隧道专业毕业设计.doc
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1、I 目目录录 摘要I ABSTRACTII 1 绪论.1 2 工程概况.2 2.1 工程总概况.2 2.2 地形与地貌.2 2.3 水文与地质.2 2.3.1 水文地质条件.2 2.3.2 工程地质状况.3 2.4 施工难点与特点.4 2.4.1 进出口段边坡的稳定性问题.4 2.4.2 洞身的稳定.4 2.4.3 隧洞整个断面做为防水结构.4 2.4.4 施工支护结构.4 3 隧道断面设计.5 3.1 设计依据.5 3.1.1 工程等级.5 3.1.2 建筑物级别.5 3.1.3 总干渠及隧道水利要素.5 3.1.4 规程、规范.5 3.2 方案选择隧道布置形式.5 3.2.1 隧洞净空断面
2、形式5 3.2.2 两种方案的比较选择.6 4 隧道结构设计.8 4.1 隧道衬砌设计与检算.8 4.1.1 隧道主要支护参数8 4.2 隧道衬砌结构参数的计算.8 4.3 隧道衬砌结构的计算.9 4.3.1 建立模型9 II 4.3.2 结果分析11 4.3.3 截面强度的检算12 4.3.4 截面抗裂检算12 5 洞门的设计与检算.19 5.1 洞门尺寸的拟定:19 5.2 洞门检算.19 5.2.1 耳墙墙身检算.19 5.2.2 耳墙墙底检算21 5.2.3 端墙检算23 6 施工组织设计.26 6.1 施工准备.26 6.1.1 技术准备.26 6.1.2 施工现场准备.26 6.1
3、.3 冬雨季施工准备.26 6.2 施工工程量.26 6.3 施工方法.27 6.3.1 洞口工程施工.27 6.3.2 分离式双洞级围岩(进出口和破碎带).30 6.3.3 分离式双洞级和级围岩.32 6.3.4 双连洞隧洞级围岩.33 6.3.5 二次模筑混凝土衬砌33 6.3.6 通风与防尘.34 6.4 结构防排水.34 6.4.1 防水措施34 6.4.2 防水板铺设要求35 6.4.3 排水36 6.5 三缝处理.36 6.5.1 变形缝36 6.5.2 施工缝36 6.5.3 沉降缝37 6.5.4 防水混凝土的施工37 6.6 环境保护.38 6.7 监控量测.39 III 6
4、.7.1 施工监测的内容39 6.7.2 整理量测资料.40 6.7.3 工程措施.40 6.8 安全保证措施.41 6.8.1 安全保证体系.41 6.8.2 安全目标.41 6.8.3 安全生产措施.41 6.8.4 安全技术措施41 6.9 质量保证措施42 6.9.1 建立质量保证体系.43 6.9.2 质量目标.43 6.9.2 质量保证体系人员措施.43 6.9.3 质量保证材料措施.43 6.9.4 施工过程质量保证措施.44 6.9.5 砼工程施工质量控制措施:.45 6.9.6 隧洞施工安全保证措施.45 6.9.7 工程交接质量监督体系.47 6.9.8 施工监测体系.47
5、 6.9.9 不合格品的控制.48 6.9.10 纠正和预防措施.48 6.9.11 质量记录.48 6.10 节约计划.48 6.11 施工进度图(见附图).49 结束语.50 谢辞.51 参考书目.52 附录 A 英文翻译 53 附录 B 附图清单.73 I 南南水水北北调调中中线线工工程程吴吴庄庄隧隧洞洞 设设计计与与施施工工组组织织 摘要 南水北调工程是我国西部大开发的标志性工程,其中中线工程是一项跨流域调水 的特大工程担负着向北京、天津等重要城市的供水及沿线的农田灌溉等重大任务。本 设计主要是针对中线工程的吴庄隧道进行设计以及施工组织的编写。 设计共包括三个部分:绪论、隧道的设计、隧
6、道施工组织的编写。其中第一部分 绪论包括:工程总概况、地形地貌、水文与地质、工程的难点与特点几部分;第二部 分隧道的设计包括:设计依据、方案比选、结构设计(包括隧道衬砌设计与洞门的设 计与检算) ;第三部分隧道施工组织的编写包括:施工准备、隧道施工(包括工程量 与施工方法) 、场地的平面部署、结构的防排水、环境保护、监控量测以及施工质量 保证措施。 在附录中包括了隧道设计的一些相关图纸和专业英语的翻译。 关键词:分离式双洞隧道 双连拱式隧道 带耳墙的端墙式洞门 有限单元杆系 II DIVERT WATER FROM THE SOUTH TO THE NORTH PROJECT OF CENTE
