紫金山隧道设计说明

紫金山隧道设计说明1工程概况第二EPC合同项紫金山隧道位于云南段大理市巍山县紫金村，隧道进口，隧道全长约175KM。隧道进口位于徐村水库左岸紫金山一冲内，出口位于徐村水库大坝前约1KM，漾濞江左岸一冲沟内，进口桩号为ZJS001，出口ZJS002。隧道水平长度1794M，实长17967M，纵向坡度采用“人”字坡，进、出口端坡比分别为10、7925，坡长分别为950M，844M。洞身断面采用直墙，净断面尺寸为38M38M（宽高）。隧道内安装2条管道，天然气管道管径为D1016MM，设计压力为10MPA；原油管道管径为D813MM，设计压力为15MPA。2设计依据1）中缅油气管道工程国内段隧道工程第二EPC合同项合同；2最终版隧道初步设计文件及审批文件；3）招标阶段发布及相关的澄清文件；4）有关的勘察、测量资料；3隧道主要设计规范标准1）输气管道工程设计规范GB5025120032）油气输送管道线路工程抗震技术规范GB5047020083）油气输送管道穿越工程设计规范GB5042320074）油气输送管道穿越工程施工规范GB5042420075）油气长输管道工程施工及验收规范GB5036920066）混凝土结构设计规范GB5001020027）砌体结构设计规范GB5000320018）钢结构设计规范GB5001720039）建筑地基基础设计规范GB50007200210）建筑抗震设计规范（2008年版）GB50011200111）建筑工程抗震设防分类标准GB50223200812）岩土工程勘察规范2009年版GB50021200113）工程岩体分级标准GB50218199414）地下工程防水技术规范GB50108200815）锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086200116）钢结构工程施工质量验收规范GB50205200117）建筑边坡工程技术规范GB50330200218）铁路工程抗震设计规范GB50111200619）石油天然气建设工程施工质量验收规范管道穿跨越工程SY4207200720）铁路隧道设计规范TB100032005/J449200521）铁路隧道施工规范TB102042002/J163200222）天然气输送管道用钢管通用技术条件Q/SYGJX101200923）油气管道山岭隧道设计规定CDPGPCCR0052009/B4隧道工程地质条件及评价41隧道自然地理条件411地形、地貌场地属低中山地貌，线路轴线经过处山顶高程一般在16001700M，谷底高程一般在13251400M，地形切割较为强烈，相对高差约200400M，山顶为尖顶状，脊线呈锯齿状，地形起伏大，山坡较陡，植被茂密，山间沟谷多呈现“V”形。隧道进口处山坡坡度较缓约1015，植被差，覆盖率小于30；出口处山坡坡度较陡约为3540，植被茂密，覆盖率大于70。412气象水文按全国气候带划分指标，管线由西向东经过云南省的南亚热带、北热带、中亚热带、北亚热带和南温带5个气候带。其中大理市、巍山县属于北亚热带气候区，四季分明，其气象要素详见下表。勘察区气象要素汇总表气温降水量MM蒸发量MM风速M/S地区平均气压MB多年平均相对湿度多年平均极端最高极端最低多年平均日最大多年平均降水日数天多年平均日照时数小时年平均年平均年最大风向多年平均年霜日天大理市801661501543442979610596136813572282824267ENE688巍山县825370156161338467427791185513422316223WSW724勘察区属澜沧江支流漾濞江。漾濞江流域面积为4330KM2，比降为033，最大流量为1330M3/S，最小流量为52M3/S，平均流量为6238M3/S。在隧道进口冲沟底部，为季节性流水，一般集中在雨季，流量较大，据调查流量约100200L/S，为潜在泥石流沟，容易引发泥石流；隧道出口沟内，为季节性流水，一般集中在雨季，流量相当大，据调查流量约100300L/S，为泥石流多发沟。413交通条件隧道进出口可依托G320国道（里程桩号3211），沿徐村水库左岸沥青公路约15KM到达进口冲沟沟口，再前行约4KM到达出口沟口，交通条件相对便利。42区域地质构造及地震421区域地质构造据中缅油气管道工程云南段建设项目地质灾害危险性评估报告20076中相关内容，中缅管道沿线构造极为复杂，断裂纵横交错，褶皱发育，但多数褶皱形态不完整。纵观全区构造，西部和东部的差异较大。西部瑞丽南华段处于青、藏、滇、缅、印尼“歹”字型构造体系与经向构造体系复合部位，NNW向构造和SN向构造为主体骨架。一系列SN向，NNW向构造线渐成撒开状态，在瑞丽龙陵呈NESW向延伸的构造带；东部南华富源段处于川滇经向构造为主体与云南“山”字型构造东翼和脊柱复合部位，SN向构造和NNE向构造为主体骨架，嵩明富源一系列NNE向或NE向构造线平行展布。据区域构造资料，勘察区附近主要发育有F14断裂，简述如下F14漾濞江断裂（德钦阿墨江深大断裂）自隧道右侧约1KM处通过，断裂走向340，倾向NE，倾角3665，云南省境内长达800KM，是兰坪思茅洋壳向扬子古陆及其增生地体俯冲的板块缝合线，对隧道建设有一定影响。