摘 要

此设计为一条全长为1546m的铁路隧道设计，名为程家坳铁路隧道，根据需要将此隧道设计为单轨轨道，车速160km/h。隧道的衬砌结构设计施工选用当下十分流行的新奥法，采取将锚杆以及喷射混凝土作为主要支护手段再辅以其它支护的方式，将围岩和喷射的混的围岩分段皆选择涵有初衬和二衬的复合式衬砌。此外，在进行隧道掘进过程中，根据开挖地段围岩级别的不同，II、III级围岩段将采取全断面法，而IV和V级围岩段选用台阶件对衬砌结构进行内力分析以及墙面强度检算，同时完成配筋计算。此外，通过查询有关资料以及工程实例完成了隧道施工方案设计、衬砌结构的设计和隧道附属设备的设计，并绘制了对应的CAD图纸。

关键词：铁路隧道；新奥法；复合式衬砌；翼墙式洞门；支护

Abstract

This design is a full-length 1546m railway tunnel design, called Chengjiaao railway tunnel, according to the need to design the tunnel as a monorail track, speed 160km / h.Tunnel lining structure design and construction of the current very popular new Austrian law, to take the anchor and shotcrete as the main means of support and then supplemented by other means of support, the surrounding rock and spray the concrete into a whole together to withstand the Rock pressure.The classification of the surrounding rock of the tunnel is relatively complex, the level of the surrounding rock, including II, III, IV, V three. After the integration of the design requirements of the tunnel and geological conditions and other factors after the III, IV, V class of the surrounding rock section are selected with the first lining and two lining of the composite lining.In addition, during the tunneling process, according to the different levels of the surrounding rock of the excavation section, the second and third grade surrounding rock sections will take the full cross-section method, while the IV and V-stage rock sections.In the design of the hole when the hole according to the location of the geological conditions and the design of the tunnel entrance and exit doors are used wing wall.In addition, through the query of the relevant information and engineering examples to complete the tunnel construction program design, the design of the lining structure and tunnel ancillary equipment design, and draw the corresponding CAD drawings.

Key Words：railway tunnel；NATM；composite lining；wing wall tunnel portal；Support

目录

第一章 绪论 1

1.1课题的研究目的与意义 1

1.2国内外隧道发展现状 1

第二章 工程概况 2

2.1地理位置 2

2.2地形地貌 2

2.2.1地层岩性地质构造 2

2.3水文地质条件 2

2.4围岩分级 3

第三章 隧道洞口及断面设计 4

3.1洞口位置的选择 4

3.2洞门形式的选择 5

3.3洞口边、仰坡的拟定和洞口里程的确定 5

3.4隧道洞口位置的确定 5

3.5洞门检算 6

3.5.1入口洞门基本计算数据 6

3.5.2出口洞门基本计算数据 13

3.6隧道纵断面设计 18

3.6.1坡道形式 18

3.6.2 坡度大小 19

3.6.3坡段长度 20

3.6.4坡段连接 20

3.7隧道横断面设计 20

3.7.1隧道横断面的介绍 20

3.7.2本隧道横断面设计 21

第四章 隧道支护结构的设计 22

4.1隧道预支护设计 22

4.1.1超前锚杆设计 22

4.1.2小导管注浆设计 22

4.1.3管棚设计 23

4.2隧道初期支护设计与计算 23

4.2.1概述 23

4.2.2初期支护的设计 23

4.2.3 V级围岩初期支护机构计算 23

4.3.1喷混凝土提供的支护抗力值 24

4.3.2钢支撑提供的支护抗力P₂值 26

4.3.3锚杆提供的支护抗力值 26

4.3.4围岩本身提供的支护抗力值 28

4.3.5最小支护抗力值 29

4.3隧道二次衬砌设计与计算 32

4.3.1围岩压力确定公式 32

4.3.2衬砌围岩压力确定 33

4.3.3衬砌结构的理想化 36

4.3.4V级围岩衬砌截面的强度检算 36

4.3.5配筋 37

4.3.6 II级围岩二次衬砌结构检算 39

4.4通风设计 47

4.5附属设备设计 48

4.5.1避车洞的布置 48

4.5.2照明设计 48

第五章 施工组织设计 49

5.1洞口施工 49

5.2 洞身段的施工 49

5.2.1全断面法：全断面开挖一次成型 49

5.2.2台阶法：分为上、下台阶开挖 50

5.3不良地质隧道施工 50

5.3.1岩溶地段施工 50

5.4弃渣处理 51

第六章 结论 52

参考文献 53

致谢 54

附录 55

附录A 55

附录B 56

附录C 60

附录D 61

附录E 63

第一章 绪论

1.1课题的研究目的与意义

我国的国土面积有九百多万平方公里，但是山地、丘陵、盆地、高原等山区面积却占到总面积的2/3,铁路通过这些区域时常常会碰上山岭的阻碍。此外铁路限坡比较平，往往得平直，坡度变得平缓，又可以使长度大幅度缩短，还能绕开诸多不良的地形，从而使运营条件得到很大的改善。因而，在偏僻的山区铁路线上修建隧道的例子已经很多了。

由于铁路运输事业的发展，修建的隧道也是逐年增多，先从那个时候经济发展迅速的的兴安岭隧道。截止今日，全球最长的铁路隧道已经能达到五十三千米。

1.2国内外隧道发展现状

使得线路顺直、长度缩短，还能躲开不良的地形情况可能造成的不利影响。因而，修建长隧道能很好地解决需要通过山区和水域的问题。其他的重要方面是，修筑隧道能合理地保护自然环境，减少开挖量，尽量不去破坏地面的植被，对减少水土流失、维持生态的平衡、抵御自然的灾害以及战争威胁非常有利。

自新中国成立之后，国内交通隧道建设的发展趋势和其他发达国家是一样的，更长更大的隧道是逐年增多。截至现今我国的铁路隧道在数量以及总长度上已经处于全球领先的位置。据有关数据统计，我国从一九四九年以来到二零零五年年末的五十多年，建成的铁路隧道已达到6800多座，总延长已达到四千千米。截至二零一四年年底我国在运营的铁路隧道12000多座，总延长已经超过一万千米，其中超过10km的隧道31座，总延长413km；正在修的建铁路隧道3856座，总延长七千多千米；而且，正在规划修建的铁路隧道还有4427座，总延长超过一万千米。

第二章 工程概况

2.1地理位置

本隧道的施工工点位于地势较低的山区，地面有许多坑洼，起伏不定。设计隧道总长度达到1546米，设计入口位置将位于里程DK28 514，出口位置位于里程DK30 060.

2.2地形地貌

本隧道的施工地区相对高差较大，在80m左右，所要经过的地区属于低丘陵地区，可能会有不太稳定的山坡发生下沉或者滑移。地质、地形条件复杂多变，地形起伏不定，变化较大，一部分地段土层分布较薄，少许地段几乎没有覆盖层。山坡的坡度较大，达到了，山坡上种植有大量的灌木松树以及松树等。隧道要经过的一些地段的地表水较发育且有可能会遇到岩溶洼地以及不大的岩溶漏斗，不过正常涌水量和最大涌水量都比较小，在进行施工前还应作好地表水的排除工作，防止其流入隧道造成施工的不便。

2.2.1地层岩性地质构造

地层的详细情况如下所示：