大坪子隧道施工图说明书.doc

大坪子隧道说明书 一、 设计原则及依据1.交通运输部关于阳朔至鹿寨公路的初步设计批复交公路发2010219号文件。2.公路工程技术标准（JTG B012003）3.公路隧道设计规范（JTG D702004）4.公路隧道设计细则 （JTG/T D702010）5.公路隧道施工技术规范 （JTG F602009）；6.公路工程地质勘察规范 （JTJ 06498）7.公路工程抗震设计规范 （JTJ 00489）；8.地下工程防水技术规范(GB50108-2008);9.锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB 50086-2001）10.公路隧道通风照明设计规范（JTJ 026.11999）11.公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）12.公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)。二、 主要技术标准1.设计车速：隧道几何线形与净空按100km/h设计。2.隧道净空：(1)隧道净宽(单洞)：基本总宽度10.75m（=0.75+0.5+23.75+1.0+1.0）。(2)隧道建筑限界净高5.0m，检修道净高2.5m。3.洞内环境控制标准：(1)洞内一氧化碳允许浓度：正常营运时为250ppm;交通阻塞时为300ppm。(2)洞内烟雾允许浓度：0.0065 m-1。4.照明标准：路面基本照明亮度为9.0cd/m2。三、 工程概况1.总体介绍大坪子隧道位于荔浦县大塘镇交椅水库北约1km处，隧道设计型式为分离式隧道，隧道左线起讫里程桩号：纵断ZK35+070-K35+510，长440m；ZK35+070ZK35+273.25位于R=11000m的竖曲线上，ZK35+273.25ZK335+510纵坡-1.877%；隧道平面左线ZK35+070ZK35+149.907处于缓和曲线段上，ZK35+149.907ZK35+510处于直线段上。隧道右线起讫里程桩号：K35+090-K35+550，长460m。纵断K35+090K35+274.5处于R=11000竖曲线上；K35+274.5K35+550纵坡-1.9%；隧道平面右线K35+090K35+361.700处于缓和曲线段上（其中K35+090K35+156.7路面横坡有超高变化，由1.56%至-2%，K35+119.2处为平坡），K35+361.700K35+550处于直线段上。按隧道分类属短隧道，隧道最大埋深约65m。2. 自然地理大坪子隧道位于低山丘陵区，地形起伏较大，受构造影响，沟谷深切，呈V型谷，坡度较大，隧道入口自然坡度为2030，出口自然坡度为4045，隧道中部为山丘的鞍部，横向坡度不大，山体最高点为K35+265，海拔高度为301.3m，出洞口部位纵向坡度较大，向前约50m处为一深沟。隧道地表植被多为次生林，局部为人要种植的幼桉。场地地处北回归线北侧，属亚热带湿润气候区，日照充足，雨量丰沛，四季分明，夏长冬短，春秋均等。据荔浦县气象站气象观测资料统计，多年平均气温19.6，七月最热，月平均气温33.4，一月最冷，月平均气温6.1，极端最高温39.3；极端最低气温-2.9.多年平均降雨量1424.4mm，最大年降雨量为2053mm，最小年降雨量936mm；最大日降雨量169.2mm，降雨量年内分配不均，1月份降雨量最少，约占全年降雨量的3.3%，5月份降雨量最多，约占全年降雨量的18.2%，48月份汛期降雨量占全年降雨量的68.9%。多年平均相对湿度79%，最小相对湿度9%；多年平均蒸发量1517mm；多年平均日照时数1473小时。四、工程地质条件1 地质构造本地区一级大地构造单元为华南台地，二级构造单元为南华活动带（），三级构造单元为桂中-桂东褶皱系（1），四级构造单元为海洋山凸起（13）。区内未见大的断层通过。隧道区地层及产状分别为：泥盆系中统信都组（D2x），产状为023。2 地层本隧道位于工程地质分区III区内，据地质调查及钻探揭露，隧道主要地层有第四系残坡积层（Q4el+dl）、泥盆系中统信都组（D2x）。