隧道工程畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　山西中南部鐵路是山西煤炭外運(yùn)的有一條重要通道，而南呂梁山隧道是山西中南部鐵路中的一條特長(zhǎng)隧道，隧道的成功貫通關(guān)系著整條鐵路通道的順利通車(chē)，南呂梁山隧道的質(zhì)量與安全更應(yīng)該符合它在整條鐵路通道中的重要性。</p><p>　　南呂梁山隧道南呂梁山隧道位于山西省臨汾市境內(nèi)，隧道線路貫穿于南呂梁山山脈以東及臨汾盆

2、地邊緣丘陵區(qū)。并且隧道所在地區(qū)的水文地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，因此，隧道的每一個(gè)設(shè)計(jì)與施工都應(yīng)該全面考慮。</p><p>　　隧道的洞門(mén)采用端墻式洞門(mén)，隧道的內(nèi)輪廓線根據(jù)規(guī)范要求采用三弧拱曲墻式斷面形式，隧道限界采用“隧限—2A”的要求設(shè)置。</p><p>　　隧道的開(kāi)挖方法：Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖采用全斷面開(kāi)挖方法，并且采用光面爆破，這樣可以使開(kāi)挖面平整，防止超挖和欠挖，Ⅳ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法施工。<

3、;/p><p>　　隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)：預(yù)支護(hù)采用超前錨桿、超前導(dǎo)管、超前管棚支護(hù)來(lái)保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定，保證施工安全。隧道的襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合襯砌，初期支護(hù)采用錨桿、噴射混凝土和鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，二次襯砌采用摸筑混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，初期和二次支護(hù)共同組成隧道的永久支護(hù)結(jié)構(gòu)。這種支護(hù)組合不僅利用了襯砌本身的作用，也充分利用了圍巖本身的自承載能力，做到了安全、經(jīng)濟(jì)的效果。</p><p

4、>　　隧道的通風(fēng)采用了機(jī)械通風(fēng)，保證了運(yùn)營(yíng)期間隧道內(nèi)空氣的流通，也保證了隧道內(nèi)有害氣體濃度復(fù)合要求。隧道的防排水采用防水層、排水溝、盲溝等共同組成隧道的防排水系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：光面爆破；支護(hù)結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算方法；錨噴支護(hù)；通風(fēng)；防排水。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Rail

5、way crossing of central and southern Shanxi Province is a important channel of shanxi’s coal slipping. luliang Shan tunnel is a long railway tunnel in Railway crossing of central and southern Shanxi Province. Tunnel thro

6、ugh the success of the entire opening of the railway channel smooth. South luliang Shan tunnel should meet the quality and safety of its importance in the entire rail crossing.</p><p>　　South luliang Shan tu

7、nnel is located in the territory of linfen city of Shanxi province, tunnel line throughout the South East of luliang Shan mountains and basin edge hills. And hydro - geological conditions of the location of the tunnel is

8、 quite complex, so every design and construction of the tunnel should be fully taken into account.</p><p>　　The portal of the tunnel end - wall cave door, the tunnel of contour lines based on the specificati

9、on requires a three - arch curved - wall sections, gauge of the tunnel " tunnel -2A limit " requirements set.</p><p>　　Tunnel excavation methods : grade ⅱ, ⅲ surrounding rock adopt full face excava

10、tion method, and smooth - surface blasting, surface so that excavation, prevention of overbreak and less excavation, construction of grade ⅳ surrounding rock using step method.</p><p>　　The support structure

11、 of the tunnel : pre - support using advanced anchors, advanced catheter, advance pipe roofing support to ensure stability in the face of tunnel excavation. Composite lining of tunnel lining structure, the initial suppor

12、ting with bolt and shotcrete and steel mesh support, Secondary lining used touch to build concrete structures, the design calculation method for calculating structural mechanics, initial and secondary support make up a t

13、unnel of permanent support structure. S</p><p>　　Tunnel ventilation use mechanical ventilation, ensure operational during the circulation of air inside the tunnel, also promised that the concentration of har

14、mful gas in the tunnel complex requirements. Tunnel waterproof and drainage of water - proof layer, drains, blind ditch and other common components of tunnel waterproof and drainage system.</p><p>　　Keyword

15、: smooth blasting；supporting structure；structural mechanics method； Shotcrete support；ventilation and drainage。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><

16、;p>　　1.1選題的目的和意義1</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)所采取的研究方法和手段2</p><p><b>　　第二章 概述3</b></p><p>　　2.1隧道工程簡(jiǎn)介3</p><p>　　2.2隧道的種類(lèi)及其作用

17、3</p><p>　　2.2.1 交通隧道3</p><p>　　2.2.2 水工隧道4</p><p>　　2.2.3 市政隧道4</p><p>　　2.2.4 礦山隧道4</p><p>　　2.3南呂梁山隧道簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.4 工程資料4</p>

18、<p>　　2.4.1 建設(shè)工程所在地區(qū)自然特征4</p><p>　　1、地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃4</p><p><b>　　2、氣象資料5</b></p><p>　　3、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征5</p><p>　　第三章 隧道洞口和斷面設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1洞

19、門(mén)位置的選擇8</p><p>　　3.2洞門(mén)形式的選擇8</p><p>　　3.2.1 洞門(mén)的作用9</p><p>　　3.2.2 洞門(mén)形式9</p><p>　　3.2.3本隧道洞門(mén)的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.3 隧道的橫斷面設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3.1 隧

20、道橫截面的基本規(guī)定13</p><p>　　3.3.2 本隧道橫斷面設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.4 隧道平縱斷面設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.4.1隧道平面的要求16</p><p>　　3.4.2 隧道縱斷面的要求17</p><p>　　3.5 本隧道平縱斷面設(shè)計(jì)18</p>&

21、lt;p>　　第四章 隧道開(kāi)挖方法設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1隧道開(kāi)挖方法的確定19</p><p>　　4.1.1 全斷面開(kāi)挖法19</p><p>　　4.1.2 臺(tái)階法19</p><p>　　4.1.3 分部開(kāi)挖法19</p><p>　　4.1.4 本隧道開(kāi)挖方法的設(shè)計(jì)20</

22、p><p>　　4.2 鉆爆設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.2.1 施工流程21</p><p>　　4.2.2 爆破方法和超欠挖問(wèn)題21</p><p>　　4.3 炮眼參數(shù)設(shè)計(jì)25</p><p>　　第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)34</p><p>　　5.1 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

23、計(jì)算方法34</p><p>　　5.1.1 概述34</p><p>　　5.1.2 兩類(lèi)計(jì)算模型34</p><p>　　5.2 本隧道選用的模型35</p><p>　　5.3隧道預(yù)支護(hù)設(shè)計(jì)35</p><p>　　5.3.1 超前錨桿設(shè)計(jì)36</p><p>　　5.3.2

24、小導(dǎo)管注漿設(shè)計(jì)37</p><p>　　5.3.3管棚設(shè)計(jì)37</p><p>　　5.4初期支護(hù)設(shè)計(jì)38</p><p>　　5.4.1 噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)38</p><p>　　5.4.2鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)設(shè)計(jì)39</p><p>　　5.4.3錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算（錨桿局部加固計(jì)算）40</

