铁路隧道施工组织设计论文

'铁路隧道施工组织设计毕业论文绪论随着我国铁路建设事业的蓬勃发展，铁路隧道已经越来越得到国家的重视。在贯穿我国山区的新建铁路线上，修建了大量的隧道，使我国铁路隧道的座数和总延长量，都跃居为世界各国的前列，同时还积累了丰富的经验，拥有了较先进的技术，也为铁路隧道的设计提供了大量的资料和数据。近年来计算机技术的发展，对隧道的发展注入了活力，越来越多的新型技术被用于隧道工程的实践中，如：隧道的管线位移应力应变分析可以考虑采取数值模拟，把隧道与管线当作一个系统考虑——将隧道施工与管线的变形作为一个整体计算。这样就可以通过采用不同的单元模拟不同土体、管－土接触关系、管线类型以及考虑不同的隧道施工方法等，从而实现对“隧道－管线”的整体分析。以及许多隧道的维护、整治和科研中计算机都成来一件有力的武器，隧道事业的脚步是越来越快，超长隧道、电气化隧道被人类更多的关注。隧道工程的理论方面，分析结构内力的方法，已经从结构力学的计算转到以矩阵分析的方式用计算机计算，并进一步用有限元方法进行分析；从不地层压力视为外力荷载，到把围岩和支护结构组成受力统一体系的共同作用理论；从过去认为地层为松散介质，进行考虑岩体的弹性、塑性和黏性，以及各种性质的转变，拟出各种能进一步体现岩性的模型，进行受力的分析；在隧道的设计计算理论中已经引入了不确定性的概念，现在正向可靠度设计过渡。本文首先，通过该地区的地质、地形条件确定隧道的位置及控制高程，结合一些实际条件计算绘制边、仰坡的开挖线的有关数据并在地形图上绘制开挖线、做纵断图；然后，根据地质条件和围岩级别选择合适的隧道洞门，查阅相关资料进行稳定性检算，以便确定洞门能否合格；接下来，根据洞门和地下水情况确定合适的隧道衬砌，并依照计算程序进行衬砌强度检算，看是否符合规范要求，如果不合格通过调整必要的资料来重新检算；最后，按照以上设计进行施工组织设计，安排施工进度及主要施工方法，合理调配施工机械设备，还要组织有效的质量保证措施及安全保证措施，这样就完成本设计的主要内容。通过这次设计不仅培养了我们独立思考问题的能力，也给我们在以后的工作中提供了扎实的理论基础。-47- 第一章隧道位置的选择及纵断面设计第一节隧道位置的选择第二节隧道纵断面设计隧道宜设在直线上，应尽量采用较大的曲线半径，并尽量避免设在反向曲线上。为了保证隧道内列车能安全平顺地行使，机车能够牵引足够的列车重量，同时考虑将隧道内的水顺利排出洞外以及通风要求等因素，必须对隧道内线路的纵断面进行合理地设计。隧道纵断面设计的主要内容包括选定隧道内线路坡道形式、坡度大小、坡段长度和坡段间的衔接等。一、坡道形式二、坡度大小三、坡段长度-47- 第二章洞门的选择及稳定性检算第一节洞口位置的选择一、选择洞口位置的原则根据陈家院子隧道位置的具体情况，确定洞口位置如下：1、地质条件：岩层由二层组成，上层为约2.4米厚的碎石头、中密饱和的石质的灰岩，由沙粘土充填，下层为12.3米的灰岩夹页岩及泥灰岩组成。钙质胶结、细晶结构质坚硬性脆，节理发育、节理面见方解石脉。2、围岩等级：由地质条件确定，岩层为较破碎的软岩，所以可确定为Ⅳ级围岩。二、用作图法确定进洞里程和洞口边、仰坡开挖线当线路的方向确定后，可采用作图法来确定进洞里程和边、仰坡开挖线。（一）进洞里程的确定在洞口地形平面图上用作图法确定进洞里程：1、在洞口地形平面图上找出控制等高线。选定仰坡的极限开挖高度H在隧道纵断面地质图上粗略地拟定进洞位置，定出进洞的路基标高，则控制等高线标高为：H路=2246-(3.15+7.70+0.8)=2234.35m=2234.35+15.65=2250m为了在洞口地形平面图上查找方便，可取整数（但要保证开挖高度H在极限范围内），所以选H=15.65<18m。2、在预先选定的洞口附近，以洞门墙宽度B为距离，作对称于线路中心线的平行线Ⅰ－Ⅰ和Ⅱ－Ⅱ，由标准图得洞门墙宽度。3、以仰坡坡脚至开挖高度控制点的水平距离d为半径，用分规沿Ⅰ－Ⅰ（或Ⅱ-47- －Ⅱ）线移动，找出与控制等高线相切于a点(即控制点)的圆心o。其中d值可根据洞门构造图及仰坡坡率m求出，即d＝(H－h)m=[15.65-(3.15+7.70-0.8)×1]=5.6m，其中h为路基面至仰坡坡脚的高度，H是仰坡的极限开挖高度。4、过o点作线路中心线的垂线oo。5、以洞口里程至仰坡坡脚的的水平距离b=1.5+0.5+(3.15+7.70-0.35)×=0.715m为间距（由洞门图查得），作oo线的平行线pp,则pp线为洞口里程位置。图2-1洞口里程的确定同理可确定：出洞：H路=2244-11.65=2232.35mH=17.65mH控=2232.35+17.65=2250md=[17.65-(3.15+7.70-0.8)]=7.6mb=0.715m隧道长度DK431+065-DK429+610=1455m在实际设计中，若有几个控制点时，可根据“早进晚出”的原则，综合考虑洞口附近的地形、工程地质及水文地质情况，经详细比较，才能最后确定洞口位置的最佳方案。(二)绘制隧道洞口边、仰坡开挖线为了布置洞顶排水设施和洞口附近其它建筑物，需要定洞口边、仰坡开挖范围，在洞口地形平面图上绘制边、仰坡开挖线（即路堑边坡坡面及洞门仰坡坡面与地面的交线）。-47- 洞门位置确定后，可计算仰坡坡脚标高，=H路+（0.8+7.70+3.15-0.8）=2234.35+10.85=2245.2m，仰坡坡率为m=1,即可计算各等高线距仰坡坡脚的水平投影距离：=(2249-2245.2)×1=3.8m=(2248-2245.2)×1=2.8m=(2246-2245.2)×1=0.8m=(2244-2245.2)×1=1.2m边坡坡脚标高为H边=H路=2234.35m,边坡坡率为n=1,即可计算边坡坡脚的水平投影距离：=(2236-2234.35)×1=1.65m=(2238-2234.35)×1=3.65m=(2240-2234.35)×1=5.65m=(2242-2234.35)×1=7.65m=(2244-2234.35)×1=9.65m绘制边、仰坡开挖线如图2-1：图2-2边、仰坡开挖线第二节洞门形式的选择一、洞门结构的构造-47- 洞门是用以保护洞口、排放流水并加以建筑装饰的支挡结构物。