高速铁路隧道设计与施工104页.docx

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高速铁路隧道设计与施工104页

石家庄铁道大学毕业设计

高速铁路隧道设计与施工

Designandconstructionofhigh-speedrailwaytunnel

2013届学院

专业

学号

学生姓名

指导教师

完成日期2013年6月10日

毕业设计成绩单

学生姓名

学号

203

班级

土0-3

专业

土木工程

毕业设计题目

高速铁路隧道设计与施工

指导教师姓名

强

指导教师职称

教授

评定成绩

指导教师

得分

评阅人

得分

答辩小组组长

得分

成绩：

院长（主任）签字：

年月日

毕业设计任务书

题　目

高速铁路隧道设计与施工

专业

土木工程

班级

地下09-5

学生姓名

赵冬银

承担指导任务单位

土木工程学院

导师

姓名

高新强

导师

职称

教授

一、设计内容

对高速铁路芭蕉冲二号隧道进行设计，内容主要有：

1.设计依据及原则：

包括设计应遵循的主要规范规程及主要原则。

2.工程概况：

包括本工程的设计范围、工程地质、水文地质概述；地面环境等。

3.高速铁路隧道结构选型及构造要求：

包括结构选型、衬砌的构造要求、支护和衬砌设计参数的确定。

4.隧道衬砌结构设计检算：

包括计算荷载的确定、计算模型的建立、衬砌结构计算及整理、结构配筋计算。

5.施工方法设计：

包括主要施工方法的确定、主要施工工艺方法、施工组织、指导性施工进度、施工监控量测等。

应附图：

地质纵剖面图、支护结构设计横剖面图、衬砌结构横剖面图、防水结构图、监控量测测点布置图等。

6外文翻译，隧道英文论文翻译。

二、基本要求

1.通过文献、资料阅读，掌握芭蕉冲二号地层特性及高速铁路隧道结构设计方法。

2.熟悉衬砌结构设计计算方法。

3.掌握隧道施工方法及施工组织设计。

三、主要技术指标

另见具体资料。

四、应收集的资料及参考文献

1.《隧道设计规范》；

2.《隧道施工规范》；

3.《混凝土结构设计规范》；（GBJ10-89）

4.《隧道设计手册》；

5.《隧道施工手册》；

6.高速铁路隧道相关资料、文献等。

五、进度计划

第1周熟悉资料，查阅文献，弄清设计意图、外文翻译；

第2周写出开题报告；

第3~6周隧道衬砌结构设计检算；

第7～11周施工方法设计；

第12～14周防水设计、监控量测设计；

第15周文整，答辩。

教研室主任签字

时　间

　　年　月日

开题报告

题　目

高速铁路隧道设计与施工

学生姓名

赵冬银

学号

20090083

班级

土0901-3班

专业

土木工程

一、高速铁路隧道发展背景和现状

铁路为陆上运输的的主力军，在长达一个多世纪的时间内处于垄断地位。

但是20世纪以来，随着汽车，航空和管道运输的迅速发展，铁路不断受到新的浪潮的冲击。

为了提高列车运行速度，使铁路适应现代社会发展。

从20世纪初到50年代,德国、法国、日本等国都开展了大量的有关高速列车的理论研究和试验工作。

中国幅员辽阔，人口众多，更需要一种强有力的且运输速度快的运输方式将整个国家和国民经济联系起来。

我国的铁路运输已趋于饱，而且铁路的客流量越来越大。

所以我们更需要一个更强有力的运输方式。

所有都指向高速铁路。

目前，世界的高速铁路建设正在进行中，以日本新干线、德国ICE和英国TGV为世界高速铁路技术、运营管理的代表。

日本建成第一条高速铁路以后，个各国间纷纷效仿先后开始建设高速铁路。

高速铁路建设先后经过三次浪潮：

第一次浪潮：

1964年—1990年、第二次浪潮：

1990年至90年代中期、第三次浪潮：

从90年代中期至今。

现如今正是处在第三次浪潮之中，这次高潮波及到亚洲、北美、澳洲以及整个欧洲，形成了交通领域中铁路的一场复兴运动。

自1992年以来，俄罗斯、韩国、我国台湾省、澳大利亚、英国、荷兰等国家和地区先后开始了高速铁路新线的建设。

中国的高速铁路建设也正处于蓬勃发张之中。

我国后与其他先进国家发展高速铁路，博采众家之长，发展创新建设我们自己的高速铁路。

近些年来我国高速铁路发展较快。

目前我国高速铁路8951公里，京沪、京广、哈大等高铁相继投入运营。

但是我国的高速铁路技术并不完善，我们是在摸索之中前进，高铁事也故时有发生。

但是高速铁路建设是必须坚持下来，目前我国也正在努力的减少事故发生。

在不久的将来，我国的高铁技术会追赶上世界前沿，会越来越成熟。

伴随着铁路的出现和发展，隧道也逐渐发展，但受制于技术条件的限制，在很长时间内，隧道规模规模也很有限，直到20世纪，伴随着人类技术水平和可以装备的进步，才出现了一些大型隧道，世界铁路隧道的世界纪录也不断被更新。