25、p><p>　　5.5 Ⅳ級(jí)圍巖襯砌內(nèi)力計(jì)算45</p><p>　　5.5.1 本隧道采用的襯砌45</p><p>　　5.5.2 擬定襯砌尺寸45</p><p>　　5.5.3 襯砌材料參數(shù)45</p><p>　　5.5.4荷載確定46</p><p>　　5.5.5半拱軸線長(zhǎng)度

26、S及分段軸心線長(zhǎng)△S46</p><p>　　5.5.6計(jì)算位移49</p><p>　　5.5.7解力法方程59</p><p>　　5.5.8計(jì)算主動(dòng)荷載和被動(dòng)荷載(σh=1)分別產(chǎn)生的襯砌內(nèi)力59</p><p>　　5.5.9最大抗力值的求解60</p><p>　　5.5.10計(jì)算襯砌總內(nèi)力61&

27、lt;/p><p>　　5.5.11 襯砌截面強(qiáng)度檢算62</p><p>　　5.5.12 內(nèi)力圖63</p><p>　　5.6 Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖二次襯砌設(shè)計(jì)64</p><p>　　第六章 隧道通風(fēng)和防排水設(shè)計(jì)66</p><p>　　6.1 隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)66</p><p>　　6.1

28、.1 計(jì)算條件66</p><p>　　6.1.2運(yùn)營(yíng)通風(fēng)計(jì)算66</p><p>　　6.2隧道防排水70</p><p>　　6.2.1防排水的意義70</p><p>　　6.2.2防水原則70</p><p>　　6.2.3防水70</p><p>　　6.3.4排水71&

29、lt;/p><p><b>　　結(jié)論72</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)73</b></p><p><b>　　致謝74</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1選題的目

30、的和意義</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是工科大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是畢業(yè)前的一次綜合訓(xùn)練，是對(duì)在大學(xué)幾年所學(xué)知識(shí)的全面檢查。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可是使我們掌握?qǐng)D和進(jìn)行鐵路隧道施工圖設(shè)計(jì)方面進(jìn)行一次全面的、系統(tǒng)的訓(xùn)練，為今后從事鐵路隧道工程設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，即有助于我們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，同時(shí)也有助于今后在工作崗位上能很快的適應(yīng)工作環(huán)境。</p><p>　　這次的設(shè)計(jì)也

31、有很高的現(xiàn)實(shí)意義：</p><p>　　山西是我國(guó)的重要能源基地，在國(guó)家的能源安全戰(zhàn)略中具有重要地位，山西中南部的煤炭?jī)?chǔ)量和產(chǎn)量分別占到全省的近三分之二，經(jīng)濟(jì)總量約占全國(guó)的二分之一，但鐵路運(yùn)力匱乏、矛盾突出，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展。</p><p>　　山西省煤炭外運(yùn)已形成了北、中、南三個(gè)大通道。北線基本上可以滿足運(yùn)煤需求，但中線和南線兩線運(yùn)力一直很緊張。山西中南部鐵路通道建設(shè)，對(duì)確保國(guó)家能

32、源供應(yīng)，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用，也能夠密切山西、河南、山東三省區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)作，加快沿線社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。</p><p>　　南呂梁山隧道是山西中南部鐵路中的一條關(guān)鍵性隧道，本隧道關(guān)系到整條鐵路貫通的大局，在整個(gè)工程中舉足輕重。</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　近十多年來(lái)，隨著我國(guó)的高速公路和鐵路客運(yùn)專(zhuān)線的快速發(fā)展，隧道的建設(shè)<

33、/p><p>　　也得到了迅猛發(fā)展，隧道設(shè)計(jì)和建造水平日新月異。體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1、在隧道施工機(jī)械化方面，早已拋棄了原始的人工開(kāi)鑿方法，機(jī)械鉆孔已有人力持鉆進(jìn)到支腿架鉆，20世紀(jì)80年代在大瑤山隧道施工中開(kāi)始應(yīng)用大型全液壓的鉆孔臺(tái)車(chē)。修建襯砌已有磚石壘砌，繼而用混凝土就地襯砌，混凝土泵送，又進(jìn)而采用噴射混凝土的柔性襯砌，目前已普遍推廣使用雙層復(fù)合襯砌。開(kāi)挖程序已由小導(dǎo)

34、坑超前，進(jìn)而采用少分塊的大斷面開(kāi)挖，從木支撐、鋼木支撐，進(jìn)而采用錨桿支撐。施工方法上，從傳統(tǒng)礦山法逐步過(guò)渡到新奧法，以量測(cè)信息指導(dǎo)并調(diào)整施工。20世紀(jì)90年代中期，又引進(jìn)全斷面掘進(jìn)機(jī)，用于西康線的秦嶺隧道施工中。而在廣州、上海、南京、深圳等城市的地下鐵道建造中，已普遍開(kāi)始使用機(jī)械化盾構(gòu)。</p><p>　　2、在隧道工程的理論方面，分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法，已經(jīng)從結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)到以矩陣分析的方式用電子計(jì)算機(jī)計(jì)算，并進(jìn)

35、一步用有限元方法進(jìn)行分析，從把地層壓力視為外力荷載，到把圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)組成統(tǒng)一的受力體的共同作用理論，從過(guò)去認(rèn)為地層巖體是為松散介質(zhì)，進(jìn)而考慮巖體的彈性、塑性和黏性，以及各種性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，擬出各種能進(jìn)一步體現(xiàn)巖性的模型，進(jìn)行受力分析。</p><p>　　3、隧道工程發(fā)展的近期，除了以交通為目的的隧道以外，隧道的功能也變得相當(dāng)廣泛。</p><p>　　最后應(yīng)該指出，盡管近年來(lái)隧道工程已經(jīng)取

36、得了一定的成就和相應(yīng)的發(fā)展，但是還存在著許多問(wèn)題和缺點(diǎn)。從總體來(lái)看，隧道機(jī)構(gòu)還比較粗大厚實(shí)，施工環(huán)境還很惡劣，工人勞動(dòng)強(qiáng)度還很大，工程進(jìn)度不快和工程造價(jià)較高。具體說(shuō)，截至目前，我們隊(duì)圍巖的性質(zhì)還沒(méi)有深入了解，對(duì)計(jì)算模型的選用和計(jì)算理論還不完全符合實(shí)際，施工技術(shù)水平和管理方法還比較落后，人力物力的消耗和浪費(fèi)較大，所有這些都需要對(duì)到工作者去研究和解決。</p><p>　　1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)所采取的研究方法和手段<

37、/p><p>　　1、工程類(lèi)比法：參考已修建隧道的工程資料，通過(guò)類(lèi)比工程的地質(zhì)資料，隧道尺寸，支護(hù)方法等提出本工程詳細(xì)設(shè)計(jì)情況。</p><p>　　2、理論計(jì)算法：運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和規(guī)范來(lái)計(jì)算得出本工程的具體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。</p><p>　　3、CAD法：這是繪制施工圖紙是運(yùn)用的主要手段。</p><p>　　4、參考文獻(xiàn)資料：主要有各類(lèi)規(guī)范，所

38、學(xué)過(guò)的教材，以往的論文等</p><p><b>　　5、設(shè)計(jì)步驟：</b></p><p>　?。?）隧道洞口位置，隧道斷面的選擇</p><p>　　（2）隧道的掘進(jìn)方式，出渣的選擇</p><p>　?。?）隧道的支護(hù)方式設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）施工圖的繪制<

