目錄TOC\o"1-3"\h\z\u16360一、設計任務 頁《隧道工程》課程設計任務書專業班級土隧101姓名1111學號222222222211分組第三組開題日期：2013年11月11日完成日期：2013年11月22日題目石家莊公路隧道工程設計一、設計的目的（1）掌握隧道襯砌結構設計；（2）掌握隧道施工方法；（3）掌握隧道鉆爆設計過程；二、設計的內容及要求（1）根據提供的隧道工程設計區段條件，采用工程類比法設計隧道襯砌橫斷面，確定襯砌斷面形狀及各部尺寸，繪制隧道內輪廓圖及隧道復合襯砌結構圖；（2）根據所確定的隧道斷面及其它工程條件，制定隧道施工方案，確定相應斷面開挖和支護方法并繪制相應施工斷面圖；（3）針對所確定的開挖方法，確定各炮眼類型的炮眼數目；編制鉆爆參數表；繪制鉆爆設計圖；繪制爆破網絡圖。（4）上交設計說明書及設計圖紙一套。三、指導教師評語四、成績指導教師(簽章)年月日石家莊公路隧道工程設計一、設計任務1、隧道名稱：石家莊公路隧道2、位置和線形：石家莊隧道位于寧武縣石家莊鎮，隧址區屬構造剝蝕基巖小起伏低中山區，海拔高程1550-1405米，相對高差55米。微地貌為基巖山梁、陡坡，隧址區基巖裸露。進口里程為HK70+220，出口里程為HK70+525，全長305米。隧道位于直線上，隧道洞內縱坡為0.882%。隧道底板最大埋深55米。屬短隧道。全線采用四車道高速公路建設，設計速度采用60Km/h。3、洞口段地質情況：洞口段圍巖為第四系碎石土，含砂巖、頁巖等，結構松散。圍巖穩定性較差，圍巖級別為Ⅴ級。隧道洞口采用采用端墻式洞門。石家莊隧道圍巖分級表：里程長度（H）圍巖級別HK70+220~HK70+24525ⅤHK70+500~HK70+52525Ⅴ二、主體工程設計1、設計標準①設計速度：60Km／h；②建筑限界：凈寬9.75米，凈高5.0米；③車道數目與行車方式：采用雙洞四車道。2、平縱面設計隧道軸線全線設計為直線，隧道平面布置原則采用“雙連拱斷面”。隧道位于直線上，隧道洞內縱坡采用單面坡，坡度設為0.882%，隧道底板最大埋深55米。3、隧道橫斷面該隧道位于長度超過3000m的長距離直線上，如果設置分離式隧道，將造成分離路基長度偏長，隧道前后段路基工程量增加較大，所以設計為“雙連拱隧道”。隧道單洞凈寬9.75米，行車道寬7.00米（2×3.50），左、右側路緣帶分別寬為0.5米和0.75米。隧道按設計規范要求，50米的高速公路短隧道無需設置緊急停車帶和人行橫洞。隧道內輪廓圖4、洞口與洞門工程（1）、洞口隧道遵循“早進晚出”的原則，不大挖大刷，確保邊坡及仰坡的穩定。洞口邊坡、仰坡頂面及其周圍，設置排水溝和截水溝，與路基排水系統綜合考慮布置。洞口邊坡、仰坡采取加固措施，采用綠化護坡。考慮到與環境的相互協調，和“出洞上橋”的設計方案，隧道洞口采用端墻式洞門。使建筑結構極大程度的融入到自然環境中，使之既美觀又符合功能要求，達到渾然天成的效果。