隧道工程课程设计-公路隧道结构设计与计算
公路隧道设计规范
公路隧道设计规范公路隧道设计规范（JTGD70-2004）1.总则公路隧道是连接两个地区的重要交通工具，因此必须经过谨慎的设计和施工。
本规范旨在规范公路隧道的设计、施工和监管，确保公路隧道的安全和可靠性。
2.主要术语与符号本规范中使用的主要术语和符号应在设计和施工过程中得到充分理解和应用。
其中包括隧道长度、洞口高度、洞门宽度、围岩等级等。
3.隧道调查及围岩分级在设计隧道之前，需要对隧道所在地区进行全面的调查，包括地质、水文、气象等方面。
同时，需要对围岩进行分级，以便进行合理的隧道设计。
4.总体设计隧道的总体设计包括隧道长度、洞口高度、洞门宽度、隧道路面、隧道照明等方面。
在设计过程中，需要充分考虑交通流量、车速、车型等因素。
5.建筑材料隧道的建筑材料应符合国家标准和行业规范。
在选择材料时，需要充分考虑其耐火性、耐久性、防水性等因素。
6.荷载隧道设计中需要考虑各种荷载，包括车辆荷载、地震荷载等。
在计算荷载时，需要充分考虑隧道的结构和材料的承受能力。
7.洞口及洞门洞口和洞门是隧道的重要组成部分，需要充分考虑其宽度、高度、开启方式等因素。
同时，需要考虑洞口和洞门的防水和防火措施。
8.衬砌结构设计隧道的衬砌结构设计应符合国家标准和行业规范。
在设计过程中，需要充分考虑隧道的围岩、荷载等因素。
9.结构计算隧道的结构计算需要充分考虑各种因素，包括荷载、围岩、材料等。
在计算过程中，需要遵循国家标准和行业规范。
10.防水与排水隧道的防水和排水是隧道设计中的重要环节。
在设计过程中，需要充分考虑隧道的地质条件、水文条件等因素，以确保隧道的安全和可靠性。
本规范是针对公路隧道设计和施工的强制性标准。
在公路隧道的设计、施工、验收和运营等各个阶段，必须遵守本规范的规定。
11小净距及连拱隧道本章节主要介绍小净距隧道和连拱隧道的设计要求。
其中，小净距隧道是指净距小于7米的隧道，连拱隧道是指由多个拱形隧道相连而成的隧道。
本章节详细阐述了小净距隧道和连拱隧道的净高、净宽、弯曲半径、拱顶高度等设计参数的要求，并提出了相应的施工和验收标准。
隧道与地下工程施工课件(一)
隧道与地下工程施工课件(一)隧道与地下工程施工教学内容1.隧道与地下工程的定义与分类2.隧道与地下工程施工的基本过程3.隧道与地下工程施工中的常见问题及解决方法4.隧道与地下工程施工的安全注意事项教学准备•课件制作完成•相关教材或资料•黑板、白板及相应的书写工具•示例图片或视频教学目标•了解隧道与地下工程的定义与分类•掌握隧道与地下工程施工的基本过程•认识和解决隧道与地下工程施工中的常见问题•熟悉隧道与地下工程施工的安全注意事项设计说明本课程主要通过理论讲解与实例演示相结合的方式进行教学，以确保学生对隧道与地下工程施工的理解和实际操作能力的提升。
教学过程1.导入与引入–引入隧道与地下工程施工的重要性及应用领域–提出学习隧道与地下工程施工的意义和目标2.隧道与地下工程的定义与分类–介绍隧道与地下工程的概念与定义–分类：按用途、按形式、按地质结构等分类方式3.隧道与地下工程施工的基本过程–探测与勘察：地质探测、现场勘测及资料收集–设计与规划：结构设计、施工工艺等方面的考虑–施工准备：材料采购、机械设备准备、施工队伍组建等–施工实施：地下开挖、支护、地质处理等工程施工阶段–完工验收：质量检测、安全评估及相关手续办理4.隧道与地下工程施工中的常见问题及解决方法–地质问题：地层塌陷、地下水涌入等–施工问题：机械故障、物资短缺等–相关解决方法与经验分享5.隧道与地下工程施工的安全注意事项–安全生产的重要性与要求–常见的施工安全事故及预防措施课后反思本节课通过理论讲解与实例演示的方式，将隧道与地下工程施工的相关知识传达给学生，使学生对该领域有了更深入的了解。
在教学过程中，学生的参与度较高，能够积极思考和提问。
课件的内容编排紧凑合理，配合示例图片和视频，提升了教学效果。
但在今后的教学中，可以进一步增加案例分析和互动环节，以提升学生的实际操作能力和问题解决能力。
