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第一章隧道勘测设计原则 1

第一节隧道线路平面、纵断面设计 1

一、隧道线路平面设计 1

二、隧道线路纵断面设计 1

目 录 1

第二节隧道位置的选择 4

一、地形条件与隧道位置的选择 4

二、地质条件与隧道位置的选择 7

三、不良地质和特殊地质地区隧道位置的选择 8

第三节隧道洞口位置的选择 11

一、根据地形条件选定洞口位置 11

二、根据地质条件选定洞口位置 12

三、隧道洞口边仰坡高度的拟定 12

第四节相邻隧道最小间距的确定 12

二、静态分析计算比较 14

第五节隧道线路方案的经济比较 14

一、项目分析比较 14

三、动态分析计算比较 15

第二章隧道限界 16

第一节现行限界标准及曲线加宽 16

一、标准轨距铁路隧道建筑限界和机车车辆限界 16

二、曲线地段隧道断面加宽计算 16

三、曲线地段隧道加宽设置 20

第二节 电气化铁路隧道中接触网与限界的关系 21

一、接触网悬挂的类型及其在隧道内安装的有关规定 21

二、支承装置及定位器在隧道内的安装方式 22

三、锚段关节在隧道内的安装方式 25

第三章隧道围岩分类及围岩压力 26

第一节围岩分类 26

一、铁路隧道围岩分类 26

二、国内其它围岩分类方法 29

第二节隧道围岩的物理力学指标 33

一、铁路隧道围岩的物理力学指标 33

三、铁路隧道围岩分类与其它分类的相互关系 33

二、其它地下工程的围岩物理力学指标 35

第三节 围岩分类与支护参数 36

一、复台式衬砌设计参数 36

二、复合式衬砌设计参数的拟定原则 36

第四节围岩压力及确定方法 36

一、围岩压力的性质 36

二、深埋隧道围岩压力的确定 37

三、浅埋隧道围岩压力的确定 41

四、偏压隧道围岩压力的确定 42

五、斜交洞口衬砌围岩压力 45

六、斜井、竖井围岩压力的计算 46

六、隧道轨顶面至道床底面的高度 47

五、衬砌建筑材料 47

四、衬砌断面开挖高度 47

七、隧道轨顶面设计高程 47

第一节一般规定与数据 47

三、回填要求 47

二、伸缩缝、沉降缝和工作缝 47

一、衬砌设计要求 47

第四章隧道衬砌设计及计算 47

第二节衬砌类型 48

一、单、双线隧道衬砌类型 48

二、车站及燕尾式隧道衬砌类型 50

第三节衬砌基本尺寸拟定 50

一、衬砌内轮廓 50

二、衬砌外轮廓与轴线等尺寸计算 52

三、仰拱内轮廓计算 53

第四节衬砌内力计算 54

一、拱脚弹性固定于围岩上的无铰拱 55

二、边墙按弹性地基梁计算 57

三、直墙式衬砌 61

四、曲墙式衬砌 63

五、偏压衬砌 65

六、斜交洞口衬砌 70

七、仰拱 71

八、圆形衬砌 76

第五章复合式衬砌、锚喷衬砌设计 82

第一节一般规定 82

一、适用范围 82

二、设计要求 82

三、衬砌内轮廓及横断面设计 82

四、设计方法 83

六、浅埋隧道设计 85

五、建筑材料及技术要求 85

第二节初期支护设计 86

一、喷射混凝土支护设计 86

二、锚杆支护设计 88

三、钢架设计 93

第三节二次衬砌设计 97

一、二次衬砌的主要作用 97

二、二次衬砌结构设计 97

三、二次衬砌产生裂缝的原因和防止措施 98

四、防水层设计要求 99

第四节复合式衬砌计算 99

一、复合式衬砌计算原则 99

二、复合式衬砌计算的数值方法 100

三、复合式衬砌计算的特征曲线法 110

二、现场量测的目的和量测项目 113

三、观 察 113

一、现场量测的意义和量测计划 113

第五节现场量测和反馈分析 113

四、量测手段 114

五、布置量测断面和测点，确定量测频率 116

六、量测数据的处理、应用和围岩稳定性判断 117

第六节支护及衬砌质量检查 119

一、原材料的检查 119

二、锚杆质量检查 120

三、喷射混凝土质量检查 120

四、初期支护外观及隧道衬砌断面尺寸的检验 121

五、二次衬砌质量检验 121

第六章 围岩预加固及预支护设计 123

第一节锚喷预加固设计 123

一、锚喷预加固类型及适用条件 123

二、锚喷预加固经验参数 123

三、锚喷预加固信息化设计 124

四、锚喷预加固施工实例 125

第二节预支护设计 127

一、预支护类型及适用条件 127

二、预支护设计 127

三、预支护施工监测 129

四、预支护施工实例 130

五、预支护施工主要机具设备 131

第三节注浆预加固设计 131

一、适用条件 131

二、注浆加固范围的确定 131

三、注浆段长的确定和注浆孔布置 134

四、注浆压力设计 136

