摘 要

Abstract 2

第一章 绪论 3

1.1国内发展现状 3

1.2研究目的和意义 3

1.3 隧道的工程概况 4

1.3.1 地貌特征 4

1.3.2地层岩性 4

1.3.3水文地质条件 4

1.3.4不良条件 4

1.3.5工程地质条件 4

第二章 车家岭隧道主体结构设计 6

2.1设计遵循的规范 6

2.2隧道位置选择 6

2.3隧道洞口位置选择： 6

2.4隧道的平、纵断面设计 7

2.4.1隧道平面设计 7

2.4.2隧道纵断面设计 8

2.5隧道建筑限界及衬砌内轮廓设计 8

第三章 隧道洞门设计 10

3.1 洞门设计形式选择及尺寸拟定 10

3.2进出口洞门建筑材料 10

3.3洞门验算图 11

3.4检算条带“I” 12

3.3.1土压力的计算 13

3.4.2稳定性及强度检算 15

3.5 检算条带“II” 16

3.5.1土压力的计算 16

3.5.2 滑动稳定的验算 17

3.6 检验条带“III” 17

3.6.1 土压力的计算 17

3.6.2稳定性及强度的检算 17

第四章 防水与排水设计 20

4.1隧道防水排水设计方案 20

4.2隧道防水排水设计原则 20

4.3堵水措施 20

4.4排水措施 20

第五章 隧道衬砌设计 21

5.1隧道衬砌类型的选择 21

5.1.1 衬砌与支护类型 21

5.1.2隧道衬砌类型的选定 21

5.2初期支护设计 23

5.3二次衬砌设计 24

第六章 衬砌结构检算 25

6.1围岩压力的确定 25

6.2计算方法 27

6.2.1三级围岩参数设置 28

6.2.2计算结果 32

6.2.3四级围岩参数设置 37

6.3衬砌截面强度检算 45

第七章 施工组织设计 46

7.1编制原则和依据 46

7.2施工方法的选择 46

7.3开挖方法的选择 47

7.4衬砌的施工 48

7.5排水 49

7.6隧道避车洞设计 49

7.7工程量计算 50

第八章 设计总结 51

参考文献 52

第九章 致谢 54

摘要

车家岭隧道全长189m，进口里程为DK238 137，出口里程为DK238 326。该隧道通行列车时速为160Km/h，本次设计将按以下步骤进行：1、确定隧道洞口位置并完成洞门结构设计；2、衬砌的选择及验算；3、进行施工组织设计等。

本次设计根据车家岭隧道的实际工程资料进行隧道设计，为此将按照下面这个循序渐进，步步深入的顺序进行设计： 首先要做的就是阅读车家岭隧道的工程地质说明书，在自己的大脑和思想里对这条隧道有一个清晰的认识，选择隧道洞口位置，选用端墙式洞门后进行理论公式检算，对其强度以及稳定性进行检算，符合标准要求；接下来进行隧道衬砌的选择，根据设计规范的要求初步确定横断面的断面形式和各部分尺寸，然后计算作用在隧道结构上的荷载，对三级和四级围岩进行衬砌结构设计、计算及检算，利用理正隧道衬砌设计软件对衬砌内力进行检算；最后按照我所设计的，其中包括进出口图、衬砌图和洞身图，用设计绘图软件绘制A2号图纸3-4张，另外按照要求手绘一张。

关键词: 单线铁路隧道；洞门；衬砌 ；结构计算；施工组织；

Abstract

The tunnel length of the Chejialing tunnel is 189m, the import mileage is DK238 137, and the export mileage is DK238 326. The speed of the tunnel passing train is 160Km/h. In this design, I will proceed as follows: 1. Determine the position of the tunnel entrance and complete the design of the door structure; 2. Selection and verification of the lining; 3. Perform construction organization design, etc.

