隧道工程课程设计.docx

河南城建学院2010-2011学年第二学期交通工程专业《隧道工程》课程设计任务书设计题目:隧道工程的相关设计（题目较多）设计周数:两周班级：0224081/2班指导教师：郭金敏刘东霞罗从双张永存发题日期：2011年5月8日完成日期：2011年6月13日 河南城建学院市政工程系交通工程专业0224081/2班《隧道工程》课程设计任务书一、课程设计的目的1、通过课程设计，使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于巩固和扩大所学的专业知识；2、培养学生独立分析，解决实际问题的能力；3、提高设计技巧和编写说明书及绘图能力；4、为适应工作需要打好基础。考虑美观以及便于施工等要求，根据可能和合理方案进行技术经济比较选定合理的布局、材料和施工方法等。二、设计题目：隧道的设计三、设计依据１、《公路隧道设计规范》JTGD70-2004２、《隧道工程》教材及相关参考书３、《隧道工程设计要点集》，关宝树编著，人民交通出版社，２００３年１２月四、设计的原始资料（一）第一种情况原始资料要求一：公路等级为高速公路；设计行车速度为：1、120Km/h2、100Km/h3、80Km/h4、60Km/h要求二：公路等级为二、三级公路；设计行车速度：1、80Km/h2、60Km/h3、40Km/h4、30Km/h5、20Km/h1、工程简介隧道位于湖北省武昌市西北方向的青山岭，距离市区约50km，属于青山岭高速公路的一段。青山岭高速公路隧道，采用单向行车双车道、上下行车道分离式设计，上、下行两隧道相距35Km。上行隧道位于上行线K100+010—K100+846.0之间，全长836m；下行隧道位于下行线K100+000—K100+848.0之间，全长为848m，两隧道均为直线隧道，纵坡均为1.5%，上下行隧道累计总长1684m，隧道一般地段埋深为100～200m，最大埋深为350m。工程于2006年9月开工建设，到2009年9月竣工，工期为3年。2、地形与地貌概况路线跨越区域为山岭重丘区，相对高差较大。受构造影响，山势陡峻，山型凌乱，沟谷纵横，透视条件十分困难。山体植被发育情况比较一般，主要植被为荒草。隧道为山岭重丘区，地势呈北高南低势，沟谷纵横交错，地势起伏大，地势陡峭,出口至终点地势较低。3、气象与水文概况隧道所处的山岭重丘区，属暖温带季风性湿润气候，春暖多雨，夏季干热，秋季凉爽，冬季寒冷，四季分明，严寒期短，暑热期长。平均降雨量1250.0mm，平均降雨天数147.6天，多集中在4~8月，平均降雪天数10.7天，极端最高气温38.7ºc，极端最低气温-2ºc，昼夜温差较大，一般在12ºc左右，霜冻期一般在30天左右。4、工程地质拟建隧道围岩类别主要是III级和IV级，其中IV级围岩占83.1%，III级 围岩占16.9%。隧道岩性以褐灰、浅灰、灰绿色流纹岩为主，风化厚度大，岩体多以碎裂结构为主，不同风化程度的流纹岩，力学性质差别较大。区域性地质构造为单斜构造，岩层层里平缓，倾角6º-11º。根据地质调查点及钻孔资料综合分析，岩体多呈薄片及中厚层状构造，岩石质软，易风化瓦解，节理裂隙发育，未发现大的断裂构造及不良工程地质现象，工作区内无大的地表水体，岩石含水性、导水性差，隧道处在隔水层中，水文地质条件比较简单。根据调查勘探所掌握的地质材料,在K100+010—K100+350.5、K100+000—k100+350.5、K100+492.5—K100+846.0和K100+492.5至k100+848.0标段处为IV级岩石，但是与出入口接触地方岩石，风化强烈，节理裂隙发育，结构松散，受地表水影响，围岩稳定性差。表1是隧道不同地段的地质情况描述：表1隧道分段地质描述表序号围岩级别桩号长度（m）工程地质情况1IVK100+010—K100+350.5K100+000—k100+350.5691.0泥质砂岩，石英砂岩，砂质页岩互层，节理裂隙发育，呈块石，碎石状镶嵌结构，岩层为后层，中厚层状，层间结合较差，基岩内含微弱风化裂隙水，围岩稳固性一般。2IIIK100+350.5—K100+492.5K100+350.5—k100+492.5284.0泥质砂岩，石英砂岩，砂质页岩互层，岩石新鲜，节理裂隙不甚发育，呈大块砌体结构，岩层为薄层，中厚层状，层间结合一般，基岩内含微弱风化裂隙水，围岩属隔水地层，地下水对隧道影响小，围岩稳固性较好。