五、注浆量计算 136

六、注浆材料选择和配合比设计 136

七、注浆结束标准和注浆效果评定 139

八、注浆机具设备 139

二、回填要求 141

一、适用条件 141

三、结构构造要求 141

第七章拱形明洞设计及计算 141

第一节一般规定 141

四、建筑材料 142

第二节明洞类型及适用条件 142

一、一般铁路拱形明洞类型及适用条件 142

二、特殊结构及特殊基础明洞 142

第三节 明洞荷载 146

一、荷载种类 146

二、荷载计算 146

第四节拱形明洞内力计算 151

一、单跨拱形明洞 151

二、双跨拱形明洞 168

三、深基础拱形明洞 171

二、回填要求 173

三、结构设计 173

第一节一般规定 173

一、适用条件 173

第八章棚洞设计及计算 173

四、建筑材料 174

五、基础处理 174

第二节棚洞类型 175

一、单线铁路棚洞 175

二、双线铁路棚洞 178

三、三线铁路棚洞 178

第三节棚洞荷载 178

一、荷载种类 178

二、荷载计算 178

第四节棚洞内力计算 178

一、结构计算图式 178

二、计算公式 179

一、结构形式及应用 185

第五节棚洞的特殊结构形式 185

二、特殊基础的处理 191

第九章洞门设计及计算 194

第一节洞门设计一般规定 194

一、洞门设计原则 194

二、一般规定 194

一、洞门类型 195

二、检查设备类型 195

第二节洞门及检查设备类型 195

第三节洞门端墙及挡（翼）墙计算 199

一、检算要求及设计参数 199

二、计算方法 200

三、稳定性和强度检算 204

第十章 洞内轨道及附属构筑物 205

第一节洞内轨道 205

一、一般规定 205

四、整体道床 206

二、碎石道床 206

三、混凝土宽枕道床 206

五、混凝土板式道床 209

第二节下锚区段衬砌 209

一、一般规定 209

二、下锚区段布置形式 211

三、下锚区段衬砌设置规定 212

四、绝缘梯车洞 212

第三节避车洞 213

一、设置规定及要求 213

二、避车洞衬砌类型 214

第四节 电缆槽 214

一、设置规定及要求 214

二、电缆槽类型 215

三、余长电缆腔 216

四、隧道口电缆槽过渡段 218

一、无人增音站洞 219

第五节其它设备 219

二、信号继电器箱洞 220

三、无线电通信电台箱洞 221

四、无线列调中继器洞 221

五、变压器洞 221

六、隧道照明 222

第十一章防水和排水 223

第一节隧道防排水原则及要求 223

一、防排水原则 223

二、防排水要求 223

第节洞顶防排水 224

一、地表处理 224

二、洞顶天沟 224

第三节洞门排水 229

一、洞门排水的主要方式 229

三、明洞顶防排水 229

二、洞内外水沟衔接 231

第四节温和地区洞内排水 234

一、一般规定 234

二、洞内排水沟 234

三、隧道衬砌背后的排水设施 234

四、泄水洞 239

第五节寒冷和严寒地区洞内排水 240

一、保温水沟 240

二、中心深埋水沟 242

三、防寒泄水洞 244

四、配套排水设备 245

第六节洞内防水 246

一、压注水泥浆及化学浆液 246

二、防水混凝土 251

三、衬砌各类缝隙防水 254

五、内贴式防水层 257

四、外贴式防水层 257

六、复合式衬砌中间防水层 258

第七节混凝土圬工抗侵蚀措施 259

一、环境水对混凝土侵蚀类型 259

二、侵蚀性地下水对圬工的侵蚀过程 263

三、混凝土抗侵蚀措施 263

第八节参考资料——防水材料简介 264

一、防水卷材 264

二、防水涂料 265

三、密封材料 266

四、注浆材料 268

第十二章施工通风及防尘防毒 270

第一节施工通风 270

一、作业环境的卫生标准 270

二、通风方式与布置 270

三、风量计算 272

四、风压计算 278

五 、设备选择 280

第二节防尘防毒 291

一、粉尘的危害 291

二、粉尘的防治措施 291

第十三章隧道运营通风 297

第一节运营隧道有害气体的防治 298

一、有害气体和卫生标准 298

一、活塞压力 299

二、活塞风速 299

第二节列车活塞作用 299

二、运营隧道内有害气体的防治措施 299

第三节洞口风道式机械通风 300

二、机械通风方式及选择 300

三、隧道需要风量 301

四、无帘幕洞口风道吹入式通风 301

五、有帘幕洞口风道吹入式通风 307

一、概述 309

六、提前通风 312

第四节风机的应用 317