教学内容1.隧道与地下工程的定义与分类2.隧道与地下工程施工的基本过程3.隧道与地下工程施工中的常见问题及解决方法4.隧道与地下工程施工的安全注意事项教学准备•课件制作完成•相关教材或资料•黑板、白板及相应的书写工具•示例图片或视频教学目标•了解隧道与地下工程的定义与分类•掌握隧道与地下工程施工的基本过程•认识和解决隧道与地下工程施工中的常见问题•熟悉隧道与地下工程施工的安全注意事项设计说明本课程主要通过理论讲解与实例演示相结合的方式进行教学，以确保学生对隧道与地下工程施工的理解和实际操作能力的提升。
公路隧道设计规范
公路隧道设计规范公路隧道设计规范（JTG D70-2004）1 总则 (1)2 主要术语与符号 (2)3 隧道调查及围岩分级 (5)4 总体设计 (11)5 建筑材料 (17)6 荷载 (22)7 洞口及洞门 (25)8 衬砌结构设计 (27)9 结构计算 (33)10 防水与排水 (40)11 小净距及连拱隧道 (42)12 辅助通道 (44)13 辅助工程措施 (48)14 特殊地质地段 (51)15 隧道内路基与路面 (54)16 机电及其它设施 (68)附录A围岩分级有关规定 (60)附录B隧道标准内轮廓 (63)附录C型钢特性参数表 (65)附录D释放荷载的计算方法 (69)附录E浅埋隧道荷载的计算方法 (71)附录F偏压隧道衬砌荷载的计算方法 (74) 附录G明洞设计荷载的计算方法 (75)附录H洞门土压力荷载的计算方法 (77) 附录I荷载结构法 (78)附录J地层结构法 (80)附录K钢筋混凝土受弯和受压构件配筋量计算方法 (88)附录L本规范用词说明 (94)在编制过程中，编制组对全国已建和在建的公路隧道进行了较广泛的调查研究，搜集并分析了大量设计文件、工程报告、营运管理报告，就有关专题进行了研究，并听取了全国有关设计院和专家的意见。
考虑到我国公路隧道技术起步较晚，其经验和基础性工作不足，因此在我国经验的基础上又采用或借鉴了国外公路隧道的成功经验和先进技术。
本次修订中，充分考虑了与其它相关标准、规范的协调性，并保持一致。
同时，在全面修订的原则下，尽量按原《规范》的风格编排撰写。
本次修订的重点为调查、围岩分类、总体设计、锚喷支护与衬砌、洞口段工程、结构计算、特殊构造设计、特殊地质地段设计等，并增加了三车道隧道、连拱隧道和小净距隧道等内容。
关于强制性条款《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）中第1.0.3、1.0.5、1.0.6、1.0.7、3.1.1、3.1.3、7.1.2、8.1.2、10.1.1、15.1.1、15.1.2、16.1.1条为强制性条款，必须按照国家有关工程建设标准强制性条文的有关规定严格执行。
隧道的组成课件PPT
山岭隧道
16
隧道横断面
（一）铁路隧道净空
山岭隧道
17
隧道横断面
（一）隧道净空
山岭隧道
18
隧道横断面
（二）公路隧道净空 各级公路隧道建筑限界如图所示，在建筑限界 内不得有任何部件侵入。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。
山岭隧道
19
隧道横断面
山岭隧道
46
隧道衬砌构造
（一）整体式混凝土衬砌
拱顶 拱腰
2）曲墙式衬砌 曲墙式衬砌适用于地 质较差，有较大水平围岩压 力的情况。主要适用于Ⅳ级 及以上的围岩，或Ⅲ级围岩 双线隧道；多线隧道也采用 曲墙有仰拱的衬砌。 曲墙式衬砌由顶部拱 圈、侧面曲边墙和仰拱/底 板(或铺底)组成。
山岭隧道
拱脚
墙脚
山岭隧道
51
隧道衬砌构造
（二） 复合式衬砌 复合式衬砌可以满足初期支护施作及时、刚度小、 易变形的要求，且与围岩密贴，从而能保护和加固围 岩，充分发挥围岩的自承作用。 二次衬砌后，衬砌内表面光滑平整，可以防止外 层风化，装饰内壁，增强安全感，是一种合理的结构 形式，也是目前公路、铁路隧道主要的结构形式。
山岭隧道
8
隧道洞门
