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南 昌 工 程 学 院学校名称毕业论文模板毕 业 设 计 (论 文)土木与建筑工程学院 系(院) 土木工程 专业毕业设计(论文)题目 某特长隧道2标段初步设计 学生姓名 班 级 土木工程(地下方向) 学 号 指导教师 完成日期 2012 年 6 月1 日某特长隧道2标段初步设计The 2section of the preliminary design of Extra-long Tunnel总计 毕业设计 页表 格 个插 图 幅第一章 绪论摘要本设计名称为“某特长隧道2标段初步设计”,是按照“新奥法”施工的要求,根据指导老师的要求及所给定的隧道的原始资料和设计技术要求,主要进行了隧道净空断面设计,隧道各级围岩衬砌结构构造设计,防排水设计,横洞设计,施工组织设计,及隧道地质预报和施工监控量测设计等内容。由工程类比法,根据公路隧道设计规范拟定了相应的支护形式,该隧道除洞口段结合地形、地质条件设置,其余均按新奥法原理设计,采用柔性支护体系的复合式衬砌。初期支护采用锚喷支护,由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护形式组合使用。严格按照设计规范要求,经过理论验算,所有设计参数都符合规范要求,说明本设计是安全合理的。关键词:公路隧道 衬砌结构 新奥法 防排水 复合式衬砌 AbstractThe design of The 2section of the preliminary design of Extra-long Tunnel, is in accordance with the New Austrian method construction requirements, under the guidance of the teacher s request and the given tunnel of the original information and the technical requirements for design, mainly for the clearance of tunnel section design of tunnel surrounding rock at all levels, lining structure design, waterproof and drainage design, cross design, construction organization design, and the tunnel geological prediction and construction monitoring measurement design etc.The engineering analogy method, according to the code for design of road tunnel. out supporting forms, the tunnel portal section, except with terrain geology condition is set, the rest according to the theory of NATM design, using the flexible supporting system for composite lining. Initial support using bolting shotcrete, bolt, composed, steel net supporting form in combination. In strict accordance with the requirements of the design code, through theory calculation, all the design parameters are consistent with regulatory requirements, the design is reasonable and safe. Key words:Highway tunnel;Lining structure in;NATM;Drainage;Composite lining目录Abstract1第一章 绪论11.1 研究的背景和意义1国内外研究概况1第二章 隧道设计说明12.1隧道设计概况12.2技术标准及设计依据12.3隧道建设地区工程水文地质12.4横断面设计22.5洞口、洞门及明洞设计42.6隧道防、排水设计52.7隧道支护设计62.8隧道通风设计82.9隧道照明设计9第三章 施工组织设计93.1本工程特点、重点及相关施工措施93.2工程重点及采用的相应措施93.3施工组织安排10(一)、质量目标103.4各分项工程施工顺序及主要项目113.5隧道施工监控量测设计19第四章 总结274.1 设计汇总274.2 致谢27第一章 绪论1.1 研究的背景和意义 随着经济的迅速发展,交通工程已经成为国民经济发展的强力驱动与支撑。