它联系衬砌和路堑，是整个隧道结构的主要组成部分，也是隧道进出口的标志。对于铁路隧道，隧道的场地就是其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面标高线交点之间的距离。此外，洞门是隧道的咽喉，也是隧道的外露部分，在保证安全的同时，还应根据实际情况，选择适合的洞门形式，并应适当进行洞门美化和环境美化。洞门的作用有以下几方面：1.减小洞口土石方开挖量2.稳定边仰坡3.引离地面流水4.装饰洞口根据洞口地形、地质及衬砌类型等不同的情况和要求，洞门结构主要有以下两大类型：1.隧道门—隧道门指修建在不设明洞的隧道洞口的支挡结构物，包括环框时洞门、短墙式洞门、翼墙式洞门、柱式洞门、台阶式洞门、斜洞门和耳墙式洞门等。2.明洞门—明洞门主要配合明洞结构类型设计，明洞有拱形明洞和棚洞之分，相应明洞门也分拱形明洞门和棚式明洞门两大类。棚式明洞门并不单独设置，通常在棚洞洞口端横向顶梁上加设端墙，以拦截落石，避免其坠入线路影响行车安全。二、洞门形式的选择根据陈家院子隧道所处地段的地质、地形及水文条件，选择耳墙式隧道门比较合适。耳墙式洞门即带耳墙的翼墙式洞门，它是工程实践中总结、提高和发展起来的一种洞门类型。翼墙式洞门洞口开挖范围较窄，可节约土石方，减少圬工量；惟其形式似大涵洞，墙顶虽有水沟，因截水面小作用不大，端墙范围外仰坡坡面汇水只能通过沿翼墙背后的坡面流下，导致坡面长期受水冲刷，易出现沟槽，养护部门不得不将边坡全面铺砌。为改进其不足，后多将翼墙式洞门端墙两侧各接出一个耳墙至边坡内，呈带耳墙的结构，形成耳墙式洞门。这种洞门结构形式对于排泄仰、边坡地表汇水，阻挡洞顶风化剥落体，效果良好，并可大大减少对坡面的冲刷，洞口显得宽敞，结构式样比较美观，而且对于边、仰坡坡度不一致的洞口，设计时亦便于处理。设计这种洞门是因为它适用、经济、美观。第三节洞门检算一、基本计算数据仰坡率：岩体内摩擦角：内轨面至路基面高：衬砌加宽值：岩土容重：-47- 圬工计算容重：基底容许压应力：基底摩擦系数：墙身仰角：查表得：二、洞门尺寸的拟定1.依据所选用洞口衬砌断面,按规范要求作洞门正面主要尺寸图2．按工程类比初选洞门主墙厚b=1.1米，翼墙厚1米。图2-3洞门图（cm）三、翼墙稳定性和强度检算翼墙计算条带为洞门端墙墙趾前之翼墙宽1米的条带，如图-47- 图2-4翼墙、端墙侧面图(cm)计算高度：1、翼墙墙身偏心距检算：（1）、墙背主动土压力：（2）、倾覆力矩（对B点）：（3）、稳定力矩：自重：稳定力矩：（4）、偏心计算：（合格）（5）、墙身应力计算：-47- 四、端墙的检算检查端墙最不利的II部分：1、尺寸及数据：（根据测量取轨面以上4.125m处）则：2、主动土压力：3、倾覆力矩：-47- 4、稳定力矩：五、端墙与翼墙共同作用检算1、尺寸计算共同作用部分的宽度（见Ⅲ部分）b=1.0+9.470.1=1.95mH+h=12.75-0.8=11.95mH=11.95-1.08=10.87m-47- =H=19.6××10.87×0.1520=32.38KN/m2、主动土压力E=×1.95=×1.95=347.88KN/m3、洞门端墙自重：==592.71KN翼墙自重：=753.58KN4、端墙和翼墙共同作用滑动稳定性检算K===1.55﹥1.3(合格)-47- 第三章衬砌形式的选择及强度检算第一节铁路隧道衬砌的形式及适用条件一、隧道衬砌形式二、隧道衬砌的构造要求-47- 第二节隧道衬砌强度计算一、概述由于隧道结构是在地层中修筑的，因此其工程特性、设计原则及方法与地面结构有所不同。在隧道工程初期，由于对其特性认识不充分，在设计方法上多数是沿用地面结构的设计方法。理论和实践证实，这种设计方法与隧道的实际相差很大。随着科学技术的发展和进步，人们对地下结构特性的认识，特别是对作为地下结构主体承载体——围岩的认识的提高，提出了许多地下结构的计算模式和方法以及评价地下结构承载能力的原则和方法。在研究隧道工程所赋存的地质环境问题时曾经指出，隧道的结构体系是由围岩和支护结构共同组成的。其中围岩是主要的承载元素，支护结构是辅助性的，但通常也是必不可少的。在某些情况下，支护结构主要起承载作用。这就是按现代岩石力学原则设计支护结构的基本出发点。如果从围岩稳定性的角度来说明这个问题就比较容易理解。二、常用的计算模型从各国的地下结构设计实践看，目前在设计隧道的结构体系时，主要采用两类计算模型：第一类模型是以支护结构作为承载主体，围岩作为荷载主要来源，同时考虑其对直支护结构的变形起约束作用；第二类模型则相反，是以围岩为承载主体，支-47- 护结构则约束和限制围岩向隧道内变形。第一类模型又称为传统的结构力学模型，它将支护结构和围岩分开来考虑，支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承。第二类模型又称为现代的岩体力学模型，它是将支护结构与围岩视为一体，作为共同承载的隧道结构体系，故又称为围岩—结构模型或复合整体模型。本隧道衬砌内力计算采用结构力学模型。三、围岩压力计算在本设计中采用的是统计法，它是我国《铁路隧道设计规范》所推荐的方法，现在我国《铁路隧道设计规范》中推荐的计算围岩竖向匀布松动压力的公式，就是根据357个铁路隧道的塌方资料统计分析而拟订的。式中的为围岩重度；为围岩级别；为宽度影响系数，计算公式为围岩压力增减率，当B〈5m时，取i=0.2,当B〉5m,取i=0.1.计算过程Ⅳ级围岩的竖向松动土压力围岩水平均布压力四、隧道衬砌内力计算1.