摘要

随着科技的不断进步，现代隧道无论是从结构计算，还是从施工方法都较以前有了较大的飞跃。本设计课题为公路隧道，注重的是结构计算，重点研究新奥法施工。

公路隧道近些年在高等级公路中应用广泛。因为其在山岭地区可用做克服地形或高程障碍，改善线形，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；还可用做克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害。在城市可减少用地，构成立体交叉，解决交叉路口的拥挤阻塞，疏导交通，保护环境，提高社会综合效益。在江河、海峡、港湾地区，可不影响水路通航。

新奥法施工隧道的主要特点是：通过多种量测手段，对开挖后隧道围岩进行动态监测，并以此知道隧道支护结构的设计与施工。其核心目的是为了“保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力”。

关键词　隧道；新奥法；围岩压力

Abstract

Along with progress unremittingly of science and technology, the modern tunnel computes from the structure regardless, or all compare to is before from the construction methods bigger leap.This design topic for the highway tunnel, what to pay attention to is a structure calculation, the point research the New Austrian Tunneling Method start construction.

The highway tunnel the nearer year is in high grade highway the application is extensively.Because it can use to do to overcome the geography or high distance obstacles in the mountain range region, the improvement line form, raise the car soon, shorten the mileage, economize the fuel, save time, reduce to the breakage of plant the quilt, the protection ecosystem environment;Can also use to do to overcome the rockslide, landslide, avalanche, snow an etc. endanger.Can reduce in the city with the ground, the composing flyover, solve the crossroad oscular and crowded jam, appease the transportation, environmental protection, raise the social comprehensive performance.At river's river, straits, the bay region, don't affect the water road navigation.

The New Austrian Tunneling Method start construction the main characteristics of the tunnel is:Pass various measurement meanses, after folio dig the tunnel rounds the rock to carry on the dynamic state monitor, and with this design and the construction that knows that the tunnel pays to protect the structure.Its core purpose is for the sake of" the protection rounds the rock, transfer and develop to round the rock of from accept the ability".