2）洞门的形式 翼墙式（八字式）洞 门 洞口地质较差（Ⅳ 级及以上围岩），山体 纵向推力较大时，在端 墙式洞门的单侧或双侧 设置翼墙。
山岭隧道
9
隧道洞门
2）洞门的形式 柱式洞门
地形较陡（Ⅳ级围岩），仰拱有下滑的可能性， 又受地形或地质条件限制，不能设置翼墙时，可在 端墙中部设置2个（或4个）断面较大的柱墩，以增 加端墙的稳定性。
（二）公路隧道净空 公路隧道内轮廓设计除应符合隧道建筑限界的
单线铁路隧道课程设计
单线铁路隧道课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单线铁路隧道的概念、分类及基本构造。
2. 学生能掌握单线铁路隧道的设计原理、施工方法及关键技术。
3. 学生能了解单线铁路隧道在交通运输中的作用，以及与经济发展的关系。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析单线铁路隧道的工程特点，提出合理的设计方案。
2. 学生能够通过小组合作，进行单线铁路隧道的模型制作，提高动手操作能力和团队协作能力。
3. 学生能够运用文献查阅、实地调查等方法，收集和分析单线铁路隧道的相关资料。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对隧道工程建设的兴趣和热爱，增强对国家基础设施建设的自豪感。
2. 学生能够认识到单线铁路隧道在我国交通运输中的重要性，树立正确的交通发展观念。
3. 学生在学习过程中，培养严谨的科学态度和良好的工程伦理观念，提高社会责任感和使命感。
课程性质：本课程属于工程技术类课程，以实践性、综合性、创新性为主要特学生特点：本课程针对初中生，他们对隧道工程有一定的好奇心，具备一定的动手操作能力和团队协作精神。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实践能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识运用到实际工程中，培养具备综合素质的人才。
二、教学内容1. 隧道基本概念：介绍隧道的定义、分类、功能及在我国交通运输中的应用。
教材章节：第一章第一节2. 单线铁路隧道构造：讲解单线铁路隧道的组成、结构特点及关键部位设计。
教材章节：第一章第二节3. 隧道设计原理：阐述单线铁路隧道的设计原理、施工方法及安全技术措施。
教材章节：第二章4. 隧道施工技术：介绍单线铁路隧道的施工工艺、设备选择及施工组织。
教材章节：第三章5. 隧道工程实例分析：分析国内外典型单线铁路隧道工程，总结设计、施工经验。
教材章节：第四章6. 隧道模型制作：指导学生进行单线铁路隧道模型制作，巩固所学知识，提高实践能力。
教材章节：第五章7. 课程总结与展望：对本课程所学内容进行回顾，探讨单线铁路隧道未来发展教材章节：第六章教学内容安排与进度：第一周：隧道基本概念、单线铁路隧道构造第二周：隧道设计原理第三周：隧道施工技术第四周：隧道工程实例分析、隧道模型制作第五周：课程总结与展望三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：通过系统的讲解，使学生掌握隧道工程的基本概念、构造、设计原理及施工技术。
顶管法隧道课程设计
顶管法隧道课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解顶管法隧道的基本概念、施工原理及工程应用。
2. 学生能掌握顶管法隧道施工的关键技术、工艺流程及质量控制要点。
3. 学生能了解顶管法隧道工程的安全管理、环境保护及成本控制。
技能目标：1. 学生能运用所学知识分析、解决顶管法隧道施工过程中的实际问题。
2. 学生具备初步设计和评估顶管法隧道工程的能力。
3. 学生能通过小组合作、讨论交流等方式，提高沟通协调和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对隧道工程建设的兴趣，增强对国家基础设施建设的认同感。
