(整理)隧道工程课程设计轮廓优化断面设 计
实例一 2.2 隧道横断面优化设计 2.2.1概述 公路隧道横断面设计，除满足隧道建筑限界的要求外，还应考虑洞内路面、排水、检修道、通风、照明，消防、内装、监控等设施所需要的空间，还要考虑仰拱曲率的影响，并根据施工方法确定出安全、经济、合理的断面形式和尺寸。 10多年来，我国公路隧道建设规模扩大，各地在设计隧道横断面时标准不统一，隧道轮廓有采用单心圆的，有三心圆的，既有尖拱又有坦拱，曲率不一。甚至，同一公路上出现几种内轮廓的断面，这既影响洞内设施的布置，又不利于施工时衬砌模版的制作。而在国外和我国的铁路隧道中，已推动了断面的标准化。 经过多年的工程实践和内力分析，我们认为，应该采用拱部为单心圆，侧墙为大半径圆弧，仰拱与侧墙间用小半径圆弧连接。对于同一隧道，应该采用相同的内轮廓形式。 根据隧道断面应具有适应应力流和变形的合理形状，同时要适应围岩条件、净空要求。本隧道的围岩级别为Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级，按规范要求，需要设置仰拱，同时要求设计为两车道，所以采用三心圆断面设计。 2.2.2 影响隧道衬砌结构内轮廓线的因素 这里所指的隧道横断面是隧道衬砌和基底围岩或仰拱所包围部分的大小和形状。公路隧道不仅要提供汽车行使的空间，还要满足舒适行使、交通安全、防灾等服务的空间。因此，隧道的断面不仅要满足要求的道路宽度及建筑限界，还要有设置通风、照明、内装、排水、标志等的设置空间，也要确保维修检查的监视员通道的设置空间。 所考虑的因素有[3]： 1. 须符合前述的隧道建筑限界要求，结构的任何部位都不应侵入限界以内，应考虑通风、照明、安全、监控等内部装修设施所必需的富余量； 2.施工方法，确定断面形式及尺寸有利于隧道的稳定；
第五节纵断面设计要点 教学目的：掌握纵坡设计要点和设计方法步骤重点难点：纵坡设计方法与步骤 经济点 教学方法：课堂讲授+多媒体 教学课时：2课时教学过程： I复习提问 1?常见的平纵线形组合方式 2?平曲线和竖曲线组合时的一般要求是什么？ U导入新课 前面讲解了纵断面图的基本组成，纵坡大小的选择，坡长以及平纵线形组合的相关内 容，在这些基础上，进入纵断面设计的学习。纵断面设计时要注意对前面只知识的综合应用。 川讲解新课 一、纵断面设计要点 1 ?纵断面设计的主要内容： 根据公路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。 2.基本要求： 纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵面组合设计协调、以及填挖经济、 平衡 （一）设计标高的控制 1、平原微丘区，主要由保证路基稳定的最小填土高度控制。 为了保证路基的稳定性，最小填土高度为60-80公分，一般高速公路一级公路最少80 公分，不管是填方段还是挖方段。 2、丘陵地区，设计标高主要是保证填挖平衡、降低工程造价。 3、山岭区设计标高主要由纵坡度和坡长控制。 4、沿河线设计标高主要由洪水位控制，要高出设计洪水位0.5米。 5、高、一、二公路的最小净空高度为5米，三、四级公路为4.5米，考虑将来可能变化，净空 高应预留0.2米。 天桥标志牌 6、人行通道和农用车辆通道的净空最小值分别为 2.2和2.7米。 7、公路越铁路时，路线桥下净空应符合现行铁路部门净空高度要求。 8、电力线、地下设施、水运航道地段，也应满足最小净高高度要求。 （二）关于纵坡极限值的运用 1 ?纵坡的极限值，设计时不可轻易采用，应留有余地。 2.在受限制较严的地带，可有条件地使用纵坡极限值。 3.纵坡应力求平缓，但为了路面和边沟排水，最小纵坡不应低于0.3%?0.5%。 （三）关于最小纵坡 1.坡长不宜过短，以不小于设计速度9秒的行程为宜。 2?对连续起伏的路段，坡度应尽量小，一般可争取到竖曲线最小长度的-5倍。 （四）各种地形条件下的纵坡设计 1、各级公路的最大纵坡值及陡坡限制坡长，一般不轻易采用，而应适当留有余地。 2、平原微丘区纵坡应均匀平缓，丘陵区的纵坡应避免过分迁就地形而使路线起伏过大。 3、山岭重丘区的沿河线，应尽量采用平缓的纵坡，坡长不宜过短，纵坡不宜大于 4、越岭线的纵坡应力求均匀，尽量不采用极限纵坡度，更不宜连续采用极限坡长的陡坡夹短距 6%。
