隧道工程课程设计样本.doc

河南城建学院-第二学期
交通工程专业

《隧道工程》

课
程
设
计
任
务
书

设计题目: 隧道工程相关设计（题目较多）
设计周数: 两周
班 级： 0224081/2班
指导老师： 郭金敏 刘东霞 罗从双 张永存
发题日期： 5月8日
完成日期： 6月13日

河南城建学院市政工程系交通工程专业
0224081/2班《隧道工程》课程设计任务书
一、课程设计目标
1、经过课程设计，使学生所取得专业理论知识加以系统化，整体化，方便于巩固和扩大所学专业知识；
2、培养学生独立分析，处理实际问题能力；
3、提升设计技巧和编写说明书及绘图能力；
4、为适应工作需要打好基础。考虑美观和便于施工等要求，依据可能和合理方案进行技术经济比较选定合理布局、材料和施工方法等。
二、设计题目： 隧道设计
三、设计依据
１、《公路隧道设计规范》JTG D70-
２、《隧道工程》教材及相关参考书
３、《隧道工程设计关键点集》，关宝树编著，人民交通出版社，２００３年１２月
四、设计原始资料
（一）第一个情况原始资料
要求一：公路等级为高速公路；设计行车速度为：1、120Km/h 2、100Km/h 3、80Km/h
4、60 Km/h
要求二：公路等级为二、三级公路；设计行车速度：1、80Km/h 2、60Km/h 3、40Km/h
4、30Km/h 5、20Km/h
1、工程介绍
隧道在湖北省武昌市西北方向青山岭，距离市区约50km，属于青山岭高速公路一段。青山岭高速公路隧道，采取单向行车双车道、上下行车道分离式设计，上、下行两隧道相距35Km。上行隧道在上行线K100+010—K100+846.0之间，全长836m；下行隧道在下行线K100+000—K100+848.0之间，全长为848m，两隧道均为直线隧道，纵坡均为1.5%，上下行隧道累计总长1684m，隧道通常地段埋深为100～200m，最大埋深为350m。工程于9月开工建设，到9月完工，工期为3年。
2、地形和地貌概况
路线跨越区域为山岭重丘区，相对高差较大。受结构影响，山势陡峻，山型凌乱，沟谷纵横，透视条件十分困难。山体植被发育情况比较通常，关键植被为荒草。隧道为山岭重丘区，地势呈北高南低势，沟谷纵横交错，地势起伏大，地势陡峭,出口至终点地势较低。
3、气象和水文概况
隧道所处山岭重丘区，属暖温带季风性湿润气候，春暖多雨，夏季干热，秋季清凉，冬季严寒，四季分明，严寒期短，暑热期长。平均降雨量1250.0mm，平均降雨天数147.6天，多集中在4~8月，平均降雪天数10.7天，极端最高气温38.7ºc，极端最低气温-2ºc，昼夜温差较大，通常在12ºc左右，霜冻期通常在30天左右。
4、工程地质
拟建隧道围岩类别关键是III级和IV级，其中IV级围岩占83.1%，III级围岩占16.9%。隧道岩性以褐灰、浅灰、灰绿色流纹岩为主，风化厚度大，岩体多以碎裂结构为主，不一样风化程度流纹岩，力学性质差异较大。区域性地质结构为单斜结构，岩层层里平缓，倾角6º-11º。依据地质调查点及钻孔资料综合分析，岩体多呈薄片及中厚层状结构，岩石质软，易风化瓦解，节理裂隙发育，未发觉大断裂结构及不良工程地质现象，工作区内无大地表水体，岩石含水性、导水性差，隧道处于隔水层中，水文地质条件比较简单。
依据调查勘探所掌握地质材料,在K100+010—K100+350.5 、K100+000—k100+350.5、K100+492.5—K100+846.0和K100+492.5至k100+848.0标段处为IV级岩石，不过和出入口接触地方岩石，风化强烈，节理裂隙发育，结构松散，受地表水影响，围岩稳定性差。
表1是隧道不一样地段地质情况描述：
表1 隧道分段地质描述表
序号
围岩等级
桩 号
长度
（m）
工程地质情况
1
IV
K100+010—K100+350.5
K100+000—k100+350.5
691.0
泥质砂岩，石英砂岩，砂质页岩互层，节理裂隙发育，呈块石，碎石状镶嵌结构，岩层为后层，中厚层状，层间结合较差，基岩内含微弱风化裂隙水，围岩稳固性通常。
2
III
K100+350.5—K100+492.5
K100+350.5—k100+492.5
284.0
泥质砂岩，石英砂岩，砂质页岩互层，岩石新鲜，节理裂隙不甚发育，呈大块砌体结构，岩层为薄层，中厚层状，层间结合通常，基岩内含微弱风化裂隙水，围岩属隔水地层，地下水对隧道影响小，围岩稳固性很好。
3
IV
K100+492.5—K100+846.0
K100+492.5—k100+848.0
709.0
泥质砂岩，石英砂岩，砂质页岩互层，节理裂隙发育，呈块石，碎石状镶嵌结构，岩层为后层，中厚层状，层间结合较差，基岩内含微弱风化裂隙水，围岩稳固性通常。