3IVK100+492.5—K100+846.0K100+492.5—k100+848.0709.0泥质砂岩，石英砂岩，砂质页岩互层，节理裂隙发育，呈块石，碎石状镶嵌结构，岩层为后层，中厚层状，层间结合较差，基岩内含微弱风化裂隙水，围岩稳固性一般。（二）第二种情况原始资料1、工程简介洛阳至南阳高速公路大安至寄料段全线设一处隧道，即上台隧道为分离式隧道，左右路线间距为24米，隧道轴线间距35.6米，左线隧道全长1968米，右线隧道全长2079米。2、地形地貌隧道址区地貌单元属低山区，进口端地形坡度10～200，出口端地形坡度15～250，隧道上覆低矮灌木和杂草，植被较发育。地面高程374.22～552.72m，相对高差178.5m。该山岭北坡陡，南坡缓，隧道最大埋深176.76米。3、地层岩性根据地表工程地质调汇及钻孔揭露：隧址区隧道进口、出口路段山坡上有少量坡洪积亚粘土，下伏基岩为中元古界汝阳群（Pt22ry）及熊耳群（Pt22xn）。现将揭示深度范围内各岩土层基本特征由上之下（由新至老）分述如下：（1）第四系 坡洪积亚粘土（Qe1+d1）：见于进出口地表，褐黄色，含碎石，碎石成分为石英砂岩、安山岩，棱角状，d=2～8cm不等，含量约20～30%，亚粘土，稍湿，松散，下部稍密，本次钻探揭露厚度为0.5～4.9m。（2）中元古界汝阳群（Pt22ry）分布在山顶上，里程为K11+780～K12+640路段，厚度4～51m，岩性为砂岩、砾岩夹泥岩页岩。砂岩（Pt22ry）：紫红色，细晶结构，层状构造，矿物成分主要为长石、石英，硅质胶结，全风化～弱风化，节理裂隙发育程度与风化程度有关，分布在上台隧道山岭顶部，中夹薄层紫红色泥岩、页岩，隧道本身不接触。砾岩夹泥岩页岩（Pt22ry）：杂色，砾状结构，块状结构，硅质胶结，砾石成分为石英砂岩、砂岩碎块，砾径10～20mm。中夹薄层紫红色泥岩、页岩。泥岩夹层构成软弱结构面。（3）中元古界熊耳群（Pt22xn）：岩性为安山岩，肉红色，粒状结构，杏仁状构造，质坚硬，节理裂隙较发育，微风化～全风化，分布于隧道址全区。本隧道围岩全为安山岩，节理裂隙的发育程度与该岩层埋深、风化程度强弱有关。4、地质构造隧址区位于华北地台南缘豫西褶皱带，未发现大的断层。工程地质调绘和物探工作亦未发现断层迹象，故认为场地范围内没有断层。根据场地基岩露头测量统计，遂址区岩体构造节理、裂隙较发育。主要发育有五组，裂隙产状为：500∠630，930∠620，1400∠900，1470∠630，1700∠720，2200∠880。微张，裂面平直，节理间距0.1～0.4m。5、隧址区气象水文地质条件（1）气象本项目处于北亚热带向温带过渡带，属大陆季风气候区，四季分明，无霜期长，光照适宜，雨量充沛。多年平均气温14.0～15.7℃，历年极端最高气温41.1℃，极端最低气温-21.0℃，多年降雨量在665.3～1173.4mm之间，雨季为6～9月，为洪水多发季节。（2）地表水进出口为一小型冲沟，平时无水，仅降雨后有短时小股水流，硫量较小。（3）地下水隧址区基岩裸露，进出洞口处，有少量坡洪积亚粘土，赋存少量孔隙水，风化基岩赋存裂隙水，主要靠大气降水补给。钻孔中均见地下水，地下水埋深均高于隧道顶设计高程。遂址进出口处有松散沉积物孔隙水赋存条件，由于土层薄，地形陡，故水量较小，开挖后可出现渗水。安山岩及石英砂岩风化裂隙发育，雨后可赋存少量地下水，由于山势陡峻，坡度大，排水条件好，故水量不丰，开挖后可出现渗水或线状流水。雨季施工，裂隙特别发育处可出现局部涌水现象，施工时应采取设防措施。经水质分析，地下水对混凝土无腐蚀性。6、隧道洞室围岩级别隧道围岩级别及长度见表1。表1隧道围岩级别及长度统计表隧道名称里程桩号长度（m）围岩级别长度（m）ⅤⅣⅢ上台隧道ZK11+051～ZK12+00094969269611YK10+991～YK12+0001009107.688813.4 7、地震烈度本地区地震等级为七度,隧道的抗震性与地层密切相关,震害多发生在地层条件变化大和产生地层破坏的地点.地震受害的模式,大体上有三种:(1)洞门、洞口受害,一般说,洞门、洞口多处于软弱的土砂地层种,地层的位移大,因而易于受害；(2)不良地质区间的受害,不良地质区间在埋深大的场合,较难受震害,发生的比较少.