2. 学生树立安全意识、质量意识，培养严谨、负责的工作态度。
3. 学生在课程学习过程中，培养创新精神、实践能力和绿色发展理念。
课程性质：本课程为土木工程专业高年级选修课程，旨在帮助学生掌握顶管法隧道施工技术，提高工程实践能力。
学生特点：学生具备一定的土木工程专业基础知识，具有较强的学习能力和实践操作欲望。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的工程素养，培养具备创新精神和实践能力的高素质人才。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 顶管法隧道基本概念：包括隧道工程的定义、分类及作用，顶管法隧道的施工特点、适用范围。
2. 顶管法隧道施工原理：分析土压平衡、泥水平衡等施工原理，探讨不同地质条件下顶管法隧道施工的优缺点。
3. 关键技术及工艺流程：详细讲解顶管法隧道的施工工艺，包括设备选型、施工准备、顶管推进、管节连接、隧道衬砌等环节。
4. 质量控制要点：分析顶管法隧道施工过程中质量控制的关键点，如隧道轴线控制、地面沉降控制、管节接口处理等。
5. 安全管理、环境保护与成本控制：介绍顶管法隧道工程的安全管理措施、环境保护要求和成本控制方法。
6. 工程案例分析：结合实际工程案例，分析顶管法隧道施工过程中的成功经验和存在的问题，为学生提供实践借鉴。
教学内容安排和进度：第1周：顶管法隧道基本概念及施工原理第2周：关键技术及工艺流程第3周：质量控制要点第4周：安全管理、环境保护与成本控制第5周：工程案例分析及讨论教材章节关联：《隧道工程》第3章：隧道施工技术《隧道工程》第4章：隧道施工质量控制与安全管理《隧道工程》第5章：隧道施工案例分析三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法，旨在激发学生的学习兴趣，提高学生的主动性和实践能力：1. 讲授法：通过教师系统讲解，使学生掌握顶管法隧道的基本概念、施工原理和关键技术。
隧道课程设计实训总结
隧道课程设计实训总结一、课程目标知识目标：通过本章节“隧道课程设计实训总结”，使学生掌握隧道工程的基本知识，理解隧道设计的主要原理和施工技术；熟悉隧道工程的安全评价标准和措施，了解我国隧道建设的发展现状及未来趋势。
技能目标：培养学生运用所学知识进行隧道设计及分析问题的能力，提高他们在实际工程项目中解决复杂问题的技能；通过实训，使学生掌握使用专业软件进行隧道设计的基本操作，具备一定的团队协作和沟通表达能力。
情感态度价值观目标：激发学生对隧道工程建设的兴趣，培养他们的工程意识和责任感；引导学生树立正确的安全观和质量观，强化环保意识，培养良好的职业道德。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生将理论知识与实际工程相结合，提高他们的实践操作能力和创新能力。
通过本章节的学习，学生将能够：1. 熟练掌握隧道工程的基本知识和设计原理；2. 运用所学知识分析和解决实际隧道工程问题；3. 提高团队协作和沟通表达能力；4. 树立正确的安全观和质量观，具备良好的职业道德。
二、教学内容本章节教学内容紧密围绕课程目标，选择以下内容进行组织：1. 隧道工程基础知识：包括隧道的定义、分类、用途及发展历程；介绍隧道工程的基本构成和施工方法。
2. 隧道设计原理：讲解隧道选址、线路设计、横断面设计、支护结构设计等，结合教材相关章节，使学生掌握隧道设计的基本原理。
3. 隧道施工技术：分析隧道施工各阶段的技术要点，如钻爆法、盾构法、沉管法等，以及新奥法、浅埋暗挖法等施工技术。
4. 隧道安全评价与措施：学习隧道工程的安全评价标准，了解常见的安全问题及防治措施，提高学生的安全意识。
5. 实训环节：结合教材内容，组织学生进行隧道设计软件操作实训，培养实际操作能力。
教学大纲安排如下：1. 第一周：隧道工程基础知识学习；2. 第二周：隧道设计原理及案例分析；3. 第三周：隧道施工技术及安全评价；4. 第四周：实训环节，分组进行隧道设计及软件操作。