随着高速公路建设的推进,交通基础设施建设也不断深入,目前隧道工程也已经成为公路交通系统中的重要组成部分。它对优化道路线形、缩短公路里程有重大影响;同时对促进周边地区环境保护、经济发展及国防建设也具有深远影响。据统计,隧道工程占高速公路工程的比例正逐年增加,这反映了我国公路隧道工程的建设经济实力的提高和技术水平的进步。为了保持国民经济的持续、快速、健康发展,为了扩大内部需要,加快基础设施建设,我国也加大了对公路建设的投入,公路建设蒸蒸日上,因此,今后公路隧道修建将会越来越多。通过本次设计,能更好的巩固大学四年来所学的各个方面的知识,培养个人的思考能力和动手能力,并能将所学的书本知识很好的联系到实际的设计操作中去,对隧道设计的初步阶段有初步的掌握及需要注意的规范要求有了必要的认识和了解,同时要系统的掌握设计计算步骤、方法,培养我们分析、解决问题的能力,为以后的走上工作岗位,从事有关设计、施工等具体实践工作奠定良好的理论及实践基础。为今后祖国基础设施建设的隧道工程中贡献力量。国内外研究概况1.2.1国内发展简介建国后30年所修建的均较低,线形指标要求不高。我国公路运输服务方式和经营主体日益呈现多样化的趋势。目前公路运输存在较多的问题,公路交通的基础设施水平还较差。五十年代,我国仅有公路隧道30多道,但标准也很低。进入八十年代,公路隧道的发展逐渐加快,具有代表性的工程有深圳梧桐山隧道和珠海板樟山隧道,福建珠海隧道和马尾隧道,甘肃七道梁隧道等。到1990年底,我国建成的千米以上隧道已有十余座。在大型公路隧道建设中,技术也随着不断提高,并学习和引进了很多国外先进技术。福建鼓山隧道,洞内设有照明、吸音、防潮、通讯、防火等装置和闭路电视监控及雷达测速系统,这是我国第一座现代化的公路隧道。为适应公路隧道建设的发展,八、九十年代,交通部组织编写了公路隧道的设计、施工、通风、养护照明建设技术等规范,对我国公路隧道建设起到了促进与推动作用,目前,我国公路隧道技术已有长足的发展,对围岩动态量测反馈分析技术,组合式通风技术,运营交通简易监控技术,新型防水、排水、堵水技术,围岩稳定技术,支护及衬砌结构技术等都有许多成功实例,其中大部分成果已处于国内领先水平,还有一些成果已达到国际先进水平。然而公路质量与发达国家相比差距仍很大,还不能满足国民经济及社会发展的需求公路数量少、等级低、质量差。 1.2.2国外发展简介国外隧道建设发展时间比较早,北欧瑞典和芬兰更是其中佼佼者。瑞士在100多年前就建设了一条15km的铁路隧道。瑞士1980年建设的St.Gotthard公路隧道20多年以来一直都是世界最长公路隧道。挪威在2000年建成并投入运营的Leserdal隧道长25km,成为世界上最长的公路隧道。瑞士在100多年的隧道建设中,欧洲各国逐步形成了自己的风格和特色,并积累了丰富的经验,许多技术和经验值得国内隧道同行的工程师们借鉴和学习。第二章 隧道设计说明2.1隧道设计概况该特长隧道是一座上下分离式的四车道公路特长隧道,左线隧道起讫桩号ZK6+500ZK8+000,隧道总长1500m,右线隧道起讫桩号YK6+500YK8+000,隧道总长1500m。采用人字坡形,坡度为2.0%,两端设置明洞。行车道宽度均按设计行车速度80Km/h考虑;,隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌、高压钠灯光电照明、机械通风;隧道洞门形式主要采用端墙式洞门。隧道围岩级别以III、IV级为主。2.2技术标准及设计依据 (一)、公路等级: 二级公路(二)、设计行车速度: 80km/h(三)、隧道净宽: 10.25m ( 3.752+0.75+0.50+0.75+0.75)(四)、隧道净高: 5.0m(五)、交通量: 按第20年(2032年)交通量5280辆/日小客车进行设计。 (六)、隧道环境卫生标准: 交通阻滞时的平均车速采用10Km/h;CO设计浓度上行线为300ppm,下行线为300ppm;烟雾设计浓度上行线为0.007,下行线为0.009 (七)、设计依据:公路工程技术标准(JTGB01-2003)公路隧道设计规范(JTJD70-2004)公路隧道通风照明设计规范(JTJ026.1-1999)公路路基设计规范(JTJ013-86)公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ012-84)公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)公路隧道施工技术规范(JTGF60-2009)2.3隧道建设地区工程水文地质(一)、区域地形、地貌该公路隧道起点位于井冈山厦坪镇神源村附近,终点位于鹅岭乡神源村新屋小组附近,为一座上下分离式的四车道公路特长隧道。沿推荐线隧道轴线,区内的最高点标高为 1154.7 米左右,隧道入口标高约为 350.6 米左右,相对高差约为 804.10 米,隧道出口标高约为 374 米左右,相对高差为 780.7 米。