题目：吴家庄隧道结构设计与施工方案设计 一、隧道工程概论 交通是国家基础建设重要的设施，在国民经济发展中占有十分重要的地位。世界各国经济发展经验表明，快速的交通网是经济发展必不可少的条件。 改革开放以后，国民经济蓬勃发展，运输量大幅度增长，原有的铁路和公路通行能力不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等级和技术标准，高速公路将成为中国公路建设的主流。过去公路在云、贵、川等山区，由于受到当时的经济实力和技术水平，通行时多采用盘山、绕行，如位于川藏线上“怒江72拐”，很少采用隧道方案。但高速公路对线型和坡度有特殊要求，盘山和绕行的方案已经不能适应快速、舒适、安全等要求了。 因此，公路越岭必然要求越来越多的采用隧道方案，这既能克服地形和高程障碍，改善线路，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；又可有效防止落石、塌方、雪崩和崩塌等自然条件，提高了行车的安全性、可靠性和舒适度，同时又能和当地环境相协调级保全自然景观。 隧道技术的发展表明：今后隧道技术的研究方向为非爆破的机械化施工、合理规划与环境保护、设计可靠合理、使用安全的方面。我国是发展中国家，经济和技术力量基础还不太强，在隧道技术开发研究时，应在引进同时，立足于国家技术力量，提高我国的隧道技术水平。 二、隧道工程特点及技术难题 隧道工程施工过程通常包括：在地层中挖出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初期设计和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安全使用。在进行隧道施工时，必须充分考虑隧道工程的特点，才能在保证隧道安全的条件下开速、优质、低价地建成隧道建筑物。隧道工程的特点，可简要归纳如下： （1）整个工程埋设于地下，因此工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起着重要的、甚至是决定性的作用。 （2）公路隧道是一个形状扁平的建筑物，正常情况下只有进、出口两个工作面，施工速度比较慢，工期也比较长，往往使一些长大隧道成为控制新建公路通车的关键工程。 （3）地下施工环境较差，甚至在施工中还可能使之恶化，例如爆破产生有害气体等。
纵断面设计方法与步骤 1．准备工作 纵坡设计前，应根据中桩和水准记录点绘出路线纵断面图的地面线，绘出平面直线、平曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及沿线土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。 2．标注控制点 所谓控制点，就是指影响纵坡设计的高程控制点。“控制点”可分为两类: 一类是属于控制性的“控制点”，控制路线纵坡设计时必须通过它或限制从其上方或下方通过。这类控制点主要有: ①路线起、终点；②越岭哑口；③重要桥涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪线的洪水位；⑦隧道进出口；⑧平面交叉和立体交叉点；⑨铁路道口；⑩城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须
通过的标高控制点等。 第二类是属于参考性的“控制点”，叫经济点。对于山岭重丘区的公路，除应标出控制性质的“控制点”以外，还应考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点，以降低工程造价。横断面上的经济点有以下三种情况： 1)当地面横坡不大时，可在中桩地面标高上下找到填方和挖方基本平衡的标高，纵坡通过此标高时，在该横断面上挖方数量基本等于填方数量。该标高为其经济点，如图a）。 2)当地面横坡较陡时，填方往往不宜填稳，有时坡脚伸得较远，采用多挖少填甚至全部挖出路基的方法比砌石护坡经济，这时多挖少填或全挖路基的标高为经济点，如图b）。 3)当地面横坡很陡，无法填方时，需砌筑挡土墙，此时宁愿全部挖出路基或深挖，该全部挖出或深挖路基的标高为其经济点，如图c）。 当地面横坡很陡,必须作挡土墙时,当采用某一设计标高使该断面按1m长度计施工的土石方与挡土墙费用总和最省,该标高为其经济点。设计时“经济点”通常用“路基横断面透明模板”来确定，如下图所示。
