附件三（隧道工程课程设计）设计说明书龙洞隧道洞门设计龙洞隧道洞身支护设计起止日期：2012 年12 月17 日至2012 年12 月21 日学生姓名豹哥班级道桥1001学号1000000000成绩指导教师(签字) 唐老师包装土木教学部2012年12月21日目录前言 (3)1.1设计依据以及总体原则 (4)1.2隧道设计参考规范和资料 (4)1.2.1执行的标准、规范、规程： (4)1.2.3隧道建设规模 (4)1.3隧道工程地质条件 (5)1.3.1自然地理条件 (5)1.3.2工程地质条件 (5)1）第四系更新统（Qp） (5)2）板溪群五强溪组（Ptbnw） (6)1.4区域地质构造 (6)1.5地震 (6)1.6水文地质条件 (7)1.7不良地质 (7)1.8地下气体 (7)1.9工程地质评价 (7)1.9.1区域地质稳定性评价 (7)1.9.2隧道工程地质评价 (7)1.9.3隧道长沙端洞门及边、仰坡稳定性评价 (8)1.9.4隧道湘潭端洞门及边、仰坡稳定性评价 (8)1.9.5隧道洞身段围岩稳定性评价 (8)1.9 .6水文地质评价 (9)1.10.1结论和建议 (9)1.10.2隧道平纵面设计 (10)1.10.3联系道及救援通道 (10)2隧道洞门设计 (11)2.1 洞门形式的选择 (11)2.2 土压力计算 (11)2.3 洞门稳定性验算 (14)2.4洞门排水设计图如下： (20)3洞身支护和二衬设计 (21)3.1内轮廓的设计 (21)3.2衬砌的支护设计 (22)3.2.1初期支护 (22)3.2.2二次衬砌 (22)3.3围岩压力的计算 (23)3.3.1计算断面参数确定 (23)3.3.2荷载确定 (23)3.3.3衬砌几何尺寸 (24)3.4计算位移 (25)3.4.1单位位移 (25)3.4.2载位移-主动荷载在基本结构中引起的位移 (26)3.4.3载位移-单位弹性抗力引起的位移 (28)3.4.4墙底（弹性地基上的刚性梁）位移 (30)3.4.5解力法方程 (31)3.4.6计算主动和被动荷载分别产生的衬砌内力 (32)3.4.7最大抗力值的求解 (32)3.4.8计算衬砌总内力 (33)3.4.9衬砌截面强度验算 (33)3.4.10内力图 (34)3.4.11配筋计算 (34)附录课程设计任务书 (37)致谢词 (39)前言隧道是一种修建在地下，两端有出口，供车辆、行人、水流及管线等通过的工程建筑物。
随着科学技术和经济的发展，人们越来越强调人与自然的和谐，逐渐摒弃了以往那种大开挖的场面，隧道工程取而代之。
本设计是对拟建龙洞隧道结构进行设计。
设计主要以《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）规范为依据。
通过本次设计，我系统地巩固了所学的专业知识，并对隧道工程进行了前所未有的探索。
通过本次设计，掌握了直墙拱隧道的设计步骤和构造原理，以及计算理论和计算方法，对该直墙拱隧道各个方面知识有了比较全面、系统、深入的了解，锻炼了查阅相光资料和独立思考的能力。
本设计主要对本隧道进行了初期支护设计、二次衬砌设计、洞门设计，并对初期支护设计和二次衬砌设计做了较详细的阐述和较深的探讨。
在设计过程中，感谢唐文彪老师、祝老师给予了我精心指导和热心的帮助，班上同学也给予了我莫大的帮助和支持，使我的设计得以顺利完成，在此，我谨向各位老师和同学表示衷心的谢谢。
由于本人水平有限，设计中难免有不足和错误之处，敬请各位老师和同学批评指正，本人将虚心接受并加以更正。
1.1设计依据以及总体原则该隧道设计说明书及隧道纵剖面图。
