隧道类毕业设计开题报告

山 山 东 科 技 大 学 本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 大南山隧道 1#斜井施工方案设计 学 院 名 称 土木工程与建筑学院 专 业 班 级 城市地下空间工程 2011 级 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 填表时间：

2015 年 3 月 26 日

设计（论文）题 目 大南山隧道 1#斜井施工方案设计 设计（论文）类型（划“√”）工程实际 科研项目 实验室建设 理论研究 其 它 √ 一、本课题的研究目的和意义 1 1.选题目的（1）通过毕业设计环节，使我们将大学四年所学习的基础课程、技术基础课程、专业方面课程等方面知识，系统有效的串联在一起，进行一次全面综合的复习。即是所学理论知识巩固深化的过程，也是理论与实践相结合的过程。

（2）培养我们综合运用所学知识解决工程实际中的问题。

（3）提高对隧道设计、施工组织设计等方面的认识和表现能力。

（4）提高我们的自学能力，培养其独立研究能力。

（5）通过这次毕业设计，使我熟悉国家的有关规范，了解隧道工程有关设计和施工规范，并能较为系统的掌握隧道工程的基本理论和设计方法。

2.选题意义 21 世纪是大力开发地下空间的世纪，对于城市建设来说，利用地下空间立体式交叉建设，解决地面紧张、交叉路口的拥挤阻塞，疏导交通，保护环境，提高社会综合效益，并最终建成能满足城市可持续发展的现代化城市主体交通体系，使城市成为人和自然相和谐、具备可持续发展能力的绿色城市。隧道在山岭地区可利用隧道工程克服地形或高程障碍，改善线形，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；还可克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害，既能保证路线平顺、行车安全、提高舒适性和节约运费，又能增加隐蔽性、提高防护能力和不受气候影响。

21 世纪是隧道和地下空间大力发展的的世纪，隧道发展是解决地面交通紧张，土地资源保护的有力措施，从而满足交通，保护环境，是城市成为人与自然和谐相处。隧道的开发利用可以大大缩短行车路程，提高行车效率同时，隧道的建设环境也是多方面的，在山岭地带，可以克服高程障碍，缩短行程、节省燃料、节约时间、改变道路线性，是行车更加舒适、减少植被破坏、保护生态环境；还可以克服塌方、雪崩、泥石流等地质灾害对行车造成的影响。隧道的建设过程也同样不受地面环境的的影响，而且适合各种地形，所以隧道的发展是广阔的。

二、本课题的主要研究内容（提纲）本课题是一个实际工程的支护问题，包括支护形式，支护刚度，支护时间，支护受力情况的合理性和支护的经济性。因此，针对这一实际工程首先应该进行合理的支护设计进而选择合适的支护方案，其次针对所选的支护方案进行相关的与其他配套设计。在设计过程中，通过经验类比法及计算选择一种支护效果好、经济有效的支护方案。

其主要涉及的内容包括以下几个方面的内容：

1 隧道轮廓及尺寸的确定 在我接触到设计题目的时候，我首先要考虑隧道尺寸安排，围岩压力的不同会影响隧道尺寸的安排，也会影响隧道外形的设计，围岩压力越大，外形的几何过度需要更加缓慢，减少应力集中的区域。隧道尺寸的安排还需要考虑交通的便捷，比如车道数，是否有紧急停车带等。

2 围岩压力及衬砌荷载的计算 围岩压力是开挖隧道后围岩变形和应力重分布的一种物理现象影响围岩压力的因素有：硐室形状和大小、地质构造、支护形式和刚度、硐室埋深，以及时间因素和施工方法等。围岩压力的性质、大小和分布规律是正确进行隧道和硐室支护中必须要考虑的，同时也是非常关键的问题，因为它涉及支护方案的选型以及具体的支护参素的确定。

3 支护参素的设计 对于隧道工程设计，支护参素的设计是与隧道开挖方式同等重要的的一个待解决的问题。隧道参素设计是隧道支护设计实现定量决策的关键所在，当支护方式确定以后，参素设计正确与否，直接影响到支护效果和经济效益，当支护参素提供的支护强度不够，即使支护方式合理，页游肯可能控制不住隧道围岩的严重变形和破坏，最终导致隧道坍塌，造成施工的返工和工作人员收到伤害，影响隧道的工期和后期运营；当支护参素设计国语保守，必然能保证隧道在服务期间的稳定状况，但支护成本必然很高。因此必须科学的寻找支护参素在经济和效益这两方面之间的最佳点是至关重要的。