（二）第二种情况原始资料
1、工程介绍
洛阳至南阳高速公路大安至寄料段全线设一处隧道，即上台隧道为分离式隧道，左右路线间距为24米，隧道轴线间距35.6米，左线隧道全长1968米，右线隧道全长2079米。
2、地形地貌
隧道址区地貌单元属低山区，进口端地形坡度10～200，出口端地形坡度15～250，隧道上覆低矮灌木和杂草，植被较发育。地面高程374.22～552.72m，相对高差178.5m。该山岭北坡陡，南坡缓，隧道最大埋深176.76米。
3、 地层岩性
依据地表工程地质调汇及钻孔揭露：隧址区隧道进口、出口路段山坡上有少许坡洪积亚粘土，下伏基岩为中元古界汝阳群（Pt22ry）及熊耳群（Pt22xn）。现将揭示深度范围内各岩土层基础特征由上之下（由新至老）分述以下：
（1）第四系
坡洪积亚粘土（Qe1+d1）：见于进出口地表，褐黄色，含碎石，碎石成份为石英砂岩、安山岩，棱角状，d=2～8cm不等，含量约20～30%，亚粘土，稍湿，松散，下部稍密，此次钻探揭露厚度为0.5～4.9m。
（2）中元古界汝阳群（Pt22ry）
分布在山顶上，里程为K11+780～K12+640路段，厚度4～51m，岩性为砂岩、砾岩夹泥岩页岩。
砂岩（Pt22ry）：紫红色，细晶结构，层状结构，矿物成份关键为长石、石英，硅质胶结，全风化～弱风化，节理裂隙发育程度和风化程度相关，分布在上台隧道山岭顶部，中夹薄层紫红色泥岩、页岩，隧道本身不接触。
砾岩夹泥岩页岩（Pt22ry）：杂色，砾状结构，块状结构，硅质胶结，砾石成份为石英砂岩、砂岩碎块，砾径10～20mm。中夹薄层紫红色泥岩、页岩。泥岩夹层组成软弱结构面。
（3）中元古界熊耳群（Pt22xn）：
岩性为安山岩，肉红色，粒状结构，杏仁状结构，质坚硬，节理裂隙较发育，微风化～全风化，分布于隧道址全区。本隧道围岩全为安山岩，节理裂隙发育程度和该岩层埋深、风化程度强弱相关。
4、地质结构
隧址区在华北地台南缘豫西褶皱带，未发觉大断层。工程地质调绘和物探工作亦未发觉断层迹象，故认为场地范围内没有断层。
依据场地基岩露头测量统计，遂址区岩体结构节理、裂隙较发育。关键发育有五组，裂隙产状为：500 ∠630，930 ∠620，1400 ∠900，1470 ∠630，1700 ∠720，2200 ∠880。微张，裂面平直，节理间距0.1～0.4m。
5、隧址区气象水文地质条件
（1）气象
本项目处于北亚热带向温带过渡带，属大陆季风气候区，四季分明，无霜期长，光照适宜，雨量充沛。多年平均气温14.0～15.7℃，历年极端最高气温41.1℃，极端最低气温-21.0℃，多年降雨量在665.3～1173.4mm之间，雨季为6～9月，为洪水多发季节。
（2）地表水
进出口为一小型冲沟，平时无水，仅降雨后有短时小股水流，硫量较小。
（3）地下水
隧址区基岩裸露，进出洞口处，有少许坡洪积亚粘土，赋存少许孔隙水，风化基岩赋存裂隙水，关键靠大气降水补给。钻孔中均见地下水，地下水埋深均高于隧道顶设计高程。遂址进出口处有松散沉积物孔隙水赋存条件，因为土层薄，地形陡，故水量较小，开挖后可出现渗水。安山岩及石英砂岩风化裂隙发育，雨后可赋存少许地下水，因为山势陡峻，坡度大，排水条件好，故水量不丰，开挖后可出现渗水或线状流水。雨季施工，裂隙尤其发育处可出现局部涌水现象，施工时应采取设防方法。经水质分析，地下水对混凝土无腐蚀性。
6、 隧道洞室围岩等级
隧道围岩等级及长度见表1。
表1隧道围岩等级及长度统计表
隧道名称
里程桩号
长度（m）
围岩等级长度（m）
Ⅴ
Ⅳ
Ⅲ
上台隧道
ZK11+051～ZK12+000
949
69
269
611
YK10+991～YK12+000
1009
107.6
88
813.4