隧道洞身山间冲沟发育,有些冲沟发育成水溪,主要为山间洪水和地下水的排泄通道。 该公路隧道比较线从厦坪镇神源村垄口小组以西约 1000 米处入口, 入口处地貌为低山山体,山势较陡,山体自然斜坡为 65左右,植被发育。(二)、水文与气象区内气候属中亚热带季风型,四季分明,雨量充沛,冬无严寒,夏 无酷暑等特点。 多年平均气温在 14, 最热月为 7 月, 日平均温度 24, 极端最高日温 33.7;最冷月为 1 月,日平均气温 3.4,极端最低日温 -11。年平均日照 1500 小时,无霜期年平均为 246 天。年平均降雨量 12.60 (三)、地形地貌 隧道区以中低山地貌为主,山势陡峻,植被发育,自然坡度一 般3555,局 部 达 65左 右 ,山体连绵起伏,微地貌发育, 主要有山间冲洪积小盆地及山间冲沟等,山间冲沟一般常年均有流水, 水质清澈,水量较大;隧道山体走向比较紊乱,大致呈南西向。沿比较 隧道轴线,区内的最高点标高为 1109.00 米左右,隧道入口标高约为 380.00 米左右,相对高差约为 729.00 米,隧道出口标高约为 387.00 米左 1865 毫米,降雨日 214 天,雷暴日 68 天。降雨季节比较均匀,但夏季 比其他月份约多 48%。春秋多云雾,年平均雾日 96 天,相对湿度在 80%左右。 隧道入口和出口附近均发育有小溪,水量较大,长年流水。隧道洞 身冲沟发育,有些冲沟进一步发育为小溪。区内小溪水流较大,流速遄 急,落差较大。区内地表水主要接受地下水和大气降水量的补给,因此 地表水随大气降水的变化较大。(四)、水文地质条件 1、井、泉分布情况、根据对隧道区内的工程地质调查和访问,在隧道区内,山间冲沟的沟 底和山间洼地地下水露头,一般四季均有涌水,水量较大。2、地下水类型、水体,丰水期,它可以接受地表水的侧向补给。断陷盆地赋存的孔隙裂隙地下水, 接受区域地下水的侧向补给及降 水的垂向补给,作缓慢的侧向(由盆边向中心或地形低洼处)运动,排泄于河流。3、地下水水质及其腐蚀性、本次勘察对隧道进出口附近的地表水及钻孔 的地下水进行了取样和水质分析,水质分析结果见附表中的水质分析报告。根据公路工程勘察规范 (JTJ064-98)水质评价标准,进出口段地表水类型为重碳酸钾、钠型水,腐蚀等级为无腐蚀,常规防护,地下水类型为重碳酸钾、钠型水,腐蚀等级为无腐蚀,常规防护。4、水文地质试验、为了评价含水层的富水性,推测和计算钻孔最大涌水量和单位涌水量,查明含水层的水文地质参数,为隧道涌水量的预测提供依据,本次勘察在钻孔中进行了压水试验工作,压水试验按规范要求进行。根据钻孔压水试验确定岩层的透水率(q)及渗透系数(K),按岩层 的透水率确定其裂隙系数。 (五)、不良地质现象根据工程地质调查及钻探所示,隧道区主要存在的不良地质现象有: 隧道比较线及推荐线洞身均发育 1条推测构造破碎带,同时构造破碎带 6 条以及揭露构造破碎带 3条, 在这些破碎带中, 岩体破碎,成洞性差,隧道稳定性不好,在隧道施工过程中易产生掉块等不良现象;又由于这些破碎带中,地下水丰富,当隧道开挖到这些地带时,可能会产生涌水现象。直接影响到洞室的稳定,应超前支护处理。破碎带为地下水富集中带,开挖期间容易引起涌水,以导致塌方。5、隧道围岩类别(1)、隧道围岩级别划分依据和原则隧道围岩类别主要依据岩石弹性波速度,岩石饱和极限抗压强度、岩石质量指标,并结合岩石风化程度、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。依据上述实际资料在确定隧道围岩级别时,制定以下原则: 以交通部行业标准公路隧道设计规范(JTJD70-2004)提供数据为围岩级别划分标准。 遇断层破碎带,围堰类别较同类岩石降低1-2级,影响带推至洞底以上4080m 与断层交界处。 为便于隧道施工,按隧道开挖过程中可能遇到的地层情况分段进行评价。未有钻孔控制段,参照勘查区同类岩石已有资料进行类比分类(2)、隧道围岩级别划分按上述围岩级别划分原则,将隧道围岩级别划分汇入下表。表 2-1围岩级别划分总表围岩级别隧道名称III级(米)级(米)总长(米)某特长隧道9755251500各类围岩比例(%)65%35%100%2.4横断面设计2.4.1建筑限界根据公路隧道设计规范,隧道高度5米,行车道宽度3.75米,双车道布置,净宽10.25米,其中左侧向宽度为0.5m,右侧向宽度为0.75m,左侧检修道宽度为0.75m,右侧检修道宽度为0.75m,路面坡度采用2.0%;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; 该公路隧道的建筑界限按80km/h时速进行设计,建筑界限取值确定如下:图 2.1 隧道建筑界限(单位:cm)建筑界限横断面宽度如下表:表 2-2 建筑界限设置(单位:cm)设计速度车道宽度侧向宽度检修道J顶角宽度(km/h)W左侧右侧左侧右侧左侧右侧8023755075757550752.4.2 内轮廓设计根筑界限,利用三心圆,得出各断面内轮廓如见下图:图 2.2 隧道标准断面内轮廓(单位:cm)图 2.3 紧急停车带断面内轮廓(单位:cm)2.5洞口、洞门及明洞设计结合隧道进出口地形、地貌、工程地质和气象等自然条件以及其对坡面稳定、气象灾害、景观调和、车辆运行的影响,并考虑到施工开挖边坡的稳定性,本着“早进洞晚出洞”、“少开挖”的原则,确定隧道进出口位置、明洞形式,洞门形式的选择力求结构简单,并与洞口地形、地貌协调一致。