石家庄铁道学院毕业设计（论文）
DIVERT WATER FROM THE SOUTH TO THE NORTH PROJECT OF
CENTER LINE WU VILLAGETUNNEL DESIGN AND
CONSTRUCTION ORGANIZATION COMPILE
ABSTRACT
Divert water from the south to the north project is the sign project of the west big development of our country, in which the project of center line is a step valley the especially big project of tune water bear to the water supply of the important cities such as Beijing and Tianjin and along the significant tasks such as the farmland irrigation of line. Design major is aim at the project of center line Wu village tunnel design as well as construction organization compile.
Design includes 3 parts totally: Tunnel construction organization and the design of introduction and tunnel compile. In which, it is the first to divide into introduction to include: Project total general situation, topography landforms, hydrology and the difficulty of geology and project and characteristic some parts of; The design of second partial tunnels includes: Design basis and scheme than choose, structural design (include tunnel lining build the design of design and hole door with Jian calculate ); The partially tunnel construction organization of 3th compile to include: Construction preparation and tunnel are under construction ( include project quantity and construction method ) , the defence of structure and the plane disposition of place drain , environmental protection, monitoring instrumentation as well as construction quality guarantee measure.
In appendix, have included the translation of professional English and some related blueprints of tunnel design.
Keyword: Type two-hole tunnels split Two-company push type tunnel Take the type hole door of end wall of ear wall Limited unit rod
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1 绪论
我国是一个幅员辽阔的国家，南北跨越几千公里；但是我国的水资源分布极其不平衡：南方多雨且易形成洪涝灾害，而北方却非常干旱，经常出现旱灾。随着我国经济的不断发展，缺水已经成为制约我国经济发展的重要因素。为了解决这一难题，我国制定了南水北调的重大工程规划。
南水北调工程是我国西部大开发的标志性工程，其中中线工程是一项跨流域调水的特大工程担负着向北京。天津等重要城市的供水及沿线的农田灌溉等重大任务。
中线工程的吴庄隧洞长2475米，是整个中线工程中最长的一个隧洞，它的设计与施工直接制约着整个中线工程。同时吴庄隧洞无论从隧道的长度，还是从隧道施工的难易程度上来说，在我国类似的工程都还很少，可以借鉴的类似工程事例不多，这对隧洞的设计与施工带来了不少困难，我们选择这个课题是为了能够尽力用所学的知识来对南水北调工程的设计做出一点贡献。
在设计时，我们对隧道的形式提出了两种不同的设计方案：分离式双洞、双连拱隧洞；在经过一系列的比选之后，我们从隧道衬砌的受力，施工难易、以及隧道建成后的管理等各方面进行了综合考虑，最终选定了分离式双洞的设计方案。
在对隧道衬砌的设计过程中，我们使用了目前国际通用的结构计算软件ANSYS5.7进行计算，隧道洞门采用带耳墙的端墙式洞门，将洞门视为挡土结构进行检算，为了减少隧洞与总干渠相连部分的水头损失，我们在总干渠与隧洞相连部分设置了渐变段。