现由新至老分述如下： 2.1第四系残坡积层（Q4el+dl） 6-4层 高液限黏土：灰黄色，硬塑，饱和，含约20%风化泥岩碎块，表层多含有植被根须。2.2泥盆系中统信都组（D2x）21-1层 全风化泥岩：灰黄色，全风化，略显层层 局部夹有强风化泥岩碎块，易崩解，钻探揭露层厚0.502.30m。21-2层 强风化泥岩：黄褐色，强风化，泥质结构，薄中层状构造，风化裂隙发育强烈，岩体破碎，具有崩解特性，属软岩，采取岩芯多呈块状，少量短柱状，采取率80%，RQD为0。钻探揭露层厚0.808.60m。21-3层 中风化泥岩：灰色，中风化，泥质结构，中厚层状构造，裂隙一般发育，节理面强风化，具有崩解特性，采取岩芯呈短柱状、块状，采取率97%，RQD为67%。本次钻探揭露该层层厚2.802.90m。21-4层 微风化泥岩:灰色，微风化，泥质结构，中厚层状构造，岩体完整，层上表面有少量风化裂隙，具有崩解特性，属软岩，采取岩芯呈长柱状，局部呈短柱状，少量块状，采取率90-95%，RQD为80-90%。本次钻探揭露该层层厚10.9017.50m。3 地震据广西壮族自治区地震志历史资料记载，场区周围的荔浦、桂林、兴安等地，自1650年至今发生较大的地震6次，震级33.5级，1974年以来未发生过较大的地震，震级小于1级，地震烈度小，均为有感地震，未发生过5级以上的破坏性地震。根据中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反映谱特征周期区划图，线路区域的地震动峰值加速度为小于0.05g，反应谱特征周期为0.35s，即位于小于度地震烈度区内。4水文地质条件 隧道区地下水类型主要为孔隙水及基岩裂隙水，均接受大气降水渗入补给，其富水性，透水性均较差，分布不均匀，本次钻探未揭露有地下水，隧道开挖时不会引起较大的涌水，仅有个别地段可能出现渗水现象。5不良地质现象隧道出洞口边坡未见有易崩塌岩块，但开挖后易产生滑塌可能，本隧道埋深较小，洞室范围内为非高地应力区。隧道周边亦未发现有崩塌及滑坡等不良地质现象，场地稳定性好。6隧址区工程地质条件6.1隧道围岩分类原则依据公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）附录G及广西地震烈度区域图有关规定，并结合隧道地层岩性及岩芯RQD值，对隧道围岩类别及岩体结构划分如下：全强风化泥岩围岩级别为V级，岩体呈碎石状镶嵌结构，节理裂隙发育，RQD为010%左右；中风化泥岩围岩类别为V级，岩体大块状砌体结构，节理裂隙发育，RQD为67%左右；微风化泥岩围岩级别为IV级，岩体呈巨块状整体结构，节理裂隙不发育，RQD约为80-90%。6.2隧道围岩岩石等级及土、石工程地质分级据岩块单轴饱和抗压强度指标及软化系数，参照公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）附录G、B及公路隧道设计规范JTG D70-2004，本隧道泥岩属于易软化岩，土石等级为IV级软岩，表层为III级硬土。6.3隧道围岩级别划分及洞室稳定性评价本隧道围岩共分为1个级别，全隧道从进口至出口，其露的岩层均为微风化泥岩，其节理裂隙一般发育，稳定性较好，围岩等级为IV级，岩体呈巨块状整体结构，施工时可能产生零星小坍塌。本段在进口及出口位置埋深较浅，局部可能产生较多风化带基岩裂隙水渗出现象。隧道中部因埋深较深，不会产生较多基岩裂隙水渗出现象，局部可能有零星滴水。7隧道进口稳定性评价7.1、进口本隧道进口位于一小冲沟谷内，存在地表水防水防排、防渗、防冲刷问题，渗流稳定性差；隧道进口顶部为全强风化泥岩带，属于V级围岩，其承载力较低。进口位置岩性为微风化泥岩，属于IV级围岩，承载力稍高。进口段边坡岩层倾向与坡向相同，呈不利组合，稳定性较差。同时进口段坡面以全中风化泥岩为主，泥岩具有崩解特性，在开挖后基岩易风化，其密度亦随之降低，特别在遇水时极易崩解，在自重应力及下滑力的作用下经蠕变作用，形成大的裂隙，同时受岩体本身节理及其它软弱结构面的影响，开挖的洞口边坡容易产生碎落、坍塌，甚至形成大的滑坡，导致边坡失稳，对施工会产生一定影响，必须清除或稳固后方可进掘。