刘瑾毕业设计.doc

前言随着土木工程专业道路桥梁方向的不断发展，其强大的用途已深入国民生活、工作、旅行等各个方面。公路是国民经济的重要命脉，由于其特有的灵活性和优越性，发挥着其他运输方式不可替代的作用，公路隧道是公路工程结构重要组成部分，市公路工程的“咽喉”。改革开放后，国民经济蓬勃发展，公路客、货运输量大幅度增长，以现有公路通行力不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等级和技术标准，高速公路将成为中国公路的建设主流。由于公路建设等级提高对线性和坡度的要求，高速公路越岭必然要求采用隧道方案。这技能保证最佳的道路线形便利行车，又可有效防止山地陡坡滚石，泥石流等自然灾害，提高了行驶的安全性和可靠性，同时又能和当地的环境相协调及保全自然景观。国外隧道施工中形成两大理论体系：一种是20世纪20年代提出的传统“松弛荷载理论”，其核心内容是稳定围岩的自稳能力，对隧道不产生荷载，而不稳定的围岩不产生坍塌，需要支护结构予以支撑围岩荷载。另一种是20世纪50年代提出的“岩承理论”。其核心内容是隧道围岩稳定显然是其自身有承载自稳能力，不稳定围岩丧失稳定有一个过程。在过程中予以支护或限制，则围岩仍然能够保持稳定状态。1工程概况1.1隧道基本特征1.1.1隧道所处位置包家山公路隧道位于陕西省安康市旬阳县境内，属包茂线陕西控制线西安至安康段。属于秦岭终南山长隧道引线工程。隧道为单向行驶双车道，隧道桩号：K68+202K69+965,长1855m。暗洞按新奥法施工，明洞按明挖法施工包家山特长隧道地势险要，山高沟深，岩性多变，施工难度大，其长度在国内排名第三。1.1.2 地形地貌包家山隧道横穿南秦岭山脉，以少土多石的山区为主。旬阳县桐木沟沟床最低，海拔534.8m，玉皇山主峰最高，海拔1371.5m，区内海拔一般在5001500之间。1.1.3 隧道地质隧址所在地质构造单元属秦岭褶皱系南秦岭留坝白河褶皱带，地层主要是古生界浅变质岩；区内地下水富存的主要形式为构造裂隙水和岩溶水，地下水水质良好，对混凝土无侵蚀性。沿隧道共发现断层32条，其中主要断层13条；主要褶皱构造有三组。1.1.4 气象南秦岭属海拔1000m左右的中高山区，为温带半湿润湿润季风气候，区内气候为凉亚热带山地气候，1月份平均气温0.6，7月平均气温23.7，年平均气温12.2。年降水量为800950mm，雨季一般集中在7月至9月。设计原始资料如下表1-1：表1-1设计原始资料设计行车速度：80km/h交通量：年平均日交通量 前期（2006年） 8736辆/每日（小车）远期（2016年）11205辆/每日（小车）车辆组成 ：汽柴比：小 客 大 客 小 货 中 货 大 货 拖 挂19.7% 29.5% 16.3% 25.3% 8.7% 0.5%小货、小客全为汽油车 大货、拖挂全为柴油车中货 0.5：0.5大客 0.6：0.4路面类型：水泥混凝土路面。公路等级：单向双车道汽车专用一级公路图纸1：10000地形图围岩等级III，IV， 级地质条件良好（所有地质不良现象忽略）隧道按规定的远期交通量设计11205辆日，采用单向行驶双车道隧道隧道设计车速，隧道几何线形与净空按80km/h设计，隧道照明设计速度按80km/h设计1.2隧道出口地形简图隧道出口地形简图如图1-1图1-12 隧道断面与支护设计2.1隧道方案比选目的通过对拟定的线路方案进行比选最后确定出最优的方案，确保线形适当（平面顺舒、纵坡均衡、横面合理），顺应地形，路线对附近地区影响较小，安全性、用地、建设投资、养护费、行驶性能、施工的难易与当地环境和景观相协调。使隧道洞口位置处于较好的工程地质、水文地质的地方，便于施工场地布置；尽可能把隧道埋置于较好的地层中隧道位置选择在褶曲构造一翼或背斜褶皱中轴处通过较为有利；隧道埋深的前提下尽量减少隧道的长度；洞口段中线尽量选择与地形等高线垂直。2.2断面设计2.2.1断面形状设计常用公路隧道断面形状有直墙式（通常用于较好的岩石层，一般适用于、级围岩，有时也用于级围岩）；曲墙式（通常用于级以下围岩，抵抗较大的水平压力）；圆心断面（用于软弱围岩。为抵抗较大围岩压力）；矩形断面（用于水底隧道、多车道隧道等）；偏压断面（用于地质构造明显偏压）。本隧道部位主要为各种风化程度的晶玻屑凝灰岩，水文地质条件较好，隧道洞口的覆盖层主要为碎石亚粘土，围岩类别为类；隧道初除了应满足隧道建筑界限的规定外，还应满足通风设备、排水、照明、消防、管线、电缆等设施所需的空间。并考虑土压的影响，施工方法等必要的富余量。本隧道采用直墙式横断面2.2.2纵断面设计本隧道的基本坡道形式设为单坡。坡道形式的选择依据和纵坡坡度的主要控制因素为通风问题和对汽车行驶的利害。隧道的纵坡以不防碍排水的缓坡为宜，坡度过大，对汽车行驶、隧道施工和养护管理都不利。