隧道通风照明课程设计
隧道工程课程设计题目三车道公路隧道规划设计学院专业班级学生姓名学号12 月12 日至12 月16 日共 1 周指导教师(签字)院长(主任)(签字)2016 年12 月16 日目录第1章设计原始资料1.1 技术标准及设计标准规范1.2 工程概况1.3 隧道工程地质概况第2章隧道总体设计2.1 纵断面设计2.2 横断面设计2.3 隧道设置形式设计第3章隧道主体结构构造设计3.1 洞门设计3.2 衬砌设计第4章隧道通风设计4.1 通风方式的确定4.2 需风量计算4.2.1 CO排放量计算4.2.2稀释CO的需风量4.2.3烟雾排放量计算4.2.4稀释烟雾的需风量4.2.5稀释空气内异味的需风量4.2.6考虑火灾时排烟的需风量4.3 通风计算4.3.1 计算条件4.3.2 隧道内所需升压力4.3.3 通风机所需台数4.3.4 风机布置第5章隧道照明设计5.1 洞外接近段照明5.2 洞内照明5.3 照明计算5.3.1 中间段照明计算5.3.2 入口段照明计算5.3.3 过渡段照明计算5.3.4 出口段照明计算参考文献图纸部分第1章设计原始资料1.1 技术标准及设计标准规范1.1.1 主要技术标准（1）隧道按规定的远期交通量设计，采用分离式单向行驶三车道隧道。
（2）隧道设计车速，隧道几何线形与净空按100km/h 设计，隧道照明设计速度按100km/h 设计。
1.1.2 主要设计标准规范（1）《公路隧道设计规范》JTJ026-90；（2）《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999；（3）《公路工程技术标准》JTJ001-97；（4）《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89；（5）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001；（6）《地下工程防水技术规范》GB50108-2001；（7）隧道围岩级别按《公路隧道设计规范》JTJ026-90。
1.2 工程概况隧道位于鄂西南褶皱山区，为分离式单向行驶三车道隧道（上下行分离）。
隧道工程
与发展组织的隧道会议）
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
10.1.2隧道的特点
●是交通运输线路穿越天然障碍的
有效方法
●穿越的地质条件复杂多变，工程
定位、设计、施工方法要随时作相 应调整。
●施工作业面窄，劳力设备受到限
制，工业化、机械化施工要求高
●造价昂贵
省汉中县褒谷口内，建于东汉明帝永平九年（公元 66年）。
元初（约十三世纪），是我国最早的城市地下道。
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
在其他古代文明地区有很多著名的古隧道，
如公元前2180～2160年前后，在古巴比伦幼发拉
底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的最早用于
交通的隧道，为砖砌构造物。 古代最大的隧道建筑物可能是拿不勒司与普 佐利（今意大利境内）之间的婆西里勃隧道，完 成于公元前36年，至今仍可使用，它是在凝灰岩
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
人类很早就知道利用自然洞穴作为住处。当社会发展
到能制造挖掘工具时，就出现了人工挖掘的隧道。
在我国最早有文字记载的地下人工建筑物，出现在东
周初期（公元前七百年）。《左传》中有“…掘地及泉，
隧而相见…”的记载。 最早用于交通的隧道为“石门”隧道，位于今天陕西 用作通道的还有安徽毫县城内的古地下道，建于宋末
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
第10讲
9.1 隧道的定义 9.2 隧道的发展 9.3 隧道的分类