7、R LINE WU VILLAGETUNNEL DESIGN AND CONSTRUCTION ORGANIZATION COMPILE ABSTRACT Divert water from the south to the north project is the sign project of the west big development of our country, in which the project of center line is a step valley the especially big project of tune water bear to the wat
8、er supply of the important cities such as Beijing and Tianjin and along the significant tasks such as the farmland irrigation of line. Design major is aim at the project of center line Wu village tunnel design as well as construction organization compile. Design includes 3 parts totally: Tunnel cons
9、truction organization and the design of introduction and tunnel compile. In which, it is the first to divide into introduction to include: Project total general situation, topography landforms, hydrology and the difficulty of geology and project and characteristic some parts of; The design of second
10、 partial tunnels includes: Design basis and scheme than choose, structural design (include tunnel lining build the design of design and hole door with Jian calculate ); The partially tunnel construction organization of 3th compile to include: Construction preparation and tunnel are under constructio
11、n ( include project quantity and construction method ) , the defence of structure and the plane disposition of place drain , environmental protection, monitoring instrumentation as well as construction quality guarantee measure. In appendix, have included the translation of professional English and
12、some related blueprints of tunnel design. Keyword: Type two-hole tunnels split Two-company push type tunnel Take the type hole door of end wall of ear wall Limited unit rod 1 1 绪论 我国是一个幅员辽阔的国家,南北跨越几千公里;但是我国的水资源分布极其不平 衡:南方多雨且易形成洪涝灾害,而北方却非常干旱,经常出现旱灾。随着我国经济的 不断发展,缺水已经成为制约我国经济发展的重要因素。为了解决这一难题,我国制定 了南水北调