2.5.1洞口、洞门设计隧道进口及洞身通过地段覆盖层、风化层较薄,洞门设明洞,明洞形式采用拱形明洞,明洞净空满足隧道建筑限界要求。(1)洞门宜与隧道轴线正交,洞门构造及基础设置应遵循下列规矩:洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5,洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0,洞门墙顶高出仰坡不小于0.5。洞门墙应根据实际需要,设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔;洞门墙的厚度可按计算或结合其它工程类比确定。洞门墙基础必须置于稳固地基上,应视地形及地质条件,埋置足够的深度,保证洞门的稳定。基底埋入土质地基的深度不应小于1.0,嵌入岩石地基的深度不应小于0.5;基底标高应在最大冻结线以下不小于0.25;地基为冻胀土层时,应进行防冻胀处理。基底埋置深度应大于墙边各沟、槽基底的埋置深度。松软地基上的基础,可采取加固基础措施。洞门结构应满足抗震要求。(2)洞门部分在地质上通常是不稳定的。应考虑避开滑坡、崩塌、泥石流等不良地质地段。(3)本隧道入口处围岩分级为级,区域岩质稳定、地形开阔。经综合考虑宜采用端墙式洞门形式,洞门上方女儿墙应有一定的高度,并有排水沟渠,使地表水沿排水渠道有序排离洞门,防止地表水沿洞门流入洞内。洞门接长明洞,减少对仰、边坡的扰动,是洞门墙离开仰坡底部一段距离,确保落石不会滚落到行车道上。边、仰坡交界处应采用圆角法开挖,以减少雨水冲刷。图2.4端墙式洞门2.5.2明洞设计明洞净空必须满足隧道建筑限界要求,洞门一般作为直立端墙式洞门,明洞断面同隧道断面,明洞衬砌初步用于出口明挖段,明洞采用全断面整体式钢筋混凝土衬砌,考虑到环境保护的要求,洞口地段边坡仰坡采用护面墙、植草皮等防护措施,进口洞仰坡采用锚喷混凝土防护措施确保安全。2.6隧道防、排水设计(1)隧道防排水是保证隧道适用性以及衬砌结构、路面、设备耐久性的关键。设计原则为使衬砌内壁不渗水。隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的原则。设计中采用的措施要求达到:排水通畅、防水可靠、施工方便,是隧道洞内基本干燥,保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全,形成完整的防排水体系。(2)隧道内设置纵向排水管、环向排水管、横向排水管、环向盲管等形成岩体环向排水管纵向排水管横向盲管中央排水管洞外一个完整的闭合回路,使岩体内的渗水可以畅通的排出,另外对于集中出水点,可预埋半管。对于路面排水,设置开口式边沟,为防止预制块接缝间漏水,在接缝间设置防水板。(3)隧道内所有施工缝和沉降缝均设置中埋式排水橡胶止水带。(4)隧道采用复合式衬砌,在初期支护和二次衬砌之间应设置防水板,防水板应采用易于焊接的防水卷材,厚度不小于1.0mm,接缝搭接长度不小于100mm。在防水卷材与喷混凝土层间设置土工布,其作用兼作衬背排水层及缓冲层。(5)对于出水量较大的地段,采用超前注浆堵水,浆液采用水泥和水玻璃混合浆液,以加快其凝固速度。(6)由于隧道所在区域冬季较为寒冷,故采取中心排水管深埋的措施。(7)处于单标高的洞门墙,洞门外1m的地方均设路基横向截水沟,防止洞外路基路面水顺坡流入洞室。(8)对于洞口排水,在洞口仰坡边缘5m以外,设置天沟,并加以铺砌。对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填,对裂缝进行堵塞。为了防止洞外水流入隧道内,在地表水上游设置反向排水边沟或采取截流措施,地下水上游设泄水洞,洞外井点降水。2.7隧道支护设计在隧道及地下工程中,支护结构通常分为初期支护(一次支护)和永久支护(二次支护、二次衬砌)。一次支护是为了保证施工的安全、加固岩体和阻止围岩的变形。二次支护是为了保证隧道使用的净空断面和结构的安全而设置的永久性衬砌结构。2.7.1衬砌设计规定衬砌设计应符合下列规定:(1)衬砌断面宜采用曲边墙拱形断面。(2)隧道围岩较差地段应设仰拱。仰拱曲率半径应根据隧道断面形状、地质条件、地下水、隧道宽度等条件确定。路面与仰拱之间可采用混凝土或片石混凝土填充。当隧道边墙底以下为整体性较好的坚硬岩石时,可不设仰拱。(3)隧道洞口段应设加强衬砌。加强衬砌段的长度应根据地形、地质和环境条件确定,一般情况下两车隧道应不小于10m。