初衬及二衬内力计算数据如下：表3-1衬砌内力输入数据结点数（个）容重KN/弹性模量水平荷载（KN）竖向荷载（KN）水平弹性抗力系数竖向弹性抗力系数墙角支座宽度(m)初衬29232.6e726.264131.322000002000000.15-47- 二衬29232.6e726.264131.322000002000001.05结点号初衬x坐标(m)初衬y坐标(m)二衬x坐标(m)二衬y坐标（m）弹性支撑约束水平约束竖向约束转角约束初衬单元厚度(m)二衬单元厚度(m)15.229.294.559.2910110.151.0525.298.144.868.0411110.150.583835.366.975.036.9311110.150.385945.406.265.086.2611110.150.3555.385.195.065.2111110.150.3565.264.494.954.5511110.150.3575.063.824.753.9011110.150.3584.422.534.152.7011110.150.3593.911.873.672.0811110.150.35103.391.353.181.5911110.150.35112.850.932.6741.1411110.150.35121.920.401.790.6911110.150.35131.340.191.250.4911110.150.35140.710.050.660.3611110.150.35150.000.000.000.0011110.150.3516-0.710.05-0.660.3611110.150.3517-1.340.19-1.250.4911110.150.3518-1.920.40-1.790.6911110.150.3519-2.850.93-2.671.1411110.150.3520-3.391.35-3.181.5911110.150.3521-3.911.87-3.672.0811110.150.3522-4.422.53-4.152.7011110.150.3523-5.063.82-4.753.9011110.150.3524-5.264.49-4.954.5511110.150.3525-5.385.19-5.065.2111110.150.3526-5.406.26-5.086.2611110.150.3527-5.366.97-5.026.9311110.150.385928-5.298.14-4.868.0411110.150.583829-5.229.29-4.559.2911110.151.05初期支护内力计算输出数据：NO.NQM1753.17394.138.1662750.250-72.422-21.6443744.958-183.112-12.6094740.739-30.04511.5165737.11715.1478.7176733.78717.7061.054-47- 7726.6234.182-.3618716.49217.132.7889705.62128.946.86110691.14843.9811.04111669.77632.1131.37712641.080124.8894.04913615.91783.535-.47114600.4266.216-6.12715594.649-66.488-8.78916600.426-112.148-6.12717615.917-110.426-.47118641.080-20.4144.04919669.776-34.5231.37720691.148-21.4041.04121705.621-10.893.86122716.492-2.335.78823726.623-9.701-.36124733.78728.9161.05425737.11775.2448.71726740.739175.10211.51627744.958-47.557-12.60928750.250-112.988-21.64429-753.17320.695-.166二次衬砌内力计算输出数据：NO.NQM1790.534-981.931-2.2262775.407-135.6984.9563751.805-196.391-5.7854738.252-49.062.1105730.278-23.2259.5626724.08948.9367.7657714.14949.4457.3888700.801210.7529.4549684.987315.6247.44610664.977436.7093.44411636.547290.04724.27212601.829643.117-9.93713574.777331.719-19.02614559.0659.652-27.40215553.224-268.934-31.07116559.065-555.912-27.40217574.777-784.884-19.02618601.829-239.169-9.93719636.547-329.14224.272-47- 20664.977-282.8473.44421684.987-148.3747.44622700.801-12.6379.45423714.14920.3477.38824724.08996.1807.76525730.27873.7709.56226738.252171.048.11027751.805135.011-5.78528775.407502.1464.95629-790.534-5.5852.2262、初期支护及二次衬砌的轴力、弯矩图如下所示。