C线长岭湾隧道毕业设计最终说明书

毕业设计 论文 说明书 题 目 C 线长岭湾隧道设计 专 业 土木工程 岩土与地下结构 班 级 2009 级岩土 2 班 学 生 指导教师 11111 教授 重庆交通大学 2013 年 前前 言言 近代国家中 所有地区各种特性的产生和发展 都是以交通为前提的 道路隧道作 为交通系统重要结构物之一 具有以下优点 1 提高公路等级和行车舒适性 2 缩短行车里程 减少汽车损耗 节约能源和运费 3 降低山岭公路高程 保证常年通车 4 减少人为公路病害和水土流失 5 节约土地 保护生态环境 随着公路建设的发展 特别是高等级公路的加速发展 我国公路隧道在数量与规模 上有了很大发展 施工技术有了很大提高 目前 隧道工程矿山法施工中 已较普遍采 用新奥法 岩石隧道施工采用钻爆法掘进 并开始采用先进高效的掘进机施工 城市道 路浅埋隧道明控或盖挖法施工中开始使用地下连续墙 暗挖施工时采用的盾构法和浅埋 暗挖法 都已具有了较高的技术水平 目 录 摘 要 1 ABSTRACT 2 第 1 章 绪论 3 第 2 章 长岭湾隧道方案确定 4 第 3 章 概述 5 3 1 隧道设计技术标准 5 3 3 隧道设计原则 6 3 4 工程建设标准强制性条文执行情况 6 3 5 隧道规模 6 3 5 1 隧道长度 6 3 5 2 各级围岩所占隧道的比例 6 第 4 章 工程概况 7 4 1 隧址区自然条件 7 4 1 1 地理位置及地形地貌 7 4 1 2 气候及水文条件 7 4 2 工程地质条件 8 4 2 1 地层岩性 8 4 2 2 地质构造 8 4 2 3 水文地质条件 9 4 3 不良地质现象 12 4 4 隧道工程地质评价 12 4 4 1 隧址工程地质环境稳定性和适宜性评价 12 4 5 区域稳定性及地震基本烈度 15 4 5 1 区域稳定性 15 4 5 2 地震 15 第 5 章 隧道主体工程 16 5 1 隧道平面线形设计 16 5 1 1 隧道平面 16 5 2 隧道纵断面设计 16 5 2 1 总体线形 16 5 2 2 洞口位置的确定 16 5 3 隧道横断面设计 18 5 3 1 横断面设计 18 5 3 2 衬砌内轮廓设计 19 5 4 隧道洞门设计 22 5 4 1 洞门设计原则 22 5 4 2 洞门设计 22 5 5 隧道衬砌结构设计 29 5 5 1 隧道衬砌结构设计原则 29 5 5 2 洞身段支护参数 30 5 5 3 特殊洞身结构设计 31 5 5 4 洞身支护结构验算 32 5 6 隧道防排水工程设计 40 5 6 1 隧道洞内防排水 40 5 6 2 施工缝 变形缝防水 41 5 6 3 隧道洞口防排水 41 5 7 隧道路面及洞内装饰 41 5 8 隧道检修道及人行道设计 41 第 6 章 隧道通风计算 42 6 1 基本条件 42 6 2 需风量计算 42 6 2 1 设计浓度 42 6 2 2 CO 排放量及稀释 CO 的需风量 42 6 2 3 雾排放量及稀释烟雾需风量 44 6 2 4 稀释空气异味的需风量 45 6 3 通风设计计算 45 6 3 1 计算条件 45 6 3 2 通风阻抗力 45 6 3 4 交通通风力 46 6 3 5 风机的选型及配置 46 第 7 章 隧道照明计算 48 7 1 基本条件 48 7 2白天各照明区段的长度及照明要求 48 7 3夜间各照明区段的长度及照明要求 49 7 4 照明计算 50 7 4 1 照度计算 50 7 4 2 应急照明 51 7 4 3 洞外引道照明 51 7 4 4 接近段减光措施 52 第 8 章 隧道动态施工 设计 53 8 1 隧道现场监控量测 53 8 1 1 必测项目 53 8 1 2 选测项目 53 第 9 章 隧道施工方案设计 54 9 1 施工工艺要求 54 9 2 施工方案设计 54 第 10 章 隧道弃渣方案及临时工程 56 第 11 章 监控系统及防灾系统 57 11 1 系统概况 57 11 2 交通监视控制系统 57 11 3 通信系统 57 11 4 通风系统 58 11 5 通报 报警系统 58 11 6 消防系统 58 11 7 救援系统 58 11 8 供电系统 58 11 9 中央控制系统 58 第 12 章 环境保护 60 致谢 61 参考文献 62 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 1 摘 要 本设计对隧道的设计内容主要包括从地质 地形 经济 环保的方面对路线的方案确 定 对隧道平面 纵断面 横断面的设计以满足经济 合理 安全 施工容易等要求 对隧道衬砌结构设计和计算以保证衬砌能够满足围岩压力的要求 在排水设计遵循 防 排 截 堵相结合 因地制宜 综合治理 的原则下 采用完整的防排水体系 使隧道 内防水可靠 排水通畅 保证运营期间隧道内不渗不漏 基本干燥 根据隧道进出口地 形和工程地质条件 结合开挖边仰坡的稳定性及洞口防排水需要 