单向通行的隧道设计成单坡对通风是非常有利的，因汽车都是单坡行驶，发动机产生的有害气体少，对通风也很有利。包家山隧道位于秦岭地区，车流量较大，且隧道埋深较大，设置竖井通风施工难度较大；隧道围岩地下水丰富，对施工影响较大；包家山隧道由于路线需要，进出口段高程相差很大，设置人字坡将会使隧道长度增加；鉴于以上原因，该隧道决定采用单坡，坡度设置如下：K68+202 K69+965为1.8%的上坡。2.23 横断面设计2.2.3.1建筑限界包家山隧道的建筑限界按80km/h时速进行设计，建筑限界取值,设计图纸确定如下表2-1：表2-1 建筑限界设置（单位：m）设计速度（km/h）车道宽度W侧向宽度检修道J顶角宽度左侧右侧左侧右侧左侧右侧802x3.750.500.750.750.750.500.752.2.3.2紧急停车带包家山隧道为长隧道，所以在行车方向的右侧设置紧急停车带。紧急停车带的设置间距取700m，停车带的路面横坡取为水平。紧急停车带的宽度和长度见下图2-1所示：图2-1 紧急停车带宽度、长度（单位：cm）设置两个紧急停车带，起点分布为：K68+867.3m,K69+532.6m。2.2.33 内轮廓设计根据建筑限界，利用三心圆，得出各断面内轮廓如下图2-2所示；隧道紧急停车带内轮廓图如下图2-3所示： 图2-2 隧道正常断面内轮廓图 （单位：cm）图2-3 隧道紧急停车带内轮廓图（单位：cm）2.2.34隧道防排水随道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，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。公路山岭隧道工程修建在岩土体内，不可避免的长期被水浸湿和渗透，如果地下水具有腐蚀性，对衬砌结构和隧道设备的腐蚀性更强。路面积水，行车环境恶化，降低轮胎与路面的摩擦力，影响行车安全。寒冷地区，尤其是严寒地区，反复冻融循环，在衬砌内部造成衬砌混凝土冻胀开裂；在衬砌与围岩之间，造成冻胀，引起拱墙变形、破坏。拱墙上悬挂冰柱、冰溜，侵入净空。在隧底，可能冻起，并形成冰坡、冰锥，使行车滑溜，甚至无法通过。因此，隧道工程中要设置防排水层以减少水对隧道施工及运营的影响。a、洞外排水 洞门上方设截排水沟，将地表水引入路基边沟或洞外自然沟谷，以此形成完整的洞外排水系统。b、衬砌防水隧道明洞段采用粘土隔水层作为第一道防水线防止地表水渗漏，明洞衬砌外铺设土工布及防水板作为第二道防水措施；暗洞隧道在初期支护和二次衬砌间敷设土工布及防水板，防水板敷设范围隧道拱顶至边墙下部引水管；二次衬砌沉降缝采用中埋式橡胶止水带止水，施工缝采用遇水膨胀止水条止水。c、衬砌排水在初期支护中根据地下水量大小按规定间距设置排水管将汇水引入衬砌两侧墙脚外侧设置的纵向排水花管中，将纵向排水花管水引入路面两侧边沟内排出洞外。纵向排水花管、中心排水沟及路面两侧边沟间隔适当距离设置检查井及沉淀池，方便维修及利用高压水冲洗疏通。d、路面基层排水为了预防路面积水，隧道纵向排水坡度与隧道纵向坡度相同，按1.5%设置中心排水沟和墙背排水沟。横坡坡度为1.5%，在设置紧急停车带的位置设置1.5%的坡度以排水，横向排水管的间距为20m。并在路面下设置2%的横向排水坡度。在路面下设置20cm厚水泥处置碎石排水层，将水引入路面两侧边沟或中心排水沟。2.3隧道加宽段2.3.1洞内紧急停车带隧道因为停车或者回车需要，在本隧道群左设置洞内紧急停车带，按隧道规模，本隧道群左设置4个洞内紧急停车带。紧急停车带长30m，过度段2x5m，宽带3.5m，紧急停车带一般设置在汽车横通道口附近。2.3.2洞内人行通道人行横通道与汽车横通道结合考虑，主要便于隧道管理人员巡查、检修和紧急情况下人员疏散和救援。全隧道群共设置6个人行横道。人行道净宽2.0m,净高2.2m。2.4 隧道通风、照明及安全报警设计2.4.1通风设计通风方式：洞内通风采用压入式通风方式。通风设备：通风机采用天津通风机厂生产的2动叶可调轴流式通风机，该机的额定风量为：10003600m3分钟，额定风压为：40005000a。足够该隧道工程项目通风使用。风管采用我局机械化公司生产的塑胶布风管，风管直径1000mm。防尘措施：采用湿式凿岩，防止岩粉飞散到空气中；在钻眼、装渣、衬砌（除起爆瞬间外），始终保持通风、喷雾洒水，消除粉尘、降低洞内温度，作业人员做好自身防护。右线:采用斜井+竖井+斜井分段送排式纵向通风.将整个隧道通风分为4段落.其中1 、2#斜井处预留左线救灾排烟风口，工左线在发生灾难时救灾使用，平时关闭仅为右线通风使用。1#斜井长732米，综合坡度13.78，断面面积47.20平方米，2#斜井长890米，综合坡度8.33，断面面积29.41平方米，1 、2#斜井在施工期间均起到增加工作面，作为施工临时运输通道的作用。