隧道工程(1)
土木工程概论
第10讲 隧道工程(1)
10.1 隧道的定义
10.1.1隧道的概念 狭义定义：用以保持地下空间作为交 通孔道的工程建筑物。 广义定义：以某种用途，在地面下用
5 隧道结构构造
31
复合式衬砌
（一）初期支护 4、钢筋网 钢筋网喷射混凝土是在喷射混凝土之前，在岩面上
挂设钢筋网，然后再喷射混凝土。目前，我国在各类隧 道工程中应用钢筋网喷射混凝土支护的比较多，主要用 于软弱破碎围岩，而更多的是与锚杆或者钢拱架构成联 合支护。
山岭隧道
32
复合式衬砌
（一）初期支护 4、钢筋网 钢筋网通常作环向和纵向布置。环向筋一般为受力
时速350 km双线铁路隧道代表性衬砌结构断面(V级围岩)
51
复合式衬砌
（三）山岭隧道复合式衬砌典型断面及部分参数 5）高速铁路隧道复合式衬砌断面
山岭隧道
时速350 km双线铁路隧道代表性衬砌结构断面(II级围岩)
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单层衬砌
（一）整体式混凝土衬砌 隧道开挖后，以较大厚度和刚度的整体模筑混凝
土作为隧道的结构。 整体式衬砌按照工程类比、不同围岩级别采用不
山岭隧道
18
复合式衬砌
（一）初期支护 2、喷射混凝土 喷混凝土的设计项目主要是喷混凝土的强度、厚度。 我国铁路隧道设计规范和公路隧道设计规范以及锚
杆喷射混凝土支护技术规范规定的喷混凝土为C20。
山岭隧道
19
复合式衬砌
（一）初期支护 2、喷射混凝土
对喷混凝土厚度的认识 ： 从饰面的角度出发，喷混凝土厚度多采用5cm，喷砂 浆的厚度可以采用3cm； 从发挥支护构件作用，厚度不宜小于8cm； 喷混凝土的最大厚度，除特殊场合外不宜大于20cm， 在特殊场合可以采用25cm。
筋，由设计确定，直径12mm左右；纵向筋一般为构造 筋，直径6~10mm；网格尺寸一般为20cmx20cm, 20cmx25cm,25cmx25cm,25cmx30cm或30cmx30cm。
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学校隧道工程课程设计课程名称：隧道工程课程设计设计题目：公路隧道结构设计与计算专业层次：城市地下空间工程班级：姓名：学号：指导老师：×年×月目录1. 设计说明 (3)1.1 设计题目 (3)1.2 设计内容总览 (3)1.2.1 计算书部分 (3)1.2.2 图纸部分 (3)2. 隧道断面尺寸 (3)2.1 隧道建筑限界 (3)2.2 隧道的衬砌断面 (4)3. 隧道衬砌结构计算 (5)3.1 基本资料 (5)3.2 荷载确定 (5)3.2.1 围岩竖向均布压力 (5)3.2.2 围岩水平均布压力 (5)3.3 衬砌几何要素 (6)3.3.1.衬砌几何尺寸 (6)3.3.2 半拱线长度S及分段轴长△S (6)3.3.3 各分块接缝中心几何要素 (6)3.4 位移计算 (8)3.4.1 单位位移 (8)3.4.2 载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移 (9)3.4.3 载位移—单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 (13)3.4.4 墙底（弹性地基上的刚性梁）位移 (16)4. 解力法方程 (16)5. 计算主动荷载和被动荷载（σh=1）分别产生的衬砌内力 (17)6. 最大抗力值的求解 (18)7. 计算衬砌总内力 (19)8. 衬砌截面强度验算 (20)9. 内力图 (20)10. 隧道施工方案 (21)10.1 施工方法介绍 (21)10.2 施工方案及施工工艺流程 (22)10.2.1 施工工艺流程 (22)10.2.2 施工方案 (23)10.3 台阶法法注意事项 (23)1. 设计说明1.1 设计题目某一级公路隧道（双向四车道、隧道长700m）通过IV类围岩，埋深H=20m，隧道围岩天然容重γ=26 kN/m3，计算摩擦角ф=35°，变形模量E=10GPa，采用矿山法施工。