39、/b></p><p><b>　　第二章 概述</b></p><p><b>　　2.1隧道工程簡(jiǎn)介</b></p><p>　　隧道是一種修建在地下，兩端有出入口，供車(chē)輛、行人、水流及管線等通過(guò)的工程建物。</p><p>　　隧道及地下工程的泛指有兩方面的含義：一方面是指從事研究和建

40、造各種隧道及地下工程的規(guī)劃、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)的一門(mén)應(yīng)用科學(xué)和工程技術(shù)、是土木工程的一個(gè)分支；另一方面也指在巖體或土層中修建的通道和各種類(lèi)型的地下建筑物。</p><p>　　2.2隧道的種類(lèi)及其作用</p><p>　　隧道的種類(lèi)繁多，不同角度有不同的分類(lèi)方法。從隧道所處的地質(zhì)條件來(lái)分，可以分為土質(zhì)隧道和石質(zhì)隧道；從埋置深度來(lái)分，可以分為淺埋隧道和深埋隧道；從隧道所在位置來(lái)分，可以分

41、為山嶺隧道、水底隧道和城市隧道。分類(lèi)比較明確的還是按照他的用途劃分，可以有以下的分類(lèi)：</p><p>　　2.2.1 交通隧道</p><p>　　這是隧道中最多的一種。他的作用是提供運(yùn)輸?shù)目椎?。其中又可分為如下幾種：</p><p><b>　　鐵路隧道</b></p><p>　　我國(guó)內(nèi)地有許多起勢(shì)起伏、山巒縱橫的

42、山區(qū)。鐵路穿越這些地區(qū)時(shí)，往往會(huì)遇到高程障礙，而鐵路限坡平緩，無(wú)法拔起需要的高度，同時(shí)限于地形有無(wú)法繞避，這是開(kāi)挖隧道直接穿山最為理想，它即可使線路順直，避免許多無(wú)謂的展線，縮短線路，又可以減小坡度，試運(yùn)營(yíng)條件得以改善，從而提高牽引定數(shù)，多拉快跑。所以，在鐵路上，尤其是在山區(qū)鐵路線上，隧道的方案為人們所選用，修建的數(shù)量也越來(lái)越多。我國(guó)鐵路采用隧道克服山區(qū)地形的范例是很多的，例如，川黔線上的涼風(fēng)埡隧道，是跨越分水嶺時(shí)，拔起高度小、展線短。

43、</p><p><b>　　公路隧道</b></p><p><b>　　地下鐵道</b></p><p><b>　　水底隧道</b></p><p><b>　　人行地道</b></p><p>　　2.2.2 水工隧道<

44、;/p><p>　　它是水力發(fā)電樞紐的一個(gè)重要組成部分。水工隧道有引水隧道，尾水隧道，導(dǎo)流隧道或泄洪隧道，排沙隧道。</p><p>　　2.2.3 市政隧道</p><p>　　它是城市中，為安置各種不同市政設(shè)施的地下孔道。由于城市不斷發(fā)展，工商各業(yè)日趨繁榮，人民生活水平逐步提高，對(duì)公用事業(yè)的要求也越來(lái)越高。許多城市不得不利用地下空間，把他們安置在地下，既不占地面面積

45、，又不致擾亂高空位置和損傷市容的整齊。市政隧道有給水隧道，污水隨到，管路隧道，線路隧道，人防隧道。</p><p>　　2.2.4 礦山隧道</p><p>　　在礦山開(kāi)采中，常設(shè)一些隧道，從山體以外通向礦床，其中有運(yùn)輸巷道，給水隧道，通風(fēng)隧道。</p><p>　　2.3南呂梁山隧道簡(jiǎn)介</p><p>　　南呂梁山隧道位于山西省臨汾市境內(nèi)

46、，隧道線路貫穿于南呂梁山山脈以東及臨汾盆地邊緣丘陵區(qū)。隧道進(jìn)口端位于蒲縣境內(nèi)，出口端位于臨汾市堯都區(qū)及洪洞縣交界處，設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道，線間距30m。左線進(jìn)口里程DK298+175，出口里程DK321+618，左線全長(zhǎng)23443m；右線進(jìn)口里程DK298+145，出口里程DK321+614.7，右線全長(zhǎng)23469.7m。</p><p>　　隧道左線、右線全部位于直線上。南呂梁山隧道設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道，線間距30

47、m。</p><p>　　隧道內(nèi)設(shè)計(jì)為單面下坡，左線坡度分別為8‰；右線坡度6.6‰下坡出洞。隧道最大埋深約55m。</p><p><b>　　2.4 工程資料</b></p><p>　　2.4.1 建設(shè)工程所在地區(qū)自然特征</p><p><b>　　1、地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃</b></p&g

48、t;<p>　　根據(jù)GB18306－2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，隧址區(qū)中地震動(dòng)峰值加速度0.20g、地震動(dòng)反映譜特征周期值0.35s、地震烈度屬Ⅷ度區(qū)，工程場(chǎng)區(qū)位于地震活動(dòng)區(qū)。</p><p><b>　　2、氣象資料</b></p><p>　　本區(qū)地處中緯度區(qū)，屬暖溫帶亞濕潤(rùn)氣候區(qū)，為大陸性半干旱季風(fēng)氣候。</p>

49、<p>　　表2-1 氣象資料表</p><p>　　3、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征</p><p><b>　　（1）工程地質(zhì)特征</b></p><p><b>　?、?地形地貌</b></p><p>　　南呂梁山隧道通過(guò)的呂梁山地區(qū)是以呂梁山脈為主干的構(gòu)造侵蝕剝蝕基巖山區(qū)地貌。以侵蝕作

50、用為主，剝蝕作用次之，是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)上升區(qū)，最高海拔為1946m，一般谷嶺高差300～500m。西坡斷崖出露，山勢(shì)陡峭。東坡大面積覆蓋黃土，地勢(shì)相對(duì)平緩。植被茂密，植物以自然生長(zhǎng)的灌木叢林為主。部分山脊和溝谷兩側(cè)有基巖出露。</p><p><b>　?、?地層巖性</b></p><p>　　隧道通過(guò)區(qū)域地層巖性主要有黃土、砂巖、頁(yè)巖、泥巖、灰?guī)r、角礫狀白云質(zhì)泥灰?guī)r及白

51、云質(zhì)泥灰?guī)r、膏溶角礫巖、頁(yè)巖夾灰?guī)r、頁(yè)巖夾砂巖、白云巖與泥灰?guī)r互層等，圍巖堅(jiān)硬程度及完整性變化較大。</p><p><b>　?、?隧道圍巖分級(jí)</b></p><p>　　本隧道左線Ⅱ級(jí)圍巖4538m，Ⅲ級(jí)圍巖7230m，Ⅳ級(jí)圍巖8978m，分別占隧道全長(zhǎng)23443m的19%、31%、38%。右線Ⅱ級(jí)圍巖4538m，Ⅲ級(jí)圍巖7230m，Ⅳ級(jí)圍巖8978m，分別占隧