1#竖井直径7.5米，竖井深度243米，断面面积44.18平方米。送排风口与正洞采用正交，井底送排风道在考虑减少损失的情况下采用圆弧过渡至竖井底部。斜、竖井均采用地下风机房。左线：采用单竖井单段送排式纵向通风，2#竖井将隧道分为2个段落，竖井直径7.0米，竖井深度290米，断面面积38.48平方米送排风口与正洞采用正交，井底送排风道在考虑减少损失的情况下采用圆弧过渡至竖井底部。结合右线隧道预留的救灾排烟风口使左线通风与防灾救灾区段划分合理。2.4.2施工通风、防尘包家山隧道单口独头掘进为3000米左右,施工时必须采用机械式通风,通风方式可根据施工长度施工方法和设备条件等确定,应优先考虑混合式通风:当主机通风不能保正隧道通风施工要求时,应设置局部通风系统风机间隔串连或加设另一路风管,尽量采用两根大口径风管进行施工通风.进风管或排风管应设在洞外,并作成烟囱式,防止污染空气回流进洞.隧道进行凿岩爆破和装渣运输的同时伴有大量粉尘产生,尤其是凿岩作业,它占洞内空气含尘量的85%,其次是爆破产生的,约占10%,装渣运输只占5%.因此推行湿式凿岩是防尘工作的最主要措施.当水源缺乏或岩石性质不适于凿岩时,也可采用干式凿岩孔口捕尘法.此外,还应采取综合措施,作到防尘四化即:湿式凿岩标准化机械通风经常化喷雾洒水正规化人人防护普遍化.隧道施工时应采用通风防尘等措施,定期检测通风的风量风速风压,检查通风设备的供风能力和动力消耗,并定期测试粉尘和有害气体的浓度.严格执行公路隧道施工技术规范（JT1024-94）中11.3的有关规定。2.4.3风机、风管安装及维护1) 安装风机：洞外风机安装位置距洞口为2530m，支架应稳固结实，尽量保证风管、风机在同一直线上。风机位于洞口外上风向位置，避免洞内压出废气循环进入风机形成两次污染。风机出口设置加强型柔性或变径管与风管连接，风机和风管接口处法兰间加密封垫。2) 安装风管：风管必须采用WSFG 型软管。要求风管具有防水、阻燃、抗静电性能。每节风管2530m 长，连接头为拉链式，以实现防漏降阻。风管吊挂必须做到平、直、稳、顺、紧。即：在水平面上无起伏，在垂直面无弯曲，风管无褶皱、无扭曲。作业时，先由测量人员算出风管位置，并每隔5m 算出锚杆位置。台车打眼后安装1.5m 长锚杆。布6 钢筋拉线，用紧线器张紧，用尼龙绳捆在锚杆上，风管吊挂在拉线下。掌子面选用短节旧风管，远离掌子面则可更换长节新风管。为克服长期使用风管疲劳造成长度延伸、挠度增大，每月进行一次系统检查， 每300m 为一个检查调整段，风管拉紧后去除多余部分。遇有拐弯处，风管要缓慢拐弯过渡，转角大于120。3) 通风系统的维护：稳定通风技术队伍，实现防漏降阻，推广防尘技术。掌子面安装水幕降尘器，做到机械净化、喷雾降尘和个人防护为主要内容的综合防尘。健全通风管理制度，使工作内容制度化，工作标准规范化，并制定相应奖惩措施，并严格执行。通风机应有专人值守，按规程要求操作风机，如实填写记录。加强通风系统的维管理工作，风机与风管的性能必须做到合理匹配。通风机使用前应卸去废油，换注新黄油，以后每半月加注一次。风机应连续运转，尽量减少停机次数。风管出现破洞，要及时粘补，较大的破口可先缝再粘补。风管每隔一段距离要设放水孔2.4.4风量风压计算2.4.4.1确定工作面需风量工作面需风量主要由以下几项指标控制：a是洞内最小风速控制风量Q1；b是按涌出量控制风量Q2；c是按洞内人员控制风量Q3；d是按洞内柴油设备控制风量Q4；e是按排除炮烟控制风量Q5。1、按洞内最小风速控制风量 (2-1)式2-1中：V巷道最小风速，取0.3m/s；S巷道开挖面积2、按洞内人员控制风量QWN (2-2)式2-2中：W每人每分钟耗风量，取W=4m3/min；N洞内作业人数3、按洞内柴油设备控制风量Q4mk (2-3)式2-3中：m风量指标，千瓦功率所需空气量，取m3m3/min.kW；4、按排除炮烟控制风量Q5 (2-4)式2-4中T通风时间，minG同时爆破的炸药量，kgA开挖断面面积，L临界长度，m，L淋水系数，取0.6b炸药爆破时的有害气体生成量，取40p风管漏风系数，取1.5；由以上算式风量计算结果，取最大者为工作面需风量。2.4.4.2确定系统风压1、通风风机确定：洞口设置的通风机最小总供风量(2-5)式2-5中P 为管路系统的漏风系数，取1.5；2、系统风压确定动压损失：取110Pa；沿程损失：R6.5a.L/D (2-6)式2-6中：R压力沿程损失；a摩擦阻力系数，取0.0016；L风管长度，按单口通风施工最远距离计（m）；D风管直径。在施工条件允许的情况下，取开挖面积的1/251/20 为柔性风管的过风面积，以此确定风管。（2-7）式2-7中系统所需风压。所选机型风压H，根据、的计算结果，参考风机性能曲线选择风机，要求风量、风压处于被选择风机的高效区内。