我们希望通过对吴庄隧洞的设计，来提高我们自身的能力，同时也希望我们的设计能够对南水北调工程中线吴庄隧洞的设计提供一定的借鉴。
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2 工程概况
2.1 工程总概况
南水北调工程是我国西部大开发的标志性工程，其中中线工程是一项跨流域调水的特大工程担负着向北京。天津等重要城市的供水及沿线的农田灌溉等重大任务。
吴庄隧道设计流量160 m3/s，加大流量为190 m3/s，洞内加大水深为5.75 m。隧道进口处总干渠设计水深为4.5m，相应加大水深为4.922m，渠底宽为27m，一级边坡1：1.25，纵向比将1：25000。隧道出口出总干设计水深为4.5m，相应加大水深为4.922m，渠底宽为28m，一级边坡1：2，纵向比将1：25000。隧道粗糙率为0.014，隧道的水头损失为0.437m。
吴庄隧洞位于河北满城县西5公里的吴庄村石牛山村，交通便利，隧道穿过石牛山，通过地段岩性单一，进口段有8条小断层，破碎带5～40cm，并伴有3条节理密集带，隧道出口处仅有一条较大的断层带及11条节理密集带。
隧道位于低山丘地带，隧道最大埋深307m，进出口埋深12～15m。地下水位埋藏较深，一般稳定在37m左右，低于隧道开挖高程20m。
进出口渐变段以黏土为主，吴庄隧道穿越燧石条带白云岩，围岩分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类，共7段，基本稳定的Ⅱ类围岩长462米，稳定性较差的Ⅲ类围岩长883米，Ⅳ类不稳定围岩长979米。
隧道工程所使用的混凝土骨料以及石料均采用来自漕河沙砾中心料场和玉山石料场。
隧道建筑物由两部分组成：隧道主体工程及外围工程。主体工程包括隧道洞身与隧道洞门；外围工程包括进出口渐变段、闸门、墩头、边坡防护等。
吴庄隧道全长内的断面为曲墙带仰拱的断面形式，隧道采用分离双洞布置形式。为两条无压输水隧道，两隧道间距为30m。
2.2 地形与地貌
本区地貌单元属于太行山东部边缘低山丘陵区，隧道斜穿石牛山主峰西侧，主峰山脉走向NW348°，最高高程为411.6m，隧道穿越的山脉走向NW-SE向，与轴线呈近71°交角，山丘最大高程为370m，相对高差为290～270m，山坡坡度为30°～40°，隧道进出口山前坡地高程为75～82m，为坎状梯田，冲沟发育，起形态发展明显首构造控制。
2.3 水文与地质
2.3.1 水文地质条件
本区属于温带大陆季风气候，年降水量580mm，7～8月份占70%，多年平均气温12.3℃，一月份平均气温-4.1℃，七月份平均气温26.2℃。极端最低气温为-23.3℃，极端最高温度为41.7℃冻土厚度为0.55m。
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隧道按地下水埋深条件分为第四系空隙潜水及基岩裂隙水。其中第四系空隙水主要埋藏与第四系松散岩中，大都由地表径流流走。基岩裂隙水存储于岩石的空隙与裂隙中，大气降水沿上述通道运转，都为基岩中的悬挂水，其水量较小，主要首季节控制。
本区地下水埋藏较深，对施工影响不大，汛期由于大气降水的增大，进出口段地下水位迅速上升对施工有一定的影响，应考虑施工排水、节理密集带处洞顶的稳定性问题。
从洞口部位的机井中采取的水样进行了水质分析，为重碳酸钙镁型水。按照《水利水电工程地质勘察规范》中环境水腐蚀标准，地下水对混凝土无腐蚀性。
隧道所在的牛山山体主要为燧石条带白云岩与粗晶白云岩等，大都为可容性差的碳酸岩类，由于大气降水的长期冲刷与淋漓，使岩体表面形成小的容孔洞及溶隙，一般溶孔为2～10mm，溶隙为10～30cm。
在进出楼段的钻孔中都可以看到大部分强风化与部分弱风化岩柱及节理面上都可以见到溶蚀现象，局部强风化岩柱上溶蚀呈蜂窝状并填充有红黏土。而吴庄隧道进口穿越在弱风化岩中，其余都为微风化岩，故溶蚀现象不会对工程产生叫大的影响。 2.3.2 工程地质状况
吴庄隧道地质构造简单，除进出口渐变段结构外，洞身段为土岩多层结构外，洞身段均为单一结构，现分别进行说明：
?进口渐变段几闸室段(桩号v370+941～v371+006)
进口渐变段及闸室长60m，为土岩多层结构。地面标高为78.5m～97.8m，表层为第四纪上更新统中段黄土状壤土，呈灰黄色，以轻粉质壤土为主,部分为中粉质壤土,少量为重粉质壤土。壤土中夹杂着含量不等的碎石壤土，碎石成分为燧石条带白云岩。本层底高程为71.6～85.8m，最大厚度为18.5m。
第二层为第四纪上更新统下冲击层，岩性为红黄色壤土，以中粉质壤土为主。夹有粘土、碎石土透镜体。层底高程为52.5～75.3m，最大厚度为22m。
第三层为第四纪上更新统上坡段坡残积，岩性为棕红色含碎石黏土、含黏土碎石层。碎石成分为燧石条带白云岩，本层基地高程为49.0～62.3m，最大厚度为14m。
基岩为弱风化燧石条带白云岩与粗晶白云岩夹白云质砂岩，碎屑白云岩等，强风化厚度为2～16m，弱风化最厚在18m以上。
?洞身段(桩号v371+006-v373+280)
该段长232274m，山体基岩裸露为岩层单一结构。
进口表层桩号v371+006～ v371+590为黄土土壤，厚0～5.5m桩号v371+590～ v371+625表层及黄土壮壤土下为含碎石黏土，厚0～10m，基岩含碎石黏土碎石中粗砂透镜体，出口表层为黄土壮壤土厚0～10m 。底部夹含碎石黏土透镜体。隧道进出
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