52、道全長(zhǎng)23469.7m的19%、31%、38%。</p><p><b>　　④ 地質(zhì)構(gòu)造</b></p><p>　　隧址區(qū)西側(cè)以呂粱山坡的紫荊山斷裂與鄂爾多斯盆地相接，東側(cè)以霍山斷裂與太岳山地接壤，東北為太原盆地，東南為臨汾盆地。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，經(jīng)歷過(guò)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，生成了一系列極其復(fù)雜的褶皺和斷裂構(gòu)造。</p><p><b>

53、　　a斷裂</b></p><p>　　隧道通過(guò)紫荊山斷裂帶、羅云山斷裂帶及其次生構(gòu)造。隧址區(qū)發(fā)育數(shù)條大斷裂及次生斷裂，主要發(fā)育F1、F34、F3、F4、F5、F7、F8、F10、F11、F14、F15 、F35斷層，斷層帶巖體破碎，穩(wěn)定性差，影響帶巖層揉皺現(xiàn)象發(fā)育，有突泥涌水危險(xiǎn)。</p><p><b>　　b褶皺</b></p><

54、;p>　　隧道通過(guò)影響較大的褶皺有劉家莊向斜、金山溝向斜、馬峪溝向斜、后溝向斜、楊家坡向斜等褶皺構(gòu)造，褶皺內(nèi)巖體變形扭曲，次級(jí)小構(gòu)造及節(jié)理裂隙、節(jié)理密集帶發(fā)育，隧道圍巖整體性較差。</p><p><b>　　（2）水文地質(zhì)特征</b></p><p><b>　?、?水文地質(zhì)特征</b></p><p>　　隧道區(qū)

55、位于一個(gè)受紫荊山斷裂和羅云斷裂所控制的復(fù)式向斜構(gòu)造帶內(nèi)，主要呈現(xiàn)低中山區(qū)水文地質(zhì)特征。區(qū)內(nèi)地表徑流較弱，大氣降水多沿裂隙下滲，為地下水的主要補(bǔ)給源。此外，呂梁山兩側(cè)分布黃土丘陵，呈現(xiàn)出黃土丘陵區(qū)水文特征，地面總體以一定的坡度向東西兩側(cè)傾斜，沖溝發(fā)育，地表徑流條件較好，下伏基巖裂隙水、巖溶水。</p><p><b>　　② 地下水類(lèi)型</b></p><p>　　隧址

56、區(qū)地下水類(lèi)型劃分為三類(lèi)：松散巖類(lèi)孔隙水、碳酸鹽巖裂隙巖溶水和基巖裂隙水。</p><p>　　隧道區(qū)松散巖類(lèi)含水巖組主要分布在隧道進(jìn)口端淺埋段進(jìn)口端淺埋段主要為昕水河上游各支流溝谷河道。巖溶水含水介質(zhì)以溶蝕裂隙為主，呂梁山大面積分布的碳酸鹽巖層為地下水補(bǔ)給區(qū)，以向斜構(gòu)造為主徑流，形成龍子祠泉為排泄基準(zhǔn)的奧陶系水文地質(zhì)單元。</p><p>　　基巖裂隙水分為兩類(lèi)，一類(lèi)是三迭、二迭系碎屑巖類(lèi)

57、基巖裂隙水，另一類(lèi)為石炭系碎屑巖夾碳酸鹽巖類(lèi)基巖裂隙水。在隧道進(jìn)口段三疊系和二迭系砂巖、頁(yè)巖含水層水位均較高，埋深均在15m以內(nèi)。</p><p>　?、?地下水對(duì)混凝土等建筑材料的侵蝕性</p><p>　　隧址區(qū)地表水與地下水均屬HCO3-、SO42-、Ca2+、 Mg2+、Na+、K+型水。地表水PH值7.94～8.32，為弱堿性水，地下水6.88，為弱酸性水。地下水對(duì)混凝土的侵蝕類(lèi)

58、型為硫酸鹽侵蝕與CO42-侵蝕，環(huán)境水作用等級(jí)均為H1。</p><p>　　第三章 隧道洞口和斷面設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 洞口位置選擇</p><p>　　洞口是隧道的重要組成部分，一方面它是環(huán)境較差的洞身和地表的聯(lián)系處，施工、運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)人員及設(shè)備都從這里進(jìn)入，要求保持安全通暢；另一方面，他處于圍巖淺表，受風(fēng)化等影響，穩(wěn)定性較差，易出病害。一次當(dāng)隧道走向

59、方案確定后，兩端洞口仍可在左右前后稍作移動(dòng)，以求得到最佳位置。</p><p>　　前路穿越山體進(jìn)洞前，總有一段明塹。等洞口位置前后移動(dòng)時(shí)，這段明塹可能增長(zhǎng)或縮短，亦即隧道長(zhǎng)度相應(yīng)縮短或增長(zhǎng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，洞口位置的選擇宜采用“早進(jìn)晚出”的原則。</p><p>　　根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在不同提高地形。地質(zhì)條件下，確定洞口位置要注意一下一些問(wèn)題：</p><p>　　1、要避

60、開(kāi)不良地質(zhì)地段，如滑坡、崩塌、巖堆、危巖落石、泥石流等處。</p><p>　　2、隧道出口在溝谷內(nèi)時(shí)，洞口要選在溝的一側(cè)，不要置溝底，因?yàn)檫@里往往是地質(zhì)構(gòu)造的薄弱環(huán)節(jié)，而且是天然的過(guò)水通道。</p><p>　　3、如果洞口地形為一段平緩的慢坡，那前后移動(dòng)范圍較大，從保護(hù)自然平衡和線路排水通暢的角度，一般不宜很長(zhǎng)的路塹，適當(dāng)延長(zhǎng)隧道為好。</p><p>　　4、

61、洞口出現(xiàn)在懸崖都比下，如果巖體不穩(wěn)定，要避開(kāi)，如果基本穩(wěn)定，則設(shè)計(jì)和施工中要保護(hù)這種平衡狀態(tài)，盡量不切削巖體，貼壁進(jìn)洞或修筑一段明洞，也可設(shè)計(jì)特殊形式的洞門(mén)。</p><p>　　5、早進(jìn)晚出的原則，具體落實(shí)在洞口邊、仰坡開(kāi)挖高度控制上。</p><p>　　6、洞口的線路走向應(yīng)盡量和該處地形等高線正交，這樣可不造成一側(cè)開(kāi)挖面偏高，也不致襯砌受偏壓。</p><p>

62、;　　7、洞口最好有一方開(kāi)闊平緩場(chǎng)地，用作施工基地。</p><p>　　根據(jù)以上條件和以往的施工經(jīng)驗(yàn)?zāi)蠀瘟荷降淖笥覂删€的出入洞口分別設(shè)在：南呂梁山隧道左線進(jìn)口里程DK298+175，右線進(jìn)口里程DK298+150，左線出口里程DK321+618，右線出口里程DK321+614.7。</p><p>　　3.2洞門(mén)形式的選擇</p><p>　　3.2.1 洞門(mén)的作