422场地抗震设防烈度建筑抗震设计规范GB500112010及中国地震动参数区划图GB183062001国家标准第1号修改单2008年6月11日，隧道所在场地地震动峰值加速度为020G，地震动反应谱特征周期为040S，相应的抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第三组。43工程地质条件431地质构造工程区岩层总体为单斜构造，进口段岩层总体产状为60701020，出口段岩层总体产状为2102403040，其间有褶曲发育，产状大致位于2102403040至60701020之间变化。（1）断裂场区内无深大断裂通过，F14漾濞江断裂（德钦阿墨江深大断裂）自隧道右侧约1KM处通过，建议设计考虑相应的抗震措施。根据大理州漾濞江徐村水电站初步设计报告（昆明勘测设计研究院地质处，199312）可知，隧洞出口下游2030M沿冲沟有断层F7通过，产状N104067（弧形），为三级结构面，延伸一般35KM，破碎带宽一般34M，平面上呈斜列弧形，断层带由糜棱岩、碎裂岩组成，为压扭性逆断层。该断层为非活动性断层，可不考虑断层对隧道的影响。（2）节理根据工程地质测绘结果，隧道通过段岩体节理较发育，受岩性、构造控制，产状在不同部位有所变化，进口地层岩性主要为变质长石石英砂岩夹泥质板岩；出口地层岩性主要为炭质板岩。主要发育3组节理，其特征如下层节理进口主要为60701520，节理线密度约5条/M，间距1030CM，延伸长052M，闭合05CM，节理面平直粗糙，大部分中空无充填，局部岩屑充填；出口为2102403040，节理线密度约10条/M，间距520CM，延伸长052M，张开0105CM，节理面平直粗糙，大部分中空无充填，局部泥质岩屑充填；次一级发育节理进口为23090，节理线密度约3条/M，间距3050CM，延伸长0105M，闭合05CM，节理面起伏粗糙，大部分中空无充填，局部岩屑充填；出口为23090，节理线密度约3条/M，间距3050CM，延伸长0105M，张开053CM，节理面起伏粗糙，大部分中空无充填，局部岩屑充填；更次一级发育节理进口为1807080，节理线密度约4条/M，间距2040CM，延伸长011M，闭合05CM，节理面起伏粗糙，大部分中空无充填，局部岩屑充填；出口为1803040，节理线密度约10条/M，间距520CM，延伸长011M，闭合05CM，节理面起伏粗糙，大部分中空无充填，局部岩屑充填。432地层岩性根据工程地质测绘及钻探揭露，勘察区表层主要为第四系全新统泥石流堆积物（Q4SEF）、残坡积层（Q4ELDL）、崩积层（Q4COL）、洪积层（Q4PL）；隧道下伏基岩主要为三叠系上统麦初箐组（T3M）泥质板岩、变质长石石英砂岩夹有煤层和炭质泥岩、三叠系上统三合洞组上段（T3S2）炭质板岩。地层从新到老共分为8个大层，5个亚层，其特征按进口、出口及洞身分述如下（1）隧道进口地层描述残坡积、崩坡积（Q4EDLCOL）堆积物主要为含碎、砾石粉质粘土，褐灰黄灰色，松散稍密，干燥稍湿，骨架物颗粒成份主要由强中等风化长石石英砂岩碎块组成，碎块呈棱角次棱角形，砾石一般粒径520MM，砾石含量约5；碎石一般粒径20100MM，含量约3040，最大粒径150MM，锤击声哑，易碎；呈可塑硬塑状态，切面规则，稍有光泽，手捻有粘滞感，稍有滑腻感，无摇震反应。岩芯采取率90。该层勘察区内广泛分布，土石工程等级为级。钻孔ZK1揭露覆盖层以残坡积为主，揭露厚度约15M。层全风化泥质板岩T3M浅灰灰褐色，薄中厚层状，泥质结构，层状构造，主要矿物为隐晶质的粘土矿物。原岩结构基本破坏，矿物成份蚀变显著，有残余结构强度。节理发育。岩体极破碎，为散体结构，岩质极软，土石工程等级为级。层强风化泥质板岩T3M浅灰灰褐色，薄中厚层状，泥质结构，层状构造，主要矿物为隐晶质的粘土矿物。原岩结构已部分破坏，矿物成份蚀变显著。节理裂隙发育，节理面大多张开，泥质、岩屑充填。岩体破碎极破碎，岩芯呈砂土状混杂少量碎块状，少量短柱状，岩石完整性差，为碎裂状结构散体结构，岩质软极软。岩石锤击声哑，易碎。岩芯RQD值为0333之间，土石工程等级为级。该层中有一个变质长石石英砂岩夹层。（2）隧道出口地层描述洪坡积（Q4SEFCOLPL）泥石流、崩积、冲洪积层，堆积物主要为含碎、砾石粉质粘土，黄褐色，松散稍密，稍湿，骨架物颗粒成份复杂，主要由强中等风化变质长石石英砂岩、炭质板岩、及灰岩碎块组成，碎、砾石主要呈棱角次棱角形，少量具有一定磨圆度，砾石一般粒径1020MM，含量约510，碎石一般粒径20MM50MM，含量约3040，最大粒径100MM，锤击声哑，易碎，碎石排列无明显特征。粘性土呈可塑硬塑状态，切面规则，稍有光泽，手捻有粘滞感，稍有滑腻感，无摇震反应。岩芯采取率90。隧道出口泥石流堆积物广泛分布于隧道出口冲沟内，土石工程等级为级。层强风化含炭质板岩（T3S2）灰褐灰黑色，变余结构、板状结构，薄层状构造，主要矿物为隐晶质的粘土矿物及碳质、铁质粉末等，由泥岩经轻微变质作用形成，板状劈理发育，板面上有少量绢云母等矿物，微显绢丝光泽，无明显的重结晶现象；原岩结构已部分破坏，矿物成份蚀变显著。岩体板状劈理、节理裂隙发育，裂隙面铁质渲染明显。岩芯以碎块状为主，局部砂土状，岩体极破碎，碎块粒径一般30MM60MM，为碎裂状结构，岩质极软，土石工程等级为级。