图3-3初期支护单元划分图-47- 图3-4初期支护轴力图（KN）图3-4初期支护弯矩图（KN·m）-47- 图3-6二次衬砌单元划分图图3-7二次衬砌轴力图（单位：KN）-47- 图3-8二次衬砌弯矩图（单位：kN·m）五、隧道衬砌强度检算表3-2衬砌强度检算输入数据结点号初衬轴力（KN）初衬弯矩（KN/m）初衬厚度(m)二衬轴力（KN）二衬弯矩（KN/m）二衬厚度(m)1753.1730.1660.15790.534-2.2261.052750.250-21.6090.15775.4074.9560.58383744.958-12.6090.15751.805-5.7850.38594740.73911.5160.15738.2520.1100.355737.1178.7170.15730.2789.5620.356733.7871.0540.15724.0897.7650.357726.623-0.3610.15714.1497.3880.358716.7920.7880.15700.8019.4540.359705.6210.8610.15684.9877.4460.3510691.1481.0410.15664.9773.4440.3511669.7761.3770.15636.54724.2720.3512641.0804.0490.15601.829-9.9370.3513615.917-0.4710.15574.777-19.0260.3514600.426-6.1270.15559.065-27.4020.3515594.649-8.7890.15553.224-31.0710.35-47- 16600.426-6.1270.15559.065-27.4020.3517615.917-0.4710.15574.777-19.0260.3518641.0804.0490.15601.829-9.9370.3519669.7761.3770.15636.54724.2720.3520691.1481.0410.15664.9773.4440.3521765.6110.8610.15684.9877.4460.3522716.4920.7880.15700.8019.4540.3523726.623-0.3610.15714.1497.3880.3524733.7871.0540.15724.0897.7050.3525737.1178.7170.15730.2789.5620.3526740.73911.5160.15738.2520.1200.3527744.958-12.6090.15751.805-5.7850.385928750.250-21.6440.15775.4074.9560.583829-753.173-0.1660.15-790.5342.2261.05经检算初期支护和二次衬砌均符合要求。-47- 第四章施工组织设计第一节施工总原则一、工程概况陈家院子隧道全长1455m，主要穿越地层为碎石土、灰岩、页岩。围岩级别Ⅳ。隧道加宽W=0cm，出口设置在直线上，结合现场实际情况，决定采用从隧道出口往入口单方向打下坡。隧道采用喷锚作施工支护，薄型模筑衬砌。在模筑衬砌的背后，纵环向设置TR加劲型软式透水管盲沟。隧道洞口段设置格栅架加强支护。洞门进出口均设置为1：1的耳墙式洞门。全部模筑衬砌施工缝采用NPJ腻子型遇水膨胀止水条，平均每8m设置一环。二、施工原则1、陈家院子隧道均按喷锚构筑法原则及全过程信息化组织施工、钻爆开挖、喷锚支护、模筑衬砌，施工顺序见图4-1。-47- 图4-1喷锚构筑法施工顺序第二节主要工程项目的施工一、主要工程项目施工方法（一）控制测量1、洞外控制测量在洞外根据复测成果布设精测网点。隧道外采用五等主、副精密导线控制。导线各水平角及导线边采用尼康DTM-450ES全站仪进行观测，导线测角进行3个测回，导线边往返观测二个测回，要求精度1/10000以上。-47- 2、洞内控制测量洞内平面控制点利用洞外五等导线投3～4个基准点，洞内设主、副导线，形成角度闭合条件，洞内观测角采用J2级经纬仪，观测2个测回，导线边丈量采用DI2002光电测距仪，要求精度1/10000以上。3.、程控制测量采用五等高程控制测量，洞口设2～3个水准点。（二）洞口工程1、地表预加固依据隧道洞口的工程地质现状和地面斜坡，进洞前需对洞口，洞顶地表进行预加固。首先在仰、边坡刷坡顶外5～8m作双向截水沟，以拦截地表水，防止流水冲刷洞门造成危害。对洞门四周地段采用横竖锚杆并结合地表网喷射混凝土进行加固。即从隧道洞口段至埋深小于10m地段，横向5m范围内设置竖向锚杆加固地表。锚杆长度为3～5m，呈梅花型布置，间距1.0×1.0m。根据实际地质情况，调整普通锚杆为注浆锚杆，并对地层注水泥净浆，同时将仰坡面刷到洞门端墙背，并挖至其拱脚标高，沿拱部开挖轮廓外0.1m处，设环向双层水平灌浆锚杆加固，长度4.0m，外露0.5m，外插脚5°～10°，环向间距0.4m，层间间距0.3m，外露双层锚杆，用Φ20钢筋连成整体钢构，同时仰坡挂钢筋网喷射5～8cm厚C20混凝土，根据洞口开挖边坡地质情况，必要时边坡面用网喷混凝土封闭洞口段，以确保洞口安全。-47- 图4-2洞口场地布置图2、洞口段施工进洞前先做好天沟，并完成地表预加固，进洞采用短台阶或超短台阶法施工，先施工上台阶，凡能用十字镐，风镐挖洞者，不允许爆破，需爆破时，采用由隧道中心掏槽分段起爆，严格控制药量，人工风镐修边，控制超欠挖，减少对围岩的扰动。采用超前小钢管进行超前支护，配合格栅钢架及锚、喷、网综合加固的方式，先拱后墙喷锚支护进洞，然后先墙后拱分段完成模注混凝土，确保洞口段施工安全。①施工做到“短进尺、小循环、早喷锚、强支护、快封闭”全段人力开挖，人力出渣，确保洞口段施工安全。上导坑做到开挖0.7m，支护0.5m：a、用0.5m台法检查开挖断面尺寸，修整至设计要求；b、初喷混凝土2～3m；c、架设上导钢格网架，并加Φ6mm的钢筋网；d、喷射混凝土至设计厚度，将钢格栅间填平，厚度0.21m～0.22m厚。