一、风机的类型 317

二、风机的特性 317

三、风机的选择计算 319

四、适用于铁路隧道运营通风的国产风机 320

五、常用电机说明及技术参数表 328

第五节风道设计原则、风道洞门、风机房及其它有关设计、施工参考资料 332

一、风道设计原则 332

二、风道洞门布置及结构形式参考图 333

三、风机房平面、断面及设备示例图 333

四、帘幕设计 333

五、估算参考资料 338

第六节附表 346

一、常用通风计算算式一览表 346

二、单位换算表 349

三、风力等级表 350

四、气温、气湿、气压的推算 351

五、单线铁路隧道净空面积、湿周、当量直径 351

六、摩擦阻力与局部阻力系数 351

第七节射流风机通风 356

一、概述 356

二、射流风机通风计算 356

三、风机的布置 359

四、射流风机的性能现格 359

五、射流风机的安装、运用控制及其它 361

六、结语 362

第十四章辅助坑道 363

第一节辅助坑道的选择 363

一、辅助坑道的作用、类型及其适用条件 363

二、选择辅助坑道方案的主要考虑因素 363

第二节横洞、平行导坑设计 364

一、横洞、平行导坑断面的选拟 364

三、辅助坑道断面设计及支护原则 364

二、横洞设计 365

三、平行导坑设计 367

四、平巷交岔点设计 367

第三节斜井、竖井设计 367

一、斜井、竖井位置的选择 367

二、斜井设计 370

三、竖井设计 378

四、井下洞室设计 396

第四节辅助坑道的处理 399

第十五章滑坡、溶洞、瓦斯地层和膨胀性围岩隧道设计 400

第一节滑坡地层隧道设计 400

一、滑坡推力计算 400

二、滑坡的综合整治措施 409

三、工程实例 415

一、岩溶发育的条件 426

第二节岩溶处理 426

二、岩溶对隧道工程的影响 427

三、工程治理措施 427

第三节含瓦斯煤系地层隧道设计 440

一、含瓦斯煤系地层的特征 440

二、坑道中瓦斯的检测 441

四、瓦斯的防治 442

五、煤尘 442

三、瓦斯等级及允许浓度 442

六、瓦斯涌出量及施工通风风量计算 443

七、含瓦斯煤系地层隧道设计、施工要点 444

第四节膨胀性围岩隧道设计 444

一、膨胀性围岩的类型和特性 444

二、膨胀性围岩物理力学指标和判别标准 444

三、膨胀性围岩隧道设计、施工原则 446

四、膨胀性围岩隧道施工要点 447

二、黄土的特征 451

一、黄土地区分布情况 451

第十六章黄土、多年冻土地区隧道设计 451

第一节黄土地区隧道设计 451

三、黄土地区隧道设计 452

四、黄土隧道洞门设计要求 458

五、黄土隧道设计、施工注意事项 458

第二节多年冻土地区隧道设计 458

一、多年冻土的分类与分布 459

二、多年冻土的工程地质特征 460

三、多年冻土地区隧道设计 469

第十七章地震区隧道设计 475

第一节地震对隧道的影响和设计烈度 475

一、地震对隧道的影响 475

二、设计烈度 475

第二节抗震设计规定 477

一、隧道抗震设计规定 477

二、挡土墙抗震设计规定 479

第三节地震力 481

一、计算假定 481

二、地震力分类及计算 481

第四节地震区隧道设计 483

一、隧道设计 483

二、拱形明洞设计 485

三、棚洞设计 485

第五节地震区隧道洞门设计 486

一、设防措施 486

二、洞门设计 486

第十八章隧道施工组织设计 487

第一节施工组织设计的基本原则 487

五、洞口施工场地平面布置图 488

四、施工组织设计图 488

三、施工方法 488

一、概述 488

第二节施工组织设计的内容 488

二、施工准备工作 488

六、临时房屋 490

七、其它措施 490

八、附表 490

第三节施工方法与施工进度 491

一、施工方法的选择原则 491

二、选择施工方法应注意的问题 491

三、施工方法及程序 491

四、隧道平均月成洞参考指标 506

第四节施工组织设计图 510

一编制施工组织设计图的基本原则 510

二、施工组织设计图的编制 510

三、编制施工进度计划图 511

五、实例二 516

四、实例一 516

第五节施工组织设计有关指标 520

一、劳动力用量 520

二、材料用量 521

三、水、电用量 521

四、施工机械台班用量 522

第十九章隧道改建 525

第一节隧道改建设计的基本资料 525

一、调查和收集设计资料的主要内容 525

二、关于我国铁路隧道衬砌标准设计的简要资料 526

第二节隧道改建方案 529

一、改建方案 529

二、选择改建方案时应注意的问题 532

