉质粘土、黄土孔隙、裂隙水补给，在较大的深切支沟以泉的形式排泄于沟谷中或侧向补给坡积层。 涌水量预测：由于隧道穿越地层岩性种类少，地下水主要受岩性及节理、裂隙发育程度控制，其补给源主要为大气降雨。隧道围岩多为砂岩泥岩及砾岩泥岩互层，渗透系数变化较大，隧道涌水地段主要集中在隧道两端进出口段、不整合接触带和埋深浅的沟谷地段，预测隧道单线正常涌水量为320m3／d。根据《铁路工程水文地质勘察规程》(TBl0049—2004)表10.5.2围岩富水程度判别标准，该隧洞围岩属弱富水区。此外由于区内地下水动态受降水影响，变化较大，雨季施工时隧道涌水量可能有较大的增幅。综合分析隧道雨季最大单线最大涌水量为640m3／d。4.工程技术难点本合同段重点为隧道工程，隧址区地处秦巴山区、青藏高原、黄土高原三大地形交汇区域，穿越崇山峻岭与河谷盆地相间的复杂地形。隧道进出口地层岩性主要为泥岩、泥质砂岩、砾岩泥岩互层，泥质胶结，围岩稳定性差，遇水易软化或崩解；洞身地层岩性主要为炭质板岩夹砂岩、灰岩、砾岩泥岩互层。施工中需解决软岩大变形、硬质围岩岩爆、富水围岩突水等技术难点。5.技术标准（见下表）序号技术指标名称技术指标1公路等级双向四车道高速公路2设计行车速度(Km/h)803路基宽度(m)24.54最大纵坡（%）-3.485汽车荷载等级公路-Ⅰ级6设计洪水频率1/100（特大桥1/300）7地震峰值加速度0.20g6.设计基本内容（一）隧道总体设计隧道洞口选择、纵断面设计、横断面设计、紧急停车带、横向通道（二）洞门设计1、洞门位置选择依据具体工点的地形、地质、水文等条件，结合工程施工安全、环境保护要求、洞口相关工程加以全面研究，综合比较其经济、技术上的合理性和安全性。2、洞门形式的选择洞门形式的选择应适应地形、地质的需要，同时考虑施工方法和施工需要。3、隧道洞门强度、稳定性检算（三）衬砌设计（重点）1、初期支护根据围岩等级确定初期支护的类型、厚度、密度等2、二次支护根据围岩等级确定二次支护的类型、厚度、密度等3、围岩压力计算计算断面的确定，临界埋深的计算，深埋隧道围岩压力计算，浅埋隧道围岩压力计算4、衬砌内力计算荷载结构法：（对各级围岩、深埋及浅埋隧道分别进行计算）根据围岩等级进行计算简图的选择，衬砌几何要素的确定，主动荷载作用下的衬砌内力计算，弹性抗力作用下的内力计算，衬砌总内力计算，计算结果图示（包括轴力，弯矩，剪力等），受力合理性验算（验算偏心距是否合理）。也可以选用软件计算，软件可以选用同济曙光公路隧道模块，Ansys，Marc,Abaqus等，熟悉软件各参数的含义，并选用合理的地层物理力学参数（主要是弹性抗力系数）。地层结构法：软件可以选用同济曙光正反分析模块，Ansys，Marc，Abaqus,Flac2d,3d等，熟悉软件各参数的含义，并选用合理的地层（包括衬砌结构）物理力学参数（主要是弹性模量，伯松比，摩擦角，粘聚力等）。5、二次衬砌截面配筋验算对于荷载结构法才用到，按照地下结构钢筋混凝土结构设计的原理对二次衬砌进行配筋计算。 （四）隧道施工方案设计（重点）根据各级围岩的特点设计隧道施工方案。洞口施工方案设计洞身施工设计爆破设计(五)隧道通风设计根据交通流预测，隧道长度及隧道通风照明设计规范设计隧道内的通风（六）隧道照明设计根据隧道，洞口，洞外司机视觉感官及隧道通风照明设计规范设计隧道内的照明（七）隧道防排水设计5.设计成果　1、设计说明书　　本次设计深度为初步设计，设计说明书主要包括：目录、中英文摘要、工程概况、总体设计、勘察场地的地形、地貌、水文及气象概况、断面设计、施工组织设计、材料、隧道开挖施工方法及支护爆破等工艺、防排水设计、结论、致谢、参考文献、附录等。　2、施工图图纸主要包括：目录、设计总说明、施工场地平面布置图、支护结构图（锚杆、喷射混凝土）、支护结构立面图、支护结构断面图、支护结构大样图、防排水布置图等；6.设计时间安排第1～2周毕业实习，熟悉资料，查阅文献第3～3周完成实习报告，开题报告和设计任务书，开题答辩第4～9周结构设计，施工方案及爆破设计第10～10周期中答辩第11～18周初支，二衬等施工工艺和结构验算第16～17周检查错误，绘制图纸第18～18周正式答辩参考文献1、《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）2、《公路隧道设计规范》（JTGD70－2004）3、《公路勘测规范》（JTGC10－2007）4、《公路勘测细则》（JTG/TC10－2007）5、《公路隧道通风照明技术规范》JTJ026.1－19996、《公路水泥混凝土路面设计规范》JTGD40－20027、《公路工程抗震设计规范》JTJ004－898、《公路隧道施工技术规范》JTJ042－949、《地下工程防水技术规范》GB50108－200110、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086－200111、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》交公路发[2007]358号12、《公路工程地质勘察规范》（JTJ064－98）13、《公路基本建设工程概、预算编制办法》（JTGB06-2007）14、《公路工程预算定额》（JTG/TB06-02-2007） 指导教师职称年月日学院审核意见教学院长年月日