Key Words tunnel; New Austrian Tunneling Method; Round the rock pressure

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 隧道及其分类 1

1.1.2 隧道的作用及其优点 1

1.1.3 隧道工程及其发展 1

1.1.4 新奥法施工 2

1.2 目的和意义 2

第2章 设计要求 4

2.1 技术要求 4

2.1.1 主要技术标准 4

2.1.2 材料 5

2.1.3 设计规范 5

2.2 设计基本资料 5

第3章 初步设计 6

3.1 围岩分类 6

3.2 隧道平面布置 6

3.2.1 隧道平面布置方案比选 6

3.2.2 隧道平面线形 7

3.2.3 隧道纵坡 7

3.3 隧道净空断面 7

第4章 结构内力计算 9

4.1 荷载确定 9

4.1.1 计算垂直均布压力： 9

4.1.2 划分浅埋和深埋隧道的分界： 9

4.2 衬砌几何要素 11

4.2.1 衬砌几何尺寸 11

4.2.2 半拱轴线长度及分段轴长 12

4.2.3 各分块接缝（截面）中心几何要素 12

4.3 计算位移 13

4.3.1 单位位移 13

4.3.2 主动荷载引起的位移 15

4.3.3 单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 24

4.3.4 墙底（弹性地基上的刚性梁）位移 33

4.4 解力法方程 33

4.5 主动荷载及被动荷载（）产生的衬砌内力 36

4.6 最大抗力值的求解 38

4.7 计算衬砌总内力 40

4.8 衬砌截面强度验、检算 44

第5章 衬砌结构及附属设施 45

5.1 衬砌结构方案 45

5.1.1 明洞 45

5.1.2 暗洞衬砌结构 45

5.1.3 衬砌支护参数 46

5.1.4 二次衬砌 48

5.2 洞门 48

5.3 隧道防排水 49

5.3.1 防水工程 49

5.3.2 排水工程 49

5.4 隧道通风 50

5.4.1 确定通风方式 50

5.4.2 计算参数 51

5.4.3 计算新风量 51

5.4.4 确定风机组数 52

5.5 保温工程 53

5.6 洞内横通道 53

5.7 紧急停车带 54

5.8 洞内检修道、设备洞室 54

5.9 洞内路面 54

5.9.1 正线隧道路面 54

5.9.2 汽车横通道路面 55

5.9.3 人行横通道路面 55

5.10 内装与防噪设施 55

5.11 隧道消防系统 55

5.12 隧道照明 55

第6章 施工方案 58

结论 60

致谢 61

参考文献 62

附录 1 63

附录 2 66

第1章 绪论

1.1 概述

1.1.1 隧道及其分类

隧道通常指作用地下通道的工程建筑物。一般可分为两大类：一类是修建在岩层中的，称为岩石隧道；一类是修建在土层中的，称为软土隧道，埋深较浅的隧道，一般采用明挖法施工，埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。

1.1.2 隧道的作用及其优点

隧道在山岭地区可用做克服地形或高程障碍，改善线形，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；还可用做克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害。在城市可减少用地，构成立体交叉，解决交叉路口的拥挤阻塞，疏导交通，保护环境，提高社会综合效益。在江河、海峡、港湾地区，可不影响水路通航。修建隧道既能保证路线平顺、行车安全、提高舒适性和节约运费，又能增加隐蔽性、提高防护能力和不受气候影响。

1.1.3 隧道工程及其发展

近代隧道兴起于运河时代，从十七世纪起，欧洲陆续修建了许多运河隧道。其中法国兰葵达克（Languedoc）运河隧道，建于年，长，它可能是最早用火药开凿的公路隧道。1830年前后，铁路成为新的运输手段。随着铁路运输事业的发展，隧道也越来越多。年已出现了长穿越阿尔卑斯山的最大铁路隧道。目前最长的铁路隧道已达。较为完善的水底道路隧道建于1927年，位于纽约哈德逊河底（Holland隧道）。现在世界上的长大道路隧道（以上）和长大水底隧道（）将近百条，最长的为位于瑞士中部芦塞恩湖南侧的圣哥达（St.Gotthard）汽车专用隧道，全长。

隧道施工与地面建筑物施工不同，其空间有限，工作面狭小、光线暗，劳动条件差，给施工增加了难度。隧道工程的施工条件是极其恶劣的，体力劳动强度和施工难度都相当大。为了减轻劳动强度，人们曾经做过不懈的努力。古代一直使用“火焚法”和铁锤刚钎等原始工具进行开挖，直到上个世纪才开始采用钻爆作业，至今大约有一百多年的历史。在此期间发明了凿岩机，经过将近一个世纪的努力，发展成为今天的高效率大型多头摇臂钻机，工人们已经从繁重的体力劳动中解放出来了。和钻爆开挖法完全不同的还有两种机械开挖法。一种是用于软土地层的盾构机，发明于1818年，经过一个半世纪的不断改进，已经从手工开挖式盾构发展到机械化乃至全机械化盾构，能广泛用于各种复杂的软土地层的掘进。另一种是用于中等坚硬岩石地层的岩石隧道掘进机。目前，已经发展成大断面的带有激光导向和随机支护装置的先进的掘进机，机械化程度大大提高，加上辅助的通风除尘装置，使工作环境得到很大改善。目前应用高压水的射流破岩技术已经过关，它能以很快的速度在花岗岩中打出炮眼，再在隧道周边用高压水切槽，然后爆破破岩。优点是减少超挖，可以开凿任意断面形状的隧道，保护围岩，降低支护成本，并能增加自由面以降低炸药消耗和炮眼数量。但消耗功率较大，设备成本较高，技术上还未达到十分成熟的程度。