63、用</p><p>　　洞口是隧道的重要部分，比易出病害，需要做一些結(jié)構(gòu)處理，以保證正常運(yùn)營(yíng)，這一組機(jī)構(gòu)稱(chēng)為洞門(mén)。</p><p>　　洞門(mén)的作用主要有二：</p><p>　　1、支檔。洞口處巖體通常要切出一槽口，線路縱向及側(cè)向的巖坡，可能因而不穩(wěn)定或上方出現(xiàn)落石。洞門(mén)結(jié)構(gòu)就像擋土墻一樣，抵住巖體側(cè)壓力并防止?jié)L失落向洞口路線。</p><p&g

64、t;　　2、防水。隧道內(nèi)要求盡量干燥，除了洞身襯砌需有完善的排水流的設(shè)施外，洞門(mén)結(jié)構(gòu)也要將地表水有效引離，不使流入隧道。</p><p>　　3.2.2 洞門(mén)形式</p><p>　　依據(jù)洞口地質(zhì)和地形條件的不同，洞門(mén)也有幾種不同的形式：</p><p>　　1、端墻式洞門(mén)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)狀況良好，切削后的巖體基本穩(wěn)定，側(cè)壓力小，可采用這種比較簡(jiǎn)單的形式。</p>

65、;<p>　　2、翼墻式洞門(mén)，當(dāng)洞口地質(zhì)較差，山體縱向推力較大時(shí)，可在端墻前一側(cè)或兩側(cè)，增設(shè)三角形砌體。</p><p>　　3、臺(tái)階式洞門(mén)，當(dāng)洞口線路和地形等高線斜交，必然一側(cè)開(kāi)挖高度很大，為降低邊仰坡高度，可把端墻頂做成臺(tái)階形，成臺(tái)階式洞門(mén)。</p><p>　　4、斜交洞門(mén)，解決因線路和等高線斜交而洞口一側(cè)開(kāi)挖邊仰坡偏高的措施，出臺(tái)階洞門(mén)外，還可使用斜交洞門(mén)。</

66、p><p>　　根據(jù)南呂梁山隧道所在的地區(qū)的地質(zhì)狀況（所在位置巖石強(qiáng)度等級(jí)為Ⅳ級(jí)），確定南呂梁山隧道的洞門(mén)形式為：隧道左、右線進(jìn)口洞門(mén)均采用擋墻式洞門(mén)，左、右線隧道出口下穿洪喬公路(路面寬度7～8m)，拱頂覆蓋左線１.4m，右線2.1m，埋深較淺，洞門(mén)采用端墻式洞門(mén)。</p><p>　　3.2.3本隧道洞門(mén)的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》查得，基底

67、摩擦系數(shù)f=0.40，計(jì)算摩擦角，地基土重度，拱頂襯砌上部端墻3.0m，洞門(mén)端墻高=8.0+3.0=11m，洞口仰坡坡腳至洞門(mén)墻背的水平距離2.0m。</p><p><b>　　1.洞門(mén)荷載計(jì)算</b></p><p>　　（1）最危險(xiǎn)破裂面與垂直面之間的夾角（）</p><p><b>　?。?-1）</b></

68、p><p>　　式中：—圍巖計(jì)算摩擦角（°），查《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》查得。</p><p><b>　　—仰坡坡角 4；</b></p><p><b>　　—墻面傾角 ；</b></p><p><b>　　于是有：=</b></p><p>&

69、lt;b>　　（2）土壓力計(jì)算</b></p><p>　　圖3-1洞門(mén)土壓力分布圖</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　?。?-3） （3-4）</p><p>　　式中：—土壓力（K

70、N）；=a×tan= 1.68m；</p><p>　　—側(cè)壓力系數(shù) ＝0.1909；</p><p>　　—地層容重（KN/m）, =18KN/m</p><p>　　—墻背土體破裂角（°）</p><p>　　b—洞門(mén)墻計(jì)算條帶寬度，取b=1m</p><p>　　—土壓力計(jì)算模式不確定性系

71、數(shù)，可取=0.6</p><p>　　a—仰坡坡角到墻背的距離 a=2.0m</p><p><b>　　帶入各參數(shù)得： </b></p><p><b>　　=138.46kN</b></p><p><b>　?。?）端墻自重</b></p><p&g

72、t;　　根據(jù)初步擬定的端墻洞門(mén)，墻高為11m，厚2m；采用漿砌片石回填墻身，其重度為=23KN/ m 。</p><p>　　端墻自重 ：=11×2×23=550KN</p><p><b>　　2、洞門(mén)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算</b></p><p>　　采用端墻式洞門(mén)，洞門(mén)墻可視為擋土墻，按極限狀態(tài)驗(yàn)算其強(qiáng)度，并應(yīng)驗(yàn)算繞墻趾傾覆及沿基底

73、滑動(dòng)的穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　對(duì)于抗滑動(dòng)而言，要求所有的水平壓力不能使洞門(mén)發(fā)生水平向外滑動(dòng)。抗滑動(dòng)條件要求為：</p><p>　　抗滑動(dòng)穩(wěn)定性系數(shù) ＞1.3 （3-5）</p><p>　　式中：G— 端墻自重，G=550KN；</p><p>

74、;　　—擋土墻豎向分力 =0；</p><p>　　—端墻基底摩擦系數(shù)，取=0.40；</p><p>　　—擋土墻水平分力，=E=138.46KN</p><p>　　—端墻擋土墻的被動(dòng)土壓力，=0；</p><p>　　代入各參數(shù)得： </p><p>　　所以，端墻滿足抗滑穩(wěn)定性要求。</p>

75、<p>　　（2）傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　由于墻體采用同樣的材料制作，因而認(rèn)為墻體結(jié)構(gòu)均勻，重心在幾何中心，所以根據(jù)幾何關(guān)系得，自重對(duì)墻趾的穩(wěn)定力臂為:</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b&

76、gt;　　抗傾覆條件要求為：</b></p><p>　　抗傾覆系數(shù)： ＞1.5 （3-8）</p><p>　　其中： H-土壓力作用高度；</p><p>　　—豎直方向力作用在墻趾O點(diǎn)的力矩</p><p>　　= （3-9）</p><p>　　

77、—水平方向作用力在墻趾O點(diǎn)的力矩，</p><p><b>　　（3-10）</b></p><p>　　代入各參數(shù)得：=2.16﹥1.5 滿足傾覆穩(wěn)定性要求。</p><p>　?。?）合力偏心距及基底應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　洞門(mén)基底應(yīng)力的驗(yàn)算，使要求洞門(mén)基礎(chǔ)不能因?yàn)榛壮休d力不足而發(fā)生沉陷。洞門(mén)基底應(yīng)力的計(jì)

78、算，可假設(shè)基底應(yīng)力呈直線分布，由平衡方程可得：</p><p>　　合力到洞門(mén)外側(cè)腳的距離:</p><p>　　=G=550kN B=2m </p><p>　　==1.03m （3-11） </p><p>　　則豎向合力作用點(diǎn)與洞門(mén)墻地面中心的距離為：</p>

79、;<p><b>　?。?-12） </b></p><p><b>　　洞門(mén)的基底應(yīng)力為：</b></p><p><b>　　（3-13） </b></p><p>　　可參照《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》選用基底控制應(yīng)力=400kpa，</p><p>　　則：