(4)围岩较差地段的衬砌应向围岩较好地段延伸5至10m。(5)偏压衬砌应向一般衬砌段延伸,延伸长度应根据偏压情况确定,一般不小于10m。(6)净宽大于3.0m的横通道与主洞的交叉段应设加强衬砌,加强段衬砌应向各交叉洞延伸,主洞延伸长度不小于5.0m,横通道延伸长度不小于3.0m。2.7.2 衬砌结构选择隧道衬砌结构的选择必须结合施工技术,安全作业以及使用适应性、造价综合考虑确定。本隧道衬砌结构采用复合式衬砌。目前复合式衬砌是隧道工程常采用的衬砌结构。复合式衬砌的设计,目前以工程类比为主,理论验算为辅。结合施工,通过测量、监控取得数据,不断修改和完善设计。复合式衬砌是由初期支护和二次支护组成的,初期支护是限制围岩在施工期间的变形,达到围岩的暂时稳定;二次支护则是提供结构的安全储备或承受后期围岩压力。两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层,其目的是,当第一层产生变形及形变压力较大时,仍给予极少量形变的可能,可降低形变压力。而当一次衬砌支护力不够时,可将少量形变压力均匀的传布到二次衬砌上,并依靠二次衬砌进一步制止继续形变,且不使一次衬砌出现裂缝时,二次衬砌也出现裂缝。由于二层衬砌之间有了隔离层,则防水效果良好,且减少二次衬砌混凝土的收缩裂缝。确定开挖尺寸时,应预留必要的初期支护变形量,以保证初期支护稳定后,二次衬砌的必要厚度。复合式衬砌的优点:(1)设计、施工工艺过程与其相应的衬砌及围岩受力状态均较合理。(2)质量可靠,能够达到较高的防水要求。(3)便于采用锚喷、钢支撑等工艺。(4)既能够充分发挥锚喷支护的优点,又能发挥二次衬砌永久支护的可靠作用。2.7.3 衬砌设计该特长公路隧道2标段围岩类别为III、类,地质条件较为良好,设计衬砌断面均为曲墙式,III、I类围岩地段采用带仰拱复合式衬砌。设置仰拱不仅是满足地基承载力的要求,更重要的是使结构及时封闭,提高结构的整体承载力和侧墙抵抗侧压力的能力,抵御结构的下沉变形,达到调整围岩和衬砌的应力状态的目的,使衬砌处于稳定状态。复合式衬砌以锚杆、喷射混凝土和钢筋网混凝土、钢拱架为初期支护,模筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护,在两次支护之间设PVC复合防水板作为防水层。(1)初期支护III、I类围岩初期支护采用径向系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土。(2)二次衬砌根据隧道荷载大小确定其厚度及是否采用钢筋混凝土,二次衬砌施作的合理时间应根据施工检测数据确定,尽可能发挥初期支护的承载力,但又不能超过其承载能力。2.8隧道通风设计2.8.1通风设计应考虑的因素及应符合的要求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、建设与营运费用等因素。目前道路隧道通风方式大体如下: 自然通风 射流风机纵向通风 纵向通风 竖(斜)井集中排风纵向通风隧道通风方式 竖(斜)井排送组合纵向通风 送风式半横向通风 半横向通风 机械通风 排风式半横向通风全横向通风 混合式通风根据公路隧道工程设计规范,隧道通风应符合以下要求(1)单向交通的隧道设计风速不宜大于10m/s,特殊情况下可取12m/s;双向交通的隧道的设计风速不应大于8m/s;人车混合通行的所遇到设计风速不应大于7m/s。(2)风机产生的噪音及隧道中废气的集中排放均应符合环保的有关规定。(3)隧道内运营通风的主流方向不应频繁变化。(4)确定的通风方式在交通条件等发生变化时,应具有较高的稳定性,并能适应火灾工况下的通风要求。2.8.2通风设计在隧道运营期间,隧道内保持良好的空气和行车安全的必要条件。为了有效降低隧道内有害气体与烟雾的浓度,保证司乘人员及洞内工作人员的身体健康,提高行车的舒适性和安全性,公路隧道应做好通风设计保证隧道良好通风。该公路隧道通风设计主要考虑因素:(1)隧道长度及地形,虎岭公路隧道全长15000m,为长隧道,风阻力大。自然风量小;隧道纵断面采用单向坡。(2)公路等级,该隧道为单向双车道汽车专用高速公路 ,设计行车速度为80Km/h。(3)交通量,虎岭公路隧道,车流量较大,年平均日交通量,前期(2010年)9358辆/每日(小车),远期(2030年)11274辆/每日 (小车)。(4)隧道内交通事故、火灾等异常情况。(5)隧道工程造价的维修保养费用等。2.9隧道照明设计隧道照明是消除隧道内驾驶所引起的各种视觉问题的主要方法。由于隧道照明不分昼夜,电光照明费用较高,因此,必须科学地设计隧道的照明系统,充分利用人的视觉能力,使隧道照明系统安全可靠,经济合理。该公路隧道,进、出口处地形缓和,对洞内照明设计有利。本隧道照明分别设置洞外照明和洞内照明,洞外照明为接近段,洞内照明为:入口段、过渡段、中间段和出口段,照明计算以照明灯具的资料为基础数据,并考虑了隧道内采用水泥路面为计算条件。 