函谷关隧道综合项目工程设计Word格式文档下载.docx
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横向冲沟发育，植被较差，地表多被垦为旱地或果园。
洞身上乡村便道四通八达，连霍高速公路于该隧道DK270+600～+700、DK277+220～+260地表通过。
隧道进口端位于弘浓涧河岸坡上，出口端位于稠桑村附近，有便道相通，交通以便。
1.2.2地质构造与地震动参数
1．地质构造
测区内堆积层较厚，未见构造形迹。
2．地震动参数
依照《中华人民共和国地震动参数区划图》（GB18306-）（1∶400万），本段地震动峰值加速度为0.15g（Ⅶ），工程应按照规范设防。
1.2.3水文地质特性
地表水为隧道北部黄河及隧道进出口端弘浓涧河、沙河，据取河水化验，水质属HCO3-－Ca2+·
Mg2+、HCO3-·
SO42-－Ca2+·
Mg2+型水，对砼无侵蚀性。
未见地下水出露，据调查访问，黄土塬及阶地上村民生活用水采用机井抽取地下水，地下水位埋藏较深，普通位于河谷地表水位附近，本次勘探未揭示地下水位。
隧道洞身位于地下水位以上。
1.2.4不良地质与特殊岩土
不良地质为陷穴、塌滑、人工坑洞：
1、隧道出口端冲沟，由于受冲刷下切严重，沿冲沟岸边形成较大面积陷穴群，其中DK278+050右33m陷穴直径15m，深约5m；
别的陷穴直径为1～8m，深度1～5m不等，沿冲沟边沿发育。
2、塌滑：
分布于DK271+730～+770洞身段冲沟岸坡，成分为砂质黄土，厚0—15m，轴向N70°
E，轴向长约40m，宽20～30m，对隧道无影响。
3、人工坑洞：
测段内窑洞分布较多，普通进深不大于8m，洞口宽2～4m，高2～5m，少量已坍塌，多数仍在使用，由于位于洞身，对隧道影响较小。
2洞门位置拟定及形式选取
2.1洞门位置选取原则
2.1.1选取动口位置原则
隧道位置选定后，隧道长度由它两端洞口位置拟定（即隧道长度为其进出口洞门墙外表面与线路内轨顶面标高线交点之间距离）。
洞口是隧道进出咽喉，又是隧道施工中重要通道。
洞口位置选取与否合理，将对隧道施工工期、造价、运营安全等有重大影响。
因此在隧道线路设计中，洞口位置选取是一项很重要工作。
依照国内近年实践经验，总结出“早进晚出”原则。
即在决定隧道洞位置时，为了保证施工、运营安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞，这样做，虽然隧道修长了某些，却安全可靠。
固然，并不意味进洞越早越好，而是应当从安全等方面比较拟定。
抱负洞口位置应选取地质条件良好，地势开阔，施工以便，技术、经济合理之处。
但在实际工程中难以完全满足这些规定。
为此，在选取隧道洞口位置时应主意如下几种原则：
1、洞口不适当设在垭口沟谷中心或沟底低洼处，不要与水争路。
由于，在普通状况下，垭口沟谷在地质构造上是最薄弱环节，常会遇到断层带、古坍方、冲积土等不良地质。
此外，地表流水都汇集在沟底，再加上洞口路堑开挖，破坏了山体原有平衡，更容易引起坍方，甚至不能进洞。
因此，洞口最佳选取在沟谷一侧，让出沟心作为泄水通道。
2、洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩堆、岩溶、流砂、盐岩、近年冻土、雪崩、冰川等。
以及避开地表水汇集处。
3、不破坏或少破坏地表坡面。
当隧道线路通过岩壁陡立，基岩裸露处时，最佳不刷动或少刷动原生地表。
以保持山体天然平衡。
此时，洞口位置应依照详细状况，采用贴壁进洞或设立一段明洞，（当山坡上有落石、掉块而难以清除时）；