SY-025-BY-3 毕业设计开题报告 学生姓名XXX系部土木工程专业、班级XXX 指导教师姓名XXX职称教授从事 专业土木工程是否外聘□是□√否题目名称安乐山公路隧道设计 一、课题研究现状、选题目的和意义 隧道工程是既古老又年轻的学科古老是因为在几千年前人类就掌握了开挖隧道的技术。现代的隧道技术是在火药的发明和19世纪产业革命以后出现的，尤其是铁路隧道的出现对隧道建造起到了很大的推动作用。第一座隧道出现在1826-1830年修建的英国利物浦到曼彻斯特的铁路线上，全长1190米。火药的改进和钻眼工具的创制，促使隧道的修建技术有了显著的提高。在1898年建成的穿越阿尔卑斯山的辛普郎隧道中，第一次使用了TNT炸药和凿岩机。1971年日本新干线上修建了大清水隧道，全长22230米，是目前世界上最长的铁路山岭隧道。 隧道工程经过了多年的发展，现在隧道的建设的技术和理论已在不断补充和完善。特别是最近30多年随着长大隧道和特殊地质隧道的增多中和机械化施工技术的采用和相关学科的发展，现代隧道设计、施工理念和方法发生了重大的变化和改观。新奥法的出现,为隧道设计和施工提供了新的理念,从传统的完全依靠衬砌和钢木构件支撑围岩到现在充分发挥围岩的自承能力,是人们对隧道与地下工程问题的进一步认识和理解。另外伴随隧道监测仪器的改进，监测技术的提高，隧道施工监测成为隧道施工必不可少的部分，得到了人们越来越多重视。新型防排水材料的研究与应用,大大降低了地下水对隧道的危害，同时减少地下水排放给周围环境带来的破坏。同时通风、照明和消防技术有了新的进步,使隧道在使用中更加人性化。 尽管近年来隧道工程建设取得了一定的成就，但是还存在着许多问题和不足。具体说，截止到目前，我们队围岩的性质还没有深入地了解，计算模型的选用和计算的理论还不完全符合实际，人力和物力的消耗和浪费较大。今后应当加强隧道环境和地质的现场量测及实验室的试验，以便对各种不同性质的围岩能拟出较为符合实际的计算模型和计算理论。 本课题设计的目的是运用大学四年所学的相关理论知识，结合工程实际，检验自己在大学里的学习成果和理论联系实际的能力，为即将步入到工作岗位做进一步的准备。通过这一环节,进一步掌握隧道与地下工程的勘察、施工、设计、科研、新产品开发应用等方面内容,巩固理论知识、扩大知识面,提高综合运用所学知识的能力,同时掌握隧道与地下工程的施工、设计计算、工程绘图及撰写科学技术论文的一般程序和方法,进行一次工程技术人员必备的基本技能的训练,以期能独立地、系统地完成一个工程设计的全过程,毕业以后能较快地胜任技术工作。
总体设计概况 2.2.1 隧道总体设计原则 1) 在地形、地貌、地质、社会人文和环境等调查的基础上，综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线、洞口位置等，提出推荐方案。 2) 地质条件很差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避开不良地质地段；长隧道的位置亦应尽可能避开不良地质地段，并与路线走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。 3) 根据公路等级和设计速度确定车道贺建筑限界。在满足隧道功能和结构受力良好的前提下，确定经济合理的断面内轮廓。 4) 隧道内外平、纵线形应协调，以满足行车的安全、舒适要求。 5) 根据隧道长度，交通量及其构成、交通方向以及环境保护要求等，选择合理的通风方式，确定通风、照明、交通监控等机电设施的设置规模。必要时特长隧道应作防灾专项设计。 6) 应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和营运要求，对隧道内外防排水系统、消防给水系统、辅助同代、弃渣处理、管理、交通工程设施、环境保护等作综合考虑。 7) 当隧道与相邻建筑物互有影响时，应在设计与施工中采取必要的措施。 2.2.2 设计依据 本设计依据JTGD70－2004《公路隧道设计规范》，JTJ001－88《公路工程技术规范》，GBJ86－85《锚喷混凝土支护技术规范》，《公路隧道通风照明设计规范》等进行设计计算。 2.2.3 平纵面线型设计 2.2. 3.1 隧道平面线型设计 本隧道为分离式中隧道，平纵方案主要由线路方案控制，隧道位置根据地形、地质条件、环境、造价、功能等因素确定，在综合确定线型指标和造价的前提下，