80、 基底應(yīng)力及偏心距均滿足要求。</p><p>　　3.3 隧道的橫斷面設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 隧道橫截面的基本規(guī)定</p><p>　　隧道橫截面主要包括：圍巖輪廓線，襯砌外輪廓線，襯砌內(nèi)輪廓線和襯砌厚度。圍巖輪廓線是開(kāi)挖后隧道的形狀，襯砌輪廓線所圍出的空間稱(chēng)為凈空，它要保證列車(chē)在隧道內(nèi)能安全行駛，這是隧道建筑物最基本的功能要求，同時(shí)襯砌

81、還是承重結(jié)構(gòu)，形狀要和所受的外荷載相適應(yīng)，此外還應(yīng)顧及施工的方便。內(nèi)輪廓線是襯砌橫截面設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，厚度根據(jù)不同的受力狀況，有經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算而定。</p><p>　　隧道凈尺寸在以下幾天輪廓線的基礎(chǔ)上制定。</p><p><b>　　1、機(jī)車(chē)車(chē)輛限界</b></p><p>　　指國(guó)內(nèi)各種機(jī)車(chē)車(chē)輛本身包括裝在以后，其橫截面各部位都不得越出的一條輪

82、廓線，由國(guó)家制定。</p><p>　　2、鐵路基本建筑限界</p><p>　　和上一個(gè)限界相對(duì)應(yīng)而尺寸稍大的一個(gè)限界。意指鐵路上一切建筑物都不得侵入的一個(gè)范圍，從而保證瘦機(jī)車(chē)車(chē)輛限界的各種列車(chē)，在全國(guó)鐵路線上暢行無(wú)阻。如有侵入，稱(chēng)為“侵限”，是一種事故。</p><p>　　圖3-2鐵路基本建筑限界</p><p><b>　　

83、3、隧道建筑限界</b></p><p>　　比基本建筑限界稍大，增大的空間用來(lái)安裝洞內(nèi)通信、信號(hào)、照明等設(shè)施。國(guó)標(biāo)將隧道建筑限界分為兩種：一種是“隧限—1A”和“隧限—1B”，分別用于新建和改建的蒸汽機(jī)車(chē)及內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引的單線及雙線隧道。另一種是“隧限—2A”和“隧限—2B”，用于新建和改建的電力機(jī)車(chē)牽引的單線及雙線隧道。</p><p>　　圖3-3 隧道建筑限界</p

84、><p>　　現(xiàn)行鐵路隧道襯砌內(nèi)輪廓線的具體尺寸是這樣確定的：公布采用三心圓，俗稱(chēng)尖拱，他適用于承受以豎向力為主的外荷載，以為圓心，為半徑，在45度范圍內(nèi)做一弧，第二段弧是以為半徑，幅角取。圖內(nèi)幾個(gè)參數(shù)的關(guān)系是：</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　為使凈空大于限界，取b=245cm。通過(guò)設(shè)定及計(jì)算，目前隨到襯砌標(biāo)

85、準(zhǔn)圖使用的一組基本數(shù)據(jù)為：</p><p><b>　　=222cm</b></p><p><b>　　=321cm</b></p><p><b>　　a=70cm</b></p><p><b>　　b=245cm</b></p>&l

86、t;p>　　邊墻為直墻，墻體拉直線即成，如為曲墻，則要畫(huà)一弧段，其參數(shù)可查詢。</p><p>　　3.3.2 本隧道橫斷面設(shè)計(jì)</p><p>　　由于本隧道圍巖水平引力較大，所以采用曲墻仰拱襯砌類(lèi)型，在按照標(biāo)準(zhǔn)以及此隧道功能要求，其襯砌內(nèi)輪廓截面設(shè)計(jì)如下：</p><p>　　本隧道按120km/h客貨共線單線隧道設(shè)計(jì)，按《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界和建筑限

87、界》(GB146.1～146.2-83)“隧限-2A”執(zhí)行。隧道兩側(cè)均不設(shè)置救援通道。軌面以上凈空橫斷面積面積為32.6m2，如圖3-4所示</p><p>　　圖3-4 隧道襯砌內(nèi)輪廓</p><p>　　3.4 隧道平縱斷面設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1隧道平面的要求</p><p>　　規(guī)范規(guī)定：“隧道內(nèi)的線路以設(shè)計(jì)為直線，因地

88、形地質(zhì)條件限制必須設(shè)置為曲線時(shí)，其采用較大的曲線半徑，并設(shè)在洞口附近。隧道內(nèi)不設(shè)置反向曲線。</p><p>　　曲線是線路的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)隧道尤甚。這主要由于：</p><p>　　1、曲線隧道的空間，狹長(zhǎng)彎曲，空氣流通更為不暢，列車(chē)通過(guò)時(shí)，阻力將增大。</p><p>　　2、地下空間本來(lái)通風(fēng)差，采光不良，如設(shè)有曲線，將更加昏暗、潮濕、散發(fā)異味、甚至聚集有害氣體。

89、</p><p>　　3.4.2 隧道縱斷面的要求</p><p><b>　　1、坡道形式</b></p><p>　　由于隧道內(nèi)不能用平道，使用的坡型只有兩種，單面坡形及人字坡型（圖3-5）</p><p>　　單面坡 人字坡</p>

90、<p><b>　　圖3-5 坡道形式</b></p><p>　　單面坡的優(yōu)點(diǎn)是可以爭(zhēng)取高程，在線路的緊坡地段常用之，而且由于兩洞口有高差，運(yùn)營(yíng)期間自然通風(fēng)良好。他的缺點(diǎn)是采用兩端相向施工時(shí)，一端將為向下開(kāi)挖，地層含水及施工用水不能自動(dòng)排出洞外，如積聚到撐子面前，將嚴(yán)重惡化作業(yè)環(huán)境，另外出渣時(shí)時(shí)重車(chē)上坡，效率降低。</p><p>　　人字坡形的優(yōu)點(diǎn)大

91、致相反，通常在越嶺隧道，地下水發(fā)育的隧道，優(yōu)先采用人字坡型。</p><p><b>　　2、 坡度值</b></p><p>　　隧道內(nèi)設(shè)置的坡度有上下限值，其上限有整條線路的限制所控制，下限是保證洞內(nèi)水流能自動(dòng)順暢排出。規(guī)范規(guī)定，排水坡度不宜小于3‰.</p><p>　　隧道內(nèi)列車(chē)運(yùn)行環(huán)境比露天差，使得他容許的最大坡度，要比明線坡度略小，

92、即乘上一個(gè)折減系數(shù)。這種差別表現(xiàn)為：</p><p>　?。?）空氣阻力增大。</p><p>　　（2）機(jī)車(chē)粘著牽引力降低。</p><p>　　設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，隧道內(nèi)使用最大坡度時(shí)，折減系數(shù)值如表3-1所示</p><p><b>　　3、坡道長(zhǎng)度</b></p><p>　　規(guī)范規(guī)定：“隧道內(nèi)

93、宜設(shè)計(jì)長(zhǎng)坡段。”這和明線處一樣，是為了是列車(chē)行進(jìn)時(shí)，整列車(chē)盡量處在一個(gè)坡度上。</p><p>　　表3-1 電力、內(nèi)燃機(jī)機(jī)車(chē)牽引的隧道內(nèi)線路最大坡度折減系數(shù)</p><p><b>　　3、坡道長(zhǎng)度</b></p><p>　　規(guī)范規(guī)定：“隧道內(nèi)宜設(shè)計(jì)長(zhǎng)坡段。”這和明線處一樣，是為了是列車(chē)行進(jìn)時(shí)，整列車(chē)盡量處在一個(gè)坡度上。</p>