或修建特殊构造洞门，如悬臂式洞门；
钢筋混凝土锚杆洞门；
洞门桥台联合构造；
悬臂式托盘基本洞门；
长腿式洞门等。
4、减少洞口路堑段长度，延长隧道提迈进洞。
对处在慢坡地形隧道，其洞口位置变动范畴较大。
普通采用延长隧道办法，以解决路堑弃土及排水困难。
如工期容许，可依照“土方调配”来拟定隧道洞口位置。
5、洞口线路最佳与等高线正交。
使隧道正面进入山体，洞口构造物不至于受到偏侧压力。
对于傍山隧道因限于地形，有时无法与等高线正交，只能斜交进洞时，其交角不应太小（不不大于45°
）。
并依照详细状况，采用斜交洞门、台阶式正交洞门、或修建一段明洞。
6、当线路位于有也许被水沉没河滩或水库回水影响范畴内时，隧道洞口标高应高出洪水位加波浪高度，以防洪水灌入隧道。
7、为了保证洞口稳定和安全，边坡和仰坡均不适当开挖过高。
过去，从单纯经济观点出发，把隧道洞口位置选定在所谓隧道与明洞等价点上。
既开挖每米明堑造价和每延米隧道施工与运营换算价相等时隧道“经济洞口”位置上。
此时，往往隧道定得偏短，明堑开挖过深，边、仰坡很高。
这样，不但施工时容易发生坍方，行车后边坡也经常滚石掉块，危及行车安全，最后不得不再修建明洞接长隧道。
这不但增长了投资，还对施工和运营导致后患，教训十分深刻。
例如，宝天段隧道共123座，修建明洞接长隧道18座，占隧道总数42﹪；
川黔线隧道共66座，修建明洞接长隧道27座，占隧道总数41﹪。
8、当洞口附近有水沟或水渠横跨线路时，可设立拉槽开沟桥梁或涵洞，排泄水流。
如水量较大，上述办法仍不能满足规定期，应修建明洞接长隧道把水流引到洞顶水沟中排走。
9、当洞口地势开阔，有助于施工场地布置时，可运用弃渣有筹划、有目地改造洞口场地，以便布置运送便道，材料堆放场，生产设施用地及生产、生活用房等。
此外在桥遂相连时，应注意防止因痄碴乱堆导致堵塞桥孔或推坏桥梁墩台建筑物。
总之，隧道洞口位置选取，应依照地形、地质条件，考虑边坡、仰坡稳定，结合洞外关于工程即施工难易限度，本着“早进晚出”指引思想，全面综合地分析拟定。
2.1.2进出口洞门位置拟定
针对函谷关隧道地形，咱们在进出洞里程先后一定距离分别做了几种断面进行比选，力求找到合理洞门位置。
2.2隧道平纵断面设计
2.2.1隧道平面设计
1.隧道平面规定
规范规定：
“隧道内线路宜设计为直线，当因地形地质等条件限制必要设立为曲线时，宜采用曲线半径，并设在洞口附近。
隧道内不适当设立反向曲线。
”
曲线是线路薄弱环节，对隧道更是如此。
重要体当前：
（1）曲线隧道空间，狭长弯曲，空气流通更为不畅，在列车通过时，阻力将会增大。
（2）地下空间本来通风差，采光不良，如设有曲线，则将更加灰暗、潮湿、散发异味，甚至汇集有害气体，在这种环境中从事维修线路劳动，不但有损人体健康，并且工作质量难以保证。
另一方面，曲线存在，使得线路在列车通过后容易变形，恰恰需要更多、更精心养护形成一对不容易解决矛盾。
但由于地形限制，以及长大隧道设计往往还是要设计某些曲线段来解决这些难题。
但曲线半径也有相应限制。
函谷关隧道最小曲线半径规定为：
5500M。
2.隧道平面设计
依照函谷关隧道地形地质资料，在隧道平面设计上，可采用原始资料所提供线路走向。
但本设计没有设计曲线段。
也就没有曲线段加宽计算。
2.2.2隧道纵断面设计
隧道内坡型有单面坡和人字坡形两种。
单面坡长处在于可以争取高程，在线路紧坡地段经常使用，并且由于两洞口有高差，运营期间自然通风条件好。
它缺陷在于采用两端相向施工时一端将为向下开挖，地层含水及施工用水不能自动排出洞外，如果汇集到掌子面前，将严重恶化作业环境，此外出渣时是重车上坡，效率会减少。
人字坡形优缺陷大体相反。
