隧道工程专业毕业论文15409.docx

目 录第一章设计总说明31.1隧道设计概况31.2隧道建设地区工程水文地质31.3横断面设计31.4隧道衬砌结构设计31.5通风设计31.6照明设计31.7洞口及洞门31.8防排水设计31.9隧道内路基和路面31.10隧道施工31.11监控量测31.12环境保护31.13施工组织设计3第二章 方案比选说明32.1概述32.2选线原则32.3隧道位置的选定32.4线路方案比选3第三章 结构计算33.1基本资料33.2荷载确定33.3衬砌几何要素33.4计算位移33.5解力法方程33.6计算主动何在和被动荷载分别产生的衬砌内力33.7最大抗力值得求解33.8计算衬砌总内力33.9衬砌截面强度检算33.10内力图3第四章 隧道通风计算34.1隧道需风量计算34.2单向交通隧道射流风机纵向通风计算34.3风机布置3第五章 照明计算35.1基本资料35.2接近段35.3基本照明计算35.4加强照明计算35.5结论35.6调光3第六章 监控量测36.1工程概况36.2监控量测的依据及目的36.3监控量测内容36.4监控量测点布设要求36.5监控量测方法36.6总结3第七章 施工组织设计37.1编制依据37.2工程概述37.3隧道工程施工方案、施工方法37.4隧道主要施工方法、施工工艺、措施37.5隧道工程施工技术措施37.6环境保护3第八章 洞口场地布设38.1施工布置原则38.2施工便道38.3施工场地布置38.4 施工、生活用水和用电38.5生产生活用房38.6砼拌合站38.7场地内临时排水38.8生活垃圾处理38.9设置各类标志和标牌3第九章 总结39.1设计总结39.2致谢3参考文献33第一章 设计总说明1.1隧道设计概况南古庄沟公路隧道是西蓝（西安蓝田）高速公路修建中的控制性工程，起点桩号为k2+527.55，终点桩号为 k4+436.82,隧道总长为1909.27m。隧道为上、下行分离式隧道，行车道宽度均按设计行车速度100km/h考虑，内设紧急停车带2处、人行横通道和车行横通道。隧道围岩岩性以风化或弱风化糜棱岩、石灰岩、泥岩、千枚岩为主，围岩级别主要为、级。隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌，围岩较差区段采用超前小导管注浆，地表注浆等方法处理。灯具布置采用双排布置，高压钠灯光电照明。通风方式选择风机纵向机械通风，共需要布置6组12台1000型风机，布置在进出口附近。隧道洞门型式主要采用端墙式洞门，并考虑偏压的影响。该隧道对克服地形障碍，改善线形，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，提高行车的舒适性，减少对植被的破坏以及保护生态环境起到了重要作用。1.2隧道建设地区工程水文地质1.2.1区域地形、地貌 本项目位于陕西省西安市蓝田县南古庄沟区，平均海拔1200m以上，地形起伏较大。此区段山脉走向大致为西北-东南，总体地势特征为东高西低，地形陡峭，地势由东南向西北倾斜，南部为秦岭北麓延伸地带，东部为骊山南麓沟壑区，中西部川原相间，灞河水系镶嵌其中，地貌类型分河谷冲积阶地、黄土台塬、黄土丘陵、秦岭山地。区域地貌地形复杂，南部为秦岭山地，中西部川、塬相间，北部是横岭。南古庄沟隧道横穿北秦岭山脉，地形崎岖，地势险要，地形起伏较大，植被茂密。区内海拔一般在1200以上。隧道西口为将军岔，最低高程为1300m，将军岔为西北-东南走向，其沿西北延伸海拔逐渐升高；隧道洞身经过深埋和浅埋两种差异较大地质情况，最大埋深处海拔1694m，埋深389m，较小埋深不到40m。东部出口位于南古庄沟，地势相对相对平缓，较宽阔，方便场地布置和建筑施工的进行。项目所在地围岩等级主要是级、级。1.2.2水文与气象受地势影响，南秦岭属海拔1000m左右的中高山区，为温带半湿润湿润季风气候，由于受山地垂向变化的影响，气候差异也较大，区内气候一月份平均气温，7月份平均气温，年平均气温极端最低气温-12.3，早霜期始于10月下旬，晚霜期终于3月下旬，无霜期225天，年降水量8001000mm，而雨季一般集中在7月至9月，具有春寒、伏旱、夏洪、秋涝的特点。降雪期为11月至翌年2月，积雪厚度一般为24cm，最大18cm，高山气候阴湿，中低山区雨量充沛。1.2.3地质条件1地质背景及地层特征该区位于华北地台豫西断垄之太华台拱于金堆城太凹交接处，在金堆城断裂带与张家坪断裂带之间构造走向以近东西向北东向为主。区域出漏的主要地层有分布于万军回、将军岔沟口、灞源街等一带的太古界太华群（arth）变质岩系；将军帽北一带的中元古界铁铜沟组( pt2t ) 变质碎屑岩; 将军岔、南古庄沟一带的熊耳群( pt2x n) 细碧角斑岩; 麻村、牛头店以东一带的高山河组( pt2g ) 浅变质碎屑岩、下古生界寒武系碳酸盐岩及碎屑岩。区内断裂构造十分发育, 以近东西向、北东向为主, 次为北西向断层。近东西向断裂主要有青岗坪至将军帽一带的张扭性( 正) 断层。北东向断层主要有金堆城 青岗坪断裂带及张家坪 霸源断裂带, 这些区域性北东向断层控制金、多金属矿化的分布。