通过实地勘察，充分研究隧道所处地域的地形、地质情况，主要考虑隧道进出口地形条件、隧址区工程地质条件，营运管理设施布置场地等因素拟定隧道方案。 2.3.3.2 隧道纵面线型设计 隧道纵断面设计综合了隧道长度、主要施工方向、通风、排水、洞口位置以及隧道进出口接线等因素。平、纵指标概况见表2-1 表2-1 大桥头隧道平、纵指标概况一览表 名称隧道长（m）屯溪端景德镇端左右线间距长（m） 纵坡（%）／坡长（m） 桩号高程洞门型式桩号 高程洞门型式 左线560K85+287185.620端墙式 K85+847194.527削竹式 17～301.9／890, 1.5／1160 右线522ZK85+301183.516端墙式ZK85+823194.394削竹式2.7/635 1.5/985 详细资料见路基设计表及隧道平、纵面设计及其他有关图纸 2.2.3 隧道横断面设计 2.2. 3.1 建筑限界 净宽10.25m=0.75m左侧检修道+0.5m左侧侧向宽度+2×3.75m行车道+0.75m 右侧侧向宽度+0.75右侧检修道。 净高5.0m 2.2. 3.2 内轮廓设计 隧道内轮廓除满足建筑限界要求外，还考虑了通风、照明、监控、通讯、营运、管理等附属设施所需空间，并结合衬砌结构受力要求而拟定。隧道内各种附属设
公路纵断面设计 一、概述 1.纵断面设计定义 沿道路中心线纵向垂直剖切的一个立面。它表达了道路沿线起伏变化的状况。道路纵断面设计主要是根据道路的性质和等级，汽车类型和行驶性能，沿线地形、地物的状况，当地气候、水文、土质的条件以及排水的要求，具体确定纵坡的大小和各点的标高。为了适应行车的要求，各级公路和城市道路中的快速路、主干路及相邻坡度代数差大于1％的其他道路，在纵坡变更处均应设置竖曲线，因而，道路纵断面设计线是由直线和竖曲线所组成。 在纵断面图上，通过路中线的原地面上各桩点的高程，称为地面标高，相邻地面标高的起伏折线的连线，称为地面线。设计公路的路基边缘相邻标高的连线，称为设计线，设计线上表示路基边缘各点的标高，称为设计标高。在同一横断面上设计标高与地面标高之差，称为施工高度。当设计线在地面线以上时，路基构成填方路堤；当设计线在地面线以下时，路基构成挖方路堑。施工高度的大小直接反映了路堤的高度和路堑的深度。 2.纵断面设计原则 2.1设计原则 （1）纵坡设计必须符合《公路工程技术标准》中有关纵坡的各项规定，如各级公路的最大纵坡，按排水要求的最小纵坡等。 （2）为保证汽车以一定的车速安全顺利地通过，纵坡应具有一定的平顺性。 （3）对沿线的自然条件，应作通盘研究，依据不同的具体情况分别处理，使公路畅通和稳定。 （4）按路线起伏综合考虑农田水利方面的特殊要求。 （5）在水文条件不良或地下水位很高的路段，应考虑适当的路基高度。 （6）在保证路基的强度和稳定的前提下，争取填挖平衡，节省土石方及其他工程量，降低工程造价。 （7）考虑到今后公路改建时，尽量利用原有路面作为新路面的基层或面层的下层。 （8）纵坡设计应与平面设计密切配合协调。
A2-1 认识：隧道建筑物的空间形态（平面、纵断面、横断面） 学习资料A2-1-1 隧道平面 应根据地质、地形、路线走向、通风等因素确定隧道的平曲线线形。当设为曲线时，不宜采用设超高的平曲线，并不应采用设加宽的平曲线。隧道不设超高的圆曲线最小半径应符合规范的规定。当由于特殊条件限制隧道平面线形设计为需设超高的曲线时，其超高值不宜大于4.0%,技术指标应符合《公路 路线设计规范》的有关规定。 高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞。分离式独立双洞的最小净距，按对两洞结构彼此不产生有害影响的原则，结合隧道平面线形、围岩地质条件、断面形状和尺寸、施工方法等因素确定。一座分离式双洞隧道，可按其围岩代表级别确定两洞最小净距。 