隧道内列车运营条件比露天差，使得它容许最大坡度，要比明线限制坡度要小，即必要乘上一种坡度折减系数。
这种差别体现为：
（1）空气阻力增大。
列车进洞，横向空间骤然缩小，空气阻力随之增大，并且随着行车速度提高，这种增大更加明显。
（2）机车粘着牵引力减少。
隧道内湿度大，钢轨踏面凝成一层水膜，使得轮轨间粘着系数减少，从而也减少了牵引力。
2.3洞门形式选取
2.3.1洞门作用
洞门是隧道重要构成某些。
位于隧道两端,是隧道外露某些，俗称出入口。
它一方面起着稳定洞口仰坡坡脚作用，此外一方面有装饰美化洞口效果。
现对洞门进行如下几种方面简介：
（一）、洞门作用有如下几种方面：
1、减少洞口土石方开挖量。
洞口段范畴内路堑是依照地质条件以一定边坡开挖，当隧道埋置较深时，开挖量较大，设立隧道洞门可以起到挡土墙作用，减少洞口土石方开挖量。
2、稳定洞口边、仰坡坡脚作用。
修建洞门可减小引线路堑边坡高度，缩小正面仰坡坡面长度，使洞口边、仰坡得以稳定。
3、引离地表水流。
地表水流往往汇聚在洞口，如不排除，将会侵害线路，妨碍行车安全。
修建洞门可以把水流引人侧沟排走，保证运营安全。
4、装饰洞口。
洞口是隧道唯一外露某些，是隧道正面外观。
修建洞门可起装饰作用，特别在都市附近、风景区及旅游区内隧道更应当配合本地环境，予以艺术解决应进行美化。
在少数民族地区修建隧道时还应当考虑修建具备民族风味隧道洞门。
2.3.2洞门形式
依照地形和地质条件不同，普通铁路隧道洞门可以采用端墙式、环框式、翼墙式等形式。
1、环框式
在岩层坚硬，完整不易风化隧道洞口，路堑开挖后，边、仰坡极为稳定，且无排水规定期，将洞口环框和洞身衬砌用同一种材料整体灌筑而形成环框式洞门。
2、端墙式
端墙式（一字式）洞门是最常用洞门。
合用于地形开阔，岩石基本稳定地区。
端墙作用于支护洞口仰坡稳定，并汇集排除仰坡地面水流。
3、当洞口地质较差时，在端墙洞门一侧或两侧加设挡墙和保持路堑边坡稳定作用；
其墙顶普通与边坡延长面一致，把水沟设立在洞门上面，汇集仰坡及洞顶地面水排到路堑排水沟。
除上述三种重要形式外，尚有考虑地形、地质条件、减少洞门圬工数量、洞门受力状态、控制仰坡高度等等因素，而采用台阶式、柱式、斜交式洞门等形式。
2.3.3洞门构造
普通隧道洞门是由洞口段衬砌和洞门墙所构成。
洞口段衬砌是指洞口加强衬砌，该衬砌段长度不得少于5m，且应与洞身衬砌连成整体，洞门墙事实上是挡墙；
普通有直立式和后仰式两种。
为有效抵抗墙后推力，洞门墙普通采用后仰式，其墙背坡度不适当缓于1：
0.3。
为防止洞顶石块坍落及减小落石冲击，洞顶仰坡脚至洞门墙背水平距离b，普通不不大于1.5m；
洞门墙顶至仰坡坡脚高度h4，不得不大于0.5m；
洞门与仰坡之间水沟沟底至衬砌拱圈外缘高度h2，不得不大于1.0m。
水沟底填土应紧密夯实。
因而，洞门墙总高度H应为：
当洞门设计有翼墙或挡土墙时，规定路堑线路中心沿枕木底部至翼墙（挡）墙边距离，不不大于4.4m。
当隧道埋深较浅，上覆盖岩（土）体较薄，难以采用暗挖法施工时，则应当采用明挖法来开挖隧道。
用这种办法修筑隧道构造，普通称为明洞。
明洞净空必要满足隧道建筑限界规定，洞门普通作成直力端墙式洞门。
综合以上各种形式洞门优缺陷，再结合函谷关隧道详细地形，地质条件。
尚有就是各个洞门施工难易限度。
咱们综合考虑隧道进出口都采用端墙式洞门。
进出口洞门到其分界断面处均采用修筑挡墙来减小边仰坡开挖量。
3施工办法拟定
3.1施工办法选取
3.1.1施工办法选取原则
隧道施工过程普通涉及：
在地层内挖出土石，形成符合设计规定坑道；