北西向断层有将军帽 梨树坡断裂带、青岗坪 麻村断裂带。2.构造特征（1）褶皱: 矿区褶皱构造主要为南古庄沟倒转向斜。转折端在将军岔以东, 轴向北西, 南西翼正常, 北东翼倒转, 两翼倾角变化于30-60之间。由熊耳群、铁铜沟组组成。（2）断裂:主要为北东向, 表现形式为构造蚀变带。北东向的构造带主要有qh401 和qh401 上部与此平行的透镜状、脉状构造蚀变带。这些透镜状、脉状构造蚀变带分布在南岭沟 杨树沟、李门沟、牛圈沟一带。（3）韧性剪切带 韧性剪切带是呈带状展布的发育在地壳一定深度的高应变带。韧性剪切带内以剪切变形为主，带中的矿物成分和粒度也有相应的变化，带两侧围岩通过带内岩石的韧性变形而产生剪切位移。韧性剪切带的两侧边缘处与带外的岩石没有明显的界面。 （4）脆性断层 地区断层发育且特征明显，主要以北东、北西两组斜向断层为主，东西向断层仅在研究区西北的青岗坪、青峪面、周子沟等地出露。在研究区西北部可见山前断裂（图2-1）。断层具多期（次）活动特征。 北东向断层主要有青岗坪金堆城断层和张家坪灞源断层。北西向断层主要有两条；一条是崖底下冷水岔断层；另一条是青岗坪麻村断层。（5）节理 节理可分为早、中、晚三期，既有剪节理也有张节理。早期张节理往往有石英脉充填其中，晚期张节理没有充填物。剪节理常组成节理系且呈镶嵌状。早、中期剪节理可根据其交切关系区分出它们的生成顺序；晚期共轭节理的倾角都陡倾，似乎是在垂直应力作用下形成的。它和在近水平应力作用下形成的前两期节理明显不同。剪节理面平直，延伸几米至几十米，劈距几毫米，一般没有石英脉充填。随着岩石性质的差别，共轭节理的夹角也不一样，一般在6085。张节理不如剪节理发育，节理面不平整，延伸不远，一般不过几米 ，劈距较宽，几毫米至几厘米，最早期生成且已被石英脉充填的张节理宽达10cm，它们大多数是追踪剪节理发育而成。如图1-1所示为南古庄沟附近地质图1 第四系; 2 石英角斑岩; 3 细碧角斑岩; 4 石英岩夹绢云石英片岩; 5 黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩; 6 正断层; 7.角度不整合界线; 8 水系沉积物金异常; 9 水系沉积物铅锌异常.3.岩石类型（1）石英角斑岩富含钠质的海底喷发的酸性熔岩。sio265%,具斑状结构,除钠长石斑晶外,还有石英和歪长石斑晶,以此与角斑岩区别。根据石英角斑岩和角斑岩经常与细碧岩共生,而且有相似于细碧岩中所见的钠长石化和绿泥石化等现象,可以推知它们都是地槽区海底喷发的火山岩,后经钠长石化和绿泥石化而形成。（2）千枚岩显微变晶片理发育面上呈绢丝光泽的低级变质岩。典型的矿物组合为绢云母、绿泥石和石英，可含少量长石及碳质、铁质等物质。有时还有少量方解石、雏晶黑云母、黑硬绿泥石或锰铝榴石等变斑晶。常为细粒鳞片变晶结构，粒度小于0.1毫米，在片理面上常有小皱纹构造。原岩为黏土岩、粉砂岩或中酸性凝灰岩，是低级区域变质作用的产物。因原岩类型不同，矿物组合也有所不同，从而形成不同类型的千枚岩。（3）糜棱化闪长岩褐黄色、灰色、灰白色，中细粒糜棱结构，条纹条带状、流层状、块状构造，受动力作用强烈，岩石具有明显糜棱化，矿物成分主要为长石、石英、角闪石及云母，岩质坚硬，节理裂隙发育，风化强烈，表层可用镐锹挖掘。（4）云斜煌岩分布广泛, 主要产于构造蚀变带中, 为成矿后脉岩。岩石为褐色、棕色、灰绿色。鳞片变晶结构, 块状、片状构造。主要由斜长石、黑云母、绿泥石、绿帘石组成。呈脉状产出,脉体长几米至10 余米, 厚几十厘米至两米。褐红色，湿，结构疏松。碎石、角砾含量20-25%，粘粉粒含量20-25%，砂粒含量50-60%，碎石角砾成分主要为白云岩，局部为泥岩、粉砂质泥岩、砂岩等，多为棱角状，分布较均匀，土体较均匀。（5）黑云斜长片麻岩风化面黑褐色，新鲜面黑色，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。黑云母，片状，大部分显示定向排列，大小0.5-0.9mm，含量21%；斜长石，他形粒状，粒径0.4-1mm，含量50%；钾长石，0.4-0.9mm他形粒状，含量10%；石英，他形粒状，少数拉长，大小0.3-2mm，含量19%。（6）泥岩黄色，泥质结构，块状构造。主要成份为粘土矿物，含少量粉砂粒。岩石软弱，整体完整性差。物理力学性质差，接近于半成岩的粘性土。综上所述，此地区岩土工程地质性质普遍较差。白云岩虽较坚硬，但受构造运动影响，较破碎，分化较严重，整体完整性较差。砂岩虽坚硬，抗风化能力较强，力学性质较高，整体完整性较好，但其出露宽度窄，泥岩受构造变形大，岩石软弱不完整，抗风化能力弱，其工程地质条件差。 （7）黄铁绢英岩又称黄铁细晶岩，是一种由酸性或中性脉岩经中低温热液交代作用所形成的变质岩石。主要由绢云母、石英、黄铁矿及少量碳酸盐矿物（铁白云石、方解石）等组成。岩石一般为黄绿色至浅灰色，具中细粒至显微粒状鳞片变晶结构和块状构造，有时可见变余斑状结构。黄铁绢英岩按其岩性特征和形成环境属于云英岩和次生石英岩之间的过渡类型岩石。它们是含金矿脉的主要找矿标志之一，有时也是锡、钼及多金属矿床的蚀变围岩。