②按洞门坡度要求开始立第一排钢格栅并按每0.5m间距布设钢格栅架。③按要求设置Φ22螺纹钢筋超前锚杆，长度为3～5m，环向间距40cm，外插角5～10°纵向相邻两排锚杆保证不超过1m的水平搭接长度。④由于此段顶部土层较薄，为安全保证，将施工误差考虑5cm，预留沉落量按2cm设置。⑤拱部边墙设置经向锚杆，锚杆采用Φ22mm，L=3m,梅花型布置，环向间距1m，纵向间距1m，顶部，边墙采用Φ6mm网格，间距20×20cm。（三）洞内施工1、洞身开挖（1）开挖方法和钻爆设计对Ⅳ级围岩段采用短台阶法施工，应用光面预裂爆破技术。如图4-3所示-47- 图4-3短台阶法施工图作业顺序上半断面开挖：①用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破，地层较软时亦可用挖掘机或人工开挖。②安设锚杆和钢筋网，必要时可加设钢支撑、喷射混凝土。③用推铲机将石碴推运到台阶下，再由装载机装入车内运至洞外。④根据支护结构形成闭合断面的时间要求，必要时在开挖上半断面后，可建筑临时底拱，形成上半断面的临时闭合结构，然后在开挖下半断面时再将临时底拱挖掉。下班断面开挖：①用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破，装碴直接运至洞外。②安设边墙锚杆和喷混凝土。③用反铲挖掘机开挖水沟，喷底部混凝土，浇筑水沟。（2）开挖超前支护根据设计文件，在进、出口围岩破碎段，采用4m长的超前锚杆进行超前预支护。对于隧道其它地段，结合现场地质实际情况，对浅埋、破碎及断层等地质不良地段，会同设计、监理，共同制定超前支护方法，稳妥掘进，确保施工安全。（3）开挖施工机械台阶法施工时上台阶采用简易操作平台配7655型风钻进行爆破钻眼，装药施工，下台阶及全断面施工时采用自制工作平台（载重汽车底盘架设钢管工作平台）配7655型风钻进行爆破钻眼，装药施工。7655型风钻配备：隧道每工作面上台阶为4台，下台阶为8台；隧道全断面为12台。2、装渣运输采用无轨运输方式，用ZL-30侧卸式装载机装渣,5t自卸汽车配合运输出渣，利用洞内避车洞布设汽车调头，会车及设备避让场所。进洞的汽车、装载机等设备均安装气化装置，以减少尾气中一氧化碳等有害气体含量。拟配置5台汽车出渣，隧道弃渣用作车站填方。3、喷锚支护-47- 喷锚前作好以下准备工作：（1）检查开挖断面尺寸。（2）清除松动岩块和墙脚岩渣，用风或水清洗待喷面。（3）埋设喷混凝土厚度的标尺桩。（4）检查机具设备并试运转。喷射作业-47- 4、清底、仰拱、铺底在整个断面开挖，喷锚支护完成后，及时清底施作仰拱和铺底，为避免与开挖面工作相干扰，该项工作视围岩软硬安排在开挖面20～50m后进行。5、隧道衬砌根据设计文件，该隧道采用薄型模筑衬砌。模筑衬砌的施工时间根据施工工序安排，原则上与开挖面的距离不大于50m，在洞口浅埋、破碎带，适当布点进行监控量测，量测项目为拱顶下沉周边收敛量测，用以指导施工，尽早进行模筑衬砌。对有明显流变或未胶结松散地层，由于围岩压力大和支护变形无收敛趋势时，应及时提前做二次衬砌。并会商有关部门对这类二次衬砌进行加强。模筑衬砌。（1）本隧道衬砌采用日本公司自行设计制造，符合《铁路隧道施工规范》和《结构设计规范》GBJ17-88，台车全长8m，宽度能满足W=10～50cm加宽要求，满足本隧道边墙为曲墙、直墙的要求：衬砌台车采用大块钢模板制成，有足够的刚度，浇注成型接缝少，表面平整，光滑。衬砌台车采用机械螺旋顶，并设有附着式振动器，振动简便，折装件单重部件最重6T，折装运输方便。衬砌台车门架内净宽2.6m，净高4m，能满足出渣车运输要求。（2）衬砌台车操作程度①组装衬砌台车a、在隧道口平整的路基上铺设约10m长，轨距2.9m±5mm，水平±5mm，轨缝±8mm，P43或P50轨。先行轨铺设符合线路的一般要求。-47- b、安装好架体后，利用支架逐块安装模板，从顶部到边板顺序安装。安装完毕后，清理模板，机油涂刷表面（或脱模剂）。②浇注混凝土a、衬砌台车利用葫芦牵引到位后，用机械螺旋顶将台车走行横染顶起，并用硬杂木抄实。b、衬砌台车顶模用机械螺旋顶立模，并左右平移对中，用连接杆件将上I字钢与台车龙门架固定，中间两组门架用千斤顶顶进（垫实）。c、使用丝杆立边模板，调整至设计位置，将全部丝杆顶实。d、将台车最后一块模板用螺栓连接好，调平到位。e、浇注混凝土应左右对称施工，其高差不得超高0.3m。f、拆模顺序与立模相反操作。（3）衬砌台车操作要求衬砌工序时间安排：a、每循环灌注8m，约需10～15小时。b、每循环脱模时间，当混凝土强度达到2.5Mpa时即可拆模。c、台车脱模后清洗，用时8～12小时。d、每循环总计作业时间48～72小时。-47- 严格按照设计设置排水盲沟，控制隧道双侧排水沟纵坡，保证洞内主排水渠道畅通。所有的工作缝、沉降缝和伸缩缝均应按设计要求埋设橡胶止水带，进行防水处理，按施工规范认真施作，确保不渗不漏。在地质变化的围岩分界处，洞口范围及衬砌断面变化处应按设计要求设计沉降缝。衬砌施工应与设计的沉降缝、伸缩缝相结合布置。图4-4模板台车施工工艺流程图（四）施工辅助设施1、供高压风及供高压水据钻岩、锚喷、压浆、泵送混凝土等各工序的总用风量和工作面风压不小于0.5Mpa的要求，在各洞口附近设空压机站，以直径150mm主风道送风至工作面附近风包，再以软管接至风动机械。风管在洞内应敷设于电线路的另一侧，并与运输道路有一定间距，管道高度不应超过运输道路且不影响水沟排水。隧道施工时必须有足够的水源以满足工程施工和生活需要。根据本标段工程特点，隧道洞口附近打水井或设蓄水池利用地表水，再用泵送管路输水至高山蓄水池。高山蓄水池修建在洞顶附近上方，水池位置高度应能保证工作面水压不小于0.3Mpa的要求。水池的输出管设总闸阀，以便控制和维修管道。