学习资料A2-1-2 隧道纵断面 隧道内纵面线形应考虑行车安全性、营运通风规模、施工作业效率和排水要求，隧道纵坡不应小于 0.3%，一般情况不应大于3%;受地形等条件限制时，高速公路、一级公路的中、短隧道可适当加大，但 不宜大于4%短于100m的隧道纵坡可与该公路隧道外路线的指标相同。当采用较大纵坡时，必须对行车 安全性、通风设备和营运费用、施工效率的影响等作充分的技术经济综合论证。隧道内的纵坡形式，一般宜采用单向坡；地下水发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡。纵坡变更的凸形竖曲线和凹形竖曲线的最小半径和最小长度应符合规范的规定。隧道内纵坡的变换不宜过大、过频，以保证行车安全视距和舒适性。 学习资料A2-1-3 隧道横断面 各级公路隧道建筑限界如图2-1-1' ，在建筑限界内不得有任何部件侵人。各级公路隧道建筑限界基 本宽度应按表2.1.1执行，并符合以下规定： 图2-1-1'公路隧道建筑限界（单位:cm） H-建筑限界高度；W-行车道宽度;L L一左侧向宽度;L R一右侧向宽度;C 一余宽；J 一检修道宽度；R 一人行道宽度； h 一检修道或人行道的高度;EL_建筑限界左顶角宽度，E L二L; E R—建筑限界右顶角宽度，当L R W Im 时，E R =L R,当L R > lm 时，E R=lm 表2.1.1 公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度（单位:m） 苕路等级 设计递厦 （Itrft/h） 车逍宽度 轉向寛度L 余宽C人订道 擬檢逍J随道建筑限界净宽 左测 左删右仙设人祎谄 不设检修 道,人行追IX) 3.75x20.75L.250.750,7511.00
1初始条件 某一级公路隧道通过IV 类围岩(即III 级围岩)，埋深H=20m ，隧道围岩天然容重γ=25 KN/m3，计算摩擦角ф=50o, 变形模量E=10GPa ，采用矿山法施工。；衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重322/h KN m γ=，变形模量25h E GPa =。 2隧道洞身设计 2.1隧道建筑界限及内轮廓图的确定 该隧道横断面是根据两车道一级公路III 级围岩来设计的，根据《公路隧道设计规范》确定隧道的建筑限界如下： W —行车道宽度；取3.75×2m C —余宽；因设置检修道，故余宽取为0m J —检修道宽度；双侧设置，取为1.0×2m H —建筑限界高度；取为5.0m L L —左侧向宽度；取为1.0m R L —右侧向宽度；取为1.0m L E —建筑限界左顶角宽度；取1.0m R E —建筑限界右顶角宽度；取1.0m h —检修道高度；取为0.25m 隧道净宽为1.0+1.0+7.50+1.0+1.0=11.5m 设计行车速度为80km/h,建筑限界左右顶角高度均取1m ；隧道轮廓线如下图： 图1 隧道内轮廓限界图（单位cm ）
根据规范要求，隧道衬砌结构厚度为45cm （一次衬砌为10cm 和二次衬砌35cm ）通过作图得到隧道的尺寸如下： 图2 隧道内轮廓图 得到如下尺寸:123R 7.00m R 5.98m R 10.6m ===，， 3隧道衬砌结构设计 3.1支护方法及衬砌材料 根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），本设计为一级公路，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式。 复合式衬砌应符合下列规定： 1初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土，锚杆，钢筋网和钢筋支架等支护形式单独或组合使用，锚杆宜采用全长粘结锚杆。 2二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连结圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。 