第三章 施工组织设计3.1本工程特点、重点及相关施工措施3.1.1 工程特点该公路隧道为特长隧道,第二标段全长1.5km,工期紧,施工压力大,地质情况良好,工程所处地理位置交通较为便利、材料供应方便、工程外部环境良好的特点。隧道内防排水采用堵截、防排相结合的多道设防、综合治理的方法。3.2工程重点及采用的相应措施3.2.1 及早修建洞门及洞外排水、防护设施为了确保顺利进洞,首先对地表坡面进行喷锚加固防护。及早修建洞门及洞口排水设施,以保持洞口仰坡和洞外边坡的稳定,汇集和排除地面水流,保护洞门附近岩(土)体的稳定和使车辆不受崩塌、落石等的威胁,确保行车安全。3.2.2 合理确定开挖方式、步骤,保持各开挖工序相互衔接,合理施工。对隧道洞身段采用三导洞先墙后拱法施工:(1)合理控制三个导洞开挖作业之间的距离,中导洞先行,左右导洞滞后中导洞710m, 导洞均采用正台阶法施工,台阶长度57m, 开挖进尺按两榀钢架间距进行。(2)合理控制左、右主洞开挖作业面之间的距离,主洞开挖亦采用台阶法,上台阶分布开挖留核心土,进尺控制同导洞开挖,然后进行初期支护施工及防排水施工。(3)控制正洞开挖作业面与二次衬砌作业面之间的距离,正洞隧道开挖作业面与衬砌作业面之间距离按一倍洞径考虑。(4)二次衬砌采用砼运输车、输送泵和衬砌模板台车机械化配套施工,确保砼质量达到内实外光。(5)施工中坚持“弱爆破、短开挖、强支护、早封闭”的原则。(6)施工过程加强控制,及时处理分析数据,调整支护参数。3.2.3 钻爆施工原则 钻爆施工将根据以往的隧道光爆成功经验,以“一套标准、两项要求、三个控制、四条保证”的办法组织光面爆破施工。(2)以“以防为主、稳中求快”为指导思想和“管超前、少扰动、早喷锚、强支护、紧封闭、勤量测”为施工原则及时支护,防止塌方。 3.2.4防排水原则(1)隧道衬砌防排水设计原则为:“防排结合、因地制宜、综合治理”原则。(2)中隔墙顶部尽管设置了防排水措施,但为了达到隧道运营期间不渗不漏的目的,隧道二衬施工前应将中隔墙顶部砼面凿毛,刻出镶嵌止水条的槽,冲洗干净后嵌入止水条并加以固定。(3)严格按操作规程和有关技术规范进行防水板的焊接工艺和止水条的操作工艺,最终使隧道达到不渗透不漏的目的。3.3施工组织安排3.3.1建设总体目标(一)、质量目标符合国家规范标准,力求节省工程造价的同时,又兼顾着工程质量,在达到工程质量目标的前题下,优化各方面施工安排。(二)、安全目标建立健全安全管理体系,对本单位安全生产负全面责任,施工过程中杜绝较大及以上事故,遏制安全生产一般事故。(三)、工期目标本隧道的修建,各部门将尽最大的努力,用较短的工期,修建安全合格的隧道。(四)、环水保及节能目标严格执行环境保护和水土保持“三同时”制度,严格执行本项目环境影响报告书及批复意见、水土保持报告书及批复意见及环水保、文物保护管理办法有关要求;严格按照设计文件及批准的施工组织设计组织施工,将环水保、文物保护及土地复垦措施落实到施工全过程;自觉接受并积极配合国家及地方环保、水保行政主管部门的监督检查。3.3.2施工进度安排依据及原则3.3.2.1施工进度安排依据(1)指导性施工组织对本隧道的工期要求。(2)本隧道特点、工程量大小、工程环境及各种不良地质条件对施工进度的影响程度、隧道超前地质预报和预计需要超前处理的时间。(3)本隧道施工便道条件、现场作业条件、材料供应;总体施工方案、技术措施及施工组织规划。(4)投入的人力、机械设备数量及状况等资源配置情况;当前技术水平条件下的劳、材、机的消耗定额水平。3.3.2.2施工进度安排原则(1)充分考虑各种不利因素,积极规避施工风险充分考虑各种不利因素,尤其是不良地质条件等对工程进度的影响,根据不同条件确定不同的进度指标。认真做好隧道施工的综合性超前地质预测预报,并把它纳入开挖作业工序,以及时了解掘进前方的不良地质、围岩、出水等情况,及时采取可靠的安全支护措施,确保隧道施工安全,规避施工风险,使施工生产顺利进行。(2)加强资源配置、加快施工进度加大资源投入,加强技术力量、优化设备配置,提高施工生产效率,加快工程施工进度;同时针对实际情况作好施工机械设备储备,防止因为部分机械设备故障而影响施工生产。3.4各分项工程施工顺序及主要项目3.4.1各分项工程施工顺序(一)本隧道工程由进出洞口明洞和洞身段组成,施工时分成进口和出口两个工区进行组织施工。进口工区进行明洞衬砌、洞门工程及明、暗洞交界面成洞处理;出口工区是本隧道施工的重点,承担洞口的明洞、端墙式洞门及洞身段台阶工作面法开挖、支护、中隔墙施工、两侧正洞开挖、台阶法开挖临时支护的拆除、正洞初期支护、防排水、二次衬砌、砼路面、内装饰等。(二)出口洞口及明洞施工顺序为:明挖土石方开挖,明洞衬砌,明洞施工;,明洞完成后,先进行下层法开挖支护,随之开始右导洞施工,中隔墙施工在中导洞施工时适时进行;中隔墙衬砌完成后,随之进行两侧正洞开挖初支施工,先左洞、后右洞,二次衬砌紧跟其后;路面、内装饰在衬砌完成后进行;出口洞门在洞口明洞完成后及时进行施工。(三)合理确定开挖方式、步骤,保持各开挖工序相互衔接,合理施工。