7.2 出口本隧道出口位于一小冲沟谷中，亦存在地表水防水防排、防渗、防冲刷问题，渗流稳定性差；出口处上部处于全强风化泥岩带，属于V级围岩，其承载力较低。出口段边坡岩层倾向与坡向相反，稳定性较好，但出口段坡面上部以全强风化泥岩为主，泥岩具有崩解特性，开挖后基岩易风化，其密度亦随之降低，特别在遇水时极易崩解，在自重应力及下滑力的作用下经蠕变作用，形成大的裂隙，同时受岩体本身节理及其它软弱结构面的影响，开挖的洞口边坡容易产生碎落、坍塌，甚至形成大的滑坡，导致边坡失稳，对施工会产生一定影响，必须清除或稳固后方可进掘。五、设计要点 隧道横断面除应符合建筑限界的规定外，还应考虑各种附属设施的安装空间。隧道净空图见隧道建筑限界图。路面采用单面横坡。1洞口位置及洞门形式：根据地形、地质条件，结合排水要求，以“早进洞、晚出洞”的原则来确定洞口位置和洞门型式，确保洞口及洞门的安全可靠。左线进口端洞口桩号为ZK35+070，采用削竹式洞门；右线进口端洞口桩号为K35+090，采用削竹式洞门；左线出口端洞口桩号为ZK35+510，采用削竹式洞门；右线出口端洞口桩号为K35+550，采用削竹式洞门。各洞门设计尺寸见相关设计图，如果地形地质条件与现场实际情况不符，洞口位置和洞门型式可适当调整，以确保安全、经济、美观、实用。洞口施工时应当进行必要的防护，施工后应当进行必要的绿化。隧道洞门段、明洞段开挖时注意边仰坡的开挖范围和坡度，坡率变化处采用圆角法开挖。明洞与洞门结构段在起拱线以下采用C15混凝土回填。边仰坡在施工期间进行锚喷网防护，但是施工完毕后将外露部分的喷射混凝土拆除，并在条件允许的情况下进行必要的绿化处理。2.洞身衬砌形式: 本隧道支护衬砌结构形式是遵循“新奥法”原理设计的。根据不同围岩级别，初期支护采用喷、锚、网、钢拱架的不同组合，二次衬砌采用钢筋混凝土。结合本隧道的地形条件，工程地质条件及工程水文地质条件, 又不使工序转换复杂频繁，在确保安全可靠，经济合理的情况下，确定出以下几种衬砌断面形式：削竹式洞门衬砌：为进、出口洞门衬砌形式。S4q衬砌：在地质条件差、地表覆盖层浅但是有条件暗挖进洞的地方采用该衬砌形式，适用于级围岩浅埋段。施工要点是先打设大管棚或小导管，然后注浆，浆液凝固后进行弱爆破、短掘进。纵断图中该类型衬砌除注明管棚段外，其他段超前支护均采用注浆小导管。S4衬砌：在级围岩深埋段采用该类衬砌。采用超前锚杆作为地层稳定措施。以上各类围岩的具体支护参数详见相关施工图表。各种衬砌支护参数在施工过程之中可适当调整。如果施工中出现地质资料中未提到的围岩级别，应当根据实际地质情况结合支护衬砌参数表进行变更，并重新确定相应的开挖工序，确保工程施工安全与质量。3.辅助施工措施本隧道采用了3种辅助施工措施，分别为管棚施工、超前小导管施工、超前锚杆施工。(1) 管棚施工：适用在洞口进出口暗挖段，主要作为暗挖进洞施工安全保障。管棚采用长度24米89钢管，环向间距0.4米，采用水泥-水玻璃双液注浆，注浆压力 1.01.5MPa，扩散半径不小0.4米。(2) 超前注浆小导管施工：适用于级围岩浅埋段。小导管采用长度4.2米50钢管，环向间距0.35米，施作范围为103度，采用水泥-水玻璃双液注浆，注浆压力 0.51.0MPa，扩散半径不小0.3米。超前小导管保持不小于1.2m的搭接长度。(3) 超前锚杆施工：适用于级围岩深埋段。超前锚杆采用长度4.2米22钢筋，环向间距0.5米，施作范围为109度，超前锚杆保持不小于1.0m的搭接长度。4.防排水:隧道防排水应当遵循“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。隧道建成后，应满足拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水，隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。(1)防水工程：包括衬砌柔性防水工程及衬砌漏水防水工程。衬砌柔性防水工程：二次衬砌与喷射混凝土之间设置ECB复合土工防水板作为柔性防水设施。