4不良地质现象区段常见的不良地质现象有滑坡、泥石流，主要分布在黑石河、将军岔一带，多发生在7-9月份的雨季，因而要将强植被防护，施工季节也要尽量避过这段时期。1.3横断面设计1.3.1建筑限界1.正常隧道建筑限界根据公路隧道设计规范jtg d70-2007，隧道高度5米，行车道宽度3.75米，双车道布置，净宽10.50米，其中左侧向宽度为0.5m，右侧向宽度为1.00m，左侧检修道宽度为0.75m，右侧检修道宽度为0.75m，路面横坡采用1.5%的单坡；车行横通道高5.0m，路面宽度为4m，不设侧向余宽，左右侧检修道宽度均为0.25m；人行横通道高2.5m，路面宽2m，不设侧向余宽和检修道；并且同时考虑了下列因素：（1）检修人员步行时的安全；（2）紧急情况下，驾乘人员拿取消防设备方便；（3）满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求。2.紧急停车带建筑限界根据公路隧道设计规范jtg d70-2007，长、特长隧道应在行车方向的侧设置紧急停车带。紧急停车带的总宽度13m，包含右侧向宽度应取3.5m，其余均和正常隧道建筑限界相同，停车带的路面横坡取1.5%的单坡。1.3.2隧道内轮廓1.正常隧道内轮廓线正常隧道内轮廓设计除应满足隧道建筑限界的规定以外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的需要，并为通风、照明、消防、监控、运营管理等设施提供安装空间，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合安全、经济、合理的原则。本隧道采用公路隧道设计规范横断面设计提供的v=100km/h情况下的标准断面，断面为三心圆，r1=5.70m，r2=8.2m，r3=1.0m，r4=15m，h1=160.6cm，h2=200cm ,断面周长为33.23m，面积为82.88m2。2.紧急停车带内轮廓线紧急停车带内轮廓线采用公路隧道设计规范横断面设计提供的v=100km/h情况下的标准断面r1=5.7m, r2=8.2m, r3=1.5m, r4=18m ,r5=747m ,h1=162.4cm,h2=200m.1.4隧道衬砌结构设计隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。1.4.1围岩分级隧道围岩级别划分主要依据岩体弹性波速度、岩样饱和极限抗压强度、岩石质量指标，并结合围岩分化程度、完整性、坚硬程度、节理发育程度、断层及地下水影响程度等进行综合分类。依据实际资料在确定隧道围岩级别时，制定以下原则：（1）以交通部行业标准公路隧道设计规范（jtg d70-2004）提供数据为围岩级别划分标准。（2）遇断层破碎带，围岩级别较同类岩石降低1-2等级，影响带推至洞底以上40-80米与断层交界处。（3）为便于隧道施工，按隧道开挖过程中可能遇到的地层和构造情况分段划分评价。（4）未有钻孔控制段，参照勘测区同类岩石已有资料进行类比分级。该路段围岩等级主要以、级围岩为主。1.4.2本隧道衬砌设计隧道断面设计除符合建筑限界要求外，考虑到洞内排水、通风、照明、消防、监控等运营附属设施所需空间，并考虑到围岩收敛变形及施工等必要的预留量，内轮廓采用单心圆。隧道衬砌结构型式均采用“新奥法”复合式衬砌，衬砌设计参数以工程类比法并结合计算分析确定，断面型式采用等截面单圆心，对于、级围岩均采用带仰拱衬砌。级围岩初期支护采用径向系统锚杆、超前锚杆，钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。级围岩段：系统锚杆采用ztl中压注浆锚杆，长度为3.0m，纵向间距100cm，环向间距为120cm。级围岩喷射20#混凝土厚度为20cm，预留变形量为7cm。h15钢格栅支撑，纵向间距为1m。350g/m2土工布加橡胶防水板，直径为50mm环向排水导管。级围岩分为级围岩深埋段和级围岩加强段，初期支护采用径向系统锚杆、超前小导管周壁预注浆，钢拱支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。级围岩深埋段：系统锚杆采用wtd25中压注浆锚杆，长度为3.5m，纵向间距75cm，环向间距为100cm；超前小导管采用直径为50mm的无缝钢管，长度为4.0，外插角为6，水平搭接长度不小于1m，环向间距为30cm。级围岩喷射20#混凝土厚度为25cm，预留变形量为12cm，深埋段采用钢拱架型号为i18，纵向间距为80cm，45cm后25#混凝土二次衬砌45cm；6mm钢筋网，间距为15cm,pvc复合防水板，直径50mm环向排水导管，中央排水沟采用300mm直径的hdpe中央保暖水沟。级围岩加强段：27根直径50mm超前小导管注浆，长度5m，外插角45，间距50cm梅花状布置；45根直径为50mm超前小导管，长度4.5m，外插角6，间距30cm梅花状布置。级围岩喷射混凝土厚度为25cm，预留变形量为12cm，深埋段采用钢拱架型号为i18，纵向间距75cm。偏压明洞洞口采用60cm混凝土二次衬砌整体浇筑，10#片石混凝土仰拱回填。