采用高速公路建设标准，设计速度120km/h，全线按4车道设计，路基宽度34.5m。
隧道横通道为隧道洞内发生紧急事故时避难设施，含车行横通道和人行横通道。
a、隧道路面横坡：单向坡-2%(直线段)。
b、隧道内最大纵坡：±3%；最小纵坡：±0.3%。
c、设计荷载：公路－I级。
d、隧道防水等级：一级；二次衬砌砼抗渗等级不小于S6。
1.2隧道设计参考规范和资料1.2.1执行的标准、规范、规程：《公路工程技术标准》(JTGBO1-2003)《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)《公路隧道通风照明技术规范》(JTJ026.1-1999)《公路水泥混凝士路面设计规范》(JTG D40－2002)《公路工程抗震设计规范》(JTJ004－89)《公路隧道施工技术规范》(JTJ042－94)《地下工程防水技术规范》(GB 50108－2001)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB 50086－2001)《公路隧道设计细则》TB 10003-2001《隧道》铁路工程技术手册《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》TB 10108-20021.2.3隧道建设规模隧道长度、桩号一览表表1.2.4本隧道采用的新技术、新工艺、新材料主要有：（1）、采用清浊分流的防排水措施：路面下设中央排水管，用于排除围岩集水；边水沟用于排除营运清洗污水、消防污水和其它废水，以便污水在洞外处理后再予以排放，实行清水和污水的分开排放，减轻排水系统的压力。
（2）、采用连续配筋水泥砼面层，路面纵横向均设置钢筋，延长路面的使用寿命。
（3）、防水卷材，采用热风双焊缝无钉铺设工艺，保证了防水层的完整性又便于施工。
（4）、采用双组份聚硫密封膏处理沉降缝的防水问题，解决沉降缝的渗漏水问题。
1.3隧道工程地质条件1.3.1自然地理条件地理位置：拟建龙洞隧道位于长沙市岳麓区莲花乡，长沙端进口洞门位于华宝村龙洞组栈龙坝东侧通村公路边，交通条件较好，湘潭端出口洞门位于汗冲组西北侧，距机耕路约150m，交通条件较差。
气象：场地区属中亚热带季风性湿润气候区，四季分明，春末夏初多雨，年均气温16.8-17.3℃，年降水量1358mm，无霜期260-276天。
地形地貌：隧道区属剥蚀丘陵地貌，山体形态不规则，其山脉走向大致呈东西向，洞身横穿山体鞍部，山坡植被茂密，坡面沟谷呈鸡爪状四面延伸，地形切割强烈，起伏变化较大，地面高程变化在95-235m之间，高差50～130m。
最大埋深位于K144+580处，埋深116.9m。
隧道长沙端位于山坡坡脚，洞轴线与等高线大角度相交，洞门地形条件较好，山坡自然坡度35～40°，地面高程变化在104～110m；湘潭端位于山坡坡脚冲沟部位，洞轴线与等高线交角约40°，左线洞门右侧有偏压，山坡自然坡度约30～35°，地面高程变化在120～125m。
1.3.2工程地质条件据地质调查以及勘探成果，隧道区出露的地层有第四系粉质黏土，板溪群五强溪组变质砂岩等，现由新至老分述如下：1）第四系更新统（Q p）①粉质黏土：黄色，褐黄色，稍湿，硬塑，含粒径2-4cm碎石10－20％，成分为强风化砂岩，表层约40cm植物根系发育，层厚1～2m，零星分布于隧道区山坡坡脚及沟谷部位。
②碎石土：褐黄色，密实，稍湿，粒径2-8cm，含量60-70%，棱角状，成分为变质砂岩，粉质黏土充填，层厚0.5～1.0m，零星分布于隧道区山坡部位。
