隧道下穿高速公路设计方案.doc

大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程（暗挖下穿沈大高速路部分）设 计 方 案 （全一册）铁道第三勘察设计院集团有限公司二一一年九月 天津1概述1.1 设计依据（1）大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程线路施工图九里站石河高铁站（DK13+257DK35+300）（2010年11月）（2）大连市快轨3号线续建工程（金州至普兰店段）地下管线探测（DK13+257DK35+300）技术报告（2010年12月）（3）大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程沿线1：500电子地形图；（2010年10月）（4）大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程三十里堡隧道（DK28+100.0DK28+950.0）岩土工程勘察报告（2010年11月）（5）大连市金州新区至普湾新区城际铁路工程勘察设计总承包合同（2010三计经021号）；（6）2011年3月11日至13日辽宁省国际工程咨询中心的金州至普兰店湾新区城际铁路工程可行性研究报告专家评审意见；（7）2011年3月1日，大连市政府办公厅关于金普城际铁路及金州西线工程建设的会议纪要；（8）大连市金州新区、保税区、普湾新区及普兰店市对线路走向和站位的意见函，哈大客专公司对下穿客专的意见函；（9）环评报告（初稿）、水保批复意见；（10）有关技术工作联系单、会议纪要和相关会议精神。1.2 设计范围线路沿沈大高速公路东侧铺设，西侧为黑大线，隧道长730m。隧道设计范围为右线里程DK28+160.000DK28+890.000，右线长730m。隧道于DK28+424.000处设置废水泵房。DK28+160.000DK28+345.000和DK28+515.000DK28+890.000两段为明挖段，于DK28+345.000DK28+515.000段下穿沈大高速公路的3个匝道，采用矿山法开挖。表1 金普线下穿国道表（隧道部分）编号 下穿道路名称既有道路里程 设计铁路里程 1沈大高速路基匝道 DK28+345DK28+5151.3 设计原则及采用标准1.3.1 结构设计应根据结构类型、使用条件、荷载特性、施工工艺等条件进行，充分考虑工程地质、水文地质条件和各阶段应力变化的特点，结构或构件应满足强度、刚度、稳定性和耐久性要求。并满足防水、防火、防迷流的技术要求。为确保地下结构具有足够的耐久性，地下永久性混凝土结构应根据环境类别，按设计使用年限进行耐久性设计；临时性混凝土结构可不考虑混凝土的耐久性要求。地下结构主要构件的设计使用年限为100年。相应结构设计基准期均采用50年。1.3.2 隧道明挖段主体结构的安全等级按混凝土结构设计规范的规定确定为一级，区间中的各类结构构件的安全等级宜与整个结构的安全等级相同，构件重要性系数0取1.1。临时性结构若周边环境保护等级较低，安全等级可为二级，构件重要性系数0取1.0。在地震荷载作用下，构件重要性系数0取1.0。1.3.3 结构设计应按最不利地下水位情况进行抗浮稳定验算。在不考虑围护结构侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05。当适当考虑围护结构侧壁磨阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。当结构抗浮不能满足要求时，应采取相应的工程措施。1.3.4 区间结构应分别对其在施工阶段和正常使用阶段进行强度计算，必要时还应进行刚度和稳定性计算。对于钢筋混凝土结构尚应进行抗裂或裂缝宽度验算。钢筋混凝土的裂缝开展允许值应根据结构类型、使用要求、所处环境条件和防水措施等因素加以确定。当计及地震或其它偶然荷载作用时可不验算结构的裂缝宽度。在永久荷载和可变荷载标准组合作用下的最大裂缝宽度应不大于0.20.3mm,其控制标准如下：顶板的顶面和底板的底面max0.2mm；顶板的底面和底板的顶面max0.3mm；侧墙外侧max0.2mm；侧墙内侧max0.3mm；中层板max0.3mm。裂缝宽度采用混凝土结构设计规范（GB50010-2002）计算。并考虑温度作用和混凝土收缩对结构开裂的影响。当设计采用的最大裂缝宽度的计算式中保护层的实际厚度超过30mm时，可将保护层厚度的计算值取为30mm。1.3.5 结构设计应采取防止杂散电流对结构物腐蚀的措施。主体结构要分段实现主受力钢筋的纵向可靠焊接及设置测防端子，主体结构防水层应有良好的电气绝缘性能。1.3.6 区间结构防水设计应满足地下工程防水技术规范（GB50108-2001）的要求，并充分考虑大连地区地下水丰富并具有不同腐蚀性和潮湿多雨的气候条件对施工的影响，应遵循防水方案优先于结构方案的原则。