1.4.3衬砌结构计算根据公路隧道设计规范jtg d70-2004的有关规定，进行隧道结构计算时可知：隧道为级围岩中浅埋，取埋深25m，荷载按松散压力的60%计，则围岩竖向均布压力 q=h60%其中为围岩容重，h为埋深 q=19.52560%=292.5kpa围岩水平均布压力： 然后参照隧道结构力学计算的有关算例进行计算。1.5通风设计公路隧道通风设计应综合考虑交通条件、地形、地物、地质条件、通风要求、环境保护要求、火灾时的通风控制、维护与管理水平、分期实施的可能性、建设与运营的费用等因素。1.5.1 隧道通风应符合的要求根据公路隧道设计规范jtg d70-20041.单向交通的隧道设计风速不宜大于10m/s,特殊情况下应取12m/s；双向交通隧道设计风速不应大于8m/s；人车混合通行的隧道设计风速不应大于7m/s。2.风机产生的噪声及隧道中废气的集中排放均应符合环保的有关规定。3.确定的通风方式在交通条件等发生变化时均应具有较高的稳定性，并能适应火灾情况下的通风要求。4.隧道内运营通风的主流风向不应频繁变化。1.5.2 本隧道通风概况隧道分为上下行线单向行驶的分离式隧道，上行线和下行线长度均为1909.27m，上行线采用人字形纵坡，纵坡坡度分别为2.2%和-1.0%，设计行车速度为100km/h，日交通量为20000辆，高峰小时交通量为日交通量的10%，大型车混入率为12%，通风断面面积68.05m2，隧道轮廓周长32.38，当量直径为8.406m，co设计浓度为250ppm，烟尘允许浓度为0.0065m-1。在综合考虑隧道所处的自然条件、交通量、隧道内行驶的车辆情况、隧道工程造价及维修保养费用、车辆行驶的活塞风作用下，通过计算确定在设计行车速度状态下上、下行线隧道均采用射流风机纵向通风。经过计算确定上、下行线设12台1000型射流风机，每2台一组，进出口集中布置。风机在进出口各布置三组，第一组距洞口200m，第二组距第一组200m，第三组距第二组200m，在出口布置时同进口布置相对称。安装时风机的任何部分不得侵入建筑限界内。1.6照明设计为使司机行车安全、舒适，解决隧道进出口的“黑洞” 、“白框”效应以及满足洞外亮度变化时的调光要求，隧道照明分为基本照明和加强照明。隧道照明要考虑四种状况即：晴天、云天、阴天、傍晚。分别考虑各种工况下的灯具照明情况，合理布置灯具，主控室预先设计程序在不同工况下控制各灯具的开关。1.6.1照明设计原则根据公路隧道设计规范jtg d70-20041.长度大于100m的隧道应设置照明。2.照明设计应综合考虑环境条件、交通状况、土建结构设计。供电条件、建设与运营费用等因素。3.照明设计路面亮度总均匀度和路面亮度纵向均匀度均应符合规范要求。1.6.2本隧道照明情况一般情况下的照明为：基本照明时，需要布置100w的高压钠灯199组（间距9.5m，全长布置）；加强照明时，入口段需布置400w的高压钠灯98组（间距1.3m，布置128m）(共138m，前10m不布置)，过渡段需布置250w的高压钠灯38组（间距2.7m，布置102m），过渡段需布置150w的高压钠灯24组（间距4.7m，布置111m），过渡段需布置100w的高压钠灯22组（间距7.5m，布置167m），出口段照明同入口段相对称。隧道采用高压钠灯照明，并配有自充式电具作为应急照明使用。紧急停车带和人行横通道用荧光灯照明，隧道墙壁装饰采用防水涂料全断面喷涂。1.7洞口及洞门根据公路隧道设计规范jtg d70-20041.洞口位置应根据地形、地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条件、运营要求，通过技术、经济比较确定。2.隧道应遵循“早进洞晚出洞”的原则不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定性。3.隧道洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设置排水沟及截水沟，并和路基排水系统综合考虑布置。4.洞门设计应与自然环境向协调。1.7.1洞口位置选择（1）洞口边坡、仰坡必须保持稳定。（2）洞口位置应设置于山坡稳定、地质条件较好处。（3）位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。（4）跨沟或者沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。（5）漫坡地段的的洞口位置，应结合洞外路堑地质、弃渣、排水及施工等因素综合分析确定。（6）洞口设计应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物得相互影响，必要时采取防范措施。1.7.2洞门选择隧道应修建洞门，洞门形式的设计应保证运营安全，并与环境协调。设置在城镇、旅游区附近及高速公路、一级公路的隧道，尤其应注意与环境协调，有条件时，洞门周围应植树绿化。 隧道洞门形式的选择和隧道洞口的地形，地质条件以及隧道照明需要有关，洞门附近围岩一般比较松碎松软，所以应根据实际情况，选择合适的洞门形式，并对边仰坡进行适当护坡。