4 支护效果验算与数值模拟 隧道开挖以后会出现两种应力状态，一种是开挖后的二次应力状态依然是弹性的；支护效果的验算不仅是对数据的核算，更是发现问题的很重要的步骤，因此在设计中应予以重视。有条件还要进行必要的数值模拟，从而核算设计的安全性和经济性。

三、文献综述（国内外研究情况及其发展）1 国外地下空间开发利用现状 从 1963 年英国伦敦建成世界第一条地铁开始，国外地下空间的发展已经历了相当长的一段时间，国外地下空间的开发利用从大型建筑物想地下的自然延伸发展到复杂的地下综合体（地下街）到地下城（与地下快速轨道交通系统相结合的地下街系统），地下建筑在旧城改造的再开发中发挥了重要作用。同时地下市政设施也从地下供排水网发展到大兴地下供水系统，地下生活垃圾的清除。处理和回收系统，以及地下综合管线廊道（共同沟）。

与旧城改造及历史文化建筑扩建相随，在北美、西欧级日本出现了相当数量的大型地下公共建筑：有公共图书馆与大学图书馆、会议中心、展销中心以及体育馆、音乐厅、大型实验室等地下文化体育教育设施。地下建筑的环境质量，防灾措施以及运营管理都达到了较高水平。地下空间利用规划从专项规划入手，逐步形成系统的规划。其中以地铁规划和市政设施规划最为突出。一些地下空间利用较早和较为充分的国家，如北欧的芬兰、挪威、瑞典和日本加拿大等，正从城市的某个区域的综合规划走向整个城市和某些系统的综合规划。各个国家的地下空间开发利用在其发展过程中形成了各自独有的特色。

日本国土狭小，城市用地紧张。1930 年，日本东京上野火车站地下步行通道两侧开设商业柜台形成了“地下商业街之端”。至今，地下街已从单纯的商业性质演变为包涵多种城市功能的、有交通、商业及其他设施共同组成的相互依存的地下综合体。北美的加拿大和美国虽然国土辽阔，但因城市高度集中，城市矛盾仍十分尖锐。美国纽约市地铁在世界上运营线路最长，车站数量最多，每天接待 510 万人次，每年接近20 亿人次，纽约中心商业区有五分之四的上班族都是采用公共交通。加拿大的多伦多和蒙特利尔市，也有很发达的地下步行道系统，以其庞大的规模，方便的交通系统，综合的服务措施和优美的环境享有盛名，保证了那里在漫长的严冬气候下各种商业、文化和其他社会事务交流活动的进行。北欧的瑞典是首先试验用管道清运垃圾的国家，在 60 年代户就开始研制空气吹送系统。瑞典的斯特哥尔摩拥有地下共同沟 30 公里长，建在岩石中，直径 8 米，在战时可以当做民房工程。芬兰的地下空间利用除了众多的市政设施外，就是发达的文化体育娱乐设施。巴黎的地下建设了 83 做地下车库，课容纳 43000 多辆车，大量建设停车场是城市运转的必要条件，停车场建在地下可节约大量土地。

2 2 国内城市地下空间利用现状

自 1888 年我国修建第一条隧道—狮球岭隧道以来，经过 120 余年艰难曲折的发展历程，中国隧道修建技术从衡广复线大瑶山双线铁路隧道开始采用新原理、新方法、新结构、新技术、新设备、新工艺全面建成开始，已步人了世界先进水平的行列，在勘测设计、施工、运营、科研等方面取得了许多重大的成就和创新。经济建设的快速发展为地下工程描绘了广阔的发展前景。随着城市人口密度的加大和工业化进程的加快，为缓解或从根本上解决由此带来的城市交通压力，修建公路、铁路、地下铁道等交通工程，已成为世界各国解决上述问题的主要途径。