要求按高速公路设计速度80km/h。
(衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重γh=22 kN/m3，变形模量Eh=25GPa)1.2 设计内容总览1.2.1 计算书部分（1）确定公路建筑界限；（2）根据公路等级及围岩类别用工程类比法确定支护方法及衬砌材料；（3）拟定隧道结构的截面尺寸(包括轮廓线半径及厚度等)；（4）隧道围岩压力计算（包括竖向压力及水平压力）；（5）隧道结构内力计算，并画出弯矩图和轴力图。
1.2.2 图纸部分（1）插图①隧道内轮廓限界图；②结构抗力图；③内力图（弯矩图和轴力图）。
（2）图纸（A3）①衬砌结构图；(比例1:100)②隧道开挖方案图；(比例1:100)2. 隧道断面尺寸2.1 隧道建筑限界根据《公路隧道设计规范》第一册土建工程(JTG 337 0.1—2018)有关条文规定，隧道的建筑限界高度H取5.00m，行车道宽度取3.75*2m，左侧向宽度L L取0.5m，右侧向宽度L R取0.75m，左侧检修道宽度J取0.75m，右侧检修道宽度J取0.75m检修道高度d取0.3m，左侧和右侧余宽C取0.25m，建筑限界顶角宽度E L取0.5m,E R取0.75m，如图2-1所示。
图2-1 设计速度为80km/h的公路隧道建筑限界2.2 隧道的衬砌断面根据《公路隧道设计规范》第一册土建工程(JTG 3370.1—2018)有关条文规定，拟定隧道的衬砌，衬砌材料为C25混凝土，变形模量E h=2.5*107kPa，重度γh=22kN/m3，衬砌厚度取60cm，如图2-2所示。
图2-2 隧道结构衬砌图3. 隧道衬砌结构计算3.1 基本资料某高速公路隧道（双向四车道、隧道长700m）通过Ⅳ类围岩，埋深H=20m，隧道围岩天然容重γ=26 kN/m3，计算摩擦角ф=35°，变形模量E=10GPa，采用矿山法施工。
要求按高速公路设计速度80km/h。
衬砌材料为C25混凝土，弹性模量E h=2.5*107kPa，重度γh=22kN/m3。
3.2 荷载确定3.2.1 围岩竖向均布压力h q=q/γ=0.45×2s-1×[1+i( B - 5 )]式中：s—围岩级别，此处s=4；γ—围岩重度，此处γ=22kN/m3B—隧道宽度i—B每增加1m时围岩压力的增减率，以B=5m的围岩垂直均布压力为准。
当B<5m时，取i=0.2;当B>5m时，取i=0.1。
B=12.50+2×0.1=12.70m，其中0.1为一侧平均超挖量，所以有：h q=q/γ=0.45×24-1×1.77=6.372mH p=2.5ℎq=2.5×6.372=15.93mH=20m>H p=15.93m故该隧道属于深埋隧道，围岩竖向均布压力q=0.45×2s−1[1+i( B − 5 )]=0.45×24−1×26×6.372=165.672kPa 此处超挖回填层重度忽略不计。
3.2.2 围岩水平均布压力围岩等级为Ⅳ级，且满足条件H/B<1.7，不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道，其水平均布压力0.15q<e<0.3q。
H/B=8.550/12.70=0.673<1.7，满足条件，e取0.2q=33.1344kpa 其中H为隧道开挖高度，B为隧道开挖宽度。
3.3 衬砌几何要素3.3.1·衬砌几何尺寸内轮廓线半径r1=5.65m，r2=8.78m；内径r1、r2所画圆曲线与竖直轴的夹角φ1=900，φ2=1030；采用等截面衬砌，衬砌厚度d=0.6m；外轮廓半径R1=r1+d=5.65+0.60=6.25mR2=r2+d=8.78+0.60=9.38m拱轴线半径r1′=r1+0.5d=5.65+0.3=5.95mr2′=r2+0.5d=8.78+0.3=9.08m拱轴线各段圆弧中心角θ1=900θ2=1303.3.2 