13、的重大工程规划。 南水北调工程是我国西部大开发的标志性工程,其中中线工程是一项跨流域调水的 特大工程担负着向北京。天津等重要城市的供水及沿线的农田灌溉等重大任务。 中线工程的吴庄隧洞长 2475 米,是整个中线工程中最长的一个隧洞,它的设计与施 工直接制约着整个中线工程。同时吴庄隧洞无论从隧道的长度,还是从隧道施工的难易 程度上来说,在我国类似的工程都还很少,可以借鉴的类似工程事例不多,这对隧洞的 设计与施工带来了不少困难,我们选择这个课题是为了能够尽力用所学的知识来对南水 北调工程的设计做出一点贡献。 在设计时,我们对隧道的形式提出了两种不同的设计方案:分离式双洞、双连拱隧 洞;在经过一系列
14、的比选之后,我们从隧道衬砌的受力,施工难易、以及隧道建成后的 管理等各方面进行了综合考虑,最终选定了分离式双洞的设计方案。 在对隧道衬砌的设计过程中,我们使用了目前国际通用的结构计算软件 ANSYS5.7 进 行计算,隧道洞门采用带耳墙的端墙式洞门,将洞门视为挡土结构进行检算,为了减少 隧洞与总干渠相连部分的水头损失,我们在总干渠与隧洞相连部分设置了渐变段。 我们希望通过对吴庄隧洞的设计,来提高我们自身的能力,同时也希望我们的设计 能够对南水北调工程中线吴庄隧洞的设计提供一定的借鉴。 2 2 工程概况 2.1 工程总概况 南水北调工程是我国西部大开发的标志性工程,其中中线工程是一项跨流域调 水
15、的特大工程担负着向北京。天津等重要城市的供水及沿线的农田灌溉等重大任务。 吴庄隧道设计流量 160 m3/s,加大流量为 190 m3/s,洞内加大水深为 5.75 m。 隧道进口处总干渠设计水深为 4.5m,相应加大水深为 4.922m,渠底宽为 27m,一级 边坡 1:1.25,纵向比将 1:25000。隧道出口出总干设计水深为 4.5m,相应加大水 深为 4.922m,渠底宽为 28m,一级边坡 1:2,纵向比将 1:25000。隧道粗糙率为 0.014,隧道的水头损失为 0.437m。 吴庄隧洞位于河北满城县西 5 公里的吴庄村石牛山村,交通便利,隧道穿过石牛 山,通过地段岩性单一,进
16、口段有 8 条小断层,破碎带 540cm,并伴有 3 条节理密 集带,隧道出口处仅有一条较大的断层带及 11 条节理密集带。 隧道位于低山丘地带,隧道最大埋深 307m,进出口埋深 1215m。地下水位埋藏 较深,一般稳定在 37m 左右,低于隧道开挖高程 20m。 进出口渐变段以黏土为主,吴庄隧道穿越燧石条带白云岩,围岩分为、 类,共 7 段,基本稳定的类围岩长 462 米,稳定性较差的类围岩长 883 米, 类不稳定围岩长 979 米。 隧道工程所使用的混凝土骨料以及石料均采用来自漕河沙砾中心料场和玉山石料 场。 隧道建筑物由两部分组成:隧道主体工程及外围工程。主体工程包括隧道洞身与 隧道
17、洞门;外围工程包括进出口渐变段、闸门、墩头、边坡防护等。 吴庄隧道全长内的断面为曲墙带仰拱的断面形式,隧道采用分离双洞布置形式。 为两条无压输水隧道,两隧道间距为 30m。 2.2 地形与地貌 本区地貌单元属于太行山东部边缘低山丘陵区,隧道斜穿石牛山主峰西侧,主峰 山脉走向 NW348,最高高程为 411.6m,隧道穿越的山脉走向 NW-SE 向,与轴线呈 近 71交角,山丘最大高程为 370m,相对高差为 290270m,山坡坡度为 3040,隧道进出口山前坡地高程为 7582m,为坎状梯田,冲沟发育,起形态 发展明显首构造控制。 2.3 水文与地质 2.3.1 水文地质条件 本区属于温带大
18、陆季风气候,年降水量 580mm,78 月份占 70%,多年平均气 温 12.3,一月份平均气温-4.1,七月份平均气温 26.2。极端最低气温为- 3 23.3,极端最高温度为 41.7冻土厚度为 0.55m。 隧道按地下水埋深条件分为第四系空隙潜水及基岩裂隙水。其中第四系空隙水 主要埋藏与第四系松散岩中,大都由地表径流流走。基岩裂隙水存储于岩石的空隙 与裂隙中,大气降水沿上述通道运转,都为基岩中的悬挂水,其水量较小,主要首 季节控制。 本区地下水埋藏较深,对施工影响不大,汛期由于大气降水的增大,进出口段地 下水位迅速上升对施工有一定的影响,应考虑施工排水、节理密集带处洞顶的稳定 性问题。