秦岭隧道、乌鞘岭隧道、秦岭终南山隧道、太行山隧道等一批越岭特长交通隧道已经建成，跨越水域的武汉长江隧道、上海崇明岛隧道、南京长江隧道、厦门翔安海底隧道、青岛海底隧道等内陆水域及海域隧道也已建成，琼州海峡隧道、港珠澳桥隧大通道、渤海湾桥隧工程正在规划，北京、南京、西安、成都、深圳、广州、郑州、青岛等 30 多个城市的地铁正处在建设与规划的热潮中。辽宁省直径 8m 的大伙房水库输水隧道长度达到 85.32 km，已建成投入使用，这条隧道已成为月前世界上已经建成的最长隧道。规模宏大的葛洲坝、三峡、溪洛渡等水电站的建成，说明我国在修建大型复杂地下工程中的技术水平已位居国际前列口可以白豪地说，中国已经跻身世界隧道大国的行列。而且，大量工程的修建已证明：我国已经成为世界上隧道数量最多、发展速度最快、地质条件与施工环境最复杂、隧道结构形式多样的国家。

我国建成隧道最多。截至 2007 年底，我国已营业线路的铁路隧道 5941 座、3750271 延长米。其中，长度 10000m 以上的特长隧道 7 座，长度 3000～10000m的长隧道 169 座，长度 500～3000m 中长隧道 1811 座，长度不足 500m 的短隧道 3954 座。现代运输业建设的关键是用提速来增加运量和缩短时间，速度是非常重要的运营指标，线路选线标准的高低，在很大程度上取决于长大隧道的修建水平，线路标准越高，隧道就越长。

3 3 我国隧道修建技术（（1））、施工控制测量 根据设计单位提供的设计资料，结合施工现场选取控制点，已有仪器的功能、精度、操作简便的精密测量设备，一般采用三角网及布置设支导线进行控制，并在井口适应位置设永久水准基点。

（（2））、斜井开挖 开挖：采用人工手持风枪钻眼开挖，井外供风，人工出碴，有轨运输，胶

车提升，矿车运碴，机械通风的施工方法。采用光爆开挖，根据开挖断面，围岩级别设计周边炮眼及其参数，尽量控制好超欠挖。

（（3）、锚喷砼施工：

在围岩较差地段，应采用小导管超前注浆或管棚法，支护紧跟开挖，以保证施工人员安全，其施工工艺同隧道锚喷施工工艺。

（4 4）、井室衬砌，井口段、斜井与隧道连接处及 V IV 级围岩地段均需衬砌加固。

尤其是洞门应随开挖随衬砌好后再往里掘进。衬砌前需先将墙基松碴清除干净，如斜井倾角大于 30°时，其墙基末端宜作成台阶形式，其衬砌排架立柱斜度宜为斜井倾角的一半，但最大不得大于 9°。各排支撑间应设三道纵撑支稳，砼采用泵送入仓，井外拌合站搅拌，机械捣固。

（（5）、斜井与隧道交叉段支护方式 为了安全稳妥地通过这个咽喉部位，应结合现场地质情况，研究选定切实可行的施工方法及步骤。

（（6）、车场段开挖支护方法 当斜井开挖至车场段变坡点时，在前方向右侧设置吸水仓，水泵室（也可设在正洞的一侧）采用大功率高扬程抽水机抽水，以防渗水浸泡围岩使其软化。

四、拟解决的关键问题 1、光面爆破； 2、隧道排水专项工程设计； 3、具体的施工方案设计； 4、隧道超前地质预报； 5、隧道施工时及施工后的监控测量。

五，研究思路和方法（（1）隧道净空和界限设计 隧道净空是指隧道衬砌内轮廓线所包围的空间。隧道净空是根据“隧道建筑界限”确定的。隧道建筑限界是为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，为规定的再一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。

（（2））隧道衬砌断面设计和隧道洞身支护结构以及隧道洞门结构 根据交通量预测结果和有关规范规定拟订出隧道的建筑界限；根据隧道平面设计的原则及遂址处的地质条件进行隧道平面设计；依据平面布置、减少投资和纵断面设计的原则进行隧道的纵断面设计；根据隧道结构设计原则、结构设计标准及计算荷载进行结构的尺寸拟订、设计和计算，并对结构的强度、刚度和稳定性进行分析。

（（3））围岩压力的计算 通过所给出的地质资料、围岩的性质运用合理的理论模型对隧道的围岩进行计算。计算衬砌荷载 在本次工程中我们采用荷载-结构计算方法。这种模式是假定已知地压荷载和地层对结构变形的约束抗力（前者在浅埋松散岩土荷载条件下为已知，后者均为假定）的条件下，按弹性地基上杆件系统的结构力学原理进行衬砌内力计算。