2.4.5照明计算1、隧道内路面平均水平照度可按式2-8计算：Eav=式（2-8）式中：Eav隧道内平均照度（cd/m2）N 灯具布置系数，相对布置时N=2，交错布置和中间布置时N=1利用系数，由灯具的利用系数曲线图查取M 灯具的养护系数，一般可取0.60.7W 隧道路面的宽度（m）S 灯具间距（m）2、均匀度计算： 路面亮度总均匀度可按下式计算U0=式（2-9）式2-9中：U0 路面亮度总均匀度Lmin计算区域内路面最小亮度（cd/m2）Lav计算区域内路面平均亮度（cd/m2）路面中线亮度纵向均匀度可按下式计算：U1=式（2-10）式2-10中：U0路面亮度纵向均匀度Lmin路面中线最小亮度（cd/m2）max/路面中线最大亮度（cd/m2）2.4.6照明设备布置2.4.6.1光源与照明器的选择隧道内的照明光源通常选择大功率的日光灯、高、低压钠灯和高压汞灯。高、低压钠灯常用于长隧道或汽车烟雾较多的情况，高压汞灯多用于短隧道和烟雾少的情况，日光灯常用于城市短隧道和烟雾少的情况。对于照明器的形式和安装位置的选择，应避免对司机产生眩光和不舒适感，为了节约能源还应提高照明器的发光效率，灯具结构要密封防尘且易于维修和用水清洗，灯具的防护等级应不低于IP65，并能调节其安装角度。2.4.6.2照明器（灯具）的布设高速公路隧道内的灯具一般安装在路面以上5.05.5m。布置形式可根据灯具的配光曲线、路面平均照度和分布、对司机的闪光效应、夜间为节电而减灯、维修和经济性等因素进行综合决策。一般分为三种基本形式：对称布置、交错布置和中线布置。隧道里实际运用中可以将对称布置、中线布置相结合，或是将交错布置与中线布置相结合，以中线布置的灯作为应急照明灯，两侧（包括对称布置的和交错布置的）作为入口及出口段的加强灯。2.5隧道支护设计2.5.1常用的支护形式及特点2.5.1.1支护形式锚杆和喷射混凝土钢筋、钢支承，它是现代隧道工程中最常见也是最基本的支护形式和方法。常用的支护形式为锚喷支护主要采用锚杆和喷射混凝土、钢筋网片、钢支承等材料，共同组成支护结构，承受围岩压力实现施工期安全的目的，同时起控制围岩过大变形的目的。它是现代隧道工程中最常见也是最基本的支护形式和方法。初期支护：锚喷网。适用于全隧道，按围岩类型不同而选取不同的参数。也适合于进出口的边仰坡处理。特别是风化较严重的效果更好。预(超前）支护：一般用于软弱围岩，常用于进出口段，浅埋地段的软弱部分。常用的是109大管棚（如剑门关进口），42小导管，水平锚杆等措施。目的是提高稳岩的自身稳定能力。预支护后，再进洞更安全。加强支护：常用有个钢架。分为型钢和钢筋（格栅）钢架等形式。主要适用于软弱，浅埋，偏压等地段。配合预支护一起效果更理想。间距0.51.5之间选取。洞外边仰坡防护：常用锚喷网支护，适用于大多数情况。还有75钢管桩，抗滑桩等形式，以及骨架护坡等形式。钢管桩，抗滑桩等形式适用于顺层，滑坡，堆积体等地质情况。骨架护坡等形式主要适用于风化严重泥岩，土层等地段。但常规的锚喷网支护更利于及时防护。骨架护坡等形式适用于后期防护。后期防护的意思是说洞门修筑好后的防护。效果也好，但不适合洞口刚开挖的及时防护。2.5.1.2锚喷支护的特点和作用a.锚喷支护的特点锚喷支护特点有：灵活性、及时性、密贴性、深人性、柔性、封闭性。b.锚喷支护的作用锚喷支护的作用有：锚杆的作用有支承围岩、加固围岩、提高层间摩阻力，形成“组合梁”、“悬吊”作用；喷射混凝土的作用有支承围岩、“卸载”、填平补强围岩、覆盖围岩表面减缓风化、阻止围岩松动、分配外力；钢拱架的作用有加强限制围岩变形、作为超前支护的后支点、承受部分松弛荷载。2.5.2支护方式确定本隧道支护方法有：喷混凝土、锚杆、超前小导管、格栅钢架等。台阶法开挖在台阶上施作拱部初期支护，先初喷35cm砼，按设计钻锚杆孔施作拱部锚杆，再挂拱部钢筋网，最后补喷砼至设计厚度8cm，墙部初期支护在隧底施作，先初喷35cm砼，再按设计施作锚杆，最后补喷砼至设计厚度8cm。1、II类围岩地段：隧洞开挖层围岩稳定性较好，开挖后不立即进行临时支护，只对部分节理密集、岩块不稳部位加设定点锚杆。在需作锚杆和喷射混凝土时，利用多功能钻孔台架施作局部锚杆和喷8cm厚混凝土。2、III类围岩地段：围岩稳定性较好，开挖后围岩自身能维持1个月以上的稳定。在施工中视开挖后地质情况，在岩层完整且无渗水地段，为加快施工进度，在距掌子面4050m距离范围内施作锚杆。岩层破碎、有渗水地段，及时施作支护。利用高空作业台架，施作拱部锚杆和挂网喷15cm厚混凝土。3、IV类围岩：台阶法开挖后在台阶上施作拱部初期支护，先初喷3cm厚混凝土，按设计钻锚孔施作拱部系统锚杆（22，L=3.0m），再挂拱部钢筋网（10，2020cm的方网），最后再喷35cm厚混凝土。墙部初期支护按先施作系统锚杆（22，L=3.0m），再挂网，最后喷3cm厚混凝土。