第三节隧道改建的结构处理和设计 533

一、隧道改建时围岩压力的计算 533

二、衬砌裂缝的分析 534

三、衬砌裂缝处理与结构加固 535

四、拆除旧衬砌，重建新衬砌 537

五、采用预制构件补建隧道衬砌 539

六、落底和整治道床时的线路临时支承 540

七、整治隧道翻浆冒泥的新材料 543

第四节改建施工临时行车限界与施工车架 543

一、临时行车限界 543

二、脚手架及车架的实例 543

第二十章结构构件设计与计算 546

第一节混凝土和砖石结构 546

一、按破坏阶段设计 546

二、按容许应力设计 548

三、构造要求 548

第二节钢筋混凝土结构 549

一、按破坏阶段设计 549

二、按容许应力设计 556

三、构造要求 563

第三节钢结构 567

一、计算数据 567

二、构件计算（按容许应力） 568

三、连接计算 571

四、构造要求 577

五、轻型钢结构的若干规定 578

第四节木结构 584

一、计算数据 584

二、构件计算（按容许应力） 584

第二十一章工程材料 587

第一节混凝土 587

一、水泥 587

二、砂 596

三、石 596

四、水泥砂浆和砌体 597

五、混凝土 598

六、水泥砂浆锚杆及喷射混凝土 606

第二节石料 607

一、隧道工程常用石料的规格 607

二、石料的物理力学指标 607

第三节木材 608

一、普通锯材的分类和规格 608

二、电杆、桩木、坑木的规格和质量要求 608

三、木材材质标准 608

四、常用木材容许应力和弹性模量 609

五、枕木 610

第四节钢材 612

一、钢筋 612

二、中空钢 614

三、角钢 615

四、工字钢 621

五、热轧普通槽钢 624

六、钢轨 625

七、钢板 631

八、钢管 634

九、钢丝绳 636

十、螺栓 642

十一、螺母 646

第二十二章机械设备 650

第一节空气压缩机 650

一、3～9m3/min低压小型活塞式空气压缩机 650

二、10～100m3/min低压活塞式空气压缩机 650

第二节凿岩机械与辅助设备 650

一、凿岩机械 650

二、凿岩辅助设备 654

第三节装载运输机械 659

一、装岩机械 659

二、装载机械 665

四、运输机械 666

三、转载机械设备 666

第四节牵引机车 676

一、窄轨蓄电池式电机车 676

二、窄轨内燃机车 676

三、充电用整流设备 676

第五节支护机械设备 679

一、锚杆机及注眼器 679

二、混凝土喷射机、灌浆机及喷浆机 683

三、混凝土衬砌机械 683

四、其它辅助设备 687

第六节提绞设备 693

一、提升机与提升绞车 693

二、提升容器 693

二、离心式杂质泵 704

一、常用离心式清水泵 704

第八节抽水机械 704

三、单斗挖掘机 704

二、全断面隧道掘进机 704

一、部分断面巷道掘进机 704

第七节掘进机及挖掘机 704

三、离心式吊泵 710

四、潜入式离心水泵 710

第九节变压器及发电机 714

一、中小型三相电力变压器 714

二、矿用三相电力变压器 714

三、隔爆型移动变电站 716

四、发电机组 716

第二十三章隧道工程环境保护 720

第一节隧道工程各设计阶段环境保护要求 720

一、可行性研究阶段 721

二、勘测设计阶段 726

一、生态环境的保护 728

第二节隧道工程环境保护措施 728

三、施工阶段 728

二、环境污染防治 729

三、弃碴处理 732

第二十四章窄轨铁路隧道 733

第一节一般规定 733

一、轨距 733

二、适用范围 733

三、线路等级 733

四、列车最高行车速度 733

五、平面及纵断面 733

六、外轨超高 734

七、衬砌、洞门及其它 735

第二节现行限界标准及曲线加宽 735

一、762mm轨距铁路限界标准 735

三、1000mm轨距铁路限界标准 736

四、曲线隧道断面加宽 736

准 736

二、600mm和900mm轨距铁路限界标 736

第二十五章附录 740

一、数学公式 740

二、常用截面的力学特征 742

三、常用材料重度 746

四、隧道洞门仰坡开挖体积计算 747

五、静定梁内力计算公式 750

六、超静定梁内力计算公式 755

七、刚架内力计算公式 761

八、无铰等截面圆拱内力计算 773

九、弹性地基梁系数 774

十、制图标准摘编 776

十一、工程地质、水文地质图例符号 777

十二、法定计量单位 787

十三、《铁路隧道工程质量评定验收标准》TBJ417—87的有关规定 790