此种震害都集中在有特殊条件的,如构造上有缺陷(厚度不足、背后有空洞等);(3)断层错动的受害,隧道贯穿断层的场合,伴随断层的残留位移而受害.五、课程设计任务1.学号单号按第一情况的原始资料进行隧道设计，学号双号按第二种情况的原始资料进行隧道设计。2.所有学生均进行隧道的总体设计，要求如下：a.学号末尾数字为0、1、2、3、4的学生设计公路的等级为高速公路；设计行车速度分别为：120Km/h、120Km/h、100Km/h、80Km/h、60Km/h。b.学号末尾数字为5、6、7、8、9的学生设计公路的等级为二、三级公路；设计行车速度分别为80Km/h、60Km/h、40Km/h、30Km/h、20Km/h。若设人行道时，图示出步行道的空间尺寸。c.根据地质情况考虑合适地段是否设仰拱，图示出隧道建筑限界的基本情况图及横断面图。有紧急停车带的需图示出。3.所有单号的学生进行洞门的设计、防排水设计、路面结构设计。4.所有双号的学生进行照明设计，洞外亮度为4000cd/m2，设计车速仍按学号对应的车速，不对照明灯具选型。图示出亮度曲线。5.所有双号的学生还进行以下设计：隧道施工方法、初期支护施工作业、二次衬砌，要求图示出围岩衬砌图、施工方法图等。6.图纸要求（对所有学生）：图的比例尺为1:50～1:100，图例见样图。7.鼓励采用计算机绘图，鼓励多出图纸（完成基本任务外），如车行横通道、紧急停车带断面设计图、隧道开挖工序图等。8.若发现设计有抄袭现象，设计成绩按0分计。六、设计成果1.设计说明书格式统一采用A4大小的纸张手写。封皮统一，且第二页含指导教师评语。2.内容必须充实，说明书页数不少于20；字体工整，大方。七、设计时间安排隧道工程课程设计时间为17-18周两周（2011年6月13日—6月24日），要求学生集中时间完成全部内容，时间安排如下：1.基础资料收集1d2.设计提纲、方案的确定2d3.隧道的相关平面图、剖面图绘制3d4.整理设计计算书和说明书8d八、设计纪律要求１.设计中要自主完成，杜绝抄袭现象，发现类同者，设计成绩按零分计。２.正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午8：00~11：30，下午2：30~4：30，不得迟到和早退。３.设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。四次无故不到者设计成绩为不及格。 九、成绩评定学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计算说明书、答辩、出勤等情况综合评定。成绩分：优、良、中、及格、不及格五个等级。其中，设计图纸占35%，设计说明书占45%，答辩占10%（注意：十六周周五上午答辩），出勤占10%。成绩评定标准如下：优：能认真完成设计指导书中的要求，设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图纸整洁、绘制标注规范，设计方案合理，思路清晰，设计说明书内容充实工整，应用理论正确，有创新性。答辩正确，设计期间出满勤。良：能较好的完成设计指导书中的要求，能独立完成设计任务，设计思路较清晰，平面布置合理、图纸绘制标注规范、整洁，设计认真，应用理论正确，答辩正确，设计期间出满勤。中：能完成设计指导书中的要求，平面布置基本合理、图纸绘制规范、字体和数字标注较整洁，设计较认真，应用理论基本正确，答辩基本正确，设计期间出满勤。设计方案基本合理。及格：能基本完成设计指导书中的要求，设计思路欠佳，平面布置欠合理、图纸绘制规范、字体和数字标注欠整洁，应用理论无原则错误，答辩时问题回答不全面正确，设计期间有缺勤现象。设计图纸一般。不及格：凡有下列情况之一者以不及格论：1）未达到设计指导书的基本要求。2）设计出现原则性的错误，图纸绘制有明显错误、字体和数字标注不整洁，应用理论有原则错误，回答问题错误。3）设计缺勤累计达三分之一以上者。十、设计日期：2011年6月13日—6月24日交图日期：2011年6月24日下午4：00之前十一、指导教师：郭金敏刘东霞罗从双张永存交通工程系道桥教研室2011年6月