曹家湾隧道结构与施工组织设计

摘    要

伴随着世界人口的迅速增加和城市化进程的加快，人类的生存环境不断发生变化，资源日趋匮乏，生存空间拥挤，生态失衡和环境恶化等问题越来越成为制约经济与社会、环境发展的瓶颈。为此世界各国政府除采取综合性治理措施外，把地下空间的开发和利用作为一项基本国策，并取得了重要的社会和经济效益。

本文根据隧道拟建地区的交通、气象、地质以及水文条件，结合铁路隧道相关规范规定，主要对曹家湾隧道的内轮廓、建筑限界、洞门形式、洞身支护方式、隧道开挖方式、隧道防排水、施工组织和监控量测等方面进行设计。

在该隧道的设计中，采用了复合式衬砌结构形式，即喷锚支护作为初期支护，模筑混凝土为二次衬砌，二者共同作用来形成整个隧道的结构支护体系。根据相关规范给出公式进行初期支护的计算，并运用理正软件对隧道的二次衬砌进行设计和配筋计算。此外，该隧道以新奥法为主要施工方法，根据隧道中围岩条件的不同，还分别选用了管棚和超前小导管等辅助施工措施。

 

关键词：曹家湾隧道；复合式衬砌；结构设计；新奥法；施工组织设计

Abstract

Along with the rapid increase ...

Key words:the Caojiawan tunnel;composite lining; structure design;New Austrian Tunnelling Method; construction organization design

目    录

第一章 工程概况 1

1.1  工程简介 1

1.2  工程概况 1

1.2.1  地形地貌 1

1.2.2  地层岩性 1

1.2.3  地质构造 2

1.2.4  水文地质条件 2

1.2.5  不良地质现象 3

1.2.6  地震效应 3

1.2.7  土石可挖性分级 4

1.2.8  围岩分级 4

1.2.9  岩土体设计参数建议值 4

1.3  隧道主体地质工程条件评价 5

第二章  隧道总体设计 6

2.1  一般规定 6

2.2  主要设计原则 6

2.3  主要设计规范 7

2.4  隧道的线形设计 7

2.5  隧道建筑限界及衬砌内轮廓设计 8

2.5.1  隧道建筑限界的确定 8

2.5.2  隧道衬砌内轮廓的设计 8

2.6  支护形式选择 9

第三章  洞门设计 10

3.1  洞口地质条件 10

3.2  洞门的设计方案 10

3.2.1  洞门形式 10

3.2.2  验算满足条件 10

3.3  洞门结构设计计算 10

3.3.1  一般计算参数 10

3.3.2  洞门建筑材料的选用和相关参数 11

3.3.3  洞门尺寸拟定 11

3.4 　洞门验算 12

3.4.1  洞门土压力计算 12

3.4.2  抗倾覆验算 13

3.4.3  抗滑动验算 14

3.4.4  基底合力偏心矩验算 15

3.4.5  墙身截面偏心矩及强度验算 15

第四章  支护计算与设计 17

4.1  初期支护与计算 17

4.1.1  喷射混凝土提供的支护抗力P1值 18

4.1.2  钢支撑提供的支护抗力P2值 19

4.1.3  锚杆提供的支护抗力P3值 19

4.1.4  围岩本身提供的支护抗力P4值 20

4.2.5  最小支护抗力值Pmin 22

4.2  二次衬砌 23

4.2.1  隧道深浅埋类型的确定 23

4.2.2  Ⅴ级围岩围岩压力计算 24

4.2.3  Ⅴ级围岩二次衬砌计算 25

4.2.4  Ⅳ级围岩围岩压力计算 33

4.2.5  Ⅳ级围岩二次衬砌计算 34

第五章  钻孔爆破开挖 44

5.1  爆破方法选择 44

5.1.1  预裂爆破的优缺点 44

5.1.2  光面爆破的优缺点 44

5.1.3  爆破方法的选择 44

5.2  光面爆破施工 45

5.2.1  光面爆破技术要求 45

5.2.2  爆破材料的选取 45

5.2.3  爆破参数的确定 45

5.2.4  施工准备 47

5.2.5  爆破后的安全检查及处理 47

5.3  安全防护措施及方法 48

第六章  隧道防排水及附属设施设计 49

6.1  隧道防排水 49

6.1.1  防水措施 49

6.1.2  排水措施 49

6.2  隧道耐久性的措施 50

6.3  隧道内槽、腔、洞室设置 50

6.4  隧道照明、疏散指示及接触网等 50

6.5  消防及救援 50

第七章  施工组织设计 51

7.1  主要工程项目施工方案、施工方法 51

7.1.1  总体施工方案 51

7.1.2  施工组织计划 51

7.2  具体施工方法 53

7.2.1  施工测量 53

7.2.2  洞口开挖及支护措施 53

7.2.3  洞身开挖 54

7.2.4  洞身支护措施 55

7.2.5  施工通风 58

7.2.6  养护和拆模 58

7.3  隧道工程的施工顺序 59

7.4  施工注意事项 59

第八章  工程施工监控量测 61

8.1  工程概况 61

8.1.1  工程简介 61

8.1.2  自然地理与地质条件 61

8.2  监测方案 61

8.2.1  隧道监控量测目的 61

8.2.2  监测项目及测点布置 61

8.3  监测方法及测点埋设 63

8.4  报告和报警制度提交 64

8.5  信息反馈与预测预报 64

8.6  监测工作组织设计及质量保证措施 65

第九章  结论 67

参 考 文 献