（（4））支护效果的检验 支护效果的检验是对工程负责的重要步骤，在设计中难免有许多失误的地方。通过必要的数值计算检验支护效果可以发现设计中的缺陷并在工程中加以修正（（5）防排水设计 隧道排水设计方案：为保证公路隧道结构安全和必须的运营条件，因符合《公路隧道设计规范》。隧道排水系统应当设计成为一个完整的排水体系。隧道首先应当设计完善的地表及洞口排水管沟，隧道排水系统不同位置的排水能力应根据水力计算确定。依据隧道防水设计原则、防水标准及当地的水文地质条件进行防水设计。

（6 6）通风照明设计 确定通风方式，计算空中有害物质容许浓度，计算需风量，通风计算。隧道照明设计包括中间段照明、入口段照明、过渡段照明、出口段照明和接近段减光措施。

（7 7）根据实际情况安排施工

根据遂址的地质情况选择较好的施工方法和施工机械与器材，并充分考虑围岩自身的性质，然后依据施工条件、工期要求、施工方法等划分施工段及制定科学合理的施工原则，用于指导施工。对特殊的地质情况制定出相应的施工方法。

七、参考文献 [1]Nicholas Barton.Are tunnels faster by TBM.Tunnels&Tunnelling International.2001(6).[2]Bernhard Maidl.Shotcreting developments for Cerman rail tunnels.Tunnels&Tunnelling Internationnal.2001(5).[3]杨新安，吴德康编，《铁路隧道》.同济大学出版社.2003.[4]吕康成，崔凌秋编《隧道防排水工程指南》.人民交通出版社.2005.[5]高尔新，杨树仁编，《爆破工程》.中国矿业大学出版社.1999.[6]汪旭光，于亚伦，刘殿中编，《爆破安全规程实施手册》.人民交通出版社.2004..[7]关宝树编，《隧道工程施工要点集》.人民交通出版社.2003.[8]铁道部隧道局编，《隧道与地下工程施工技术安全管理和操作控制要点》.中国铁道出版社.1993.[9]铁道部第二设计院，《铁路隧道设计规范》.中国铁道出版社.2002.[10]中铁二局集团有限公司，《铁路隧道施工规范》.中国铁道出版社.2002.[11]铁道部第二设计院，《铁路隧道设计手册》.中国铁道出版社.1995.[12]中铁二局集团有限公司，《铁路工程技术手册——隧道》.中国铁道出版社.2002.[13]铁道部专业设计院，《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》.中国铁道出版社.2002.[14]贺永强，刘志强编，《隧道工程》.中国矿业大学出版社.2002.六、本课题的进度安排 3.09---3.20 填写毕业设计开题报告 3.20---3.22 修改开题报告，并完成第一章绪论部分的写作 3.23---3.26 对毕业实习收集的资料进行归纳，使其条理化，在此基础上完成工程概况部分的写作 3.27---3.28 第三章 隧道支护方案的确定 3.29---4.21 第四章 隧道衬砌受理计算及绘制施工图 4.22---4.24 第五章 隧道施工组织设计 4.25---5.02 第六章 隧道检测方案设计 5.03---5.06 第七章 施工安全与对策 5.07---6.07 第八章 专项部分设计 6.08---6.09 第九章 完成英文翻译部分工作 6.10---6.12 毕业设计打印、绘图 6.13---6.15 毕业设计打印、装订 6.16---6.20 教室毕业设计评，学生毕业设计答辩，确定毕业设计成绩七、参考文献 [1]Nicholas Barton.Are tunnels faster by TBM.Tunnels&Tunnelling International.2001(6).[2]Bernhard Maidl.Shotcreting developments for Cerman rail tunnels.Tunnels&Tunnelling Internationnal.2001(5).[3]杨新安，吴德康编，《铁路隧道》.同济大学出版社.2003.[4]吕康成，崔凌秋编《隧道防排水工程指南》.人民交通出版社.2005.[5]高尔新，杨树仁编，《爆破工程》.中国矿业大学出版社.1999.[6]汪旭光，于亚伦，刘殿中编，《爆破安全规程实施手册》.人民交通出版社.2004..[7]关宝树编，《隧道工程施工要点集》.人民交通出版社.2003.[8]铁道部隧道局编，《隧道与地下工程施工技术安全管理和操作控制要点》.中国铁道出版社.1993.指导教师意见 指导教师（签名）：

年 月 日 所在系（所）意见 负责人（签章）：

年 月 日

填表说明：

1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。

3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用 A4 纸打印。

4.参考文献不少于 8 篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于 2 篇）。

5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。

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