新依法隧道技术现在利于时代的前沿。

2、芭蕉冲隧道特点

溶蚀、侵蚀中低山地貌，地形起伏较大，丘包与槽谷相间分布。

丘包多基岩出露，大多植被不发育，部份山体灌木较茂密，自然坡度一般25～50度，局部山坡陡峻；缓坡地段多为农田和旱地。

隧道进口端有乡村小道通达，交通条件较差，人口相对稀少。

隧道为单洞双线隧道，全长208m，进口DK112+218，出口DK112+426，最大埋深53m。

隧道表层覆盖较薄，最大埋深约53米。

穿越软硬交错地层，岩溶弱至中等发育，基岩裂隙水发育，地下水对砼无侵蚀性。

总体而言，段内工程地质条件较差。

三、设计过程和施工

隧道结构设计检算：

按工程类比确定各段初支结构形式及参数，主要进行不同为岩级别条件下洞身二衬结构检算。

这主要是借助数值分析法，应用ANSYS软件建立模型，把围岩和支护都划分为诺干单元，然后根据能量原理建立单元刚度矩阵，形成整个系统总刚度矩阵，从而求出系统各个点的位移和单元的应力来分析计算洞室岩体中的应力状态及围岩的稳定性等，来检算隧道结构的支护参数。

隧道施工方案及施工工艺设计：

隧道总体施工方案设计：

总体施工部署、进洞方案、洞身不同围岩段开挖方法、不良地质段辅助工法、主要施工技术指标等。

四、施工方法

芭蕉冲隧道施工为单洞双线隧道进口DK112+218，出口DK112+426，全长208m，最大埋深53m。

DK112+218-DK112+250.3和DK112+413-DK112+426段为V级围岩浅埋段。

进口处明洞和洞门连成一体，长16m,分两个阶段开挖，第一阶段明挖法修建拱式明洞开挖至明暗交界，在到达明暗交界程3.5m前必须进行一环超前小导管进行加固;第二阶段，进洞时采用环形开挖预留核心土法，并采用大管棚进行预支护。

DK112+250.3-DK112+325和DK112+365-DK112+413为V级围岩段，拟采用CRD法施工，并采用帷幕注浆进行预支护。

DK112+325-DK112+365为IV级围岩段，拟采用台阶法进行爆破开挖，并采用超前小导管进行预支护。

出口处和进口处采用施工方法相同。

五、结构安全性设计方法

高铁隧道的支护结构设计也是一项非常复杂的工作，目前的设计大都是依据工程类比法进行。

隧道的支护结构设计时，应根据周边的环境、场地地质条件及施工条件合理选用。

综合考虑现场周边的条件和岩土的条件，本着“安全可靠、技术可行、方便施工”的原则，经过仔细分析，计算和方案比较，选择支护方案。

具体施工工艺设计：

开挖、出渣、初支、二衬、防水工程、量测及其它相关工艺

六、预期成果

设计中通过对结构所受的荷载，进行ANSYS建模,来计算出某点所受的轴力和弯矩，然后通过计算出来的内力进行衬砌结构的配筋设计。

隧道施工组织设计中，初期支护包括锚喷支护，架设钢拱架，钢筋网，以及二次衬砌要及时施做，采用有轨运输方式进行出渣，利用斜井进行通风，排水，二次衬砌及时跟上。

七、进度计划

第1周熟悉资料，查阅文献，弄清设计意图、外文翻译；

第2周写出开题报告；

第3~6周隧道衬砌结构设计检算；

第7～11周施工方法设计；

第12～14周防水设计、监控量测设计；

第15周文整，答辩。

摘要

芭蕉冲2号隧道是贵广高速铁路上的一段全长为208m的高速铁路隧道，进口DK112+218，出口DK112+426，隧道表层覆盖较薄，最大埋深53m。

隧道穿越软硬交错地层，岩溶弱至中等发育，基岩裂隙水发育，地下水对混凝土无侵蚀性。

总体而言，段内工程地质条件较差。

本设计主要是根据所给定的隧道的拟建交通、水文地质情况进行隧道开挖设计，主要是通过所选隧道的断面尺寸和埋深计算围岩压力。

通过ANSYS软件拟建隧道模型求得隧道的轴力和弯矩等内力情况，并进行结构简算和配筋简算。

根据隧道的不同围岩等级围岩选择隧道开挖方法进行隧道施工，同时根据围岩的工程性质选择不同的支护方法配合施工。

本设计只要设计了隧道的衬砌、各级围岩的配筋情况、不同围岩的不同施工方法和支护方法、隧道的具体施工情况和爆破的参数等。

最后，针对芭蕉冲二号隧道施工设计施工监控测量。

关键字：

高速铁路隧道隧道开挖施工方法结构简算

Abstract

BajiaochongNo.2tunnel，lengthof208m，isthehigh-speedrailwaytunneloftheGuiguanghi-speedRailway.TunnelimportmileagefortheDK112+218,exportrangeisDK112+426.Itiscoatedwithathin,themaximumburieddepth53m.Tunnelthroughkarststaggeredhard-softformations,weaktomoderategrowth,thedevelopmentofgroundwaterinbedrockfissurewater,nocorrosiononconcrete.Overall,theengineeringgeologicalconditionsinpoor.

Thedesignofthemaintunnelaccordingtothegiventunneltraffic,thehydrogeologyconditionofexcavationdesign,mainlythroughthesectionoftheselectedtunnel,theinternalforceofaxialforceandbendingmoment,throughtheANSYSsoftwaretotheproposedtunnelmodeltoobtainthetunnel,andthestructureandreinforcementcalculation.Accordingtothedifferentgradesofsurroundingrocktunnelsurroundingrocktunnelexcavationmethodselectionoftunnelconstruction,andaccordingtotheengineeringpropertiesofrockdifferentsupportingmethodwithconstruction.Thedesignoftunnellining,aslongasthedesignofsurroundingrockata