层中风化含炭质板岩（T3S2）黑灰黑色，变余结构、板状结构，薄中层状构造，主要矿物为隐晶质的粘土矿物及碳质、铁质粉末等，由泥岩经轻微变质作用形成，板状劈理较发育，板面上有少量绢云母等矿物，微显绢丝光泽，无明显的重结晶现象；沿节理裂隙面矿物成份部分已蚀变；岩体板状劈理、节理裂隙较发育，个别裂隙面被铁质渲染。岩芯以碎块状粒径一般40MM70MM为主。岩体极破碎，局部砂土状，为散体碎裂状结构。岩质软，岩石锤击声哑，不易击碎，土石工程等级为级。（3）洞身段地层描述层微风化变质长石石英砂岩T3M浅灰色，薄中厚层状，中细粒结构，层状构造，主要矿物成分为石英、长石等。节理较发育，一般大于3组，节理面多平粗，以缓倾角为主，多见钙质及少量锈膜充填，岩体完整较完整，岩芯多呈短柱状碎块状，为块状结构整体状结构，岩质硬极硬，锤击声脆，岩芯采取率大于90。岩芯RQD值为37624之间，土石工程等级为级。该层夹有多层泥质板岩、炭质泥岩、煤层。1层微风化含炭质泥板岩T3M灰黑深灰色，薄中厚层状，泥质结构，层状构造，主要矿物为隐晶质的粘土矿物，少量炭质，节理发育，一般大于3组。沿节理面风化蚀变现象不明显，多闭合无充填，少部分见钙质、粉砂质充填，岩体较完整，岩芯呈碎块状短柱状，为块状结构，岩质硬，岩芯采取率大于90。岩芯RQD值为102458之间，土石工程等级为级。2层微风化含炭质泥岩T3M灰灰黑色，中厚层状，泥质结构，层状构造，主要矿物为粘土矿物及碳质。此段岩体破碎较破碎，为碎裂状结构，岩质较软，岩芯采取率大于90。岩芯RQD值多为0，仅在4号孔岩芯少量RQD值为6440之间，土石工程等级为级，据推测由断层构造引起此段岩芯破碎。本次勘察过程中在钻孔ZK4中发现3层劣质煤层，其深度分别为395397M，6513660M，105610584M，黑褐色，薄层状，似玻璃光泽，岩体破碎，为碎裂状结构，岩质软。433岩土物理力学性质本次勘察在强风化泥质板岩中进行了重型动力触探试验，试验结果统计见下表本次勘察共取17组岩样进行物理力学性质试验，详细结果见“岩石试验报告”。在统计过程中将异常值剔除，岩层的物理力学性质指标统计见下表三叠系上统麦初箐组T3M泥质板岩物理力学性质指标地层微风化泥质板岩统计项目频数范围值平均值标准差变异系数颗粒密度426828273密度G/CM3块体密度4263276269自然3016035024吸水率饱和3017039026孔隙率4143187156项目岩性频数范围值平均值标准差变异系数实测值88301762050465强风化泥质板岩修正值864824913352010391干燥10532936698713700196抗压强度MPA饱和104585589312880218软化系数40630920815干燥3384240抗拉强度MPA饱和3204131续表上表三叠系上统麦初箐组T3M变质长石石英砂岩物理力学性质指标地层微风化变质石英砂岩统计项目频数范围值平均值标准差变异系数颗粒密度227272271密度G/CM3块体密度2265267266自然200603018吸水率饱和20080310195孔隙率2111257184干燥26659428035抗压强度MPA饱和2629803716软化系数1088干燥461154101抗拉强度MPA饱和4489071434隧道围岩分级通过工程地质测绘、物探、钻探及室内试验等多种手段和方法，根据铁路隧道设计规范TB100032005表327及附录A的规定，并结合前文所述水文地质条件及围岩初始地应力分析评价结果，采用定性、定量相结合的方法对隧道围岩进行综合分级，判定结果见下表。（需说明的是，隧道洞身段围岩分级，是综合工程地质测绘、物探及区域地质资料成果，并参照钻孔资料等进行划分的。）隧道围岩分级紫金山隧道全长1794M，级围岩长359M，占2001；级围岩长1030M，占5741；级围岩长405M，占2258。隧道围岩分级分段里程/长度M地层岩性及结构面特征岩石坚硬程度岩体完整程度岩石质量指标RQD值岩体纵波速度VPMKM/S基本分级地下水状态地应力状态修正后的分级K0010K0095/85强中等风化的薄层状泥质板岩夹砂岩，发育3组结构面，以缓倾角为主，平均间距1525CM，结合差极软岩较软岩极破碎破碎138200高应力K0095K0815/720微风化新鲜变质长石石英砂岩夹泥板岩，局部夹炭质泥岩透镜体及薄层劣质煤层；发育3组结构面，以缓倾角为主，平均间距2035CM，结合差软岩极硬岩较破碎较完整58435211488高应力K0815K1174/359微风化新鲜变质长石石英砂岩夹泥质板岩、含炭质泥板岩；发育3组结构面，以缓倾角为主，平均间距2035CM，结合差硬岩极硬岩较完整完整高应力K1174K1484/310微风化新鲜变质含炭质泥板岩夹变质长石石英砂岩、发育23组结构面，以缓倾角为主，平均间距2035CM，结合差较软岩极硬岩较破碎较完整105458323435高应力K1484K1804/320强中等风化的薄层状炭质板岩，节理裂隙面极为发育，岩芯杂乱无序极软岩软岩极破碎破碎05高应力44水文地质条件441地表水概况隧洞沿线地表水系不发育，仅隧洞进口左侧（东南侧）冲沟具常年流水，流量不大，初测流量约为2L/S；在隧道进口冲沟底部，为季节性流水，一般集中在雨季，流量不大，据调查流量约100200L/S；隧道出口沟内，为季节性流水，一般集中在雨季，流量相当大，据调查流量约100300L/S，为泥石流多发沟。