隧道洞身段采用三导洞先墙后拱法施工: 合理控制三个导洞开挖作业之间的距离,中导洞先行,左右导洞滞后中导洞710m, 导洞均采用正台阶法施工,台阶长度57m, 开挖进尺按两榀钢架间距进行。 合理控制左、右主洞开挖作业面之间的距离,主洞开挖亦采用台阶法,上台阶分布开挖留核心土,进尺控制同导洞开挖,然后进行初期支护施工及防排水施工。 控制正洞开挖作业面与二次衬砌作业面之间的距离,正洞隧道开挖作业面与衬砌作业面之间距离按一倍洞径考虑。 二次衬砌采用砼运输车、输送泵和衬砌模板台车机械化配套施工,确保砼质量达到内实外光。 施工中坚持“弱爆破、短开挖、强支护、早封闭”的原则。 施工过程加强控制,及时处理分析数据,调整支护参数。3.4.2 主要项目施工方案本隧道按新奥法原理组织指导施工,出碴进料采用无轨运输方式,实施开挖(钻孔、爆破、装运)、喷锚(拌和、运输、锚喷)、衬砌(拌和、运输、灌注、振捣)三条机械化作业线,实现主要工序机械化作业。主要施工方案如下: (1)施工方法及施工步骤(2)保证安全的技术措施主要措施:(1) 科学安排每次爆破的时间,尽量选择车流密度低的时间进行;(2) 采用梯段浅孔松动爆破方案(采用爆破方案详见下述),严格爆破设计的审查审批制度,优选爆破器材和爆破参数,首次爆破前必须进行试爆;(3) 按爆破设计进行施工,规范进行爆破作业,严格控制单响装药量和总装药量,爆前进行复查;(4) 做好爆破的防护工作;(5) 及时做好第一节明洞开挖面的锚喷临时防护加固工作;六是和地方交警部门合作,加强施工期间的交通管制,使来往车辆有序通行。3.4.3 明洞段施工方案明洞段施工应将土石方开挖、明洞衬砌、洞门、明暗交界面处理及暗洞进洞统筹考虑,既要确保边坡稳定,安全进洞,又要减少干扰,利于施工。在总体安排上,洞口施工最好避开雨季。因工期影响,只能在雨季进洞时,要充分做好施工准备工作,严密组织,快速施工,并提前作出遇到可能发生问题时的预案。(一)导洞施工先护后挖,人工风枪钻孔,光面(预裂)爆破,台阶上部出碴采用人工斗车推运至下台阶,挖掘机配合;下台阶采用装载机装碴,自卸汽车运出洞外。锚喷、钢架支护紧跟掌子面。施工程序为:测量放样超前预支护上台阶开挖导洞上部支护(初喷打系统锚杆、挂网架立钢拱架复喷至设计厚度)下台阶开挖导洞下部支护。导洞开挖均采用正台阶法施工,台阶长度35m,开挖进尺按两榀钢架间距进行。三个导洞开挖作业之间的距离按中导洞先行,左导洞滞后中导洞710m,右导洞滞后左导洞710m 进行控制。中导洞先行施工的一个关键点,中导坑超前并先行贯通,可及时完成中隔墙衬砌,利于正洞施工通风,同时探明了地质,使后继工序选择爆破参数和支护时机的确定有的放矢。(二)中隔墙施工中隔墙钢筋混凝土在导洞内修筑,中隔墙上方围岩是薄弱环节,施工过程中在中导坑开挖及左右侧隧道开挖时有多次扰动,随之而来的不利偏压、变位和不平衡推力都要由坚实的隔墙承受,故中隔墙施工是本隧道施工的一个重点和难点。1、基底处理:由于中隔墙要提供施工时抗滑移和结构抵抗收敛变位的能力,对基底的要求很高,故必须对基底进行处理。2、中墙衬砌:采用5mm 厚热轧钢板制作大块中隔墙模板,拐角处设异形定型钢模,模板间螺栓连接;模板采用槽钢和对拉钢筋固定牢靠;钢筋现场绑扎、焊接,并注意预埋竖向和横向排水管;砼按先基础,后墙身,再顶帽的顺序进行施工,在洞口拌和站集中拌制,输送车运输,输送泵泵送入模,机械捣固密实。3、中隔墙顶部填充 中隔墙顶部填充是保证正洞开挖的一个重要条件,对中隔墙上部围岩稳定和墙身承受侧压力有很大作用。中隔墙顶部在架设钢拱架处暂时不回填,待架设拱架后再填充,填充砼与中导坑顶部初支面空隙用UB-3 型注浆泵分次压注水泥浆回填密实。4、中隔墙右侧支顶 中隔墙右侧支顶是设计和施工的关键环节,要求在左侧主洞施工前必须预先完成中隔墙右侧的支顶。采用硬质木材加千斤顶支顶。左侧主洞初支施工时,应先给中墙施加一定的预应力,其力大小视施工实际情况而定。5、中隔墙顶部围岩加固 根据以往施工经验及弹塑性有限元分析表明,中隔墙顶部的岩体的稳定性至关重要,由于施工过程中频繁地扰动,较早出现塑性破坏,岩体单元变位较大,如不及时补强,塑性区迅速扩展,围岩压力呈不平衡的畸形分布,对未完成的结构将构成很大威胁,故此必须对中隔墙顶部围岩进行加固。具体方法如下:在中隔墙顶主拱拱脚位置沿拱架边缘径向布设3(根)2=6(根)注浆锚杆,初期支护完成后压注单液纯水泥浆进行加固。(三)主洞施工开挖亦采用台阶法,上台阶分步开挖留核心土,开挖进尺控制同导洞开挖。主洞开挖先进行左洞,右洞滞后左洞710m。 1、台阶开挖时台阶长法度根据实际情况确定,一般采用短台阶或微台阶。台阶分界以侧墙钢拱架单元顶部为参考点;核心土及下部土体开挖,视前步工序稳定情况进行;2、经验表明,主洞拱部阶段围岩稳定性最难控制,应放慢进度,初期支护紧跟掌子面;3、要及时浇注仰拱形成封闭结构,捡底时,需间隔开挖,跳跃式浇注仰拱,以防中隔墙基础的抗滑移和结构抵抗收敛变位的能力不足;4、为扼制拱顶下沉,二次衬砌也宜紧随其后,及时施做以提供足够的刚度和强度,并视情况对结构予以补强。