洞口邊、仰坡控制高度設計：圍巖分級Ⅴ級圍巖邊、仰坡坡率1:1.25高度（m）15（2）、洞門1、洞門仰坡坡腳至洞門墻背的水平居設為1.5m，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度設為1.0m，洞門墻頂高出仰坡腳設為0.5m；洞門根據本隧道實際，設置伸縮縫、沉降縫和泄水孔，洞門強厚度設為0.5m；洞門墻基礎設置在穩固地基上，保證洞門穩定。基底嵌入巖石地基深度為0.5m。洞門混凝土端墻設計參數：洞門砌體端墻設計參數：5、襯砌結構設計隧道襯砌結構根據隧道所通過巖層的圍巖條件、隧道埋深受力特點，高速公路應采用復合式襯砌方案。1、初期支護采用錨噴支護，即由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼架等支護形式單獨或組合使用。錨桿支護采用全長粘結錨桿；2、二次襯砌采用模筑混凝土或模筑鋼筋混凝土結構，襯砌截面采用連接圓順的等厚襯砌斷面，仰拱厚度于拱墻厚度相同；3、隧道洞口結構松軟，設置加強襯砌。根據地形、地質和環境條件等，本隧道加強段設置為15m（兩車道隧道不小于10m）；4、在確定開挖斷面時，除應滿足隧道凈空和結構尺寸外，還應考慮初期支護并預留適當的變形量。預留變形量的大小可根據圍巖級別、斷面大小、埋置深度、施工方法和支護情況等、采用工程類比法預測。Ⅴ級圍巖預留變形量為：圍巖級別兩車道隧道Ⅴ80-120mm兩車道隧道復合式襯砌設計參數：圍巖級別初期支護二次襯砌厚度噴射混凝土厚度（cm）錨桿（m）鋼筋網鋼架拱、墻混凝土仰拱混凝土拱部、邊墻仰拱位置長度間距Ⅴ15-25拱、墻3.0-4.00.8-1.2拱、墻@20×20拱、墻、仰拱4545隧道復合襯砌結構圖：三、防排水設計1、防水1、本隧道采用復合式襯砌，在初期支護與二次襯砌之間設置防水板和無紡布（其中防水板采用防水卷材，厚度1.5mm，接縫搭接長度為100mm。選用密度為300的無紡布）；洞口和洞深圍巖破碎，向圍巖內預注漿。2、排水1、隧道縱向排水坡設置為0.882%，與隧道縱坡一致；2、路側邊溝設置為開口式暗溝。設沉沙池、濾水篦，其間距為25米，鑒于隧道較短，可直接設置在隧道中央；3、隧底設置導水槽，以連接中心水溝（管）與襯砌墻排水盲道。橫向導水管直徑為100mm，橫向坡度為2%；4、路面底部設置1.5%的橫向排水坡度；5、在襯砌兩側邊墻背后底部設沿隧道的縱向排水盲管（溝），孔徑為80mm；6、沿襯砌背后環向設置導水盲管，縱向間距為20m，環向、豎向盲管直徑為50mm。四、隧道施工1、輔助施工措施本段隧道為雙車道隧道,在洞口淺埋地段及Ⅴ級軟弱圍巖地段施工難度較大,必須采取強有力的輔助施工措施與初期支護相結合,相輔相成,才能完成隧道施工任務。隧道設計采用的輔助施工措施有:管棚法、超前小導管、超前鉆孔注漿、超前錨桿以等。管棚法：1、導管環向根據本隧道地層性質、地層壓力、導向設置部位、鉆孔機具和隧道開挖方式等條件確定為40cm，縱向兩組管棚水平搭接長度為3.0m；2、導管選用熱軋無縫鋼管，外徑設為150mm，長度為30m，分段安裝，分段長5m；3、導管上的注漿孔孔徑設為10mm，間距設為15cm，呈梅花形布置；4、考慮本隧道地質松軟，部分易破碎，需在鋼管內注入水泥砂漿；5、在護拱上沿隧道開挖輪廓線縱向鉆設的管棚孔不得侵入隧道開挖輪廓線。