94、;<p><b>　　4、坡道連接</b></p><p>　　在坡度變化的邊坡點(diǎn)處，線路斷面呈凹形或凸形，不利行車(chē)，嚴(yán)重的話，還會(huì)因相鄰車(chē)輛傾斜不一而車(chē)鉤脫開(kāi)，因而需要加以限制。規(guī)范規(guī)定，相鄰坡度的代數(shù)差不得大于限制坡度，而且規(guī)定，當(dāng)坡度代數(shù)差大于3‰時(shí)，為緩和這種突變，在變坡點(diǎn)前后設(shè)豎曲線連接。</p><p>　　在采用人字坡場(chǎng)合，變坡點(diǎn)前后坡值的

95、代數(shù)差，容易超過(guò)限坡值。規(guī)范規(guī)定，在這種情況下，容許設(shè)置不大于200m的分坡平道，在此段內(nèi)，排水溝要做適當(dāng)處理。</p><p>　　3.5 本隧道平縱斷面設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)楸舅淼篱L(zhǎng)度屬特長(zhǎng)隧道，隧道施工為單面掘進(jìn)，為使運(yùn)營(yíng)期間自然通風(fēng)良好，所以采用隧道內(nèi)設(shè)計(jì)為單面下坡。根據(jù)規(guī)定及工程基本條件，隧道內(nèi)設(shè)計(jì)為單面下坡，左線坡度為8‰下坡出洞；右線坡度6.6‰下坡出洞。</p

96、><p>　　第四章 隧道開(kāi)挖方法設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1隧道開(kāi)挖方法的確定</p><p>　　開(kāi)挖隧道分為全斷面開(kāi)挖法、臺(tái)階法和分部開(kāi)挖法，已根據(jù)圍巖性質(zhì)、地質(zhì)條件和斷面大小等條件綜合選擇。</p><p>　　4.1.1 全斷面開(kāi)挖法</p><p>　　全斷面開(kāi)挖法就是按照設(shè)計(jì)輪廓一次爆破成形，然后修建襯砌

97、的施工方法。它的適用條件有：</p><p>　　1、Ⅰ-Ⅳ級(jí)圍巖，在用于Ⅳ級(jí)圍巖時(shí)，圍巖應(yīng)具備從全斷面開(kāi)挖到初期支護(hù)前這段時(shí)間內(nèi)，保持其自身穩(wěn)定的條件。</p><p>　　2、有鉆孔臺(tái)車(chē)或自制作業(yè)臺(tái)架及高效裝運(yùn)機(jī)械設(shè)備。</p><p>　　3、隧道長(zhǎng)度或施工區(qū)段長(zhǎng)度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般不應(yīng)小于1km，否則采用大型機(jī)械化施工，其經(jīng)濟(jì)性較差。</p>

98、<p>　　全斷面法施工法施工的特點(diǎn)</p><p>　　1、開(kāi)挖斷面與作業(yè)空間大，干擾小</p><p>　　2、有條件充分使用機(jī)械，減少人力</p><p>　　3、工序少，便于施工組織與施工管理，改善勞動(dòng)條件</p><p>　　4、開(kāi)挖一次成形，對(duì)圍巖擾動(dòng)少，有利于圍巖穩(wěn)定。</p><p>&l

99、t;b>　　4.1.2 臺(tái)階法</b></p><p>　　根據(jù)臺(tái)階長(zhǎng)度不同，劃分為長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法和微臺(tái)階法三種</p><p>　　施工中采用哪一種臺(tái)階法，要根據(jù)兩個(gè)條件來(lái)決定，第一是對(duì)初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，要求閉合時(shí)間越短，第二是對(duì)上不斷面施工所采用的開(kāi)挖、支護(hù)、出渣等機(jī)械設(shè)備需要施工場(chǎng)地大小的要求。</p><p>　

100、　4.1.3 分部開(kāi)挖法</p><p>　　分部開(kāi)挖法包括喚醒開(kāi)挖留核心土法，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中洞法、中隔壁法和交叉中隔壁法。</p><p>　　表4-1 鐵路隧道主要開(kāi)挖方法</p><p>　　4.1.4 本隧道開(kāi)挖方法的設(shè)計(jì)</p><p>　　本隧道所在地區(qū)圍巖等級(jí)為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖，根據(jù)以上規(guī)定和經(jīng)驗(yàn)，確定本隧道開(kāi)挖方法為：<

101、;/p><p>　?、?、Ⅲ級(jí)圍巖使用鉆爆全斷面開(kāi)挖方法，Ⅳ級(jí)圍巖使用臺(tái)階法開(kāi)挖。</p><p><b>　　4.2 鉆爆設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2.1 施工流程</p><p>　?、?、Ⅲ級(jí)圍巖地段開(kāi)挖采用全斷面開(kāi)挖，光面爆破，其施工流程參見(jiàn)下圖。</p><p>　　測(cè)量放樣→鉆眼→

102、裝藥→連管起爆→排煙→找頂→出碴→初期支護(hù)→仰拱開(kāi)挖→下一循環(huán)施工</p><p>　　圖4-1 南呂梁山隧道正洞全斷面法施工示意圖</p><p>　　4.2.2 爆破方法和超欠挖問(wèn)題</p><p>　　隧道開(kāi)挖要求采用光面爆破或預(yù)裂爆破技術(shù)，目的是爆破成形續(xù)期斷面輪廓，爆破巖石塊度均勻，盡量減少對(duì)圍巖的震動(dòng)。為此巖石隧道開(kāi)挖前應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、開(kāi)挖斷面、開(kāi)

103、挖方法、掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具、爆炸材料等進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)。</p><p>　　鉆爆設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：炮眼的布置、數(shù)目、深度和角度；裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)；起爆方式和爆破順序；鑿巖機(jī)的臺(tái)數(shù)安排等等。</p><p>　　最后給出炮眼布置圖、周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖、鉆爆參數(shù)表、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和必要的說(shuō)明。</p><p>　　1、炮眼的布置和作用</p><p&

104、gt;　　炮眼可大致分為以下幾種：</p><p>　　掏槽眼：位于開(kāi)挖斷面的中部，其作用是創(chuàng)造臨空面，先氣爆，提高爆破效果。</p><p>　　輔助眼：位于掏槽眼和周邊眼之間的炮眼，其作用是擴(kuò)大掏槽眼炸出的槽口，為周邊眼爆破創(chuàng)造臨空面。</p><p>　　周邊眼：沿隧道周邊布置的炮眼。本工程中周邊眼采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，如下圖：</p><p&

105、gt;　　圖4-2 周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　2、掏槽型式</b></p><p>　　掏槽質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)隧道爆破的成敗。根據(jù)施工方法、開(kāi)挖斷面大小、圍巖狀況和鑿巖機(jī)具的不同，可將掏槽方式分為：</p><p>　　直眼掏槽：所有掏槽炮眼均垂直于開(kāi)挖面，直眼掏槽又分為柱狀掏槽和螺旋形掏槽。</p>&l