进行必要暂时支撑和最后永久支护，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安全使用。
在施工办法选取时，咱们必要充分考虑地下工程特点，应当在保证安全前提下，均衡迅速地进行施工施工办法，力求建成质量高，造价低隧道建筑物。
隧道施工办法选取时应考虑因素大体分为如下几点：
1、施工条件
施工条件是决定施工办法最基本因素。
它涉及一种施工队伍所具备施工能力、素质以及管理水平。
2、围岩条件
围岩条件也就是地质条件，其中涉及围岩级别，地下水及不良地质现象等，围岩级别是对围岩工程性质综合鉴定，对施工办法选取起着重要甚至是决定性作用。
从施工技术发展趋势看，地质条件虽然是重要，但基本施工办法变化却不明显，全地质型施工办法和施工机械不断被开发出来就是因素所在。
3.1.2施工办法比选
1、全断面开挖
全断面开挖就是将所有设计断面一次开挖好，接着修建衬砌。
它重要长处是：
工序少，互相干扰少，便于施工组织和管理；
开挖面大，能提高钻爆效果，特别能发挥深眼爆破长处；
空间大，有助于采用大型施工机械设备，实现综合机械化施工。
该法适合在坚硬、整体性好稳定岩层中采用。
但有了可靠支护手段（如刚拱支撑，喷锚支护）在全断面一次开挖中使用，这种办法使用范畴也会更加广泛。
2、正台阶法
正台阶法可以说是全断面一次开挖变化方案，即在开挖面上提成几种台阶，以便使用轻型凿岩机打眼，而不必使用大型凿岩台车。
该法合用于石质较好，开挖后不需要支撑或可以喷锚支护隧道。
3、中隔墙法
中隔墙法其实也是台阶法一种衍生。
不同之处在于开挖环节不同。
先开挖左侧洞室，做好初期支护，再开挖右侧洞室做好初期支护，形成整体重要承载构造，再施作防排水办法和浇筑仰拱及回填，拆除中隔墙铺设防水层。
该法合用于级别较高围岩，开挖断面较大隧道及其她地下构造。
4、盾构与隧道掘进机
盾构与隧道掘进机是暗挖法修建大型和综合性专门机具。
盾构合用于松软不稳定地层，特别是流砂涌水地段采用盾构法修建隧道是安全有效办法。
掘进机修建隧道与普通隧道施工办法比较，它有掘进速度快洞壁匀整，超挖量小，对围岩扰动范畴小，操作安全等长处。
但设备昂贵，工程成本投资大。
函谷关隧道处在黄土地层中。
整个隧道在Ⅴ级围岩中穿过。
隧道开挖断面也比较大，最大开挖断面接近15m。
依照当前国内隧道施工技术水平和工程造价经济合理原则。
4隧道工程量计算
4.1洞内工程量
4.1.1工程开挖量
隧道在工程在开挖过程中通过不同地址段，由于地质状况不同，采用不同衬砌形式，不同围岩区域开挖量也不尽相似。
本隧道全是Ⅴ级围岩。
由下式来计算洞内开挖量：
式中：
V------洞内开挖量
S------开挖面面积
L------隧道长度
在拟定隧道长度时要注意，稳定性差围岩与好级别接触时，普通要延长2﹀3米。
由于该隧道既有深埋又有浅埋，本设计以为埋深不大于或等于20m是浅埋，否则为深埋。
其各自长度、初支喷砼厚度、二次衬砌厚度，见下表：
围岩
初支喷砼厚度
二次衬砌厚度
Ⅴ级深埋
7585m
20cm
60cm
Ⅴ级浅埋
255m
—
表4-1
由于有两种埋深要分开算它工程量
1、浅埋隧道开挖工程量
在绘制Ⅴ级浅埋隧道衬砌图时，就算出了在一种断面上开挖量和所用到各种材料用量。
见下表：
洞身每一米工程数量表
工程名称
单位
数量
备注
洞身开挖
m3
141.28
含仰拱开挖
二次衬砌
C25砼拱墙
17.27
C25仰拱
5.90
格栅钢架
榀
1
防水层
0.1439
仰拱回填
6.28
C15片石砼
超挖
4.37
超挖回填
4.21
同级砼回填
表4-2
查上面两个表可得：
S=141.28m3
L=665m
那么，Ⅴ级浅埋段隧道工程量V1为：