洞门是隧道的咽喉，也是外露部分，要适当进行洞门和动口环境的美化和协调。山岭隧道常用的洞门形式主要有端墙式、翼墙式、台阶式、柱式、削竹式和喇叭口式。本隧道洞门采用端墙式。1.8防排水设计根据公路隧道设计规范jtg d70-2004隧道防排水应遵循“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的原则,b保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。1.8.1隧道防排水设置的目的（1）维持正常的运营环境、降低维修维护成本；（2）保证隧道工程的坚固性和耐久性；（3）保护隧道的工作环境及地下水资源1.8.2排水型隧道设计原则(1)排水型隧道的防排水设计采用“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的总原则。(2)对于隧道穿过岩溶、断裂破碎带，预计地下水较大，当采用以排为主可能影响生态环境时，根据实际情况采用“以堵为主，限量排放”的原则，达到“堵水有效、防水可靠、排水畅通、经济合理”的目的。(3)在岩溶发育地段，则采用“以疏为主、以堵为辅”的原则，强调尽量维系岩溶暗河的既有通路，严禁随意封堵溶洞、暗河。(4)一般碎屑岩区，对不透水或微弱透水地层采用“防、排、截”相结合的处理原则，对强透水地层采用“以堵为主，限量排放”的原则。(5)排水型隧道特别应该强调注意的是必须保证排水畅通。实施中只要做到“不空、不破、不裂、畅通”，应能满足客运专线隧道防排水要求。1.8.3防排水措施设计（1）堵、截水措施设计主要针对地下水发育、地下水无控制排放影响生态环境等情况，采用开挖前预注浆或开挖后围岩注浆等措施对地下水进行截堵，是防排水系统设计的重要措施。在隧道开挖线外围一定范围内截断或阻塞地下水与隧道之间的水流通路，达到人为的限制地下水排放量及排放方向的目的，同时起到加固围岩，改善隧道受力条件，从而保证隧道运营安全。注浆材料可选择普通水泥、超细水泥、tgrm水泥基注浆材料、无收缩多液固堵剂、发泡注浆抢堵剂或化学浆液，提高浆液材料的耐久性。（2）截、防水措施设计围岩渗入水进入隧道首先遭遇到初期支护喷射混凝土，虽然没有明确定义，但初喷混凝土的防水作用不容忽视，设计采用湿喷纤维混凝土，除考虑结构受力因素外，高压喷射的混凝土对因围岩变形引起的张开裂缝或原状裂隙均能起到及时封闭的作用，并能保证自身的密实性及与围岩密贴，从而避免初支背后空洞储水给结构带来的不利影响；微纤维的使用可以抑制喷射混凝土的开裂，使得初期支护充分发挥一定防水作用。防水板作为防排水系统的最重要的环节，不仅能对内衬与围岩渗入水进行隔离，从复合式衬砌改善受力条件考虑，还能起到减少内衬约束，避免内衬受力不均导致开裂，从而降低内称的防水效果，隧道衬砌要求混凝土抗渗等级不小于p8，二次衬砌采用防水混凝土，即拱墙砼掺加防水剂，仰拱砼掺加高效抗裂防水膨胀剂。防水混凝土结构的衬砌厚度不应小于30cm。本线隧道防水板选用耐久性能较好的pvc材质，防水板厚度1.5mm。防水板铺装设计采用无钉铺设。设计采用宽幅防水板，系为减少人工焊接造成的质量问题，同时也为简化工序、加快铺装进度考虑.3）疏排水措施设计隧道自身疏排水措施主要包括土工布、环向盲沟、纵向盲沟及洞内侧沟。围岩渗入水由于防水板的阻隔，通过土工布渗流与环向盲沟汇集到纵向排水管或洞内侧沟，达到及时疏排渗入水的目的。另外，对可以明确的地下水通路位于隧道开挖线以内而被截断时，采用在隧道开挖线以外埋设过水能力不小于原通路水量的管材，恢复水流通道，保证地下水通路的畅通。隧道衬砌防水板背后设土工布及环向50打孔波纹管盲沟，环向排水盲沟间距按810m；在隧道两侧边墙墙脚外侧两道环向盲沟之间设置纵向hdpe160/142双壁打孔波纹管盲沟，环向盲沟与纵向盲沟两端均直接与隧道侧沟连通，必要时便于排水管路的维护。每段纵向盲沟中部设置一处50泄水孔连接到隧道侧沟。纵向管材料的选择主要考虑满足渗水量及维护疏通的需要。洞内采用双侧水沟，地下水发育隧道可以根据渗水量增设中心排水管。4）施工缝及变形缝（宽2cm）防排水设计施工缝及变形缝是隧道防排水的薄弱环节，隧道内主要存在施工缝及沉降缝，施工缝分为环向及纵向两种。纵向施工缝主要采用刷涂混凝土界面剂的处理措施；素混凝土拱墙段环向施工缝设置中埋波纹排水管及钢板腻子止水带等防水措施；仰拱环向施工缝设置中埋式钢板腻子止水带防水；钢筋混凝土拱墙段环向施工缝设置中埋波纹排水管及橡胶止水带等防水措施。沉降缝拱墙部位防水采用中埋波纹排水管、橡胶止水带、沥青木丝板塞缝、聚硫密封胶（内侧设置排水槽引排渗入水）等措施；沉降缝仰拱部位采用中埋橡胶止水带、沥青木丝板塞缝并环向设置双层抗剪钢筋的措施，以减小沉降缝两边的不均匀沉降。1.8.4实施工艺及要求1、围岩保护围岩的松弛变形不仅给地下水形成了储水空间，其既有地下水路的“破坏-稳定”过程及后果也是漫长的未知的，设计强调施工要保护围岩，即是保证岩体自身的稳定性及既有水路受最小的施工影响。保护围岩可以从以下方面实施：（1）采用安全的工法控制围岩变形，对土质及软岩加强预支护；对硬岩采用控制爆破；（2）加强监控量测，及时施作初期支护及临时支护，适时施作模筑衬砌。