My design is based on the actual engineering data of the Chejialing tunnel to carry out the tunnel design. To this end, I will design in accordance with the following step by step, step-by-step: The first thing to do is to read the engineering geological prospectus of the Chejialing tunnel. A clear understanding of the tunnel is given in his brain and his thoughts. The location of the entrance to the tunnel is selected, and the theoretical formula is checked after the use of the wall-end portal to check the strength and stability of the tunnel and meet the requirements of the standard. The selection of the tunnel lining is carried out, and the profile of the cross section and the dimensions of each part are preliminarily determined according to the requirements of the design specification. Then the loads acting on the tunnel structure are calculated, and the lining structure design, calculation and inspection of the third and fourth grade surrounding rocks are performed. Calculate the internal force of the lining using Rizheng tunnel lining design software; Finally, according to what I designed, including the import and export maps, lining diagrams and hole diagrams, use the design drawing software to draw 3-4 drawings of A2, in addition Hand-painted one as required.

Key Words：single railway tunnel; tunnel door; lining; structure calculation; construction organization;

第一章 绪论

1.1国内发展现状

现在的中国，货运量和客运量都在成倍的增长。在这时代背景下铁路运输扮演极为重要的角色。毫无疑问隧道是其关键的基础工程。大量铁路隧道群的涌现，要求我们以高标准进行铁路隧道的设计与施工。对隧道的工程质量、耐久性、安全强度等方面提出了更高的要求。

隧道的用途相当广泛，国内外出现了很多的关于隧道设计与施工的研究，各种新的技术都应用到了隧道的设计与修建过程中，很大程度上提高了铁路隧道建设的技术，发展与制定出了一套关于铁路隧道设计和施工建设的较为完整的理论与规范，成功的应用在隧道建设中。

1.2研究目的和意义

如今，铁路隧道作为城市地下空间资源，已经成为轨道交通和城市基础设施建设的发展方向。铁路隧道里程数还在日益增加。铁路隧道具有着重大的经济和社会效益。可以缩短里程，疏导交通，节省时间，减少环境破坏。随着我们对他深入研究，为它倾注与浇灌了太多的努力。让铁路隧道焕发出了年轻的生命力，让他在技术创新，施工创新等方面有所建树。

要想设计修建好一条合格而又完美的铁路隧道，这就要求我们有着出色的综合能力，掌握地下工程，地质学以及力学相关方面的知识。学科的发展要求我们能更好的将知识运用到实际工程中去，另外一些新技术的使用在隧道灾害预测的发展中取得了重大的进步，当我们在设计与施工中采用这些先进的技术和工艺时，不仅可以减少很多隧道灾害事故的发生，避免了不必要的事故甚至是灾害，保证了施工的安全，而且节省了大量的开支。

1.3 隧道的工程概况

1.3.1 地貌特征

隧道横穿中山区的单面斜坡，坡面自然坡度20º~40º，植被茂密，且多为灌木林和树林，个别区域出现少量旱地。旁侧有3米宽的机耕道，交通较便利。

1.3.2地层岩性

车家岭隧道出露地层从新而老为：1、Q^{el dl}黏土夹碎石，黄褐色，硬塑，厚0～2m；2、寒武系（∈_3hz）耗子沱群灰岩、白云质灰岩互层，灰白色~灰色，局部夹泥质条带和方解石脉，弱风化，中厚层状，岩层产状：110º∠ 33º~200º∠ 13º。岩体节理裂隙较发育，主要存在两组：1）节理面产状：225º ∠85º，0.3~0.6m/条，裂隙宽3~5mm，缝内无充填，2）节理面产状：305º ∠ 85º，0.3~1.2m/条，裂隙宽2~5mm，缝内无充填。灰岩局部被溶蚀为5~20cm的沟槽，黏土充填。岩层呈单斜构造，局部有揉皱现象。

1.3.3水文地质条件

在车家岭隧道地下的地下水为岩溶裂隙水，且受大气自然降水的补给，对混凝土无侵蚀作用。

1.3.4不良条件

地表溶沟、溶槽发育，应未雨绸缪，做好相应的预防措施。

1.3.5工程地质条件

一、工程地质评价：预测隧道正常涌水量、最大涌水量

二、隧道围岩基本分级：隧道洞身围岩级别为三级和四级，围岩岩石属硬岩，结构面发育3组――岩体较完整。围岩基本分级为：DK238 137～ 160为IV级、DK238 160～ 255为III级、DK238 255～ 326为IV级。