由规范8.4.2-1，对于两车道Ⅲ级围岩： 初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为8-12cm ，拱墙的锚杆长度为2.5-3m ，锚杆间距为1.0-1.2m ； 二次衬砌厚度：拱墙混凝土厚度为35cm 因此确定衬砌尺寸及规格如下： 深埋隧道外层初期支护，根据规范规定，采用锚喷支护，锚杆采用普通水泥砂浆锚杆，规格HRB Φ20×2.5m ，采用梅花型局部布设，采用C25喷射混凝土。 初次衬砌：采用C25喷射混凝土，厚度为9.8cm 。 防水板：采用塑料防水板及无纱布，且无纺布密度为300g/m2,防水板应采用铺满的EVA 板防水层，厚度为2.0mm ，搭接长度为150mm 。 二次衬砌：根据《公路隧道设计规范》，采用C25号模筑防水混凝土，厚度为35cm 。
**隧道端洞门设计 一，技术标准及执行规范 1.技术标准 设计行车速度：40km/h 隧道主洞建筑限界净宽：++2×++= 隧道建筑限界净高： 路基宽： 2.遵循规范 《公路工程技术标准》JTG B01-2003 《公路隧道设计规范》JTG D70-2004 《公路隧道通风照明设计规范》 《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001 《地下工程防水技术规范》GB50108-2001 二、工程概况 根据隧道需风量分析确定，本隧道采用自然通风。 隧道内的供电照明负荷和应急照明按一级负荷考虑。 1、地形、地貌 隧道区地貌属于丘陵低山地貌。隧道地处山体的左侧山坡地段，地形起伏较大，山高坡陡，山体走向近SN向，隧道走向与其基本平行。在隧道的进出口地段发育路线走向呈小角度相交的小冲沟，呈“U”字型沟谷。隧道轴线通过路段地面标高222～310m，相对高差约88m，隧道顶板上覆围岩最大厚度约。地形坡度25～55°左右。山坡植被稀少，主要为灌木丛，坡面多
出露基岩。隧道通城端洞口段地处冲沟附近的G106底下，地形较平缓，覆盖层较厚，洞口轴线与地形等高线呈小角度相交。黄泥界端洞口段地处SN向冲沟内的G106底下，地形较缓，基岩裸露，洞口轴线与地形等高线呈小角度相交。 2.围岩分级 根据野外地质调查结合岩块室内岩石试验成果可知，该隧道片岩和花岗岩均为强风化，饱和抗压极限强度Rb小于30Mpa，为软质岩，岩石抗风化能力弱。 根据计算结果，强风化片岩和花岗岩围岩分级均为Ⅴ级。 3.水文地质 根据调查，隧道区的山体上未发现地表水体，亦未发现地下水出露点。根据钻孔内抽水试验可知：其地下水量 铁路山岭隧道课程设计指示书 .隧道教研室. (注：可供公路隧道设计者参考，基本方法一样。) 一、原始资料 (一) 地质及水文地质条件 沙口坳隧道穿越地段岩层为石灰岩，地下水不发育。其地貌为一丘陵区，海拔约为150米。(详细地质资料示于隧道地质纵断面图中)。 (二) 线路条件 本隧道系Ⅰ级干线改造工程，单线电力（或非电力）牵引，远期最高行车速度为160公里/小时,外轨最大超高值为15厘米,线路上部构造为次重型，碎石道床,内轨顶面标高与路基面标高之间的高差为Δ=70厘米，线路坡度及平、纵面见附图，洞门外路堑底宽度约为11米，洞口附近内轨顶面标高： 进口：52.00米出口:50.00米 (三) 施工条件 具有一般常用的施工机具及设备, 交通方便, 原材料供应正常, 工期不受控制。附：(1) 1:500的洞口附近地形平面图二张； (2) 隧道地质纵断面图(附有纵断面总布置图)一张。 二、设计任务及要求 (一) 确定隧道进、出口洞门位置，定出隧道长度； (二) 在1:500的地形平面图上绘制隧道进口、出口边坡及仰坡开挖线； (三) 确定洞身支护结构类型及相应长度，并绘制Ⅳ类围岩地段复合式衬砌横断面图一张(比例1:50)； (四) 布置避车洞位置； (五) 按所给定的地质资料及技术条件选择适当的施工方法，并绘制施工方案横断面分块图及纵断面工序展开图； (六) 将设计选定的有关数据分别填入隧道纵断面总布置图的相应栏中，并写出设计说明书一份。 三、应完成的设计文件 所有的图纸均应按工程制图要求绘制，应有图框和图标。最后交出设计文件及图纸 如下： (一) 标明了洞门位置及边、仰坡开挖线的1:500洞口附近地形平面图两张，图名为“沙口坳隧道进口洞门位置布置图”和“沙口坳隧道出口洞门位置布置图”； (二) 参照标准图绘制的1:50衬砌横断面图一张，图名为“Ⅳ类围岩衬砌结构图”； (三) 隧道纵断面总布置图一张，图名为“沙口坳隧道纵断面布置图”； (四) 设计说明书一份，主要内容有： 1.