442地下水概况地下水类型分为第四系松散孔隙水及基岩裂隙水。其中第四系松散孔隙水赋存于冲沟底部的坡洪积层（Q4PLDL）碎块石土中，水量较为丰富，一般为大气降水补给，沿地形向低洼处排泄，少量下渗补给。基岩裂隙水一般赋存于变质石英砂岩地层的裂隙中，岩体透水性一般为中等透水性；基岩裂隙水受大气降水补给，向沟谷排泄。由于地形坡度较陡，补给条件差，降水多成为地表径流，仅少量渗入地下，亦因水力坡度大，流径短，迅速排泄，故形成雨季遍地是泉，枯季则流量剧减，甚至断流，地下水多以渗出方式在沟谷排泄。初步勘察期间，隧道入口地下水位埋深359M，相应标高14124M；隧道出口地下水位埋深215M，相应标高135657M。详勘期间，隧道出口ZK6、ZK7钻孔未见地下水；ZK1钻孔地下水位埋深2865M，相应标高140625M；ZK3钻孔地下水位埋深4115M，相应标高174808M；ZK4钻孔地下水位埋深525M，相应标高151554M；ZK5钻孔地下水位埋深14452M，相应标高140549M。443地下水腐蚀性据勘探判定结果，场区内环境水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。444隧道涌水量预测根据计算结果，拟建隧道开挖施工中正常涌水量214857M3/D，最大涌水量257326M3/D。属强烈富水区（段），地下水较丰富。因此隧道在雨季开挖或通过含水体破碎带时，不排除发生突水可能，建议设置相应排水、导水措施并进行地下水的超前探测预报。综合上述分析，结合隧道区水文地质条件和水文地质试验，建议紫金山隧道围岩富水程度按强富水区段考虑。45不良地质作用场地位于中山区，植被茂密，山体较完整。隧道所处山体坡面无明显冲蚀迹象，自然边坡稳定，此次勘察过程中发现三处不良地质作用（1）隧道入口左侧发育一滑坡体，属小型、浅层坡残积层滑坡，滑坡体宽约2040M，长约30M，现状基本稳定。建议在隧道进口施工时予以清除；（2）隧道出口边坡见少量卸荷裂隙发育，发育深度不深，一般深12M，多为松动块石，施工中应及时清除并支护；（3）隧道出口下方为一条泥石流冲沟，堆积物为碎石、砾石夹粉砂质粘土，根据钻孔ZK7钻探结果可知泥石流堆积层厚度约57M，据现场调查，该泥石流沟曾经多次堵塞公路涵洞，后来在管道穿越下游约50M处修建一处拦石坝，防止泥石流再次堵塞公路涵洞。拦石坝上游总体趋于稳定沉积，冲刷较小，可见拦石坝的效果不错，可以借鉴。建议在管道上方修建拦石坝，并将管道埋至基岩面以下。总体来看，地质灾害影响均不大。46隧道工程地质评价461隧道进口段工程地质评价隧道进口洞脸覆盖层主要由第四系残坡积含砾石粉质粘土组成，基岩由三叠系上统麦初箐组（T3M）灰、绿灰色中厚厚层状（局部薄层状）变质长石石英细粒砂岩，夹薄层泥质板岩组成。残坡积层自然稳定坡角介于3040之间，层厚约520M，松散稍密状态，洞面开挖易引起边坡失稳。隧道施工面开挖时，洞口仰坡建议按11坡比放坡开挖；并采取支护措施，按防、排、截、堵相结合的原则设置防、排水系统。进口隧道围岩由强中等风化三叠系上统麦初箐组（T3M）灰、绿灰色中厚厚层状（局部薄层状）变质长石石英细粒砂岩夹薄层泥质板岩组成。中厚厚层状结构，岩质极软较软，围岩分级为级，主要结构面为节理裂隙和层面片理裂隙，岩体节理裂隙纵横交错，多张开，局部充填泥质、岩屑等，部分微张，呈碎裂状状结构，属破碎岩体，岩层产状为60701020，进口岩层总体缓倾山内，为反向坡，由于角度较缓，有利于边坡稳定，但因进口风化强烈（强风化埋深为175M），岩体破碎，加之沟内有雨水冲刷掏蚀，故进口边坡总体稳定性较差，尤其是高强度降雨时，易发生面状或涌流状出水。围岩无自稳能力，隧道开挖围岩易失稳坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，浅埋时易出现地表下陷或塌至地表；开挖时应注意强支护，并及时锁口。潜在的泥石流对工程可能存在一定影响，应调整设计避让，或采取疏、排、支挡等措施。综合以上总体评价进口地质条件差。462隧道出口段工程地质评价隧道出洞口仰坡处覆盖层主要由第四系残坡积夹崩坡积含碎、砾石粉质粘土组成；基岩由三叠系上统三合洞组上段（T3S2）灰、绿灰色薄层炭质板岩偶夹灰色中厚层状粉细粒长石石英砂岩组成。残坡积层自然稳定坡角介于4555之间，层厚约20M，松散稍密状态，洞面开挖易引起边坡失稳。隧道施工面开挖时，将增加洞口边坡的坡度，洞口仰坡建议按115坡比放坡开挖，并采取支护措施，按防、排、截、堵相结合的原则设置防、排水系统。出口隧道围岩由强中等风化三叠系上统三合洞组上段（T3S2）灰、绿灰色薄层炭质板岩，偶夹灰色中厚层状粉细粒长石石英砂岩组成。岩质软极软，围岩分级为级，主要结构面为节理裂隙和层面板状劈理，岩体节理裂隙纵横交错，密集无序，多张开，主要充填泥质、岩屑等，部分微张，呈散体状结构或碎裂状结构，属破碎极破碎岩体，岩层产状为2152403040，岩层走向、倾向与出口边坡为近垂直向，对边坡稳定有利，目前边坡处于稳定状态。隧道在雨季施工，尤其是高强度降雨时，易发生面状或涌流状出水。围岩无自稳能力，隧道开挖围岩极易失稳坍塌，处理不当会出现大坍塌，浅埋时易出现地表下陷或塌至地表；边坡见少量卸荷裂隙发育，发育深度不深，一般深12M，多为小的松动块石，施工中应及时清除并支护。