三、隧道进出口边仰坡：进口边仰坡坡率1：1.25、右边坡控制高度10m、仰坡及左边坡控制高度12m，坡面浆片护坡防护；出口边仰坡坡率1：1.25、边坡控制高度12 m，仰坡控制高度10 m，坡面浆片护坡防护。

进口右边坡、出口仰坡顺层，注意加强防护；

出口浅埋段拱部存在坍落、掉块的危险，应注意预防和保护；若在雨季施工，有突水和突泥的可能，应加强支护并提前做好防排水措施。

第二章 车家岭隧道主体结构设计

2.1设计遵循的规范

(1)《铁路隧道设计规范》；

(2)《混凝土设计规范》；

(3)《铁路隧道施工规范》；

(4)《宜万隧参》03；

2.2隧道位置选择

对于隧道位置的选择来说，要尽量选择工程地质条件较好的地段，要综合考虑施工的难易程度，施工的安全，隧道的工程造价等一系列的因素。另外，隧道位置选择时，可将航空照片和地形图这些资料进行分析和比选，同时，遥感技术也可以运用来分析相关地质情况。

通过对车家岭隧道的平面图进行了解掌握、车家岭隧道的横断面图进行了解掌握、车家岭隧道的纵断面图进行了解掌握和车家岭隧道的全图综合分析，综合考虑后选择最优的。

2.3隧道洞口位置选择：

我们首先应根据地形和地质以及水文条件进行分析,了解到相关数据参数和结果，于此同时结合有关环境保护,切不可为了追求经济效益，或者为了赶工期而选择通过破坏生态环境作为代价，选择时要多方面进行考虑，结合诸多成功的工程案例，取长补短，好的优秀的东西才能为我所用，吸取相关工程教训，从而选择最优的隧道洞口位置。

[1]避免一些会发生滑坡和泥石流等地质灾害的地方，切记不要自己给自己挖一个大坑，不能入地质灾害高发区的虎穴，否则得不偿失，要在地质条件相对较稳定的地段选择洞口的位置。

[2]我们都知道，在洞口这个位置，一般是不容易进行排水的，因为它的地势很低，并且有很多坑坑洼洼的地方。所以就有以下经验总结，积水的地方不宜设置洞口，因此要充分考虑洞口的排水。

[3]悬崖峭壁之上就不要设置洞口了，不要给设计者和施工的人员增添无谓的难度。因此洞口位置一般会处于山体稳定，应有植被发育的地方。

[4]为了保证路面的安全，不让山上那些零零碎碎的石子滚落下来，砸坏路面，或者伤害到过往的车辆，不让山上的流水流到路面，为了能够保障安全的施工和以后顺利的运营。一般在隧道的洞口位置会伸出隧道一些。

[5]等高线是我们在设计洞口时候也要去考虑的，尽量做到隧道工程上的“门当户对”，不要一点也不考虑等高线就去决定洞口位置。因为我们要为之后的衬砌做相应的准备，让上屋李铁路隧道的衬砌有个良好的受力条件。

[6]修建隧道就意味着我们要进行大量的开挖土石头，将我们隧道施工过程中产生的废石排出去，所以就要符合就近原则，要距离排土场近一点，这样我们在运输上就会减少很多人力物力。

[7]以人为本，不要影响到人的生活和休息，隧道洞口位置应该远离居民区，避免一些不必要的影响和纠纷。

综上所述，隧道进口和出口位置分别选择在DK238 137和DK238 326。

2.4隧道的平、纵断面设计

2.4.1隧道平面设计

通过参考上车家岭隧道地质平面图，了解到这条隧道所处的位置还是很不错的，大大减小了设计与施工的难度，通过仔细阅读车家岭隧道地质纵断面图，同样了解到，车家岭隧道条件优越，车家岭隧道没有收到地形和不良地质的限制，经过认真的考虑，车家岭隧道采用直线。

