隧道课程设计

目录

1.概况 .................................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1课程设计目的 ......................................................................... 错误！未定义书签。

1.2课程设计题目 ......................................................................... 错误！未定义书签。

1.3 课程设计的资料..................................................................... 错误！未定义书签。

2. 课程设计内容.................................................................................. 错误！未定义书签。

2.1隧道纵断面设计 (2)

2.2隧道衬砌标准内轮廓设计 (3)

2.3 隧道衬砌设计 (4)

2.4 衬砌基本尺寸拟定 (4)

2.5隧道防排水设计 (4)

2.6.隧道施工方法 (8)

2.7辅助施工方法 (10)

3.个人心得 (12)

4.参考文献 (12)

1、概况

1.1课程设计目的

通过课程设计是使学生公路隧道支护结构的基本设计方法，熟悉公路隧道施工工艺，掌握公路隧道施工设计基本方法。

1.2课程设计的题目

公路隧道设计

1.3课程设计的资料

两车道高速公路、隧道Ⅴ级围岩、时速120㎞/h

2、课程设计内容

2.1隧道纵断面设计：

隧道内的纵坡形式，根据《公路隧道设计规范JTG D70-2004》，设置单面坡，坡度采用2%,建筑界限底线与路面重合。

隧道建筑限界：为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。

图2.1 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-左侧向宽度；

L R-右侧向宽度；C-余宽；J-检修道宽度；R-人行道宽度；

h-检修道或人行道的高度；E L-建筑限界左顶角宽度，

E L=LL；E R-建筑限界右顶角宽度，当L R≤1m时，E R=L R,

当L R＞1m时,E R=1m建筑限界高度，高速公路、一级公路、二级公路取 5.0m；三、四级公路取 4.5m。当设置检修道或人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设不小于25c m的余宽。

建筑限界高度：H = 5 m

行车道宽度： W=3.75*3=11.25m

检修道宽度： J=1.0m

左侧向宽度： LL=0.75m

右侧向宽度： LR=1.25m

左顶角宽度： EL=LL=0.75m

右顶角宽度： ER=1m

注：设计隧道非长、特长隧道，故不需设置紧急停车带。

2.2隧道衬砌标准内轮廓设计

根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)规定，隧道的内轮廓标准拱部为单心半圆R1=612cm,侧墙为大半径圆弧R2=862cm,仰拱圆弧半径R4=1500cm，仰拱与侧墙间用一个小半径圆弧连接R3=100cm。如图 3.2所示：

图3.2 隧道内轮廓线

两车道可参考该方法计算出内轮廓断面几何尺寸。

2.3隧道衬砌设计

衬砌类型采用复合式衬砌。复合式衬砌是指外层锚喷作初期支护，内层用模筑混凝土作二次衬砌的永久结构，两层间可根据需要设置防水层。复合式衬砌可用于各种围岩。

2.4衬砌基本尺寸拟定

隧道衬砌内轮廓的形状及尺寸的确定，根据《公路隧道设计规范》(J TG D70-2004)规定，三车道隧道复合式衬砌设计参数如下：

设计喷射混凝土厚土20cm，锚杆长3.5m，间距1m，仰拱混凝土厚50cm，预留沉降

100mm

2.5隧道防排水设计

2.5.1衬砌柔性防水工程

衬砌柔性防水工程设置在二次衬砌面与喷混凝土面之间，以提高衬砌的密水性，以防止水从二次衬砌裂缝中渗出并扩大混凝土裂缝，柔性防水层材料建议采用施工安装方便、无毒阻燃，且耐久性、防水性、缓冲性能等均好的防水卷材。在防水卷材与喷混凝土层间设置土工布，其作用兼作衬背排水层及缓冲层。

2.5.2衬砌漏水防止工程

(1）衬砌自防水结构

为了防止柔性防水层由于施工原因可能出现局部地方防水失败，故二次衬砌做成自防水混凝土结构。采用低碱性膨胀水泥混凝土，自防水结构抗渗标号要求达。为了提高混凝土抗冻性，混凝土掺加引气剂。