孔深設計為30m。護拱的基礎放在穩定的基礎上。①超前小導管：1、小導管采用直徑45mm的無縫鋼管，長度設計為4m；2、小導管前部注漿孔孔徑設計為6mm，間距設計為15cm，呈梅花形布置，尾部長度設計為30cm；3、小導管環向設置間距設計為30cm，外插角為，兩組小導管間縱向水平搭接長度設計為100cm；4、小導管與格棚鋼架組成支護系統。②超前鉆孔注漿：1、注漿孔徑設計為110mm，注漿壓力根據現場試驗確定；2、注漿材料為水泥漿或水泥砂漿。③超前錨桿：1、拱部超前錨桿設計為隧道拱部外弧長的1/3；2、錨桿直徑選為20mm；3、錨桿長度設計為4m，拱部超前錨桿縱向兩排應有1m的水平搭接段；4、錨孔直徑設計為40mm，設置兩排錨孔；5、超前錨桿外插角選為；6、填充砂漿選用早強砂漿，強度等級不低于M20。2、隧道總體施工方法石家莊隧道位于寧白公路及石黃公路附近，交通條件較好，隧道進出洞口均與橋梁相連，需修建便道出渣。建議隧道施工方案為從保德端開始施工。石家莊隧道出渣量不大，廢渣可棄于路線北側溝谷。棄渣場頂部需平整，必須設置排水溝，以防止雨水的沖刷。3、洞口施工設計隧道施工應按新奧法組織實施，主要工序采用機械化作業，隧道出渣采用無軌運輸，二次襯砌澆注采用模板臺車，隧道施工開挖總體上要求拱部采用光面爆破，以最大限度地保護周邊巖體的完整性，同時減少超挖量，提高初期支護的承載能力。隧道施工過程中應注意結合監控量測結果，采取相應的措施。隧道二次襯砌應盡快施做，避免日久圍巖松弛失穩。雨季是隧道施工事故多發季節，隧道開挖應避開雨季，無法避免時應充分作好臨時加固的物質材料與方案準備，以便及時支撐加固，避免隧道塌方。1、開挖方法：隧道整體采用中洞法和上半斷面長臺階法開挖（隧道為雙連拱隧道最適合選用中洞法；Ⅴ級圍巖，地層條件較差，因此選用上半斷面長臺階法）。①中洞法：先開挖中洞并支護，在中洞內施作隧道中墻混凝土，對于305m的短隧道，先貫穿中洞，然后再施工兩側側洞；中洞開挖后及時施作初期支護，再分段灌注中墻混凝土，每一縱向段長度為4-10m，在中墻混凝土達到設計強度后方可拆模，并進行臨時橫向支撐。②上半斷面長臺階法：上半斷面先進25m，拉中槽落底，在保證圍巖穩定的條件下，再進行邊墻擴大及底部開挖。上部開挖進尺控制在1.5m一下，嚴格控制爆破藥。2、支護方式：采用初期噴、錨、格柵鋼架支護與二次模筑混凝土的復合襯砌方案。3、二次襯砌：二次襯砌澆注采用模板臺車。4、超欠挖控制：拱腳、墻角以上1m范圍內斷面嚴禁欠挖。平均超挖如圖：項目規定值或允許偏差檢查方法和頻率拱部破碎巖、土（Ⅴ級圍巖）平均100，最大150水準儀或斷面儀；每20m一個斷面仰拱、隧底平均100，最大250水準儀每20m檢查一次在進行洞口段開挖施工前必須施作好洞頂截水溝，防止地表水體滲入開挖面影響明洞邊坡和成洞面的穩定；在進行開挖過程中，邊坡防護必須與邊坡開挖同步進行，開挖到成洞面附近時要求預留核心土體，待洞口長管棚施工完成后再開挖進洞。洞口地質較差，應盡量避開雨季施工，明洞襯砌完成后應及時回填。4、出渣與運輸石家莊公路隧道屬于短隧道，經濟方便等綜合考慮選用無軌運輸作業。