另外，出口段为轻度的泥石流冲沟，以往雨季多见泥石流对公路造成影响，影响均不大。施工期间，泥石流对工程有一定影响，应充分做好相应的准备工作，采取避让或疏、排、支挡等措施。综合以上总体评价出口地质条件差。463隧道洞身段工程地质评价1、隧道洞身围岩稳定性评价隧洞洞身围岩主要为三叠系上统麦初箐组（T3M）灰色变质长石石英细粒砂岩夹薄层状泥质板岩、含炭质泥板岩及少量三叠系上统三合洞组上段（T3S2）炭质板岩。围岩以类为主。主要结构面为节理裂隙和层面片理裂隙，隧道洞轴线和主导节理走向近平行，岩体节理裂隙纵横交错，多张开结合程度差，属较破碎完整的岩体，呈碎裂状整体状结构；中厚厚层状结构，微风化，岩质较软极硬，岩层产状为2102401020，隧洞洞身段轴线与构造形迹方向近正交，利于围岩稳定；变质长石石英砂岩质极硬，约占隧洞总长的80，炭质泥岩岩芯较破碎，易失稳坍塌，处理不当会出现大坍塌；局部夹薄层劣质煤透镜体，隧洞埋深一般在80220M之间，基本位于微新风化岩体当中，全洞基本位于地下水位以下，对围岩稳定不利，在沟谷地段，可能存在集中渗水。隧道所在地段为高应力区，对软质岩将产生变形。2、岩爆与大变形的可能性评价根据第64节，隧道所在地段为高应力区，参照水利发电工程地质勘察规范（GB502872006）附录P表P02，高地应力区的隧道开挖过程中，对较完整的硬质岩洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂缝较多；对软质岩的洞壁位移显著，持续时间较长，成洞性差。根据计算结果该隧道岩爆临界埋深HCR为7471M，大于隧道埋深329M。因此，不会发生岩爆现象。根据第64节，隧道所在地段为高应力区，地层主要为变质长石石英砂岩与泥质板岩互层，岩质极硬硬；局部夹炭质泥岩，岩质软岩，开挖过程中岩应力失衡，洞壁可能会在软岩处产生位移，成洞性差，场区软岩变形可能性较大。3、瓦斯等有毒、有害气体影响及评价根据工程钻探资料显示，钻孔ZK4揭露3层劣质煤层，层厚约30CM，黑褐色，似玻璃光泽，岩芯破碎，场区因瓦斯气体而引发爆炸燃烧的可能性较小，隧道施工中应加强通风，避免因瓦斯气体引发灾害。5隧道设计51隧道设计原则1）严格执行国家、行业、地方颁布的法律、法规、规范、标准和规定；2设计中充分体现“安全第一、环保优先、以人为本、经济合理”的原则，设计要对工程的安全和质量提出明确的、具有可操作性的要求；3）结合地形和地质条件，合理利用自然及社会条件，因地制宜进行设计，方便施工，并有利于隧道的施工和后期的运营维护；4）紧凑布置，节省占地，尽量对当地环境少造成影响；5）设计要贯彻“技术可行、经济合理、安全可靠”的原则；52隧道平纵面设计隧道轴线是根据场区的地形、地貌，在符合输气管道总体走向的前提下，并结合场区工程地质、水文地质条件、两端接线及工程造价等因素综合定出。本隧道轴线平面设计为直线；隧道纵断面综合考虑隧道长度、施工方向、排水、进出口高程等因素，设计为“人”字坡。本隧道纵坡为1、7925，洞口位置可以根据现场实际情况适当调整。53隧道断面尺寸设计结合本工程的特点，隧道内同时布设2条管道（1条直径为D813MM的输油管道，1条直径为D1016MM的输气管道），根据隧道施工、管道安装等施工工艺，同时考虑隧道断面设计的经济性和适用性等各项因素，隧道洞身设计为直墙拱形断面，净断面尺寸为洞宽38M、洞高38M。考虑施工中作业人员安全及运渣时车辆安全避让，隧道内每200M左右设置1处错车道，本隧道共设错车道8处，错车道位于隧道右侧（顺气流方向），其净断面尺寸为洞前端宽8M，后端宽8M，洞高24M，采用城门洞断面，洞深3M。错车道支护方法与相应围岩隧道主体相同，且应避开围岩破碎带。54隧道洞口设计洞门设计以“早进洞，晚出洞”为原则，最大限度地降低洞口边仰坡的开挖高度，以保证山体的稳定，同时减小对洞口自然景观的破坏。洞门型式主要考虑使用功能和地形的协调美观，并尽可能节省投资，充分考虑本合同段隧道洞口地形、地貌等因素，隧道洞口进出口端均采用端墙式洞门，采用钢筋混凝土结构。隧道洞口永久性边仰坡防护与洞外路基边坡协调统一，隧道明洞临时边仰坡及成洞面采用锚网喷防护，即喷C20砼厚10CM，设置65钢筋网间距2020CM及22砂浆锚杆（长3M，间距120120CM，梅花形布置）。隧道洞口外5M和隧道洞口内15M的管沟应由隧道施工单位开挖，洞口内管沟开挖段二次衬砌应延伸至沟底以下02M。隧道及隧道内管道施工完毕后，洞口是否封堵，应由运营管理单位根据实际情况来确定。一般都采用钢大门或机砖封堵，并预留通风孔。根据目前已施工的管道经验，并结合兰成渝山体隧道洞口封堵经验，建议采用MU10机砖封堵，饰面为砂浆抹面。55隧道衬砌设计隧道洞身衬砌设计以新奥法原理为指导，采用复合式衬砌，即以系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土、工字型钢拱架或格栅拱架作为初期支护，并根据不同的围岩级别辅以长管棚、超前小导管等超前支护措施，二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土。隧道衬砌类型、衬砌断面型式、衬砌结构尺寸设计主要采用工程类比法，并对隧道结构进行必要的理论计算及校核，结合构造要求及经济技术比较，根据围岩级别和洞室埋深条件拟定相应的支护参数，详见下表。