(2）止水带

在衬砌浇筑工作缝设置背贴式橡胶止水带。橡胶止水带需采用耐寒性能好的三元乙丙橡胶材料。

(3）暗洞施工要求采用泵送混凝土，以保证浇筑质量及衬砌与初期支护之间密实不留空隙。

2.5.3隧道防水的规定

(1）隧道首先要重视防止地表水的下渗，其措施为填平、铺砌、勾补、抹面等。对于坑穴、钻孔等均应填实封闭。

(2）围岩破碎、涌水易坍地段，应直接向围岩内预加浆。当涌水量大时，应采用化学浆液。向衬砌背后压浆时，应防止因压浆而堵塞衬砌背后的排水措施。

(3）隧道衬砌防水，首先采取引排措施，然后敷设衬砌内、外防水层；也可修建复合式村砌，采用夹层防水层。

(4）混凝土应满足抗渗要求，寒冷地区冻害地段和严寒地区所采用混凝土的抗渗标号不宜低于S4。

(5）施工缝、变形缝等处的防渗应采取专门的防水措施。

2.5.4防水层

内外之间的防水层，可用聚异丁烯等防水材料或用喷涂乳化

沥青等防水剂，在喷层表面有凹凸不平时，应事先用砂浆敷面，做成找平层，以便岩层壁与防水层密贴。防水层接缝处，一般用热气焊接，或采用电焊接，亦可以用适当的溶剂做溶液焊接，用以保证防水的质量。

外贴式防水层是衬砌背后铺贴的一种防水措施，根据所处的地质、水文地质、结构特点，合理选用。

2.5.5“三缝”防水

“三缝”是防水最薄弱的环节，也就是经常出现渗漏的地方，在隧道防水处时，除注意全面的防水措施外，还应该考虑接缝的局部防水处理。

（1）施工缝的防水处理：对于平接式施工缝，在浇灌第二层混凝土前用钢丝刷将底层刷毛或在第一层浇灌4-5小时后，用高压水将混凝土表面冲洗，直至露出表面石子为止，然后在按⊥型施工缝方法刷水泥浆及铺设水泥砂浆。

（2）沉降缝、伸缩缝的防水处理：沉降缝一般设在软硬地层分界地段，以防不同地基沉陷而引起衬砌变形、开裂；伸缩缝是适应衬砌混凝土因温度变化而伸缩变形的一种现象，防水可用沥青麻筋填塞。

2.5.6隧道排水工程

（1）衬砌背面排水工程

在衬背土工布排水层与喷混凝土之间设环向盲沟，环向盲沟采用软式透水管，洞口及富水区段纵向间距为 2.5m；其余位置环向盲管按纵向间距铺设。

（2）路基排水工程

指路面以下的排水工程，分纵向中央排水沟与横向排水沟。其作用是一方面将衬砌背面排水引出，另一方面将路基基床围岩涌水排走。纵向中央排水沟由带孔内径离心式钢筋混凝土水管外裹土工布滤层及煤渣保温层组成，中心水沟沿隧道全长布置，将地下水排出洞口。横向排水沟与纵向中央排水沟连接（在盲井处），将衬砌背排水从墙脚纵向盲沟处引入中央排水沟。横向排水沟每隔设置一处。具体位置可适当调整。建议纵向中央排水沟槽开挖在初期支护完成后进行。

（3）路缘排水工程

为了处理车辆带入的水和隧道内清洗及消防排放的污水，在道路肩部设置的边沟为路缘排水工程处理内部污水。污水排出洞门外与路基两侧沟槽相通。洞内路缘排水沟每隔设置一只沉砂井以利清污1、洞内排水。