1.1.4 新奥法施工

新奥法是本世纪四十年代开始发展起来的，它是以喷混凝土和锚杆为主要支护手段的一种方法。这种方法把坑道的衬砌支护与围岩看作是互相作用的一个整体，既发挥围岩的自承能力，又使支护起到加固围岩的作用。在确保坑道稳定的基础上，使设计更加合理、经济。目前这种方法还处于经验设计阶段，需在实施过程中根据现场测量数据加以修正。新奥法与传统的矿山法相比，更能结合实际地质条件。随着理论上的日益完善，将会在地下工程中得到更加广泛的应用。

1.2 目的和意义

立题的目的:毕业设计是对大学四年学习知识的检验和考察，通过这次毕业设计使学生对本专业的知识有更深一步的了解，和更深一步的掌握，以便在以后的学习工作中能灵活的运用所学专业的知识。

立题的意义：毕业设计是大学四年来最重要的一项学习内容，是对四年所学知识的总结与运用。通过大学四年的学习，在课程设计的基础上，运用学过的基础理论和专业知识，结合工程实际，参考国家有关规范、标准、工程设计图集及其他参考资料，独立地完成所要求的设计任务。同时要系统的掌握设计计算步骤、方法，培养我们分析、解决问题的能力，为以后的走上工作岗位，从事有关设计、施工等具体实践工作奠定基础。

第2章 设计要求

2.1 技术要求

2.1.1 主要技术标准

1、隧道设计按远期交通量（2030年交通量值）设计

2、设计速度与净空

（1）设计速度

隧道几何线形，断面净空按120km/h设计。

隧道照明设计速度按80km/h设计。

隧道通风设计速度按80km/h设计。

（2）隧道净空：根据《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）确定

a、建筑限界基本宽度：

行车道：W—2×3.75m

侧向宽度：L左—0.75m

L右—1.25m

侧向余宽：C—0.5m

检修道：J—0.75m

总基本宽度为：11.0m

b、隧道建筑限界净高：5.0m（检修道净高2.5m）。

c、汽车横通道（两隧道之间）

行车道：W—3.5m

侧向宽度：L—2×0.25m

侧向余宽：C—2×0.25m

净高：4.5m

d、洞内紧急停车带

宽3.5m，长30m，过度段2×5m，净高5m。

3、洞内环境控制标准

（1）隧道内一氧化碳CO允许浓度：

a、隧道内工作人员休息室和控制人员长期停留的工作间为24ppm。

b、正常营运时为150ppm。

c、发生交通阻塞时，短时间（20min）以内为300ppm。

（2）隧道内烟尘允许浓度：

a、正常营运时：

计算行车速度80km/h时为0.0070m-1；

b、交通阻塞时为0.012m-1

2.1.2 材料

1、 混凝土：、、混凝土；

2、 钢筋；

3、 锚杆；

4、 管棚；

5、 土工布。

2.1.3 设计规范

1、 《公路隧道设计规范》（JTJ026-90）

2、 《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）

3、 《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）

4、 《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）

2.2 设计基本资料

哈尔滨绕城公路总体方案布局在选定的松花江大桥桥址和东风互通之间经过天恒山，天恒山距松花江约，地貌属于松花江流域岗阜状平原，地势呈波状起伏，地质构造主要由上更新统、中更新统和下更新统的黄土状亚粘土、亚粘土砂、砂砾石等物质组成；松花江至山脚段属于低漫滩地貌，地形平坦，牛轭湖、沼泽、砂丘较发育，组成物质为全新统和下更新统淤泥质亚粘土、砂、砂砾石；松花江和天恒山中间没有高漫滩和阶地过度。

路线通过天恒山长度约，地面标高变化情况，山坡略陡，山顶平缓，山上伴有冲沟。

第3章 初步设计

3.1 围岩分类

隧道围岩比较单一，主要为粘性土，局部见砂层。隧道处构造不发育，隧道围岩受地质构造影响程度为轻微影响。根据《公路隧道设计规范》（JTJ 026-90）中规定，隧道围岩分类见下表：

表3-1 隧道围岩分类表（上行线）

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/f3f65825302b3169a45177232f60ddccda38e6cb.html