管道与前端主开挖面保持距离为30m，用直径50mm高压软管接分水器，给水管道安设在电线路的异侧，不应妨碍运输、行人、供电和照明。2、供电地方高压电网较为发达，有一定的供电能力，施工用电拟就近利用当地电源。隧道内用电统一安排，洞内电线布置为：成洞地段400V/230V三相四线绝缘线固定在边墙高2.5m处；作业地段动力用电使用380V橡胶电缆，照明用电压为36V，线路采用移动式布置。3、通风和防尘-47- 4、洞内施工防水排水-47- 5、劳动力组织隧道各工区施工实行弹性作业叫班制，按工序组成专业班组，分设掘进班、运输班、喷锚班、混凝土衬砌班、仰拱班和通风组、电工组、养护保证组、测量量测组。各班组作业工序时确实行工序责任承包责任制，在队长和领工员的协调安排下，各班组作业根据工作量安排上岗人员数量。各班劳力组合见表4-1。（五）隧道监控量测：监控量测是喷锚构筑法的重要组成部分。通过监控量测对围岩动态和支护工作状态作出正确评价，为隧道施工的安全提供依据。陈家院子隧道浅埋短隧道，主要是Ⅳ级围岩，洞门均在软岩层面上，特要求在陈家院子隧道出口进行隧道监控量测达到以下目的：1、掌握围岩和支护动态，进行日常施工管理；2、了解支护构件的作用及效果；3、确保隧道施工安全；4、了解地表加固后的效果和对洞口内格栅的影响。在工地成立监控测量小组，洞内每5m制作拱顶，起拱线，边墙中部，边墙脚共7个测点，作水平高程，径跨丈量，每日一次。洞外，地表进行水平高程测量，每日一次。根据开挖工作面状态评价和测量数据处理，确定其稳定性，是否要修改支护参数，是否要改变施工方法和加强支护措施，达到安全生产的目的。二、主要工程项目施工工艺（一）光面爆破施工工艺1、光面爆破设计及说明台阶法爆破掘进时，采用7655型风钻钻眼；人工装二号岩石硝铵炸药或乳化油炸药，非电导爆管微差起爆网络。2、光面爆破施工工艺流程及相关注意事项-47- 光面爆破时，炮眼的位置、角度、装药量等是光面爆破效果是否好的关键，应认真按爆破设计进行布眼、钻眼，并对钻爆操作人员进行岗前培训，强化过程管理，确保光面爆破效果良好。装药采用人工进行，周边眼按爆破设计方案，采用间隔装药法装药，药卷与药卷之间用木棍进行间隔。其它炮眼按设计的装药量，进行偶合连续装药结构。爆破结束后，经排烟完毕，检查爆破效果，如爆破进尺、轮廓线超欠挖、炮痕保存率、爆方式块大小、抛距等情况，并综合考虑，逐步修正爆破设计，以达到满意的钻爆效果。表4-1一个工区劳力组合序号班组名称总人数主要工种及人员数工序1掘进班20钻机司机8，爆破手6钻孔，装药爆破，按锚杆2运输班16司机8，修理工4出渣3喷锚班10喷射手4，混凝土工6喷射混凝土，按钢架，挂钢筋网4混凝土衬砌班40混凝土工6，木工2，钢筋工4立模，衬砌混凝土5仰拱铺底班16清底，仰拱铺底6通风班3通风管道安装维修7电工班5电线安装，跟班值日8养护保证组10供风，供水管接长，道路养护，洞内排水9测量量测组5技术员2，测量工3中线水平测量监控合计125（二）格栅钢架1、格栅钢架在现场制作平台上就地加工，人工就地安装成型，装载机配合安装。2、首榀钢架加工完成后应放在水泥地面上试拼，当各部分尺寸符合设计要求时，才可进行批量生产。周边接装允许偏差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。3、施工注意事项：（1）安装前分批按设计图检查验收加工质量，不合格禁用。（2）安装钢架前，应检查开挖断面的中线及高程，开挖轮廓线应符合设计要求，中线、高程允许偏差为±3cm。-47- （3）清除干净底脚下的虚渣及其他杂物，超挖部分宜用混凝土填充。安装允许偏差横向和高程均为±5cm，垂直度允许偏差为±2°。（4）按设计焊连定位筋及纵向连接筋，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。（5）钢架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与钢架密贴。（6）确保初喷质量、钢架在初喷5cm后架立。（7）沿钢架外缘每隔2m应用楔子临时楔紧。（三）注浆锚杆施工工艺1、锚杆类型及其设置锚杆：Φ20钢筋，L=2.5～3m，施工范围内梅花型布置，间距1.0～1.2m。2、钻孔采用7655型风钻钻眼，孔眼方向垂直于岩面，钻孔直径至少应大于锚杆直径15mm。3、锚杆安装（四）喷射混凝土施工工艺1、配合比-47- 喷射混凝土配合比，需符合混凝土的强度和喷射工艺要求，可通过经验选择，并通过试验确定，也可参考以下数据：水灰比：0.4～0.45，砂率45%～60%，灰骨比：1：4～1：5速凝剂掺量通过试验确定，一般为水泥重量为2～4%，水泥选用普通硅酸盐水泥，水泥标号不得低于425号，细骨料采用坚硬耐久的中砂或细砂。细度模数宜大于2.5，含水率控制在5～7%。粗骨料采用坚固耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15mm。2、搅拌和施喷机具（1）采用强制式搅拌机。（2）喷射采用TK961型湿式混凝土喷射机。3、喷射前的准备工作（7）在喷射混凝土地段，地面上应铺设薄铁板或其它易于收集回弹的设备。4、喷射混凝土材料要求（1）混凝土材料配量偏差（按重量计）详见表4-2表4-2混凝土材料配时允许偏差-47- 材料名称偏差（%）水泥和干燥状态混合材料-2，+2粗，细骨料-3，+3水及外加剂溶液-1，+1（2）拌合应力求均匀，颜色一致。（3）掺有速凝剂的混合料的有效时间不得超过20min。（4）喷射机操作：每班作业前，应对喷射机进行检查和试转动。开始时应先给风再给电，当机械运转正常后方可送料，作业结束时，应先停电，最后停风。作业完毕或因故间断时，对喷射机和输料管内的积料必须及时清除干净。（5）喷头的操作：喷头应保持良好的工作性能，开始喷射时应先给水，再给料，结束时应先停料，后关水。