另外隧道开挖后及时对围岩状况做好地质素描，以使后续处理工作更具针对性。2、注浆工艺（1）单孔注浆作业不宜中断，特殊条件下间歇注浆应先扫孔至原设计深度以后进行复注。单孔结束标准为注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min以上且进浆量小于20l/min；（2）全段结束标准：注浆后涌水量小于2m3/m.d；（3）注浆效果评定，设检查孔，每循环设23个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充填情况，并测量检查孔内涌水量，检查孔涌水量小于0.2l/mmin。3、喷射混凝土要求初支喷射混凝土采用湿喷纤维混凝土，按相关规范进行喷射作业，对钢架背后、接头处应特别处理，避免存在空洞。4、排水管的铺装及纵向施工缝的处理对纵向排水管的铺装要求直、顺、标高准确。应注意按设计要求做好排水体及排水管保护层，做好管头的保护措施。在拱墙衬砌前应对纵向施工缝面层清理，做好界面剂。5、土工布、防水板铺装防水板铺装前应对喷射混凝土表面凸出物进行处理，对渗漏水点应结合地质素描情况分类采用引排、注浆等处理措施。防水板铺装应注意以下几点：（1）悬挂点不得有焊穿，破损点及时修补；（2）相邻悬挂点间板材松紧度合适，以铺装人员焊接前手压触及喷射混凝土表面为宜，也不宜过松，避免内衬浇筑后造成防水板的破坏或形成空洞。（3）隧道内爆破震动、烟尘影响，防水板超前衬砌跟进的距离不宜大于二环模板的长度。6、内衬施工、背后压浆隧道内衬在施作前，应在拱顶部位纵向铺装隔缝聚氯乙烯管或带橡胶套的开孔pvc管，并预设注浆孔，衬砌完毕达到设计强度后进行拱背压浆。压浆系为保证初支、防水板及内衬密贴，避免因防水板意外损坏渗入水纵向窜流的可能，同时也为保证结构安全，避免结构开裂破损。7、系统检查防排水措施实施完毕后，应及时采用压气或压水的办法对环向尤其是纵向排水管进行检查，对发生的堵塞的地段进行疏通处理。8、系统维护运营期间应定期对排水系统进行检查及疏通，避免设计排水系统因堵塞造成排水不畅，进而引起水压上升，导致隧道渗漏的发生。1.9隧道内路基和路面隧道路基应稳定、密实、匀质，为路面结构提供均匀的支承。隧道路面应具有足够的强度和平整、耐久、抗滑、耐磨等性能。1.9.1路基当隧道衬砌设置仰拱时，仰拱的充填材料和填充应符合规范的要求，本隧道路基采用10#片石混凝土进行回填；不设仰拱的隧道，路基应置于稳定的石质地基上。隧道内路基还应设置完整的中央排水沟，本隧道设置中央排水沟采用300mm直径的hdpe中央保暖水沟。1.9.2路面隧道内可采用沥青或者混凝土路面，一般情况下由于沥青路面本身的反光性差，在隧道这么一个密闭的环境中热拌摊铺时，会产生大量不宜散发的气体，其次，沥青在隧道内发生火灾时也会发生燃烧，因此此隧道采用25cm后水泥混凝土路面。1.10隧道施工1.10.1隧道施工方案设计1.施工原则 采用大型施工机械配套施工，开挖出渣机械配套作业线、初期支护砼机械配套作业线与二次衬砌砼施工作业线相配合一条龙作业。软弱围岩坚持“短进尺、弱（不）爆破、快封闭、强支护、紧衬砌”的原则，开挖后仰拱及时跟上封闭成环。施工中进行超前地质预报，采用先进的量测探测技术对围岩提前做出判断，拟定相应的施工方案。2.施工布置南古庄沟隧道左右洞均采用对头单向施工，左、右洞口各布置一个隧道专业机械化施工队。隧道施工安排在冬季前完成洞门的开挖，并完成进洞施工。洞内施工开挖、出渣初期支护与二次衬砌模筑砼平行作业。隧道路面待贯通后中间向两侧洞口反向施工。根据地形地貌及工期要求，本隧道不设施工支洞。3.总体方案根据南古庄沟隧道围岩情况及断面设计，结合现有技术装备力量和多年的隧道施工经验，确定对于级、级围岩采用上弧导预留核心法施工，格栅钢架辅助支护。隧道出渣采用无轨运输。初期支护设施做到及时可靠，衬砌砼采用机械化作业，二次衬砌采用砼输送车、输送泵和全断面液压衬砌台车相配合的方案。施工过程中加强监测，及时处理分析数据（高速支护参数等）。开挖前做好超前地质预报、探测工作，根据围岩情况采取相应的施工方案。1.10.2弃渣方案 本项目路线隧道开挖洞渣除部分洞外浆砌工程外，其余需要调配利用和弃除。沿线冲沟发育，地形切割强烈，隧道弃土采取在冲沟内设坝弃土造田的方案。弃土场尽量冲沟支沟内，并于沟口设置土质拦挡坝，坝外侧坡面植树种草防护，坝体内侧弃土应碾压夯实。具体弃渣场地由路线统一考虑。1.10.3施工中存在问题及解决方案隧道所处地段地质条件较差，围岩级别大多为、级，围岩稳定性相差较大。对于自稳能力较差的地段，解决办法为：施工中缩短台阶长度，短进尺，及时施做初期支护，尽早施做仰拱，使结构尽早成环，改善围岩受力性能。洞身通过断层，断层围岩破碎，含水量大。解决方法：施工中短进尺，早封闭，强支护，加强施工中的监控量测，密切注意围岩变形，如有异常，马上采取措施。洞身处于水位线附近，岩体含水量较大。解决方法：施工中特别注意防排水，采取小导管超前注浆堵水，对于集中出水点，安装半管排水。对于出水量很大的地段，可以考虑采用帷幕注浆。