4、V类围岩地段：围岩稳定性差，特别是过三岔河和安宁河两支断裂（F3断层）及断层破碎影响带。岩石破碎，风化严重，地下水发育，该段施工时特别注意防坍方。初期支护紧抵齐头，拱部超前锚杆（22，L=3.0m）支护，拱部开挖后，先初喷35cm厚混凝土，按设计施作系统锚杆，挂拱部第一层钢筋网（10，2020cm），安装拱部格栅钢拱架，并做好拱脚锁脚锚杆（25，L=3.0m）。再在格栅钢架外层挂第二层钢筋网（10，2020cm的方网），最后补喷混凝土将格栅钢架和钢筋网覆盖完毕。下部开挖后，及时施作墙部初期支护，其施作次序为：初喷3cm厚混凝土、锚杆、挂第一层钢筋网、钢架安装形成闭合环，再挂第二层钢筋网，补喷混凝土将格栅拱架和钢筋网覆盖。2.5.3支护参数表支护参数表如下表2-2复合衬砌支护参数表2-2衬砌类型锚杆喷射砼预留变形量二次衬砌厚 度初次支护加 强备 注III型3.5m,10010022cm10cm50cm格栅拱,1榀/米除仰拱外,其余衬砌均为钢筋砼IV型3.0m,10010010cm3cm40cm中墙为钢筋砼V型3.0m,10010010cm3cm35cm中墙为钢筋砼超高缓和3.0m,10010010cm3cm40cm中墙为钢筋砼2.6洞门设计2.6.1洞门形式选择隧道出口分别设计6m长明洞段。进口段围岩级别为IV级，坡度平缓，因此有超浅埋段。为了施工上的方便，考虑把超浅埋段设为明洞。坍落拱高度按下式2-11计算：(2-11)式中S围岩级别；B隧道宽度，m；以B=5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率，当B5m，取=0.1；当埋深时，即为超浅埋隧道,确定明洞长度。2.6.2洞门的防排水设计根据地形情况，在洞口边仰坡坡口外侧5m左右设置截水沟，防止雨水对坡面、洞口的危害；对靠近洞口的自然冲沟进行整形加固，避免洪水危及洞口，路基排水纵坡进口端与路线纵向一致，出口端保证不小于0.3%的排水坡度，防止雨水进入隧道。洞口范围雨水经截、排水沟汇入路基涵洞或自然沟渠中。在洞外排水及防护工程中，合理安排施工工序，以减少工程重复施工和增加工序所引起的工期延误，并确保洞外施工安全，其施工程序流程图如下：截水沟开挖及砌筑仰坡开挖至需要打锚杆处喷锚施工仰坡施工仰坡完工洞口边坡开挖洞外路基开挖（预留上台阶） 上导坑短台阶进洞根据隧道的水文地质条件及地下水的类型，本隧道的防排水设计采用了以“防、排”为主，“防、排、堵、截”相结合的综合治理措施。3施工准备3.1四通一平3.1.1通路根据现场实际情况需在105国道2236左右公里标处新修便道近3公里通往隧道进口；在105国道2239.5左右公里标处新修便道近1公里通往隧道出口,便道宽68米,利用附近山体移挖作填,便道表层铺设开山碴或碎石,最后利用压路机压实3.1.2施工用电拟在隧道进口两线之间安装一台315KVA变压器，一台500KVA变压器，在隧道出口两线之间安装两台315KVA变压器供隧道用电。进、出口变压器附近各设置一座配电房。隧道进、出口各准备一台250KVA发电机，保证施工前期用电及施工过程备用电。3.1.3施工用水进出口各设一座水池，容量均为40m3，采用100mm钢管供水，水池至洞内工作面高差不小于45米。进出口施工用水均可利用山涧流水，采用修筑拦水坝和通过高扬程水泵抽水两种方法相结合，保证施工用水3.1.4施工通信区段属电讯网覆盖区，程控及移动电话均可外拨，与外界联系方便3.1.5施工用地平整施工用地场地较宽阔，平整。3.2临时工程及施工工期3.2.1临时设施3.2.1.1施工便道：根据现场实际情况需在105国道2236左右公里标处新修便道近3公里通往隧道进口；在105国道2239.5左右公里标处新修便道近1公里通往隧道出口,便道宽68米,利用附近山体移挖作填,便道表层铺设开山碴或碎石,最后利用压路机压实3.2.1.2高位水池：隧道进口设40m3的高压水池，横洞设100m3高压水池。隧道出口对面山顶设一80m3高位水池，水源在大堰沟上设拦河坝解决。3.2.1.3变压器：拟在隧道进口两线之间安装一台315KVA变压器，一台500KVA变压器，在隧道出口两线之间安装两台315KVA变压器供隧道用电。进、出口变压器附近各设置一座配电房。洞外变压器设置如表3-1 表3-1序 号位 置变压器容量（KVA）预计负荷（KW）实际负荷（KW）1进口23151188KX=0.85Kt=0.49实际负荷为17072横洞315+50015333出口24001377合计224540983.2.1.4空压机站：隧道进口设60m3空压机站一座。横洞处设100m3空压机站一座。出口正洞与平导之间，靠近平导侧设一90m3空压机站，供正洞与平导用高压风。3.2.1.5临时住房进口出口采用租用民房和自建工房解决。3.2.1.6弃碴场按标准修建碴场挡护墙及排水设施，并按设计指定的碴场弃碴。