V1=S×
L=665×
141.28=93951.2m3
2、深埋隧道开挖工程量
148.93
初期支护
C20喷砼
5.997
25注浆锚杆
261
16.88
6.98
8.73
表4-3
S=148.93m3
L=7175m
那么，Ⅴ级深埋段隧道工程量V2为：
V2=S×
L=7175×
148.93=1068572.75m3
4.1.2衬砌支护圬工量
1、模筑混凝土量
a.二次衬砌
两种埋深围岩均采用同样二次衬砌厚度，不同之出在于，浅埋围岩没进行初期支护（即喷锚支护），而在二次衬砌之中加入了格栅以加大其强度，从衬砌厚度半径等尺寸上看，两类围岩二次衬砌取值基本同样。
二次衬砌，二次衬砌采用C25混凝土砌筑。
b初期支护
Ⅴ级深埋围岩采用复合式衬砌，用C20喷射混凝土进行喷射。
c、水沟及盖板混凝土量
水沟和盖板采用C20混凝土，由资料查得水沟及盖板混凝土量0.08m3/m。
隧道内实行双水沟布置。
2、钢筋量
a、锚杆钢筋量
工程中使用是
钢筋作锚杆，锚杆为长度4．5m，间距：
纵向0.8m，横向0.5m，直径0.024m。
隧道施加锚杆断面曲线长L。
m
环向锚杆使用根数
每沿米隧道所需锚杆数为：
根
依照“钢构造”查得
钢筋重量为3.551
即锚杆使用钢筋量
=4.5×
68×
7175×
3.551=7796398.05kg
b、盖板使用钢筋量
盖板使用
号钢筋，查规范得盖板所使用
钢筋重量为1.8
盖板使用钢筋量
=1.8×
2×
7842=28231.2kg
c、格栅使用钢筋量
在Ⅴ级浅埋围岩二次衬砌中使用了Ф22螺纹钢绑扎成格栅，其钢筋量已在衬砌计算中计算出来，其钢筋量为
=229877.2kg
因而，使用总钢筋量为：
=
+
=7796398.05+28231.2+229877.2kg
=8054.5t
4.2整个隧道工程量
4.2.1总挖方量计算
总挖方量涉及洞内外挖方量。
93951.2+1068572.75=1162523.95
注：
在进口洞门处有一小某些填方，在这里没有进行详细计算。
4.2.2钢筋用量
kg
函谷关隧道（双线）工程量对照表
名称
工程量（m3）（kg）
洞内开挖量
178011.4
1068572.75
洞外开挖量
进口
仰坡
2176.76
洞门+边坡
1179.11
出口
1547.23
4861.94
洞内圬工量
喷射砼
31354.75
谢辞
为期两个半月毕业设计即将结束。
咱们也通过自己努力也做出了自己设计，心中难免有些激动，虽然只有数十页设计，但每页每字都是咱们汗水所凝结。
通过本次设计，使我学到了许多课堂乃至此前实习中所未能学到知识，从中，我对隧道又有了更深一层结识。
靠我一种人努力是无法完毕本次设计，每当遇到问题时候，通过向教师请教以及和同窗探讨，一切问题也就迎刃而解了。
在此非常感谢咱们指引教师钟新樵教师对我耐心指引，以及周边同窗热心协助，没有你们，我设计也无法这样按质按量完毕，在这一并表达感谢！
参照文献
1.铁路工程设计手册,《隧道》，中华人民共和国铁道出版社。
2.《建筑工程定额与预算》教材，化学工业出版社，徐楠主编。
3.《建筑工程投资控制》教材，中华人民共和国建筑工业出版社，中华人民共和国建设监理协会编写。
4.《地下构造设计》，中华人民共和国电力出版社。
5.《地下工程施工》，中华人民共和国科技出版社。
6.关于隧道设计，施工规范、规程、规定、图册。
7.《世界隧道》杂志，中铁西南科学研究院主办王健宇主编。
8.《地下工程支护构造》，中华人民共和国水利水电出版社。
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