洞身通过浅埋段时可进行地表注浆，待围岩稳定后再进行开挖，同时注浆要注意对地表环境的破坏。1.11监控量测新奥法作为一种全新的隧道施工概念，其基本原理是运用各种手段 (开挖法弱爆破，支护形式早封闭，监控量测勤量测)抑制围岩变形，最大限度地发挥围岩自身的承载能力使隧道施工更安全、更经济。而隧道经济性与安全性就是通过现场监控量测所获得的围岩、支护系统的应变和应力信息及时反馈并应用于隧道设计和施工中来实现的。随着新奥法(natm)在隧道施工中的广泛运用，现场监控量测作为新奥法的灵魂也越来越得到了广泛的重视。因此，快速、准确地进行现场监控量测和信息反馈是应用新奥法施工的关键。隧道监控的作用有以下几点：(1)通过施工和环境监测进行信息反馈及预测预报， 优化施工组织设计，指导现场施工，确保隧道施工的安全与质量和工程项目的社会、经济和环境效益。 （2）掌握围岩动态，了解支护结构在不同工况时的受力状态和应力分布，对围岩稳定性作出评价。 （3）验证支护结构型式、支护参数，评价支护结构、施工方法的合理性及其安全性，确定支护时间而监控量测是信息化设计与施工的重要内容，应将监控量测纳入工序管理,为隧道施工的有机组成部分。由于地下工程的受力特点及其复杂性，通过施工现场的监控量测所得到的信息，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间，以及修改施工方法、调整围岩类别、变更支护设计参数、调整预留变形量等修正设计提供原始依据，同时将量测等到的结果迅速反馈到设计施工中去，以提高隧道施工的安全性、经济性。1.12环境保护隧道区段位于秦岭保护区，隧道在修建过程中由于开挖对植被和地下水系的破坏，以及隧道运营过程中所排出的废气对野生动物生存环境的破坏，路段上行驶的车辆产生的噪声对当地居民生活的影响都是隧道在规划、修建和运营过程中必须考虑的情况。因此在设计和修建过程中采取以下几个措施：（1）采用早进晚出的原则，减少深挖路段，保护自然坡体和植被。（2）开挖出的石渣，尽可能纵向调配，作为路基填料；对于可用于做石料的石渣应集中堆放，经加工后用于砌体工程；对于废弃的石渣，应根据各工点的实际情况，集中堆弃。弃渣场地做好护坡挡墙防护，并做好排水设施，以防止洪水期冲走弃渣形成人为的泥石流。有条件时，在弃渣顶覆盖土层复垦还田，种树造林。（3）施工期的污水应集中排放，并应经过沉淀、过滤。（4）洞口边仰坡开挖应以光面爆破为主，辅以人工开挖，严禁爆破。（5）做好施工场地竣工后的清理、绿化及复垦还田工作。（6）道路两侧即隧道洞口处设置绿色植被隔离带，隔离噪声和净化空气。（7）对于隧道部废气进行排出时要选择尽量避开野生动物和居民集中居住的区域。1.13施工组织设计施工组织设计是用来指导施工项目全过程各项活动的技术、经济和组织的综合性文件，是施工技术与施工项目管理有机结合的产物，它是工程开工后施工活动能有序、高效、科学合理地进行的保证。1.13.1总述施工组织设计一般包括四项基本内容：施工方法与相应的技术组织措施，即施工方案。施工进度计划。施工现场平面布置。有关劳力,施工机具,建筑安装材料，施工用水、电、动力及运输、仓储设施等暂设工程的需要量及其供应与解决办法。前两项指导施工，后两项则是施工准备的依据。 施工组织设计的繁简，一般要根据工程规模大小、结构特点、技术复杂程度和施工条件的不同而定，以满足不同的实际需要。复杂和特殊工程的施工组织设计需较为详尽，小型建设项目或具有较丰富施工经验的工程则可较为简略。施工组织总设计是为解决整个建设项目施工的全局问题的,要求简明扼要,重点突出，要安排好主体工程、辅助工程和公用工程的相互衔接和配套。单位工程的施工组织设计是为具体指导施工服务的，要具体明确，要解决好各工序、各工种之间的衔接配合，合理组织平行流水和交叉作业，以提高施工效率。施工条件发生变化时，施工组织设计须及时修改和补充，以便继续执行。1.13.2重要意义有关拟建工程施工准备和施工基本技术经济的文件。施工组织总设计、年度施工组织总设计、单位工程施工组织设计、分部（分项）工程施工组织设计和冬季、雨季施工组织设计的总称。其基本任务是根据建设单位的要求，制定经济合理的施工决策方案，对拟建工程的施工，在人力和物力上、在时间和空间上、在技术和组织上，作出一个全面而科学的安排。它是对施工活动实行科学管理的重要手段。 通过施工组织设计，可为建筑工地有计划地开展工作创造条件；按施工组织设计排定的施工进度计划执行，可以保证拟建工程按合同工期完成；可在开工前就了解工程施工所需的材料、半成品、构配件、机具设备、劳力及其使用的先后顺序和它们占据的空间位置；可把工程设计和施工、技术和经济、施工前方和后方、施工企业的计划和具体工程的施工组织、总包和分包、企业各部门、施工各阶段以及各工程的施工紧密地联系和协调起来。1.13.3本区段场地布置隧道在施工过程中合理的场地布设会从很大程度上使方便隧道施工，缩短工期，保护施工设备和施工场地周围的环境。南古庄沟隧道2#隧道施工时由两侧由东西两侧同时开挖，西口是将军岔，料场，施工人员生活区，弃渣场可沿着将军岔这条沟布置。东口南古庄沟较宽阔，居民也相对较多，在场地布置时要注意施工对当地居民的影响合理选择堆料场和弃渣场等。