运距：进口3.0km，横洞7.0km，出口3.0km。3.3施工准备总工期施工准备总工期如下表3-2施工进度横道图年度20122013月份主要工程项目789101112123456施工准备进出口边坡仰坡掘进衬砌洞内水沟电缆沟洞内路面装饰施工进度安排各阶段施工从2012.7.8.开始编排，竣工时间为2013.6.15。施工准备：2012.7.8 -2012.8.30；进出口边坡仰坡: 2012.9.1-2012.9.15掘进： 2012.9.16-2013.2.28横洞施工: 2012.12.92013.5.31衬砌： 2012.10.152013.3.30洞内水沟电缆沟: 2013.4.12013.4.31洞内路面： 2013.4.152013.5.14装饰： 2013.5.12013.6.134隧道洞门及明挖断施工4.1洞口工程4.1.1施工方法隧道采用新奥法施工。从出口端掘进。洞口土石方采用，挖掘机挖装，自卸汽车运输的方法施工。级围岩采用中隔壁法开挖，级围岩采用台阶法开挖。隧道均采用无轨运输，施工时坚持“短进尺，弱爆破，快封闭，勤量测”的原则；首先进行明洞、洞口土石方及边仰坡施工，并施作防排水及坡面防护，洞口土石方采用机械开挖，部分辅以凿岩机钻眼，小炮控制开挖，人工刷整边坡，自卸汽车运输的方法施工。喷射砼采用湿喷工艺，降低回弹量和粉尘；隧道衬砌采用液压钢模衬砌台车，按仰拱超前，拱墙一次衬砌，砼集中拌和，砼运输车运输至作各业面，泵送砼入模，插入式捣固器与附着式捣固器联合振捣。隧道通风采用压入式风机通风。施工中加强围岩的监控量测，运用先进的量测、探测技术，指导施工。首先开挖并施作洞口边仰坡截水沟，以截排地表水，截水天沟开挖线距倾坡边缘不小于5m，沟底纵坡不小于3，排水沟与路基排水系统相衔接。(1)明洞及仰坡开挖由外向里，从上而下分台阶、分层分段开挖，分层分段支护。根据地形条件，土方和强风化岩采用PC200-5挖掘机挖装，人工配合清理边仰坡开挖面，局部陡坡地带采用人工开挖，石方采用浅孔台阶钻爆法开挖，明挖梯段边坡外预留11.2m光爆层，钻孔采用YTP-28风动凿岩机钻孔，采用毫秒微差线型爆破技术，“一”型起爆。槽挖梯段根据地形条件取24m，“V”形起爆，两侧边坡及基底面以上各预留11.2m光爆层。开挖台阶高度24m左右。开挖形成的坡面按设计及时进行封闭防护，避免长时间暴露造成坡面坍塌。(2)明洞开挖与仰坡开挖同步进行。挖到设计标高后，及时清理基底，检验基底地质和承载力情况，并按设计要求进行地基处理，经监理工程师检查，合格后立即立模绑扎钢筋，架立外模，灌筑明洞钢筋混凝土。当拱圈砼达到设计强度的70%以上后拆除内外支模，拱圈背部用砂浆找平，敷设防水板并应粘贴紧密，相互错缝搭接良好，搭接长度不小于100mm，并向隧道内拱背延伸不少于500mm，再涂抹水泥砂浆层。(3)明洞回填采用两侧对称法，由人工分层夯实，每层厚度不得大于0.3m，回填至拱顶齐平后，应立即分层满铺填筑至要求高度，机械回填应待拱圈砼强度达到设计强度且由人工夯实填至拱顶1m后方可进行。拱背回填按设计要求做好洞顶铺砌层，应与边仰坡搭接良好。(4)洞门与明洞同时浇筑。(5)沿暗洞开挖轮廓打超前小导管（长3.5m-4m）注浆，小导管间距40cm，外露1m以便于与钢格栅相连接。(6)用II类超浅埋围岩段的施工方法开挖暗洞2m，完成支护体系。(7)定位放线，组装台车，绑扎钢筋，浇注暗洞衬砌混凝土。4.1.2边仰坡施工方案进洞前先完成地表排水系统，采取分层开挖，分层支护，自上而下，边挖边护的洞口加固处理方法。满足机械开挖的条件下，使用挖掘机开挖，装载机配合自卸车装运弃碴至指定弃碴位置，人工辅助修坡。不能直接用机械开挖的次坚石采用定向弱爆破，人工辅助机械装运弃方。4.2洞口段施工4.2.1洞口施工隧道进出口均地处级围岩，土质或风化破碎岩层，地质条件差。进洞前先做好天沟，并完成地表预加固，进洞采用短台阶或超短台阶法施工，先施工上台阶，凡能用十字镐、风镐挖动者，不允许爆破，需爆破时，采用由隧道中心掏槽分段起爆，严格控制药量，人工风镐修边，控制超欠挖，减少对围岩的扰动。采用超前小钢管进行超前支护，配合格栅钢架及锚、喷、网综合加固方式，先拱后墙喷锚支护进洞，然后先墙后拱分段完成模注混凝土，确保洞口段施工安全。 施工做到“短进尺，小循环，早喷锚，强支护，快封闭”，全段人力开挖，人力出碴，确保洞口段施工安全。上导坑做到开挖0.7M，支护0.5M：a.用0.5m台法检查开挖断面尺寸，修整至设计要求；b.初喷砼23cm；c.架设上导钢格栅架，并加6mm的钢筋网；d.喷设砼至设计厚度，将钢格栅间填平，厚度0.21m0.22m厚。 按洞门坡度要求从DK*开始立第一排钢格栅（洞外）并按每0.5m间距布设钢格栅架。共设置格栅架42榀，第1，2榀格栅与顶部超前锚杆电焊成一整体。 