衬砌漏水防水工程包括：衬砌结构自身要求密实（抗渗等级不低于S8）；沉降缝采用背贴式止水带加中埋式橡胶止水带防水和施工缝采用背贴式止水带防水加止水条防水；为保证衬砌混凝土质量，须采用泵送混凝土浇注。(2)排水工程：包括衬砌背面排水工程、路缘排水工程以及洞顶截水工程。衬砌背面排水工程: 二次衬砌与喷射混凝土之间环向设置MF12塑料盲沟，使水能沿环向管排到衬砌墙脚处，在墙脚处有纵向100mmHDPE排水管，再用横向排水管将纵向排水管里的水引排到电缆槽下排水沟内，再经排水沟将洞水排至路基边沟。隧道开挖过程中如果拱部和侧墙有集中出水点，应当根据出水情况和地下水系条件进行注浆封堵，然后出水点处加设100半圆形环向排水管将可能复出的地下水引到墙脚纵向100mmHDPE排水管。路缘排水工程:在隧道路面较低侧设排水边沟，将隧道内清洗等污水收集到边沟排到洞外。由于路面横坡的变化（超高），在隧道路面横坡为0处（K35+119.2处）设1085mm钢管过渡。洞顶截水工程：根据地形地势及汇水面积，进口端左线、右线洞口上部各设置一道截水沟，左线出口洞口上部设置一道排水沟，右线出口洞口上部设置两道排水沟，将山体地表水引排至隧道外路基边沟中。施工期间可根据实际需要设置截水沟，引排地表自然降水。（3）削竹式洞门防排水：洞顶部夯填500mm粘土隔水层防水，衬砌顶铺设ECB复合土工防水板加土工布，衬砌后集水用排水管引到纵向排水管。5.消防：采用灭火器系统，每个消防洞内配设2台MFZL14干粉式灭火器，消防洞布设在行车前进方向左侧，纵向间距为50m。6.照明：另见机电图纸。7. 洞内装修及防火涂料：为了便于清洗隧道衬砌表面，在隧道电缆槽顶面以上3.38 m范围之内用白色瓷砖镶面；为了增强防火及照明效果，在拱部范围应用浅黄色防火涂料喷涂。防火涂料的技术指标如下：防火涂料技术指标序号检验项目技术指标缺陷分类1在容器中的状态经搅拌后呈均匀稠厚液体，无结块C2干燥时间，表干/h24C3粘结强度/MPa0.1A4干密度/kg/m3800C5耐水性/h经720h试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色A6耐酸性/h经360h试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B7耐碱性/h经360h试验后，涂层不开裂、起层、脱落，允许轻微发胀和变色B8耐冻融循环试验/次经15次试验后，涂层不开裂、起层、脱落、变色B9耐湿热性/h经720h试验后，涂层不开裂、起层、脱落、变色B10耐火性能涂层厚度/mm202A耐火极限/h2.0隧道防火涂料除耐火性能、粘结强度、耐水性（不合格属A，不允许出现）外，其余理化性能尚有严重缺陷（B）和轻缺陷（C），当隧道防火涂料B1且B+C3时，亦可综合判定产品质量合格，但结论中需注明缺陷性质和数量。8. 路面设计：采用沥青混合料上面层与水泥混凝土下面层组合的复合式路面，面层以下C40钢纤维混凝土基层。六、建筑材料要求1.喷射混凝土：洞身初期支护喷射混凝土采用C25早强素混凝土。洞口边仰坡防护采用C20素混凝土。施工时喷射混凝土采用湿喷工艺。2.锚杆：初期支护系统锚杆及超前锚杆等均采用22全粘结砂浆锚杆。锚固用水泥砂浆强度等级不应低于M20，水灰比为1：0.401：0.50，砂灰比1：1.0左右，砂子的粒径不得大于1mm。锚杆钻孔直径应大于杆体直径15mm，杆体周围砂浆保护层厚度不小于8mm。3.注浆超前管棚和导管: 管棚采用896热轧钢管，超前小导管采用 505热轧钢管。注桨浆液采用水泥-水玻璃浆，水泥浆和水玻璃体积之比为 1：0.5，水泥强度等级为42.5级。水玻璃波美度为35，模数为2.4。4.初期支护钢筋网：使用8钢筋。5.混凝土：各种衬砌拱圈、侧墙、仰拱衬砌均用C30混凝土。仰拱回填采用C15混凝土。排水沟、边沟及电缆沟盖板采用C30混凝土预制，电缆槽侧壁采用C25混凝土浇注。6. 路面上面层为40mm厚改性沥青马蹄脂碎石（阻燃）+60 mm中粒式沥青混凝土 (AC-20-)，下面层采用260mm厚C40水泥钢纤维混凝土，基层采用120mm 厚C20混凝土。7.钢筋分别采用HPB235光圆钢筋和HRB335带肋钢筋。 