施工人员居住区可选择设置在离施工现场不远的当地居民居住点附近。第二章 方案比选说明2.1概述：拟建的高速公路属于位于陕西省西安市蓝田县，是西蓝高速（西安-蓝田）的一部分。路线起点黑石河，终点南古庄沟。起终点间山脉沟谷纵横，地势起伏较大，山脉和沟谷走向均为西北东南。地质情况复杂，区段内部分岩层为风华或中风华千枚岩，泥岩，并有断层，泥石流等自然灾害发生，为道路的修筑和后期养护造成一定困难。区段沿途有村庄分布，选线时要考虑对区域经济和拆迁对工程造价的影响。2.2选线原则：公路隧道线路的选择必须结合地形、地质条件对诸多因素综合研究、全面分析，以便选定既节省工程量又利于运营的方案。1.线路方向的选定线路方向的选定要包括要对包括：任务书对起讫点的要求，路线必经点、修建意义以及在路网中作用；本线近远期交通量及其客货流等经济资料；本线与邻近铁路、水运、航空等运输方式配合中所承担的任务；本线与国家工况点联系的要求，国防上饿的要求以及地形图、区域地质、水文、气象、地震等资料加以分析研究。本区段道路从黑石河到南古庄沟，沿途可能进过的村庄有将军岔、白阳岔。在进行路线选定时，既要考虑道路对沿线村庄的经济的促进作用，又要考虑村庄拆迁对工程造价以及工期的影响，要考虑路线对环境的影响。此区段道路途经秦岭山区，有较多的野生动植物生长，要考虑其生存环境的影响。还有国防和施工难以程度等因素，所有这些应该综合考虑后再进行线路的选定。2.决定线路方向的主要因素：(1)沿线地形的选择。此区段道路地形起伏较大，山脉高大陡峭，可以选择沿河谷展线到适当隧址后隧道穿越地形障碍。（2）大型结构物位置的选定，一帮情况下应按照“路随大桥长隧”的原则来对待，高等级公路还要综合考虑整体线型后确定。（3）通过重要城镇的选定，此段道路就要考虑南古庄沟和将军岔几个有较大村落分布地段点后综合选择。（4）通过工况点的选定，考村不进村。（5）运输性质与运量的影响。将军岔附近的沟谷中含有大量的矿藏，在选线时要考虑方便这些矿物的运输，路线尽量进过此处或者离此处较近。（6）地质条件的影响。不良地质条件如滑坡、崩塌、泥石流等对于隧道施工的难易程度以及后期的运营安全均有一定的影响。此区段内白阳岔附近地质情况较差，应尽量避过。（7）主要技术标准和施工条件的影响。2.3隧道位置的选定确定隧道位置时，首先是对多个路线方案进行比较，确定推荐方案和比较方案，然后根据方案中已获得的资料，在方案线路的基础上详细研究隧道最佳位设置的位置。1.地形条件选择越岭隧道位置时，除应进行大面积的方案研究外，还要对可能穿越的垭口，要以不同的坡度，不同的进出口标高和不同的展线方式作出各种越岭隧道方案，进行同等研究。河谷地形由于受地质构造和水流冲刷等影响，往往出现地形和地质均较复杂的情况，特别是在山区河谷地区，往往河流弯曲、沟谷发育、支沟密布，河谷两岸常有对称或不对称的台地和陡峭的山坡，并常伴有崩塌、错落、岩堆、滑坡、泥石流、河岸冲刷等不良地质现象。河谷路线沿河傍山地段，常因地形、地质复杂等原因而采用隧道通过。由于地形、地质复杂，以隧道通过时，有时路线内靠不足，造成不少隧道出现洞壁过薄、偏压、浅埋、洞口深基础明洞工程，水流冲刷危害以及穿越不良地质地段等现象，往往出现路线扭曲，隧道短而多，或桥隧相连，桥梁工程增加，支挡建筑物甚多，而一些坍塌落石的威胁又不能彻底消除。因此条文规定当路线以隧道通过时，路线宜向山侧内移。2.地质条件地质条件对隧道位置的选择往往起决定性的作用。隧道位置应选择在岩性较好、稳定的地层中，将对施工和营运有利，亦可节约投资。对岩性不好的地层、断层破碎带、含水层等工程地质、水文地质极为复杂的严重不良地质地段，应尽量避免穿越，以免增加设计、施工和营运的困难，甚至影响隧道的性能和安全，发生意料不到的病害。若不能绕避而必须通过时，应减短其穿越的长度，采取可靠的工程处理措施，以确保隧道施工及营运的安全。南古庄沟隧道在选择进口时都尽量选在较饱满的山体上，避免出现偏压等地质灾害。尽可能避过不良地质段如断层、泥石流、崩塌等。2.4线路方案比选2.4.1 方案比选的要点1线性适当顺应地形；2.路线段投资低；3.工程稳定行车安全；4.养护容易施工不难；5.行驶舒适景观协调；6.用地节省，经济政治意义重大。进行方案比选是要参考以上几条原则综合进行。2.4.2 方案比较及确定最佳方案该公路能有效解决当地交通问题，加强地区间交流，降低运输成本，节省运输时间，促进经济发展。通过勘察设计已确定出三种方案。如下：方案一：长隧道方案。根据地形特征和地质情况，沿黑石河和南古庄沟向各自上游展线，然后用一座长隧道客服地形障碍连接两条沟。路线全长5.87km，长隧道为3.38km，设置5处圆曲线，部分区域曲率半径较小。方案二：绕线结合桥隧方案，从起点直接架桥到达隧址，路线途经将军岔将长隧道分为2座隧道。线路全长5.3km，隧道分别为2.3km和1.907km，修建桥梁1座，线性较为顺畅。方案三：隧道群方案，从起点到终点将沿途的将军岔、白阳岔几个河沟均连接起来，路线线性较好但经过浅埋区段和村庄较多，对施工难度和工程造价有一定影响。路线全长5.39km，修建三座隧道，其中最长隧道2.5km。现在从线性指标、工程数量、施工难度、隧