1、運輸線路或道路由專人進行維修和養護，線路兩側的廢渣或余渣及時清除；2、進洞的各類施工機械和車輛，選用帶凈化裝置的柴油機動力；3、洞內設計鋪設簡易路面，做好排水及路面維修；4、在洞口、平交道口、狹窄的施工場地，設置明顯的警示標志，設置專人指揮交通；5、本隧道為雙車道，雙車道凈寬設計為9.75mm，大于兩倍車寬加2.5m，會車視距大于40m；6、行車速度，在施工作業地段和錯車時限制車速15km/h，成洞地段限制車速20km/h；7、洞內加強通風，環境符合職業健康標準。五、隧道路面1、本隧道（高速公路隧道）路面結構采用復合式瀝青混凝土，4厘米細粒式SBS改性瀝青混凝土上面層，6厘米中粒式瀝青混凝土下面層，26厘米水泥混凝土面板，15厘米低標號混凝土整平層；2、巖石路基的整平層混凝土的彎拉強度與基層相同，設計為10cm；3、基層采用素混凝土，厚度選為15cm，抗拉輕度應不低于C20或彎拉強度不低于1.8MPa，設置與混凝土面層相對應的橫向縮縫，一次鋪攤寬度設為8.0m，設置縱向縮縫；4、本高速公路隧道路面采用連續配筋混凝土面層；5、路面表面構造采用拉毛制作；構造深度如圖：公路等級高速公路構造深度1.0mm6、采用復合式瀝青路面上面層，瀝青面層具有與混凝土面板粘結牢固、防水滲入、抗滑耐磨、低溫抗開裂、高溫抗車轍、抗剝離的良好性能；7、隧道復合式路面瀝青上面層鋪裝結構設計為由粘結層和瀝青面層組成，瀝青厚度選為10cm，采用雙層式瀝青面層，變面層采用抗滑表層，瀝青表面層厚度、混合料類型與洞外路段相同；8、在粘結層上設置防水層。六、隧道爆破設計1、根據地質巖性條件，爆破技術采用光面爆破技術。2、炮眼深度、角度、間距參數設計：（1）、掏槽眼設計采用四眼菱形斜眼掏槽。掏槽眼眼口間距誤差和眼底間距誤差不大于50mm；、輔助眼眼口排距、行距誤差不大于50mm；（2）、周邊眼沿隧道設計斷面輪廓線上的間距誤差不大于50mm，周邊眼外斜率不大于50mm/m，眼底不超出開挖斷面輪廓線100mm，最大不得超過150mm；（3）、內圈炮眼至周邊眼的排距誤差不大于50mm，炮眼深度為0.84m。3、裝藥前將炮眼內泥漿、石屑吹洗干凈。已裝藥的炮眼應及時堵塞密封。周邊眼的堵塞長度設計為250mm。4、爆破器材的選擇設計：（1）、炸藥：干燥地段采用2#巖石硝銨炸藥，有水地段采用乳化炸藥；（2）、雷管：在正常地段采用非電毫秒雷管。5、循環進尺的確定主要根據地質條件考慮，Ⅴ級圍巖每循環開挖進尺計劃為0.8m。6、爆破參數的確定(1)炮眼直徑：50mm(2)炮眼深度L:(3)炮眼數目N：依據《爆破工程師手冊（隧道）》q-單位炸藥消耗量(設計值0.5kg/m3)s-開挖面積(設計值70.125)r-每米炮眼長度裝藥量(設計為0.5kg)V級圍巖炮眼數：每米炮眼長度裝藥量炸藥名稱炸藥有效密度每米炮眼裝藥量（kg）硝銨炸藥0.95～1.050.5安全硝銨炸藥1.0～1.150.5Ⅴ級圍巖臺階法開挖爆破參數：項目爆破參數周邊眼間距E(cm)50周邊眼抵抗線W(cm)50相對距E/W1.0裝藥集中度(kg/m3)0.336堵塞長度(mm)250裝藥結構（周邊眼）間隔裝藥起爆方式非電起爆(4)炮眼布置的