2.5.7洞内一般应设置纵向排水沟、横向排水坡或横向排水暗(盲)沟等排水设施。排水沟应符合下列规定：

（1）水沟坡度应该与路线坡度一致，一般排水坡不小于0.5%，困难地段不小于0.3%，路面横向排水坡不应小于 1.0%，横向排

水暗(盲)沟的坡度则不应小于2%。

(2）隧道内应设置双侧水沟。有仰拱的隧道或需设置深埋

水均的隧道宜设置中心水沟。水沟的侧面应设置足够的进水孔。

（3）水沟过断面应根据水力计算确定。必要时，水沟应设

置沉沙井、检查井，并铺设盖板，其位置、结构构造应考虑便于

清理和检查。

2.5.8洞外排水

洞外排水应根据地形、地质、气象情况，结合农田水利情况

全面策划，综合治理，因地制宜的设置疏水、截水、引水设施。

2.5.9洞口防排水

（1）隧道、辅助坑道的洞口(包括边仰坡)应设置截水沟和

排水沟；洞口边坡、仰坡应采取防护措施，防止地表水的下渗和

冲刷。

（2）洞口外路堑为上坡时，可在洞口外设置反向排水边沟

和截流涵洞，防止洞外水流入隧道内。

（3）靠围岩的边墙顶、边墙后，宜设置纵向和竖向盲沟，

将水引至边墙底泄水孔排出。明洞侧沟应防止地面水侧向流入。

2.6施工方法。

短台阶法：这种方法的上部台阶长度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨，上下断面多采用平行作业，由于短台阶法可以缩短

支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩的变形，故适用范围较广。在施工过程中应不断总结经验，优化工艺。

加强超前地质预报，加强围岩监控量测。根据量测结果，及时调

整预留变形量及支护参数，适时施作二次衬砌，确保隧道安全。

．施工要点

1）上台阶长度控制在12~13m以内，便于上台阶作业和控

制安全步距，上台阶高度控制在 6.0m~6.5m，下台阶 4.0m，便于台车移位。

2）上台阶开挖台车要轻便、坚固，便于装载机移动。

3）下台阶需先爆破，爆破后整理爬坡道，装载机进入上台阶，开挖台车移位至下台阶安全距离。

．短台阶法施工流程图

2.7辅助施工方法

2.7.1.超前锚杆施工概述

采用超前支护方式对不良地址进行预加固。对隧道自稳时间小于完成支护所需时间的地段进行超前支护。超前支护技术措施主要包括小导管支护施工工艺、大管棚支护施工工艺和锚杆施工工艺，本工艺将概述超前锚杆施工工艺，锚杆采用Φ22钢筋加工制作。

2.7.2工艺步序说明

1 按施工图要求在开挖面上准确画出本循环需设的锚杆孔位。

2 钻孔，采用风钻进行钻孔，用风钻将锚杆顶入，锚杆尾端外露长度适中，超前锚杆外插角严格按设计要求施作，尾部与刚架焊接在一起。超前锚杆与线路中线方向大致平行。孔位钻设偏差不超过10cm，孔径应符合设计要求。

3 锚杆加工及施工将Φ22钢筋根据设计要求进行加工，锚杆长度符合设计要求。

4锚杆插入及孔口密封处理锚杆插入后并插入注浆管，然后将锚杆孔封闭并于注浆机连接，以防漏浆。

5注浆采用注浆机压注浆，注浆压力为1.0Mpa～1.5Mpa，一般按单管达到施工图标示注浆量作为结束标准。当注浆压力达到终压不少于20min，进浆量仍达不到

注浆终量时，亦可结束注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外2.7.3施工工艺及质量检测

3个人心得

隧道工程设计在教学环节中是很重要的阶段。本文在实践教学的基础上,总结了隧道工程工程设计的体会和经验,认为在隧道工程设计中指导老师首先要让学生对设计有总体的了解和把握,其次要提倡因材施教、注重相互学习;根据学生的兴趣,提高学生的创新能力;同时提供一切可能的机会,让学生多接触实际工程;注重提高学生独立学习能力;最后强调对学生要有爱心和耐心。

隧道工程设计是继课堂教学、实践教学和社会实践等环节之后的一个时间较长、综合性较强的教学阶段,也是学生从学校走向社会、尽快适应科研、生产第一线的一个重要过渡阶段。通过隧道工程设计,不仅要提高学生综合运用基础理论和专业知识的能力,而且要重视学生独立工作能力和创新工作能。

4设计参考文献

1. 覃仁辉主编，隧道工程,重庆大学出版社,2004.12;

2. 王毅才主编,隧道工程,人民交通出版社,2000.8;

3．有关隧道与地下工程的中英文杂志；

4．公路隧道设计规范，人民交通出版社；

5、公路隧道施工技术规范，人民交通出版社；

6、公路隧道通风照明设计规范，人民交通出版社；

7．爆破安全规程标准选编，中国标准出版社；

8．土木工程专业毕业设计指南“隧道及地下工程分册”，中国水利水电出版社