喷头与受喷面宜垂直。其间距离应与风压协调，以0.6～1.2m为宜。严格控制水灰比，混凝土喷射附层应呈湿润光泽状，粘塑性好，无斑和流淌现象。如发现有脱落的石块或混凝土块被钢筋网架住时，应及时清除。5、混凝土养护6、钢架喷混凝土应符合下列要求：7、在有水地段进行喷射作业时，应采取下列措施：-47- （1）改变混凝土配合比，增加水泥用量，先喷干混合料，待其与涌水融合后，再逐渐加水喷射。（2）喷射时，先从远离出水点处开始，再逐渐向涌水点逼近，将散水集中，安设导管，将水引出，再向导管逼近喷射。（3）当涌水严重时，设置泄水孔，边排水边喷射。（五）施工主要机械设备表4-3施工主要机械设备序号机械名称规格单位数量备注1变压器S8250KW/10台12空压机4L-20/8台13挖掘机EX200-1台14装载机ZL-50台15装载机ZL-40台16自卸车东风EQ1405T台27电动搅拌机J2C350台18电动搅拌机MODEL台19喷浆机PZ-58台210电焊机BX1-500台211电焊机BX6-300台212混凝土送泵HBT60台113发电机75KW台1备用14空压机内燃12m3/h台1备用第三节施工要求及保证措施一、施工进度安排根据施工总体部署陈家院子隧道从出口方向单口掘进。按照施工作业，平均月进尺350m，平均月成洞300m。二、质量目标确保全部分项，分部工程达到国家现行工程质量验收标准，工程一次验收合格率100%，工程质量达到优良，不渗不漏。三、质量标准（一）洞口工程1、洞门（1）洞口结构形式必须符合设计要求。（2）洞门端墙、翼墙及洞口挡土墙的基础设置必须符合设计要求。（3）洞口的混凝土与砌体及砂浆强度必须符合设计要求。-47- （4）洞门挡、翼墙结构形式及泄水孔设置应符合设计要求。（5）洞口的混凝土应密实，外观无蜂窝麻面。（6）伸缩缝、沉降缝的设置应符合设计要求。（7）洞门端墙及挡翼墙墙背的回填密实应符合规定。（8）洞门检查梯及隧道名牌，号标的设置应符合设计规定。（9）洞门构造尺寸及墙身，应符合设计规定。（10）墙身砌体砌筑允许偏差应符合表4-4的规定。2、洞口边仰坡（1）边、仰坡坡面和坡脚防护应符合设计要求。（2）边、仰坡坡顶应无危石，坡度符合设计要求，坡面无显著凹凸不平。（二）洞身开挖表4-4洞门允许偏差（mm）序号项目允许偏差检验数量检验方法1构造尺寸水平距离＜1003～7点检阅设计图，尺量高差+50，-102断面尺度混凝土＜20不少于7点检阅设计图，尺量砌体＜40垂直度全高＜50尺量表面平整度混凝土≯5观察，尺量砌体≯10坡面坡度±5%尺量*当错缝确有困难时，可有一侧不大于40mm的错缝。1、喷锚衬砌（1）喷锚衬砌开挖断面的中线，高程必须符合设计要求。（2）喷锚衬砌断面欠挖量每平方米不大于0.1m，最大欠挖值不大于5cm。2、整体式衬砌（1）整体式衬砌开挖断面的中线，高程必须符合设计要求。（2）整体式衬砌断面在拱，墙脚以上1m范围内应无欠挖，其它部分在岩层完整，抗压强度大于30MPa时，允许岩石个别突出部分（每平方米不大于0.1m）侵入断面不得大于5cm。（3）整体式衬砌开挖断面允许超挖值应符合表4-5规定。表4-5允许超挖值（cm）-47- 序号围岩条件类别开挖部位硬岩一般相当于Ⅵ类围岩中硬岩，软岩相当于Ⅴ～Ⅲ类围岩破碎松散岩石及土质相当于Ⅱ，Ⅰ类围岩检验数量检验方法1拱部平均10最大20平均15最大25平均10最大15每5～10m检验一次，衬砌紧跟时，每次衬砌前检验一次量测周边轮廓断面，绘断面图，与设计断面核对2边墙，仰拱，隧底平均10平均10平均10（三）洞身衬砌1、锚喷衬砌（1）（7）钢筋网的材质，规格，网格结构形式应符合设计要求，钢筋网与锚杆连接方便牢固。（8）钢架支撑的架立，应符合下列规定：①钢架材质、规格、强度和刚度应符合设计要求。②钢架各部接头及纵向拉杆等装配齐全连接牢固，底板安置稳定。③钢架支撑形状尺寸应与开挖面相适应，如作为衬砌结构组成部分则应与衬砌断面相配合，且焊接或栓接整体性好，坚固可靠。2、整体式衬砌-47- （1）整体式衬砌结构的中线高程及内轮廓（隧道净空）必须符合设计要求。（2）拱墙衬砌混凝土或砌体的强度等级应符合设计要求。（3）拱墙衬砌厚度应符合设计要求。（4）边墙基底稳固，无虚渣杂物及淤泥。（5）拱墙衬砌外观质量符合下列要求：①混凝土表面平顺，无蜂窝麻面。②砌体无缺角破损，石料无风化层及污渍，且各段外观平顺美观。（6）拱墙背后的回填应密实，且回填及时。3、铺底（1）铺底厚度应符合设计要求，局部（每平方米内不大于0.3m）厚度偏差不应大于50mm。（2）基底应无虚渣杂物及积水、冒水，且铺底表面平滑。4、仰拱（1）仰拱厚度应符合设计要求。（2）仰拱混凝土强度，应符合设计规定。（3）仰拱基底应无虚渣杂物及积水、冒水，且仰拱表面平滑。（4）仰拱拱座与边墙及水沟连接面结合应符合设计，且拱座与边墙结合密贴。四、质量保证措施-47- 注意做好以下几项工作，确保工程质量。1、严格按光面爆破设计布眼、装药、测定掘进断面，检查爆破效果，修正爆破设计，努力提高光面爆破质量，有效控制开挖断面。2、建立监控量测小组，配备专用测量仪器，按规定周期量测，准确完整地收集数据，分析掌握围岩收敛情况，及时反馈信息，为设计和施工提供科学依据。3、努力提高锚喷支护的质量，按规定检查锚杆的抗拔力和锚喷层厚度，做到断面尺寸符合设计，支护结构稳定可靠。4、隧道按设计要求环向及纵向设软式透水盲沟，施工中保证防水材料的性能，符合设计标准，铺设时必须与喷射混凝土表面密贴，保证搭接长度。隧道衬砌使用定型钢模模板组拼，先进行设计，并在衬砌前试拼，在施工过程中精确测量，确保模板缝纵向一条线，环向一个面的整齐外观效果。5、对于隧道超挖部分，严格按照规范要求，用同级混凝土，进行回填密实。