按要求设置22螺纹钢筋超前锚杆，长度为3-5m，环向间距40cm，外插角5-10纵向相邻两排锚杆保证不超过1m的水平搭接长度。 由于此段顶部土层较簿，为安全保证，将施工误差考虑5cm，预留沉落量按2cm设置。拱部边墙设置经向锚杆，锚杆采用22mm，L=3m，梅花型布置，环向间距1m，纵向间距1m,顶部、边墙采用6mm网格，间距2020cm。(1)截水天沟距边仰坡开挖边缘不小于5m，沟底纵坡不小于3。排水沟与路基排水系统相衔接。(2)开挖洞口顶部及明挖部分土石方，机械或人工不能直接开挖的石方，采用浅孔台阶控制爆破开挖。开挖形成的坡面按设计要求及时进行封闭防护，避免长时间暴露，造成坡面坍塌洞4.2.2洞门建筑材料洞门建筑材料的选择应该符合结构强度和耐久性的要求，同时满足抗冻、抗渗和抗侵蚀的需要。根据公路隧道设计规范（JTG D70-2004）的规定，洞门建筑材料选用如表4-1表4-1 洞门建筑材料 材料种类工程部位混凝土钢筋混凝土片石混凝土砌体拱圈C25C25M15水泥砂浆粗料石侧沟C20M7.5水泥砂浆砌片石护坡C20M7.5水泥砂浆砌片石4.3明挖段施工4.3.1明挖段长度确定进口段围岩级别为IV级，坡度平缓，因此有超浅埋段。为了施工上的方便，考虑把超浅埋段设为明洞。坍落拱高度按下式计算：（4-1）式4-1中：S围岩级别；B隧道宽度，m；以B=5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率，当B5m，取=0.1；当埋深时，即为超浅埋隧道,确定明洞长度。4.3.2明洞基本参数设置由于明洞围岩级别很差，垂直压力和侧压力较大，故采用拱式明洞，并加设仰拱，明洞内轮廓线与暗洞内轮廓线一致。衬砌厚度设为40cm。衬砌材料采用钢筋混凝土结构，C25级混凝土,直径25mm级钢筋。明洞边墙用5#浆砌片石回填，拱部用挖方土回填，以利于排水。4.3.3明挖段施工方法本标段区间隧道明挖段起讫里程：右线CK13+250.0CK13+435.0长185m、左线CK13+250.0CK13+437.5长187.5m及车辆段出入段线，采用明挖法施工，断面形式为矩形钢筋砼框架结构。车辆段出入段线沿区间隧道左右线之间以3、34.35的坡度上坡，前行至左CK13+547.141处从区间隧道左线上方穿出地面，区间隧道左右线从CK13+250.0开始以3上坡，到CK13+290转为-25下坡至明暗分界里程后暗挖进洞。该区间隧道明挖段基坑右侧靠近深南大道，为防止该侧地表沉降，基坑围护采用1200人工挖孔桩排桩，桩插入基坑底以下6.0m，桩顶设冠梁，桩身设腰梁及预应力锚索。桩顶冠梁顶面至地面13m按1：1坡度放坡开挖，土钉支护。基坑左侧及东西侧均采用1：1放坡开挖，土钉支护。4.3 地面环境保护措施4.3.1施工环境贯彻执行国家和地方环境保护法规，并教育职工自觉遵守环保、环境卫生管理条例，做文明职工。切实落实门前“三包”环境保洁责任制，严禁在随地堆放材料余泥垃圾等。4.3.2水质防污染措施地面冲洗物包括水泥、淤泥和其它悬浮或溶解物质，应引入工地污水处理厂处理，以防止未经控制的排放。对所有燃料、油和颜料等可能污染环境的材料应保持在合适的容器中，并放在指定地点以免意外泄露。4.3.3粉尘减少措施 宣传的贯彻落实中华人民共和国空气质量标准GB3095-1996，保证在敏感体能测得的总悬浮颗粒符合标准。经常使用的场内施工道路要定期洒水。在材料搬运过程中，可能产生粉尘的材料应加以适当处理，并应安装固定喷管系统，在装卸前先行润湿多尘的物料。运输的敞蓬车配备两侧和尾部挡板，可能产生粉尘的物料或弃土不能装得高于两侧和尾部挡板至少300mm，以减少扬尘。4.4.4生态保护措施对现场周边树木、草地绿化要妥善保护，未经绿化主管部门批准，不准乱砍乱伐移植树木或破坏草地。在土方开挖或施工过程中，如发现文物迹象，应公司部或全部停工，采取有效的封闭保护措施，及时通知文物主管部门处理后，方可恢复施工。对具有特殊意义的树木，应采取有效措施给予保护4.45 文明施工管理措施 建立文明施工环境保护责任制。 将文明施工的环保标准层层分解， 细化到班组、个人，使各项标准、制度转化到各级管理人员和全体施工 人员的工作过程中。 施工现场设置工程标识牌。工地始终做到整洁有序、文明施工、 工完料尽，保护当地水资源和建筑物，避免造成损失。 进行文明施工教育，增强文明施工意识，树立企业文明施工形象。 按批准的施工组织设计平面布置图修建生产设施和生活设施，合 理布处，最大限度地减少耕地占用，施工现场及时完成“三通一平”创 造良好的施工环境，建设文明工地。 4.4.6文物保护措施 对施工人员进行文物保护有关法律、法规教育，增强其文物 保护意识并能自觉遵守有关的各种法律、法规及相关条例。 在工程现场一旦发掘出文物立即采取一切必要的措施保护现 场、停止施工，立即将此发现向上级有关单位汇报，按照上级及有 关单位指令做好保护工作。 