论文总字数：33811字

摘 要

刘家岭隧道为单洞双线铁路隧道，全长1314m，属于中长隧道。起点里程：DK31 638,终点里程：DK32 952，列车速度为：160Km/h。刘家岭隧道主要对以下几个方面进行设计计算：确定隧道建筑限界及净空尺寸、确定进出口洞门位置、确定进出口洞门形式及形状并进行检算、洞身衬砌结构计算和设计、选择确定洞身施工方法。

刘家岭隧道设计遵循《铁路隧道设计规范》（TB1003——2016）及隧道工程相关知识，并结合工程地质条件选取隧道洞门位置。围岩是Ⅱ、Ⅲ级围岩，因此进口洞门选用翼墙式洞门，出口洞门选则斜交端墙式洞门。刘家岭隧道经过严格的工程比选，采用新奥法施工并采用全断面法开挖。衬砌类型为复合式衬砌，以考虑到支护结构和围岩融为一体，形成较好的受力条件。以初期支护和二次衬砌共同作用确保施工及运营安全。设计采用结构力学法进行衬砌结构内力检算及截面强度检算。最后，结合各参考资料及设计数据进行隧道施工组织设计，绘制相应图纸。

关键词：翼墙式洞门；复合式衬砌；新奥法；全断面法

Abstract

Liujialing tunnel is a double track railway tunnel with a length of 1314m. It belongs to a short tunnel. Mileage: DK31 638, terminal mileage: DK32 952, train speed: 160Km/h. The Liujialing tunnel is mainly designed and calculated in the following aspects: to determine the construction clearance of the tunnel, to determine the size of the clearance, to determine the position of the entrance and exit gate, to determine the form and shape of the entrance and exit gate, to calculate and design the structure of the tunnel lining, and to determine the construction method of the cave body.

Liujialing tunnel design strictly follows the relevant knowledge of the railway tunnel design code (TB1003 - 2016) and tunnel engineering, and selects the tunnel portal position according to the engineering geological conditions. The surrounding rock are Ⅱ and Ⅲ grade surrounding rock, the inlet is suitable for wing wall type portal,the outlet is suitable for bench tunnel portal. The new Austrian tunneling method is the most reliable method for the construction and use full-face tunnel method to excavate. The lining type is composite lining, taking into account the supporting structure and surrounding rock integration, forming a better stress condition. Ensure the safety of construction and operation with the initial support and the two lining interaction. In the design, the internal force calculation of the lining structure and the checking of the section strength are carried out by using structural mechanics method. Finally, combined with the reference materials and design data, the tunnel construction organization design is made and corresponding drawings are drawn.

Key Words：Wing wall type hole door；composite lining；New Austrian Tunneling Method；full-face tunnelling method