紫金山隧道复合式衬砌支护参数衬砌类型支护参数明洞级加强级一般V级加强V级一般级级C20喷射混凝土20CM20CM16CM16CM8CM5CM65钢筋网CM202020202525252525252525拱圈22砂浆锚杆22砂浆锚杆22砂浆锚杆22砂浆锚杆22砂浆锚杆22砂浆锚杆长度ML25L25L25L25L20L20系统锚杆间距CM601008010080120100120120120150150424424424424小导管L4ML4ML4ML4M超前支护间距CM24040240402404024050初期支护锁脚锚杆长度M格栅22四根格栅22四根格栅22三根格栅20三根钢架型号及间距CM608080120预留变形量10CM10CM5CM5CM3CM边墙拱顶CM30钢筋35钢筋35钢筋30钢筋30钢筋2525仰拱CM35钢筋35钢筋底板CM30钢筋30钢筋302020规格2020201616主筋间距20CM20CM20CM20CM20CM规格1010101010纵筋间距20CM20CM20CM20CM25CM规格888865二次衬砌箍筋间距20CM20CM20CM20CM20CM56辅助施工措施隧道设计采用的施工辅助措施主要有超前长管棚、超前小导管、超前预注浆等。超前长管棚一般设于两端洞口，防止隧道开挖塌方和仰坡变形；超前小导管适用于、级围岩段，主要防止隧道开挖发生塌方；超前预注浆适用于岩体破碎、地下水发育且可能发生涌突水地段，通过注浆提高围岩力学指标，改善结构受力和开挖条件。57防排水设计1、设计原则1隧道防排水遵循“防、堵、截、排相结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实有效的措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。2隧道防水应充分利用混凝土自防水能力。3围岩破碎、渗水、易坍塌地段宜采用注浆防水。4施工缝、变形缝采用可靠的防水措施。2、洞内防排水1）隧道内设置单侧排水沟，矩形断面，尺寸为300MM300MMM（宽高）。2）隧道富水地段衬砌背后环向设D50盲管，环向间距1015M，环向透水盲管沿衬砌外缘伸入水沟。3）富水地段设计采取注浆堵水措施。4）隧道防水应充分利用混凝土衬砌结构自防水能力，二次衬砌混凝土的抗渗等级不小于P6。出现集中出水点时，应集中引排。5）二次衬砌施工缝和变形缝应进行防水处理。3、洞外防排水1洞外水不得通过隧道引排。2挡翼墙下部以及墙背，均设置100MM150MM（宽高）的泄水孔，一般间隔约20M交错布置。3洞口上方510M设截水沟（具体位置可根据现场条件进行调整），洞门端墙的两侧设边沟，洞口下方设排水沟。58抗震措施紫金山隧道主体工程抗震设防烈度为度，一般采取如下抗震防护措施1）洞口段施工应采取加固措施后进洞，避免出现坍塌；2）尽量降低洞口段边仰坡开挖高度，并采取可靠的防护措施；3）严格遵守施工程序，减少岩体扰动，对超挖空洞、塌方地段须回填密实；4）洞口段衬砌采用钢筋混凝土材料，以提高结构延性及刚度；5）洞门与洞口衬砌应同时施工；6）洞口段、浅埋段及断层破碎带衬砌每隔30M设置一道变形缝。59不良地质段处理方案1松散地层松散地层结构松散、胶结弱、稳定性差，在施工中易发生坍塌。隧道穿越此类地层，应减少对围岩的扰动，一般采取先护后挖、密闭支撑、边挖边封闭的施工原则，必要时采取注浆等预加固等措施。2断层破碎带针对破碎带地质条件差，围岩开挖后容易造成隧道顶板、边墙出现坍塌、掉块，甚至冒顶等情况，务必在施工中采取超前支护，及时施作初期支护和永久衬砌。遇到围岩破碎地段，岩性变化较复杂，施工时应综合分析超前探孔和超前地质预报（地质雷达或红外线探水）资料，及时了解和掌握岩性的变化，调整衬砌设计参数，使围岩达到稳定。510渣场选择弃渣场位置布设应充分考虑该地区的特点，不应挤占河道，少占林地、农田；同时应考虑其位置在地质条件上稳定，避免诱发地质灾害。根据现场情况，紫金山隧道进、出洞口附近分别设置一个弃渣场。进口渣场只有进口处在沥青路与河边低洼地或冲沟选择，经比较低洼地带坡面陡，且种植有经济果树，挡护工程量大，渣场容量不太，进口渣场选择在隧道进口冲沟下游。出口渣场选在出口前方右侧沟谷。具体位置应由业主、设计、施工三方协商确定，并征得地方有关部门同意。弃渣场采用浆砌石挡墙的支挡型式，并设置好截、排水沟，且不可阻挡河道及泄洪通道。511隧道施工技术要求1、施工方针和原则隧道施工过程中防塌方、防突（涌）水是整个施工的关键问题。整个隧道施工要始终贯彻超前预报，有情况探水、遇水注浆、堵水后，方可掘进；对破碎岩层，应做到“超前护顶、加固围岩、稳扎稳打、步步为营”的施工原则；要“短进尺，弱爆破，强支护，勤勘测”，加强排风措施、洞口削坡防滑坡、防崩塌的施工方针；贯彻“探一段，注一段、挖一段，衬一段”的工序安排；最终保证工程顺利进行，按期建成。2、隧道施工方法建议本工程隧道施工方法建议采用全断面开挖，矿山法为主，与新奥法相结合进行施工。1）隧道平面控制测量的精度、隧道内两相向施工中线在贯通面上的极限误差，由洞外和洞内控制测量误差引起在贯通面产生的贯通误差影响值、洞内导线测角、量距的精度以及两洞口水准点间往返高差的不符值，均按照油气输送管道穿越工程施工规范（GB504242007）的规定执行。