2）板溪群五强溪组（P tbnw）①变质砂岩：中厚层状，变余砂质结构，广泛分布于隧道区。
其中：全风化，紫红色，原岩结构基本破坏，岩芯呈硬塑－坚硬土柱状，层厚约4m，主要分布于简家坳端山坡。
强风化，紫红色、灰黄色夹灰白色，变余砂质结构，局部夹微薄层凝灰质砂岩，节理裂隙发育，岩芯呈碎石状、碎块状，少量短柱状，从上至下岩石逐渐变硬，RQD值为0-10%，厚约11.2m，主要分布于简家坳端山坡。
中风化，紫红色夹灰白色，节理裂隙发育，岩芯呈短柱状、碎块状, RQD值为25-30%。
微风化，紫红色夹灰绿色，变余砂质结构，块状构造，节理裂隙较发育，主要有两组，一组倾角约65°，一组倾角近垂直，微张开－闭合状，有褐黄色铁质侵染，岩芯呈短柱状、长柱状、碎块状，RQD值70-76%，岩体较完整。
1.4区域地质构造据外业地质调查和勘探成果及1:20万长沙幅区域地质资料，拟建路段位于“洞庭凹陷”南缘外侧，属华夏系构造体系，构造线NNE向，形成于印支期。
龙洞次级背斜：主要由板溪群五强溪组变质砂岩组成，轴线走向北东向，核部与路线大致相交于K144+500-K144+600附近，交角约60°，两翼岩层倾角较陡，隧道长沙端洞门附近岩层产状312-333∠32-57°，湘潭端岩层产状185-190∠37-44°。
两翼较为紧闭，核部多被第四系所覆盖，主要为碎石土、含碎石粉质黏土，厚度1.5-2.5m。
隧道区节理较发育，主要有258∠50°、205∠45°、70∠78°、312∠64°四组，以第二组最发育，多呈微张开-闭合状。
隧道区断裂构造不发育，未见活动性断裂构造活动，拟建隧道区区域地质构造稳定。
1.5地震据国家质量技术监督局于2001年2月2日发布的1:400万《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2001），隧道区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，设计地震分组为第一组。
1.6水文地质条件地表水：隧道横穿分水岭，地表水贫乏，在隧道两端山坡坡脚冲沟中，雨季有暂时性水流，旱季常干涸。
地下水：隧道区地下水按含水层特征及埋藏条件可划分为两类：⑴孔隙水：主要赋存于山坡及沟谷地带碎石类土中，其地下水一般与地表水贯通、互补，水位、水量受季节影响明显，孔隙水以潜流及下降泉的形式排于溪沟及洼地中。
⑵基岩裂隙水：主要赋存于基岩风化节理裂隙、层面裂隙及构造裂隙中，以风化裂隙含水为主，含水岩组主要包括板溪群五强溪组变质砂岩等。
隧道区位于分水岭部位，覆盖层较薄，无经常性水源，基岩裂隙水一般无稳定地下水位，水量随季节变化较大，水量一般不大，勘察期测得钻孔中水位埋深30.2-36.4m。
基岩裂隙水补给以大气降水直接补给为主。
由于以风化裂隙含水为主，地下水迳流多随地形变化，地下分水岭与地表分水岭基本一致，地下水流向为垂直或斜交附近冲沟，多以下降泉形式于冲沟或坡脚处排泄。
地下水动态随季节变化较大，一般仅雨季有水，且水量不大，旱季常干涸。
根据地质调查结合其它工程水文地质试验类比，隧道区基岩节理较发育、微张开状，渗透系数取K=0.0211-0.0442m/d，为弱透水。
1.7不良地质隧道区内出露基岩为板溪群五强溪组变质砂岩，不良地质不发育。
1.8地下气体拟建隧道穿过板溪群五强溪组变质砂岩地层中，隧道中存在有害气体的可能性不大。
1.9工程地质评价1.9.1区域地质稳定性评价根据地质调查和勘探成果，拟建龙洞隧道与次级背斜大角度相交通过，岩石出露稳定，断裂构造不发育，未见活动性断裂构造活动痕迹，拟建隧道区区域地质构造稳定。