目录

第1章 绪论 5

.1国内外发展现状 5

1.2研究背景 5

1.3研究内容 5

1.4 目的和意义 5

第二章 隧道工程地质条件概况 6

2.1地貌特征 6

2.2地层岩性 6

2.3水文地质条件 6

2.4不良地质 6

2.5工程地质条件 6

2.6 设计遵循的规范 7

第三章 隧道洞口位置及洞门形式选择 8

3.1 洞口位置的选定 8

3.1.1 洞口位置选择的具体要求 8

3.1.2 刘家岭隧道——进出口里程 9

3.2洞门选定 9

3.2.1 刘家岭隧道洞门形式的选择 9

3.4 隧道建筑限界及隧道衬砌内轮廓线设计 9

第四章 隧道洞门设计、强度、稳定性检算 11

4.1进口洞门设计 11

4.1.1基本参数 11

4.2进口洞门的验算 11

4.2.1洞门验算标准 11

4.2.2验算条带选取 12

4.2.3计算过程 13

4.3出口洞门验算 18

第五章 隧道衬砌设计 23

5.1隧道衬砌的选型设计 23

5.1.1衬砌选型要求 23

5.1.2隧道衬砌类型的选择 23

5.2初期支护设计 24

5.2.1初期支护设计原则 24

5.2.2初期支护设计参数 24

5.3二次衬砌设计 25

5.3.1二次衬砌设计原则 25

5.3.2二次衬砌设计参数 25

5.4衬砌结构验算 25

5.4.1拟定衬砌尺寸 26

5.4.2衬砌材料参数 26

5.4.3荷载确定 27

5.4.4半拱轴线长度S及分段轴心线长△S 27

5.4.5计算位移 29

5.4.6解力法方程 36

5.4.7计算主动荷载和被动荷载(σ_h=1)分别产生的衬砌内力 37

5.4.8计算最大抗力值 38

5.4.9计算衬砌总内力 39

5.4.10衬砌截面强度检算 39

第六章.防水排水设计 41

6.1 隧道防水排水要求 41

6.2防水措施 41

6.3排水措施 41

第七章.隧道施工组织设计 43

7.1施工组织设计原则 43

7.2施工方案的选择 43

7.3开挖方法的选择 44

7.4衬砌施工 45

7.5隧道避车洞的设计 45

7.6通风排水 45

7.7工程量计算 46

第八章.环境保护 47

8.1环境保护的相关规定 47

8.2环境保护措施 47

第九章.隧道附属设施与临时工程 48

第十章.设计总结 49

参考文献 50

致谢 51

附录 52

第1章 绪论

1.1国内外发展现状

隧道的应用在国内外都相当广泛，并且在隧道工程深远的历程中，已经逐步形成一套规范、完整、成熟的设计与施工规范，国外和国内都在隧道相关技术方面的研究投入了海量的人力和物力，并且在此过程中又不断发现应用新技术，使得隧道的修建更加科学、安全及高效，也使得隧道工程以及相关研究方向取得了不错的进展。

1.2研究背景

随着世界的发展速度越来越快，人们的生活水平与生活方式得到了显著的提高与改善，但与之伴随而来的是交通运输量的快速增长。因此，与其配套的现代运输体系必不可少，铁路作为主要的运输工具之一，在整个运输体系中起着不可或缺的作用。在大量铁路修建的同时，因为我国复杂的地理条件，铁路必将穿越大量山区，而这需要修建大量的不同类型的隧道。所以，在修建隧道时，其工程质量及工程速度有着及其严格的要求。

1.3研究内容

我的毕业设计的主要的研究内容是，通过分析刘家岭隧道的地质工程资料，首先根据与隧道设计规范的要求，对刘家岭隧道进行进出洞口位置的的选定。其次，根据选定的洞口位置的地质地形图，分析比较，选择合理、科学的洞门形式，并且计算及检验相关的参数。然后，根据刘家岭隧道的围岩等级以及地质评价信息等，选择合适的衬砌类型，并通过结构力学法进行围岩压力、衬砌内力的计算与检验。最后，我们对刘家岭隧道进行了一些辅助设计，如设置避车洞等，以及进行施工组织计划的编写和工程量的计算。

1.4 目的和意义

首先，隧道对于我们这种存在着大量山区的国家来说，可以极大的提高交通运输能力，促进经济的发展，且随着修建铁路隧道的日益增多，我们施工人员的实践经验也在增长，知识储备不断提升，有利于我们发现新的施工方法，经过不断的创新设计出更好的隧道。

其次，本文通过对刘家岭隧道的设计，能够将大学所学的知识运用到实践中来，发现隧道设计过程中的重点、难点，进而发现关于隧道设计的可靠、快速的方法，这对于巩固、掌握所学的知识，提高综合能力，掌握工程设计工作流程和方法，提高运用所学的知识和技能都起到重要作用。既能使我们得到全面的训练，又有利于提高我们独立解决实际问题的能力。

第二章 隧道工程地质条件概况

2.1地貌特征

刘家岭隧道位于低山区。该地区的相对高差大约60m，山谷深切，隧道进口山坡坡较为平缓，出口山坡较陡峭，其自然坡度大约40⁰，山坡上草木植被生长较为茂盛，在山顶缓坡处有一处茶园。

2.2地层岩性

刘家岭隧道山坡表层几乎没有覆盖层，主要为Є3sn白云岩，其颜色为灰白色，呈弱风化，产状为140～150°∠5～10°，节理发育，风化节理走向①100，2条/米，长1米，②1500，1条/米，长3米，倾角陡倾。岩体完整，属于极硬岩。

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