正洞开挖作业面与二次衬砌作业面之间的距离,按一倍洞径考虑。 二次衬砌采用节长10m 整体钢模电动液压衬砌台车泵送砼施工方案,混凝土在洞口HZS60 型自动计量混凝土拌合站集中生产,混凝土输送车运输,HBT60 型输送泵泵送混凝土入模,插入式振捣器振捣密实。现场设工程测试试验室,配齐试验技术人员和设备,负责各种原材料及混凝土的试验工作,确保混凝土衬砌内实外美,断面尺寸准确无误,一次达标。 5、施工过程要加强监测,及时处理分析数据,以调整支护参数,改变施工方法。3.4.4 初期支护本隧道初期支护包括喷砼、钢筋网、系统锚杆、钢架支护等。初期支护要紧随开挖面及时施作,减少围岩暴露时间,控制围岩变形,防止围岩短期内松弛。 一、喷射混凝土喷混凝土采用成都岩峰科技开发公司设计生产的TK-961 型湿喷机及配套湿喷技术实施。混凝土采用强制式拌合机拌和,自动计量;由6m3 搅拌运输车运到现场后,经湿喷机二次拌合,以高压风为动力,经喷头射至受喷面,该法具有效率高、粉尘小、回弹少、质量便于控制等优点。(一)原材料的选择1、水泥:采用Po. 32.5 普通硅酸盐水泥,使用前应做复查试压试验。2、砂:选用洁净中粗砂,含水率5%7%,细度模数大于2.5,使用前一律用5mm筛网过筛。3、碎石:选用510mm 碎石,级配良好,含泥量小于1%,针片状含量小于10%。碎石由反击破碎机轧制,使用前用5mm 和10mm 筛网分别筛去石粉和超径骨料。4、减水剂:为满足砼坍落度及品质要求,选用高效减水剂,减水剂掺量一般为水泥重量0.4%1.0%。5、水:水质经检验符合工程用水标准,不含对砼有腐蚀作用、影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。(二)配合比设计喷砼的配比要满足设计强度和喷射工艺的要求,初配按下列数据选择:灰骨比1:31:4,骨料含砂率45%60%,水灰比0.40.5。为增大混凝土与岩石的粘结力和减少回弹,初喷时,水泥:砂:石取1:2:(1.52)。施工前至少要设计24 种配比,经过试喷、试验,优选回弹量低,物理力学性能满足设计的一组作为应用配比,并根据施工中材料、气候的变化相应调整。(三)施工工艺及要点图3.1湿喷砼施工程序图施工要点: 1、砼制备:砼在洞外拌和站由强制式拌和机集中生产,自动计量。坍落度控制在1215cm 之间。配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。喷砼拌合提前测量砂的含水量,并根据需要进行洒水或晾晒,严格控制拌合用砂含水量在5%7%。2、成品砼采用6m3 砼搅拌运输车运至TK-961 型湿喷机转子活塞凸轮喂料斗,速凝剂在湿喷机专用入口添加,由计量泵将速凝剂通过胶管压入喷咀,依靠喷射管中压缩空气将速凝剂雾化与物料充分混合后喷出。湿喷机工作时要求系统风压不小于0.5Mpa,风量不小于10m3/min,工作风压一般控制在0.40.5Mpa。3、喷射作业:(1)喷射顺序:自下而上,先墙后拱,分区、分段“S” 形进行,分段长度不大于6m。(2)最佳喷射距离与角度:喷头距岩面距离以0.6m1.2m 为宜,喷射料束与受喷面基本垂直,与受喷面垂线成515夹角时最佳。(3)喷射料束运动轨迹:环形旋转水平移动并一圈压半圈,环形旋转直径约为0.3m。喷射第2 行时,依顺序由第一行起点上方开始,行间搭接23cm。(4)一次喷射厚度:根据设计厚度和喷射部位确定,初喷厚度不小于46cm。首层喷砼时,要着重填平补齐,将小的凹坑喷圆顺。岩面有严重坑洼处采用锚杆吊模模喷砼处理。(5)喷射砼时,喷射砼完成时间距下次爆破时间的间隔,不得小于4 小时。4、喷砼厚度控制和平整度控制:选择岩面凸出部位,用电钻钻空,埋设6 钢筋头,其外露长度与设计喷砼厚度相等,喷砼后无钢筋头外露即可。表面平整度以目测平顺为宜,否则需补喷。5、喷砼养生:混凝土终凝2h 后,开始喷水养护,养护时间不少于7d。6、施工注意事项(1)喷射前,认真检查隧道断面尺寸,保证净空符合设计及规范要求,并对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理,清除浮石和墙角虚碴,用高压水或风冲洗岩面,保证良好接触。(2) 喷射手操作:启动时,先送风,后送料,待砼从喷嘴喷出后,再供给速凝剂;停止时,先关闭速凝剂计量泵,之后停止供料,待喷嘴残留的少量砼和速凝剂完全吹净后,再停风。要控制好风压,风压过大,会增加回弹,甚至把未完全凝固的砼吹落;风压小,粗骨料冲不进砂浆层而脱落,影响喷砼品质,风压过小时甚至会造成堵管;现场以喷砼回弹量小、表面有光泽、易粘着为度掌握风压。当受喷面较潮湿或有滴水时,速凝剂的掺量适当加大到水泥用量的68%。(3)喷射砼要保证供料的连续性,避免堵塞管路。(4)回弹料不得再利用于喷砼材料。(四)喷砼质量检测方法、标准及处理措施1、砼抗压强度试验:采用喷大板切割法或凿方切割法制作砼试块,标养至28d,进行试验,其

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