106、t;p>　　斜眼掏槽：垂直楔形掏槽和錐形掏槽。</p><p>　　3、周邊眼的控制爆破</p><p>　　周邊眼的爆破效果，反映了整個(gè)洞室的爆破效果。</p><p>　?。?）光面爆破和預(yù)裂爆破</p><p>　　光面爆破和預(yù)裂爆破通過(guò)正確確定爆破參數(shù)和施工方法，是爆破后的圍巖斷面輪廓整齊，并最大限度地減輕爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)和破壞

107、，從而保持圍巖原有的完整和穩(wěn)定。光面爆破和預(yù)裂爆破具有維持圍巖自承能力，增加安全度和減低支護(hù)成本等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　預(yù)裂爆破的起爆順序：周邊眼—掏槽眼—輔助眼。</p><p>　　光面爆破的起爆順序：掏槽眼—輔助眼—周邊眼。</p><p>　?。?）光面爆破的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　光面爆破的實(shí)現(xiàn)主要是確定周邊眼爆破參數(shù)。周邊

108、眼爆破參數(shù)包括周邊眼間距E、周邊眼最小抵抗線W、裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)。</p><p>　　周邊眼爆破參數(shù)一般采用簡(jiǎn)單的計(jì)算和工程類(lèi)比確定，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試爆加以修正。見(jiàn)表4-2</p><p>　　表4- 2 光面爆破參數(shù)</p><p><b>　　4、超欠挖問(wèn)題</b></p><p>　?。?）隧道允許超欠挖值</

109、p><p>　　隧道的允許超欠挖應(yīng)符和表4-3的規(guī)定。</p><p>　　隧道不應(yīng)欠挖，當(dāng)圍巖完整、石質(zhì)堅(jiān)硬時(shí)，允許巖石個(gè)別突出部分（每1 不大于0.1 ）侵入襯砌。對(duì)整體式襯砌，侵入應(yīng)小于1/3，并小于10cm;對(duì)錨噴支護(hù)襯砌不宜大于5cm；拱腳和墻腳以上1m范圍內(nèi)嚴(yán)禁欠挖。</p><p>　　表4-3 隧道允許超挖值</p><p>

110、<b>　　（2）超欠挖的原因</b></p><p>　　1、地質(zhì)條件：巖性、巖石結(jié)構(gòu)。如果隧道方向垂直于巖層走向，則破裂是整體的，超挖一般較少；但當(dāng)平行巖層走向時(shí)，則超挖較多。如遇軟弱圍巖或完整性差的地質(zhì)情況，更易產(chǎn)生超挖。</p><p>　　2、鉆孔設(shè)備：大型鉆機(jī)比外插角構(gòu)造及設(shè)備自動(dòng)化程度。鑿巖臺(tái)車(chē)外插角大和鉆孔深必然超挖量大，鑿巖設(shè)備自動(dòng)化程度低也會(huì)影響鑿

111、巖定位及鉆進(jìn)深度，從而產(chǎn)生向外或向上的超挖偏差。</p><p>　　3、炸藥品種及裝藥結(jié)構(gòu)的影響。</p><p><b>　　4、爆破設(shè)計(jì)不當(dāng)。</b></p><p><b>　　5、施工操作不當(dāng)。</b></p><p>　?。?）防止或減少超欠挖的措施</p><p&g

112、t;　　1、優(yōu)化每循環(huán)進(jìn)尺，盡可能將鉆孔深度設(shè)計(jì)在4m以內(nèi)。</p><p>　　2、選擇與巖石聲阻抗相匹配的炸藥品種。</p><p>　　3、利用空孔導(dǎo)向，或在有條件時(shí)采用異型鉆頭鉆鑿有翼形缺口的炮孔。</p><p>　　4、利用裝藥不耦合系數(shù)或相應(yīng)的間隔裝藥方式</p><p>　　5、提高施工人員素質(zhì)，加強(qiáng)崗位責(zé)任制。</p&

113、gt;<p>　　4.3 炮眼參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、炮眼深度</b></p><p>　　根據(jù)每一掘進(jìn)循環(huán)所要求的進(jìn)尺量和炮眼和炮眼實(shí)際利用率來(lái)確定，即</p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　式中 ―炮眼深度，m；</p>

114、;<p>　　―每掘進(jìn)循環(huán)所要求的進(jìn)尺度，m；</p><p>　　―炮眼實(shí)際利用率，一般要求不低于85%</p><p>　　根據(jù)施工中裝渣運(yùn)輸能力、每個(gè)作業(yè)班的施工組織和隧道較高的掘進(jìn)效率、炮眼利用率等情況。每掘進(jìn)循環(huán)所要求的進(jìn)尺度確定為=2.88m，炮眼利用率為0.9，由此利用式4-1可得：</p><p>　　炮眼深度 =2.88/0.

115、9=3.2m</p><p>　　按照規(guī)范規(guī)定，掏槽眼比其他炮眼深0.3—0.5m，所以取掏槽眼的深度為3.5m。</p><p><b>　　2、炮眼數(shù)目</b></p><p>　　炮眼數(shù)目主要與隧道斷面、巖石性質(zhì)和炸藥性能有關(guān)。炮眼過(guò)少，石渣過(guò)大，不利于出渣；炮眼過(guò)多工作量大，延長(zhǎng)掘進(jìn)時(shí)間。因此，應(yīng)在保證合理爆破效果的條件下，盡量減少眼數(shù)

116、。</p><p>　　鐵路隧道炮眼數(shù)目計(jì)算公式為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 ―炮眼數(shù)量</p><p>　　―單位用藥量，q=1.1―2.9kg/，參考數(shù)據(jù)見(jiàn)表4-4</p><p><b>　　―開(kāi)挖斷面，</b>&

117、lt;/p><p>　　―裝藥系數(shù)，即裝藥長(zhǎng)度與炮眼全長(zhǎng)的比值，隨圍巖和炮眼類(lèi)</p><p>　　別不同而不同，一般取0.5—0.8</p><p>　　―每延米藥卷得炸藥量（kg/m），見(jiàn)表4-5</p><p>　　表4-4 爆破1巖石用藥量</p><p>　　表4-5 #2巖石硝銨炸藥每米重量</p&g

118、t;<p>　　根據(jù)表4-4、表4-5可確定式（4-2）中q、、的值。</p><p>　　1、炮眼的數(shù)量計(jì)算如下：</p><p><b>　?。?）周邊眼數(shù)量</b></p><p>　　根據(jù)表4-2中的數(shù)據(jù)，可以初步確定周邊眼的間距為600mm，周邊眼布置的弧線長(zhǎng)度為：</p><p><b&

119、gt;　　（4-3）</b></p><p><b>　　周邊眼數(shù)量為：</b></p><p>　　=41.6 取=42</p><p><b>　?。?）掏槽眼數(shù)量</b></p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與圍巖的性質(zhì)可以確定掏槽眼的布置和數(shù)量</p><p>

120、　　掏槽眼分為三層布置，</p><p>　　最內(nèi)層為3個(gè)，中間為6個(gè)，最外層為8個(gè)。</p><p><b>　?。?）輔助眼數(shù)量</b></p><p>　　初步確定輔助眼間距為700mm</p><p>　　① 拱圈部分輔助眼數(shù)量</p><p><b>　　a 第一層弧長(zhǎng)<