1.3.7 地下结构满足防火（灾）要求，结构耐火等级为一级。1.3.8 主体结构设防烈度为7度，主体结构抗震等级按二级采取抗震构造措施，以提高结构和接头处的整体抗震能力。1.3.9 采用主要设计规范：地铁设计规范（GB50157-2003）地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）(2003年版)建筑结构荷载规范（GB50009-2001）(2006年版)混凝土结构设计规范（GB50010-2002）钢结构设计规范（GB50017-2003）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）建筑抗震设计规范（GB50011-2001）(2010年版)建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）铁路隧道设计规范（TB10003-2005）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）地下防水工程质量验收规范（GB50208-2002）混凝土结构耐久性设计规范（GB/T50476-2008）城市轨道交通项目建设标准（建标104-2008）城市轨道交通技术规范（GB50490-2009）采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019- 2003) 通风与空调工程施工质量验收规范（GB50243-2002）建筑设计防火规范（GB50016-2006）；公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）；声环境质量标准（GB3096-2008）其他相关国家及辽宁省、大连市的规范、规程。2设计方案2.1 工程概况隧道沿沈大高速路东侧铺设，在DK28+345.000DK28+510.000处暗挖下穿沈大高速3个附属匝道，暗挖段长170m。此段隧道处于半径为2000m的曲线上，线间距为3.6m3.851m，采用矿山法施工，结构采用单洞双线马蹄形。本隧道以27的下坡进入明挖段，进入暗挖段为上坡，坡度为4.3，以4.3上坡进入明挖段，然后再以25上坡出隧道。地面高程约为15m，暗挖段下穿高速公路匝道时增加高度约7m。2.2 设计情况及防护措施2.2.1 基本情况暗挖段区间结构为马蹄形断面，复合式衬砌。初期支护尺寸为350mm厚C25喷射混凝土，支护采用钢格栅，二次衬砌采用C35钢筋混凝土，厚度为600mm。2.2.2 匝道止水帷幕采取的防护措施考虑到匝道的通车问题，两侧单行匝道在打止水帷幕的时候考虑在两侧修便道进行交通疏解，达到施工且不影响通车顺利的目的并在施工完毕之后恢复道路；中间双向匝道采取先施工左边并将左边车道改移至右边，与右边车道合用；在施工完左边后还原道路，同时施工右边并将右边车道改移至左边，与左边车道合用，施工完毕后恢复道路。2.2.3 进洞超前支护采取的防护措施正线开挖前，拱部180度范围采用双排小导管超前支护并预注浆加固地层,规格42X3.25mm（外径X壁厚）的普通水煤气花管，首排外插角度30，环向间距300mm，纵向布距2.0m一环，长3.5m；第二排15，外插角度15，环向间距300mm，纵向布距0.5m一环，长3.5m。采用小导管注浆加固地层。考虑到匝道附近沉降的问题，在暗挖段两个端头部分各5m范围内，导管水平打入，并采用两排导管，首排和第二排均环向间距300mm，纵向布距5.0m一环，长6m。隧道两侧打设600400的旋喷桩止水。2.2.4 初期支护施工时采取的防护措施初期支护厚度350mm，采用格栅支护。考虑施工时带来的沉降，初期支护背后采用水泥浆液或水泥砂浆，注浆孔沿拱部及边墙布设，环向间距：拱部2m，边墙3m，纵向间距3m，梅花型布置，注浆深度为初支背后0.5m ，注浆终压0.5MPa。防水板与内衬结构之间（拱部）应采用后注浆，在灌注内衬混凝土时，应预埋注浆管，环向间距3m，纵向间距5m，按梅花形布置，浆液采用高强无收缩水泥浆液，注浆终压0.2MPa。2.2.5 背后回填注浆时采取的防护措施初期支护及二次衬砌背后采用二次压浆，来减少施工对高速公路匝道部分所带来的沉降影响。初期支护背后采用水泥浆液或水泥砂浆，注浆孔沿拱部及边墙布设，环向间距：拱部2m，边墙3m，纵向间距3m，梅花型布置，注浆深度为初支背后0.5m ，注浆终压0.5MPa。防水板与内衬结构之间（拱部）应采用后注浆，在灌注内衬混凝土时，应预埋注浆管，环向间距3m，纵向间距5m，按梅花形布置，浆液采用高强无收缩水泥浆液，注浆终压0.2MPa。注浆前应对掌子面采用网喷混凝土封闭。注浆过程中应经常检