2.4.2隧道纵断面设计

车家岭隧道经过分析拟采用一字型坡道。理由也相当的充足，经过我对车家岭隧道的里程计算，一共189米长，按照分类来说是个段隧道，又处在一个较好的工程地质条件之中，一字型坡道的优点是在隧道出入口间有比较大的高程差，新鲜的风流容易进入，浑浊的风流也容易排出，有利于促进隧道的自然通风。

车家岭隧道自然也就是平坡了。189米的长度，车家岭隧道的情况，进行标高的的选定，基本工作做好，有利于我们下一步对车家岭隧道的设计。

2.5隧道建筑限界及衬砌内轮廓设计

建筑界限就好比你的极限活动空间，按照规定必须要进行限制，车家岭隧道的建筑限界就要求我们考虑隧道内的各种设施，知道这些设施的最小断面，以及内部各种必要界限和轮廓线，知道了这些，我们就掌握了一个范围，这个范围让我们满足所有设备所需的空间，于此同时，也要充分考虑通风、照明、电力等各种条件。已经形成了一整套的设计标准，我们在设计的时候，在铁路隧道的参数基础上，从设计规范中进行选定断面尺寸，确定各级建筑界限

车家岭隧道的建筑界限，参照《铁路隧道设计手册》以及宜万隧参而选用的，具体参数如下图2.1、2.2所示。

图 2.1 隧道衬砌内轮廓

图2.2 隧道建筑限界

第三章 隧道洞门设计

3.1 洞门设计形式选择及尺寸拟定

隧道洞门的选择要考虑洞门的高度和洞门类型等的确定，也包括了排水和挡土墙厚度的选定。车辆进入隧道时，首先映入眼帘的就是洞门，洞门要做到看上去美观而又协调，这个协调包括了与山坡植被的共存。为了确保岩土体的稳定性不受滚落的落石威胁，确保列车顺利的驶入，安全的驶出，根据隧道洞门所处地质地形，具体问题具体分析，从而恰当合理的选择洞门形式，同时使得洞门美观也是很必要考虑的条件之一。洞门上方的女儿墙应有一定的高度，设置好排水的地方进行排水，也要保证落石不会伤及到隧道。

在车家岭隧道的进口处和出口处，围岩级别均为Ⅳ级，围岩级别高，山体纵向推理较大，不稳定，因此，进出口都采用翼墙式洞门。

参照《铁路隧道设计手册》，车家岭隧道要严格按照规范来，其洞门尺寸要在规定允许的范围内进行设计：坡脚到墙背的水平距离不低于1.5m的要求

车家岭隧道进出口洞门和基础设施相关参数如下:

1、洞门墙厚2m，墙面倾斜1:0.1，地基深度2m。

2、洞口仰坡坡比采用1：1.25。

表3.1洞门设计计算参数

3.2进出口洞门建筑材料

根据《铁路工程设计技术手册》具体情况见表3.2:

表3.2 车家岭隧道洞门材料表

3.3洞门验算

洞门为翼墙式洞门，翼墙厚度为，翼墙长度为，如图3.1所示

图3.1 隧道洞门设计图（mm）

1. 验算翼墙要取洞门端墙前的翼墙宽1延米的地方，取他的平均高度，按挡土墙验算他的强度和稳定性，据此确定截面厚度和翼墙尺寸。
2. 验算洞门主墙受力最大的A部分与翼墙共同作用部分（条带II宽1m）作为验算条带的滑动稳定性。
3. 验算端墙时取B部分（条带III宽0.5m）作为验算条带，视其为基础落在衬砌顶上，而与A部分无联系的挡土墙检算其强度和稳定性。

3.4验算条带“I”

车家岭隧道进出口洞门设计好以后，不能算已经完成洞门的设计了，应当对其进行强度的检验，验算其土压力的承受能力等，可以将洞门可视为挡土墙来算其强度，洞门主要验算规定如表3.3：

车家岭隧道进出口洞门承受的土压力，其设计计算方法和要求土压力按水平方向作用考虑，计算方法和结果如下：

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