4.4.7与相邻合同段及其他有关单位配合协调措施 相邻标段的施工，我方积极与相邻单位协商，统筹考虑施相邻 地段环境保护工作。必要时请业主或有关方面协调，减少相互推诿， 节约投资，确保环境保护工作顺利实施。 4.4.9其它 广泛开展公众协商和咨询，减少施工带来的不良社会影响。在 施工过程中应加强管理，保证尽量减少噪音、尘土、交通、水、电 等方面对附近居民造成的影响。事先征得环保管理部门的批准，并 得到他们对环境保护的建议和意见，尽量减少对现有环境的破坏， 使工程优质、高效、环保目标得以全面实现。5 隧道洞身段（暗挖段）施工5.1 施工方案的确定5.1.1常用的施工方法常用的施工方法有：矿山法（传统矿山法、新奥法）、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法等。5.1.2施工方法特点5.1.2.1矿山法矿山法是一种传统的施工方法。它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖，并要求边挖边撑以求安全，所以支撑复杂，木料耗用多。随着喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。5.1.2.2新奥法新奥法的特点：一是充分利用了围岩自身的承载能力，降低了后期支护的强度要求；二是强调初期支护的时机，应根据围岩类别进行适时支护。支护太晚，围岩变形继续增加已经引起了应力增加，可能导致初期支护失效；三是增加了人工洞室的安全性，特别是施工期的安全性。5.1.2.3掘进机法掘进机法是挖掘隧道、巷道及其它地下空间的一种方法。隧洞掘进机开挖比钻爆法掘进速度快，用工少，施工安全，开挖面平整，造价低，但机体庞大，运输不便，只能适用于长洞的开挖，并且本机直径不能调整，对地质条件及岩性变化的适应性差，使用有局限性。5.1.2.4沉管法沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面（河面）现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道。5.2施工方案的选择5.2.1考虑因素选择施工方案时，要考虑以下几个方面的因素：1工程的重要性，一般由工程的规模，使用上的特殊要求，以及工期的缓急体现出来;2隧道所处的工程地质和水文地质条件;3施工技术条件和机械装备条件；4施工中动力及原材料供应情况；5工程投资与运营后的社会效益和经济效益；6施工安全状况7有关污染，地面沉降等环境方面的要求和限制5.2.2总体方案和部署包家山隧道按新奥法设计，采用复合式衬砌，初次支护以喷射砼、锚杆和钢筋网为主要手段，部分辅以格栅拱架加强支护，以超前锚杆作为施工的辅助措施；二次衬砌采用整体式现浇砼或钢筋砼。根据隧道进出口的围岩情况，决定从隧道出口向进口方向掘进，在开挖过程中，严格遵守新奥法施工的基本原则：“少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭”。隧道为复合式衬砌设计，按喷锚构筑法施工。总体实施掘进（钻爆、运输出碴）、支护（拌、运、锚、喷）、衬砌（拌、运、灌、振捣）三条机械化作业线。通风采用大功率通风机、大口径软管、混合式长大隧道通风技术。信息化动态施工管理，隧道地质超前预测预报采用全程地质素描、地质调查和部分地段TSP203预测预报系统、超前钻孔等多种方法相结合，超前探明地质情况。对正洞级围岩采用全断面法开挖，级围岩采用上下台阶法开挖，级围岩采用环形开挖预留核心土法开挖。钻爆采用电脑液压钻孔台车辅以简易台车人工手持风枪钻眼，非电毫秒雷管起爆，光面（预裂）爆破技术；隧道主洞及斜井出碴进料采用无轨运输；初期支护紧随开挖面及时施作，喷砼采用湿喷技术；仰拱、填充和底板先于二衬施工；二次衬砌砼采用自动计量拌和站生产，混凝土运输车和输送泵输送，液压整体钢模台车拱墙一次模筑成型。隧道施工工况见图5-1。图5-1隧道施工工况图5.3隧道施工5.3.1暗挖法施工（1）暗洞施工采用上下导坑法开挖，先从隧道左线出口端开挖进洞，待上半断面开挖、支护完成后，再进行下半断面的开挖。在上下断面的开挖中，连同隧道设计中隔墙部分一次开挖成型，在隧道的初期支护中，对中隔墙顶部范围，采用加密22锚杆、钢筋网和喷射混凝土进行加固。初次支护紧跟掌子面及时施作，控制围岩变形，最大限度地发挥围岩的自承能力，喷射砼标号为20号，采用湿喷工艺，增加密实性，减少回弹量，改善作业环境。锚杆采用MAI R25中空注浆锚杆，锚杆露头加设配套钢垫板，施工时采用专用注浆设备和注浆工艺，确保注浆饱满，保证锚杆与围岩全粘结，垫板安装时应紧贴岩面，钢筋网采用6.5钢筋，III型衬砌初次支护中以格栅拱作为加强措施，格栅拱用20钢筋和10钢筋加工而成。