19、从洞口部位的机井中采取的水样进行了水质分析,为重碳酸钙镁型水。按照水 利水电工程地质勘察规范中环境水腐蚀标准,地下水对混凝土无腐蚀性。 隧道所在的牛山山体主要为燧石条带白云岩与粗晶白云岩等,大都为可容性差的 碳酸岩类,由于大气降水的长期冲刷与淋漓,使岩体表面形成小的容孔洞及溶隙, 一般溶孔为 210mm,溶隙为 1030cm。 在进出楼段的钻孔中都可以看到大部分强风化与部分弱风化岩柱及节理面上都可 以见到溶蚀现象,局部强风化岩柱上溶蚀呈蜂窝状并填充有红黏土。而吴庄隧道进 口穿越在弱风化岩中,其余都为微风化岩,故溶蚀现象不会对工程产生叫大的影响。 2.3.2 工程地质状况 吴庄隧道地质构造简单,
20、除进出口渐变段结构外,洞身段为土岩多层结构外,洞 身段均为单一结构,现分别进行说明: 进口渐变段几闸室段(桩号 v370+941v371+006) 进口渐变段及闸室长 60m,为土岩多层结构。地面标高为 78.5m97.8m,表层为 第四纪上更新统中段黄土状壤土,呈灰黄色,以轻粉质壤土为主,部分为中粉质壤土,少 量为重粉质壤土。壤土中夹杂着含量不等的碎石壤土,碎石成分为燧石条带白云岩。 本层底高程为 71.685.8m,最大厚度为 18.5m。 第二层为第四纪上更新统下冲击层,岩性为红黄色壤土,以中粉质壤土为主。夹 有粘土、碎石土透镜体。层底高程为 52.575.3m,最大厚度为 22m。 第
21、三层为第四纪上更新统上坡段坡残积,岩性为棕红色含碎石黏土、含黏土碎石 层。碎石成分为燧石条带白云岩,本层基地高程为 49.062.3m,最大厚度为 14m。 基岩为弱风化燧石条带白云岩与粗晶白云岩夹白云质砂岩,碎屑白云岩等,强风 化厚度为 216m,弱风化最厚在 18m 以上。 洞身段(桩号 v371+006-v373+280) 该段长 22274m,山体基岩裸露为岩层单一结构。 进口表层桩号 v371+006 v371+590 为黄土土壤,厚 05.5m 桩号 v371+590 4 v371+625 表层及黄土壮壤土下为含碎石黏土,厚 010m,基岩含碎石黏土碎石中粗 砂透镜体,出口表层为黄
22、土壮壤土厚 010m 。底部夹含碎石黏土透镜体。隧道进出 口松散层以下及其它段岩石为燧石条带白云岩与粗晶白云岩夹白云质砂岩,碎屑白 云岩,为厚-中厚层,岩层的产状进出口稍微有所变化,表层强风化 233m,除进出 口部分为弱风化岩石外,其余为微风化或新鲜岩层,洞身以上岩层厚度为 10370m。 出口渐变段及闸室段(桩号 v373+280 v371+375) 出口渐变段及闸室长 90m,为土岩多层结构。地面标高为 69.6m90m。 表层为第四纪上更新统中段冲击层,岩性为黄土状壤土,为轻粉质壤土。本层底 高程为 63.678.3m,最大厚度为 10.5m。 第二层为第四纪上更新统下段洪击层,岩性为
23、红黄色壤土,以重粉质壤土为主层 底高程为 48.770.8m,最大厚度大于 19m。 第三层为第四纪上更新统上段坡残积层,岩性为含碎石红黏土、碎石土,碎石含 量极不均匀。本层基地高程为 48.761.3m,最大厚度为 10m。 基岩为弱风化燧石条带白云岩,碎屑白云岩,强风化厚度为 1.53m,弱风化厚 度为 218m。 2.4 施工难点与特点 2.4.1 进出口段边坡的稳定性问题 隧道进出口表层为第四系松散层,厚为 122m,夏布基岩为强-弱-微风化燧石条带 白云岩与粗晶白云岩夹白云质砂岩夹碎屑白云岩、白云质砂岩岩层的最大挖深为 17m, 属于岩质中高边坡。岩层与隧道中线呈 59夹角,隧道进口
24、有 f1、f3 断层通过, NE、NW 高角度节理、节理密集带发育,它们与缓倾角岩层相交组合将掩体切割成块状, 且局部节理面与层面有夹泥,因此边坡及洞脸的稳定成为隧道施工的难点。 2.4.2 洞身的稳定 隧道穿越的地段有断层节理密集带数条,探洞还发现小型断层断裂几层间夹泥多条, 这些构造如果与层面节理面组合或相互结合,不论在洞顶或边墙,将岩体切割成大小不 等的岩块,使隧道洞身的稳定成为施工的另一难点。 2.4.3 隧洞整个断面做为防水结构 本结构为水工隧道,因此隧道施工的防水措施显得尤为重要,为了避免在隧道施工 完成以后出现隧道因渗水问题而造成的损失隧道的防水十分重要,因此在隧道施工中对 连接
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