原始资料 ①地质及水文地质条件； ②线路条件； ③施工条件等。 2．设计任务及要求 3.设计步骤 ①确定洞口位置及绘制边仰坡开挖线的过程 应列出有关参数如b、c、d等值的计算，详细表述清楚各开挖面的开挖过程； ②洞门及洞身支护结构的选择，标明各分段里程、不同加宽的里程； ③大小避车洞的布置； ④施工方案比选： 包括施工方法的横断面分块图及纵断面工序展开图。 四、设计步骤 (一) 隧道洞门位置的确定 洞门位置的确定与洞门结构形式、边仰坡开挖方式、洞口附近地形、地质及水文地质条件有关。通常采用先在1:500的洞口地形平面图上用作图法初步确定洞门位置, 然后在实地加以核对和修正。 为了保证施工及运营的安全, 《隧规》提出了“在一般情况下，隧道宜早进洞，晚出洞”的原则。即尽量避免开挖深路堑，以确保洞口边、仰坡稳定。为此《隧道设计手册》在《铁路工程技术规范》的基础上，列出了各种不同地质条件下洞口边、仰坡的允许开挖高度及坡率（见表1）供设计时使用。 盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 1初始条件 某高速公路隧道通过III 类围岩(即IV 级围岩)，埋深H=30m ，隧道围岩天然容重γ=23 KN/m3，计算摩擦角ф=35o ,变形模量E=6GPa,采用矿山法施工；衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重322/h KN m γ=，变形模量25h E GPa =。 2隧道洞身设计 2.1隧道建筑界限及内轮廓图的确定 该隧道横断面是根据两车道高速公路IV 级围岩来设计的，根据《公路隧道设计规范》确定隧道的建筑限界如下： W —行车道宽度；取3.75×2m C —余宽；因设置检修道，故余宽取为0m J —检修道宽度；双侧设置，取为1.0×2m H —建筑限界高度；取为5.0m2L L —左侧向宽度；取为1.0m R L —右侧向宽度；取为1.5m L E —建筑限界左顶角宽度；取1.0m R E —建筑限界右顶角宽度；取1.0m h —检修道高度；取为0.25m 隧道净宽为1.0+1.0+7.50+1.50+1.0=12m 设计行车速度为120km/h,建筑限界左右顶角高度均取1m ；隧道轮廓线如下图： 图1 隧道内轮廓限界图 根据规范要求，隧道衬砌结构厚度为50cm （一次衬砌为15cm 和二次衬砌35cm ）通过作图得到隧道的尺寸如下： 图2 隧道内轮廓图 得到如下尺寸:11.2m R 5.6m R 9.47m R 321===，， 3隧道衬砌结构设计 3.1支护方法及衬砌材料 根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），本设计为高速公路，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式。 复合式衬砌应符合下列规定： 1初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土，锚杆，钢筋网和钢筋支架等支护形式单独或组合使用，锚杆宜采用全长粘结锚杆。 2二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连结圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。 由规范8.4.2-1，对于两车道IV 级围岩： 初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为12-15cm ，拱墙的锚杆长度为2.5-3m ，锚杆间距为1.0-1.2m ； 二次衬砌厚度：拱墙混凝土厚度为35cm 因此确定衬砌尺寸及规格如下： 深埋隧道外层初期支护，根据规范规定，采用锚喷支护，锚杆采用普通水泥砂浆锚杆，规格隧道工程课程设计
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