五、安全保证措施-47- （一）隧道施工安全措施（二）施工现场用电安全措施施工现场临时用电，严格按《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ468-88的有关规定执行。-47- 1、临时用电线路的安装、维修、拆除，均由经过培训并取得上岗证的电工完成，非电工不准进行电工作业。2、电缆线路采用“三相五线”接线方式，电气设备及电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度及线距符合安全规定，并架在专用电杆上。3、变压器必须设接地保护装置，其接地电阻不得大于4Ω，变压器设置围栏，设门加锁，专人管理，并悬挂“高压电危险，切勿靠近”的警示牌。4、室内配电柜，配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。5、各类电气开关和设备的金属外壳均设接地或接零保护。严禁用其它金属丝代替熔断丝。6、防火防电配电箱，箱内不得存杂物并设门加锁，专人管理。7、移动的电气设备的供电线使用橡胶电缆，穿过场内行车道时，穿管埋地敷设，破损电缆不得使用。8、检修电气设备时必须停电作业，电源箱或开关握柄上挂“有人操作，严禁合闸”的警示牌或设专人看管。必须带点作业时经有关部门批准。9、现场架设的电力线路不得使用裸导线，临时敷设的电线路，不准挂在钢筋模板和脚手架上，必须安设绝缘支撑物。10、施工现场用的手持照明灯使用36V的安全电压，在潮湿的基坑，洞室掘进用的照明灯采用12V电压。（三）机械安全措施1、各种机械操作人员和车辆驾驶员必须取得操作合格证。不准操作与证不相符的机械，不准将机械设备交给无操作证的人员操作，对机械操作人员要建立档案，专人管理。2、必须按照本说明书规定，严格执行工作前的检查制度和工作中注意观察及工作后的检查保养制度。3、驾驶室或操作室应保持整洁，严禁存放易燃易爆物品，严禁酒后操作机械，严禁机械带病运转或超负荷运转。4、机械设备在施工现场停放时，应选择安全的停放地点，夜间应有专人看管。5、用手柄起动的机械应注意手柄倒转伤人。向机械加油时要严禁烟火。6、严禁对运转中的机械设备进行维修、保养、调整等作业。7、指挥施工机械作业人员，必须站在可让人瞭望的安全地点并应明确规定指挥联络信号。8、使用钢丝绳的机械，在运行中严禁用手套或其它对象接触钢丝绳。-47- 9、起重作业严格按照《建筑机械使用安全技术规程》（JB3-86）和《建筑安装工人安全技术操作规定》规定的要求执行。10、定期组织机电设备，车辆安全检查，对检查中查出的安全问题按照“三不放过”的原则进行调查处理。制定防范措施，防止机械事故的发生。（四）火工品管理和爆破安全管理爆破工程施工及其材料炸药、雷管、导火索等的运输，贮存发放等必须符合现行的《爆破安全规定》的规定。结论本次毕业设计我选择的是陈家院子双线铁路隧道设计。隧道所在位置为碎石和及灰岩夹页岩及泥灰岩构成，属于较完整的软岩，所以选用Ⅳ围岩，洞门选择稳定性较好的耳墙式洞门。-47- 在设计过程中，首先，根据相关数据确定边、仰坡的开挖线，并绘制开挖线图。然后按耳墙式洞门标准图确定洞门位置并绘制洞门图，在此基础上进行洞门稳定性检算，以确保洞门合适；做好洞门设计后，再进行隧道衬砌的设计根据陈家院子的情况，以及洞门的形式，我选择了复合式衬砌，根据复合式衬砌的标准图，绘制衬砌图，并用给定的程序进行衬砌强度检算，使其符合设计要求；最后，按照工作进度，编制合适的施工组织设计，合理配置施工机械用具，选用恰当的施工方法，根据施工设计及工程地质情况，选择安全，稳妥的施工方案，严格按照铁道部现行的隧道设计、施工，检验评定标准组织施工，注意做好以下几项工作，确保工程质量。通过这次设计我认为是对大学学习成绩的一次综合性检验，并对自己是一次很好的锻炼。毕业设计结合工程实际，使我们所学知识系统的结合起来，各个知识点综合应用，培养正确的思路方法。在设计期间，接触大量的工程实际的资料，使我们更好了解工程实际，知识进一步补充。通过毕业设计自己专业知识有了很大的提高，但同时也发现自己很多知识学得不够扎实，今后需进一步补充学习。完成这次毕业设计后，使自己对今后工作学习有很大的信心，它让我所学到的知识让我会在工作中受益无穷。致谢时间飞逝，毕业的钟声已经临近，毕业设计也将画上圆满的句号。-47- 通过这次设计我认为是对大学学习成绩的一次综合性检验，并对自己是一次很好的锻炼。毕业设计结合工程实际，使我们所学知识系统的结合起来，各个知识点综合应用，培养正确的思路方法。在设计期间，接触大量的工程实际的资料，使我们更好了解工程实际，知识进一步补充。通过毕业设计自己专业知识有了很大的提高，但同时也发现自己很多知识学得不够扎实，今后需进一步补充学习。完成这次毕业设计后，使自己对今后工作学习有很大的信心，它让我所学到的知识让我会在工作中受益无穷。在这里深深的感谢李德武、陈志敏两位老师，每天在百忙之中抽出时间不辞辛苦的指导我们的设计，耐心的讲解问题、仔细的批阅设计、严格的指正设计中的错误，使我在设计中获得了许多宝贵的知识，提高了自己的能力；另外，老师还教教会我设计以外的东西，比如善于思考、做事认真谨慎、善于发现和深入研究等，我相信，这才是宝贵的东西，对我未来的发展而言，是一堂生动的课。此外，我由衷地感谢本组的成员。他们热心地帮助我解决难点，积极协调本组任务，在我们共同努力下，本设计得以顺利完成。主要参考文献[1]李德武主编.《隧道》.中国铁道出版社.2004年[2]铁道部专业设计院主编.铁路隧道结构物设计计算丛书《洞门》.中国铁道出版社.1990年[3]铁道部第二勘测设计院主编.铁路工程设计技术手册《隧道》.中国铁道出版社.1995-47- [4]铁道部第二勘测设计院主编.中华人民共和国行业标准《铁路隧道设计规范》.中国铁道出版社.2001年[5]冯卫星.吴康保主编.《铁路隧道设计》.西南交通大学出版社.1998年[6]钟桂彤主编.《铁路隧道》.中国铁道出版社.1990年-47-'