7、地震烈度
当地域地震等级为七度,隧道抗震性和地层亲密相关,震害多发生在地层条件改变大和产生地层破坏地点.地震受害模式,大致上有三种:
(1)洞门、洞口受害,通常说,洞门、洞口多处于软弱土砂地层种,地层位移大,所以易于受害；
(2)不良地质区间受害,不良地质区间在埋深大场所,较难受震害,发生比较少.此种震害全部集中在有特殊条件,如结构上有缺点(厚度不足、背后有空洞等);
(3)断层错动受害,隧道贯穿断层场所,伴随断层残留位移而受害.
五、课程设计任务
1.学号单号按第一情况原始资料进行隧道设计，学号双号按第二种情况原始资料进行隧道设计。
2.全部学生均进行隧道总体设计，要求以下：
a.学号末尾数字为0、1、2、3、4学生设计公路等级为高速公路；设计行车速度分别为：120Km/h、120Km/h、100Km/h、80Km/h、60Km/h。
b.学号末尾数字为5、6、7、8、9学生设计公路等级为二、三级公路；设计行车速度分别为80Km/h、60Km/h、40Km/h、30Km/h、20Km/h。若设人行道时，图示出步行道空间尺寸。
c. 依据地质情况考虑适宜地段是否设仰拱，图示出隧道建筑限界基础情况图及横断面图。有紧急停车带需图示出。
3. 全部单号学生进行洞门设计、防排水设计、路面结构设计。
4.全部双号学生进行照明设计，洞外亮度为4000cd/m2，设计车速仍按学号对应车速，不对照明灯具选型。图示出亮度曲线。
5. 全部双号学生还进行以下设计：隧道施工方法、早期支护施工作业、二次衬砌，要求图示出围岩衬砌图、施工方法图等。
6.图纸要求（对全部学生）：图百分比尺为1:50～1:100，图例见样图。
7.激励采取计算机绘图，激励多出图纸（完成基础任务外），如车行横通道、紧急停车带断面设计图、隧道开挖工序图等。
8.若发觉设计有剽窃现象，设计成绩按0分计。
六、设计结果
1.设计说明书格式统一采取A4大小纸张手写。封皮统一，且第二页含指导老师评语。
2.内容必需充实，说明书页数不少于20；字体工整，大方。
七、设计时间安排
隧道工程课程设计时间为17-18周两周（6月13日—6月24日），要求学生集中时间完成全部内容，时间安排以下：
1.基础资料搜集 1d
2.设计提要、方案确实定 2d
3.隧道相关平面图、剖面图绘制 3d
4.整理设计计算书和说明书 8d
八、设计纪律要求
１.设计中要自主完成，杜绝剽窃现象，发觉类同者，设计成绩按零分计。
２.正常上课期间全部设计学生必需到教室进行设计，早晨8：00 ~ 11：30，下午2：30 ~ 4：30，不得迟到和早退。
３.设计期间指导老师实施不定时点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。四次无故不到者设计成绩为不及格。
九、成绩评定
学生课程设计成绩由指导老师依据学生在设计期间设计图纸、设计计算说明书、答辩、出勤等情况综合评定。
成绩分：优、良、中、及格、不及格五个等级。其中，设计图纸占35%，设计说明书占45%，答辩占10%（注意：十六周周五早晨答辩），出勤占10%。成绩评定标准以下：
优：能认真完成设计指导书中要求，设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图纸整齐、绘制标注规范，设计方案合理，思绪清楚，设计说明书内容充实工整，应用理论正确，有创新性。答辩正确，设计期间出满勤。
良：能很好完成设计指导书中要求，能独立完成设计任务，设计思绪较清楚，平面部署合理、图纸绘制标注规范、整齐，设计认真，应用理论正确，答辩正确，设计期间出满勤。
中：能完成设计指导书中要求，平面部署基础合理、图纸绘制规范、字体和数字标注较整齐，设计较认真，应用理论基础正确，答辩基础正确，设计期间出满勤。设计方案基础合理。
及格：能基础完成设计指导书中要求，设计思绪欠佳，平面部署欠合理、图纸绘制规范、字体和数字标注欠整齐，应用理论无标准错误，答辩时问题回复不全方面正确，设计期间有缺勤现象。设计图纸通常。
不及格：凡有下列情况之一者以不及格论：1）未达成设计指导书基础要求。2）设计出现标准性错误，图纸绘制有显著错误、字体和数字标注不整齐，应用理论有标准错误，回复问题错误。3）设计缺勤累计达三分之一以上者。
十、设计日期：6月13日—6月24日
交图日期：6月24日下午4：00之前
十一、指导老师：
郭金敏 刘东霞 罗从双 张永存

交通工程系道桥教研室
6月