8.钢拱架： S4q初期支护采用I18工字钢拱架； S4初期支护采用I14工字钢拱架。9.环、纵、横向排水管：环向排水管采用MF12塑料盲沟；纵向及横向则采用100HDPE排水管。MF12塑料盲沟的主要技术指标为：单片材料厚度25mm，宽度120 mm，初始孔隙率不小于85%，当压强为70KPa时，剩余厚度不小于22.5 mm，当压强为130 KPa时，剩余厚度不小于20 mm，当压强为190 KPa时，剩余厚度不小于17.5 mm。10. 防水板（执行规范：GB18173.1-2006 高分子防水材料 第一部分 片材）为了确保高效优质的施工，采用1.2mm厚ECB（乙烯-共聚物沥青）防水板(与密度不小于300g/m2土工布点状复合)。横纵方向的性能均应满足：断裂拉伸强度（常温）：14MPa；断裂伸长率（常温）：500；撕裂强度：60kN/m；低温弯折温度：35无裂纹；不透水性：0.3MPa 30min无渗漏。防水板的搭接接头采用焊机焊接，双缝，焊缝宽度20mm，搭接宽度100mm，不得漏焊。11无纺布（执行规范： GB/T176391998）尺寸规格：每平方米质量应大于300g，厚度：2.2mm检测指标：断裂强力：15kN/m；断裂伸长率：4080；CBR顶破强力：2.6kN；纵横强度比：1.5；撕破强力：0.42kN；垂直渗透系数：5.510-2cm/s。12. 止水条（执行规范：GB/T 18173.3-2002 腻子型）检测指标：体积膨胀倍率：300；高温流淌性（805h）：无流淌；低温试验（202h）：无脆裂 。13止水带（执行规范：GB 18173.2-2000 B型）规格尺寸：300mm10mm、500mm10mm；检测指标：硬度（邵氏A度）：605；拉伸强度：15MPa；拉断伸长率：380；压缩永久变形（7024h）：35，（23168h）：20；撕裂强度：30kN/m；脆性温度：45。七、施工注意事项1.隧道施工前应做好施工放样工作，复核水准高程和导线控制点，确保平面线位和纵断高程准确无误。2.洞口施工：明槽开挖应由上至下分层开挖，同时一定要将其附近的边坡及仰坡按设计要求加固处理。护拱及管棚施工完毕，方可暗挖进洞，在保证安全进洞的同时，尽量减少边仰坡的开挖与回填工程，确保隧道洞口周边的自然环境不受破坏。3.隧道暗挖施工：各级围岩段严格按照隧道施工规范及锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB 50086-2001）要求，根据不同级别围岩采用不同的合理的施工工法进行施工，及时进行超前支护和初期支护，二次衬砌要尽早施作。4. 因为隧道工程地质及水文地质均为隐蔽性情况，可能出现文件提示的情况与实际地质出现较大差异的现象，为了保证对将要开挖的区段围岩情况有准确了解，一定要在施工过程中应采取超前钻探探测前方围岩地质变化情况或采取地质雷达探测系统对隧道区地质超前预报，及时掌握地质变化情况，如果围岩情况有变化，相应的设计参数、施工工序及工艺也要作适当调整。5.各类衬砌施工方案S4q衬砌断面：采用三台阶留核心土的方法进行开挖与支护。S4衬砌断面：采用上下台阶留核心土的方法进行开挖与支护。6.地下水：地下水均应在施工过程中化验水质，分析是否有侵蚀性，以便施工中妥善处理。7.监控量测 ：隧道新奥法施工中监控量测是一个重要组成部分，利用监控量测结果分析围岩变形规律和支护状态，以指导施工。如发现异常情况应及时采取措施进行处理和补救，所以在整座隧道的施工过程中应及时支护，勤量测。围岩允许变形值见锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB 50086-2001）。(1)洞口段10-15m范围之内，应至少布35个测点进行位移监测。(2)洞内围岩每隔适当距离布设一个收敛断面，每个收敛断面至少拱腰、边墙各有一对量测点。8. 隧道围岩以泥岩为主，泥岩具有遇水泥化、软化和脱水开裂等特征，施工中开挖后应及时对围岩进行初喷封闭，防止龟裂后脱落；同时对隧道内积水应进行及时排除，不要让积水长时间浸泡拱脚。八、隧道弃渣本路段隧道规模较大，隧道弃渣量大，通过全路段的土石