2）根据地质条件，结合隧道断面面积，建议隧道全断面按钻爆法掘进开挖，隧道从两端开口向中间施工。隧道开挖时超欠挖控制标准参照铁路隧道施工规范（TB102042002）执行。3）在隧道开挖前，应根据工程、水文地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进度、钻眼机具和爆破材料等进行爆破设计，并严格按设计作业。为保证隧道成形好，岩质隧道应采用光面爆破。若遇岩层破碎，为减少爆破对围岩的扰动，应采用预裂爆破。建议施工单位应进行光面爆破（或预裂爆破）的专项施工组织设计。4）装渣运输装渣运输可以采用轨道运输或无轨运输。根据出渣需要，为加快施工进度，隧道内可布设错车道，间距根据围岩地质情况，一般为200M左右。5）隧道衬砌在施工过程中，隧道支护可根据围岩类别和现场施工条件，采用不同的加强措施。隧道支护采用复合式衬砌，围岩开挖之后应及时施作初期支护，并且在初期支护稳定后及时施工二次衬砌。隧道的衬砌工作面与开挖工作面之间若出现局部地段顶板岩石破碎，可采用钢拱架、十字架等作为临时支护。3、防止冒顶、塌方的措施1）开挖掌子面爆破后，应专人处理顶、帮浮石，杜绝冒顶事故。2）衬砌工作面与开挖工作面之间的区段应有专人负责管理顶板，一旦出现顶板来压，有可能发生顶板冒落时，必须立即撤出开挖工作面的所有人员，并采取安全可靠的支护措施，确保安全。3）拱顶和顶板岩层有裂缝或较破碎之处，应设锚杆、喷锚、挂网喷锚或架设钢支撑进行支护。4）采用地质预报及超前钻探方式进行预探在钻孔过程中，应派专职地质工程师对钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、卡钻、跳钻、岩性、地下水、空洞等情况进行分析，掌握前方地质情况，以便在开挖过程中确定相应方案，保证施工的安全。已开挖地段可采用红外线探水或地质雷达预报的方法，对隧道开挖工作面前方一定长度范围内围岩的工程地质和水文地质条件进行推断和评估。5）处理方案（1）采取短掘进、快衬砌的方法，防止塌方。（2）有塌方征兆且体积可能较大时，可采取随挖随喷射混凝土随架设临时钢构件支撑支挡的方法加强支护。（3）必要时采取小管棚注浆加固破碎有坍塌可能的岩体，在支护可靠后，再进行开挖、衬砌。（4）视塌方可能性和危险性及时撤退现场施工人员。6）洞口在施工期间，应采取可靠的安全措施，如及时进行表面护坡、挡墙砌筑、截水沟修筑等，确保洞口位置不发生塌方。在雷雨季节，应采取必要的防雷措施，如采用独立避雷塔、避雷针等，避免发生因雷击产生的各种破坏和人员伤亡。512防止水灾的措施1、施工预探及注浆堵水方案施工中采用超前水平钻探，通过对钻孔取样的分析，判断地层变化、岩性差异、地层含水量等信息，在开挖前探明前方地质水文情况及岩层的富水情况，并进一步核实围岩分级，以便在施工中采取针对性的工程措施。超前水平钻探技术要求如下1）钻孔位置在掌子面布置1个钻孔，位于掌子面中心。2）深度（长度）要求钻孔深度（水平长度）原则是能长尽量长，一般3050M，前后两次搭接（重复）长度58M。3）孔径要求75MM。4）为了判别岩石质量指标（RQD）值，要求采用75MM双管单动钻头取芯。5）钻探记录须及时、详细、清晰，认真记录钻进工程中的所遇到的各种情况，对钻进速度变化情况、涌水位置、涌水量的变化、涌水浑浊程度、岩芯破碎程度、岩芯颜色变化及及卡钻现象等情况要进行准确记录。6）钻探资料及时整理，并请地质人员进行分析。探孔出水时，根据出水实际情况，采用“排”、“堵”结合的方法进行处理。对于有减弱趋势且无补充水源的裂隙水主要采用以排为主；对于有补充水源的出水情况，应及时注浆封堵，注浆压力宜为05MPA2MPA，浆液采用水泥浆，遇岩体破碎、出水量大的情况下采用水泥、水玻璃双液注浆。注浆止水浆液配合比参照有关规范，以现场试验结果为准。对探孔出水段除注浆堵水外，钻爆法施工开挖时还应采取短进尺、少药量、多炮眼掘进，减少爆破对隧道围岩的扰动。2、施工防排水措施注浆堵水将地下水截堵在一定安全距离的范围之外，是防止隧道突（涌）水的主要手段和根本措施，也是工程成败的关键所在，所以必须加强预测预报工作，对探水涌水量过大的地段必须采取切实有效的注浆堵水措施。采用防水混凝土通过调整骨料级配和水灰比、加入适量的添加剂等措施，提高衬砌混凝土的抗渗性，既满足了强度要求，又增加了防水性能。隧道两端洞口应设置截水沟，严防地表水流入洞内；必须要制定严格的水灾紧急处理预案，在可能发生大量涌水情况之前，应有及时安全撤离人员的措施。513防止瓦斯的措施本隧道洞身存在煤系地层，施工中首先应进行煤层瓦斯预测预报，采用钻孔方法准确探深，掌握煤层实际产状及厚度，瓦斯储存状态，为确定施工方案提供依据。对于有煤层地段，在揭煤前30M和煤层开挖后20M必须进行瓦斯检测，以防瓦斯溢出。工作面煤与瓦斯突出危险性预测，采用ATY瓦斯突出预测仪（判定指标K1值）或“钻屑指标法”进行预测。当预测煤层有煤与瓦斯突出的危险程度较高，煤层较厚时，揭煤的次数应增加，以减少揭煤中一次落煤量，缓解施工通风压力。为防止煤尘爆炸，应对开挖岩面20M之内拱顶及墙用高压水冲洗，清除爆破产生的煤尘，对爆破还未出碴的碴体用水全部浇湿。瓦斯是有害气体，其在空气中爆炸下限为56，上限为1416，在78时最容易爆炸，隧道内一旦发生瓦斯爆炸，将给隧道施工带来很大的危害和损失。