半拱线长度S及分段轴长△S分段轴线长度S1=θ11800πr1′=9001800×3.14×5.95=9.346mS2=θ21800πr2′=1301800×3.14×9.08=2.060 m半拱轴线长度为S=S1+S2=9.346+2.060=11.406m 将半拱轴线等分为8段，每段轴线长为△S=S8=11.4068=1.42575m3.3.3 各分块接缝中心几何要素（1）与竖直轴夹角αiα1=Δθ1=ΔSr1′×1800π=1.425755.95×1800π=13.729°α2=α1+ΔSr1′×1800π=13.729°+1.425755.95×1800π=27.4586°α3=α2+Δθ1=27.459°+13.729°=41.818°α4=α3+Δθ1=41.818°+13.729°=54.917°α5=α4+Δθ1=54.917°+13.729°=68.647°α6=α5+Δθ1=68.647°+13.729°=82.376°ΔS1=7ΔS−S1=7×1.42575−9.3462=0.63405mα7=θ1+ΔS1r2′×1800π=90°+0.634059.08×1800π=94.0009°Δθ2=ΔSr2′×1800π=1.425759.08×1800π=8.9966°α8=α7+Δθ2=94.0009°+8.9966°=102.9975°另一方面，α8=θ1+θ2=900+130=1030角度闭合差Δ≈0（2）接缝中心点坐标计算a1=(r2′−r1′)cosθ1=(9.08−5.95)×cos90°=0ma2=(r2′−r1′)sinθ1=3.13mH1=a1+r1′=5.95mx1=r1′sinα1=5.95×sin13.729°=1.4121mx2=r1′sinα2=5.95×sin27.4586°=2.7436mx3=r1′sinα3=5.95×sin41.188°=3.9183mx4=r1′sinα4=5.95×sin54.917°=4.8690mx5=r1′sinα5=5.95×sin68.647°=5.5416mx6=r1′sinα6=5.95×sin82.376°=5.8974mx7=r2′sinα7−a2=9.08×sin94.0009°-3.13=5.9279mx8=r2′sinα8−a2=9.08×sin102.9975°-3.13=5.7174m y1=r1’(1−cosα1)=5.95×(1−cos13.7293°)=0.1700my2=H1−r1′cosα2=5.95−5.95×cos27.4586°=0.6703m y3=H1−r1′cosα3=5.95−5.95×cos41.188°=1.4723my4=H1−r1′cosα4=5.95−5.95×cos54.917°=2.5302my5=H1−r1′cosα5=5.95−5.95×cos68.647°=3.7835my6=H1−r1′cosα6=5.95−5.95×cos82.376°=5.1606my7=H1−r2′cosα7=5.95−9.08×cos94.0009°=6.5835m y8=H1−r2′cosα8=5.95−9.08×cos102.9975°=7.9922m图3-1 衬砌结构计算示意图3.4 位移计算3.4.1 单位位移用辛普生发近似计算，按计算列表进行。
单位位移的计算见表3-1。
δ11=∫M ̄1E ℎI dS ≈ΔS E ℎS0∑1I =1.425752.5×107×500=28.515×10−6 δ12=δ21=∫M̄1M ̄2E ℎI S 0dS ≈Δs E ℎ∑y I =1.425752.5×107×1575.7003=89.8622×10−6 δ22=∫M ̄22E ℎI S 0dS ≈ΔS E ℎ∑y 2I =1.425752.5×107×8734.01=498.1006×10−6 计算精度校核：δ11+2δ12+δ22=（28.515+2×89.8622+498.1006）×10−6=706.34×10−6表3-1单位位移计算表注：1.I—截面惯性矩，I =bd 312,b 取单位长度。