为确保施工安全，必须采取有效的防治措施，施工中可根据瓦斯检测结果，采取如下措施超前钻孔卸压排放瓦斯超前钻孔排放就是在掘进前向前方煤层打适当数量的钻孔，在一定范围内对煤体形成卸压带，降低煤体中的瓦斯压力，从而缓和前方煤体应力，排放瓦斯防止瓦斯突出。钻孔排放位置设在距煤层垂距不小于3M的开挖工作面上，施钻时各孔穿透煤层，并进入顶（底）板岩层不小于05M。排放孔施工过程中应注意观察各种异常情况及动力现象，当某孔施工中出现顶钻、夹钻、喷孔等动力现象时，可暂停该孔施工，待其他孔施工完毕后再补钻。每钻完一个孔应检测该孔瓦斯浓度，以后每天进行2次，掌握排放效果和修正排放时间。钻孔过程中加强工作面风流及回风道风流中瓦斯浓度检测，当排放工作面瓦斯浓度达到15时，立即撤出人员，切断电源，加强通风。尽快完成初期支护体系封堵瓦斯施工过程中应将开挖面暴露的时间尽量缩短，加快成洞时间，并且通过小导管超前注浆，系统锚杆环向注浆。加强通风防止瓦斯积聚加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的方法，把空气中的瓦斯浓度吹淡到爆炸浓度以下的1/51/10，将其排出洞外。对有瓦斯溢出的通道必须加强通风，通风管路要定期检查防止其漏风，并要有备用的通风机，一旦工作通风机发生故障，备用通风机可立即供风。洞内的瓦斯浓度必须控制在以下规定中A、洞内总回风流中小于075；B、从洞口送进来的风流中小于05；C、掘进工作面工作时在15以下；D、工作面装药爆破前在1以下。建立健全瓦斯检测制度指定专人定时经常检测瓦斯浓度，施工工班长、现场技术人员、安全员都要配备瓦斯定点报警仪，每个作业环节必须要由技术人员用手持式光波干涉仪准确检测出瓦斯浓度，并及时反馈信息防患于未然。施工期间，实施连续通风，因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源，恢复通风前，必须检查瓦斯浓度514隧道施工监控量测隧道施工监控量测是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一，也是本合同段隧道采用信息化施工和动态设计的主要内容，它不仅能指导施工，预报险情，确保安全，而且通过现场量测获得围岩与支护结构的变形和工作状态信息（数据），为优化结构设计、支护参数和施工工艺提供信息依据，为二次衬砌提出合理的施作时间，还能为隧道工程设计与施工积累资料，为今后的设计和施工提供类比依据，因此施工中必须按照公路隧道施工技术规范（JTGF602009）及相关规范的要求做好监控量测工作。隧道断面设计预留围岩变形量仅作为计算数量及施工参考，应通过施工监控量测信息对各级围岩实际预留变形量进行调整（增大或减小），确保二次衬砌厚度及减少回填量。施工监控量测中若发现异常情况，应及时将量测信息反馈给设计、业主等相关人员，同时应保存好所有的量测资料，并将量测数据及分析结果全部归入竣工资料存档。6隧道主要建筑材料及要求1、明洞衬砌采用C30钢筋混凝土，复合式衬砌初期支护采用C20喷射混凝土，二次衬砌根据地质条件采用C30钢筋混凝土或素混凝土，仰拱回填采用C15混凝土。C20喷射混凝土采用湿喷工艺，以保证初期支护质量。2、超前小导管采用42MM热轧无缝钢管，壁厚4MM。3、早强砂浆锚杆采用HRB335钢筋。7不良地质施工应急预案本合同段隧道围岩自稳性差，隧道埋深浅，施工过程中可能现坍塌、冒顶等突发事件，施工单位应成立专门的应急预案领导小组，对施工过程中可能出现的各种情况提前预研，制定应急预案，确保遇到紧急情况有章可循。施工现场始终保证有专门的应急物资储备，根据各隧道不同地质情况储备高压力注浆设备、大马力抽水机、喷射机、大直径通风软管、200300MM钢管、方木、钢材、堵水材料、编织袋等，在任何情况下不得随意挪作它用。1、坍塌冒顶施工应急预案隧道内其他掌子面立即停止作业，所有人员立即撤离，等待命令；立即对掌子面挂网、喷射砼，当出水较大时应集中引排水，及时架设钢架，对坍体进行封堵和反压；从封堵墙位置打设1086MM超前长管棚，并压注水泥水玻璃双液浆加固周围土体；如果隧道冒顶到地面，则采用C15片石混凝土、或碎石土分层夯实，从地面将塌陷处进行回填，回填至地面处平整顺畅，在其上铺设一层彩条布，并做好地面排水；破除封堵墙上台阶，开挖掘进隧道上台阶部分，架设钢架，形成初期支护，如果仍有坍方、涌水、涌泥现象，紧跟打设超前注浆小导管，开挖后支护紧跟。8施工安全及职业卫生81施工安全1）隧道施工应作为安全标准工地建设的重点，认真编制工地安全实施标准，全面规划，合理安排，规范指挥行为、作业行为和现场生产设施，实施标准化管理；2）实施性施工组织设计要按照规范、安规和设计要求，结合地形、地貌和水文地质条件，科学选定开挖、支护、衬砌方法和工艺，制定详细具体的安全技术措施。施工中应根据地质条件的变化及时补充完善，并认真做好安全教育和技术交底；3）软弱围岩、不良地质、特殊地质或浅埋、偏压地段，应组织技术论证，确定钻爆、掘进、支护方案；4）隧道内通风管、高压风管、水管、照明线、输电线、运输道路、人行道路要统一规划，加强维修，做到布设整齐，状态良好。机械设备要固定存放位置，料具堆码整齐，专人负责保管；5）隧道内施工应由值班领工员统一指挥，