选用经济 美观并有 利于视线诱导的洞门形式 在考虑尽量少刷坡和隧道 早进洞 晚出洞 的原则确定洞 门位置 选择合适隧道施工方案使之满足本隧道围岩节理发育 围岩不稳定易发生变形 等要求 隧道通风 照明的设计和计算 关键词 方案比选 衬砌结构 施工方法 结构计算 排水 洞门 通风 照明 李峰 C 线长岭湾隧道设计 2 ABSTRACT The routes selection of the tunnel design are mainly from the geological topographical economic and environmental protection programs Plane of the tunnel vertical section of the tunnel cross sectional of the tunnel design to meet the needs of the economy a reasonable safe easy construction etc Structural design of tunnel lining and calculation to ensure the lining to meet the requirements of pressure of surrounding rock In the drainage design to follow defense platoon section block by combining the light of local conditions in a comprehensive way principle adopting a complete drainage system make water inside the tunnel reliable efficient drainage to ensure that operators do not dialysis during the tunnel does not leak basic dry Import and Export under the tunnel and engineering geological conditions of the terrain combined with the excavation side slope stability and Yang drainage holes need to choose the economic aesthetic and conducive to the form of attention induced portal Brush as little as possible in considering the slope and tunnel getting in the tunnel portal as aerly as possible and getting out the tunnel portal as late as possible principle to determine the location of Portal Choosing the right tunnel construction program to meet the joint development of tunnel surrounding rock rock deformation prone to instability etc Designing and calculating of ventilation and illumination of the tunnel KeyKey wordswords routes selection structure lining Construction method structural calculation drainage Portal Ventilation illumination 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 3 第 1 章绪论 随着我国经济形势的发展 现有的交通远远不能满足城市交通的发展需求 我国的各 重要城市常常出现交通拥挤的现象 同时过长的的通行时间严重阻碍各经济发达地区之间 的交流和经济发展 因此发展地铁等成为 一个解决交通问题的重要工具 它不但可以承 受具大的交通量 还可以缩短各城市的距离大大提高运行效率 全面促进城市的经济繁荣 我国提出了大力发展西部地区经济的战略规划 所谓要致富先修路 解决路的问题就解决 了经济发展的大部分问题 而我国的西部基本上是山区 在修铁路和高速公路的时候必须 穿越许多的山地 因此必须修建大量的隧道 我们从宜铁路恩施段就可清楚看到这种现象 在这种形势下 对隧道工程的需求将会越来越大 隧道工程的数量将大幅度增加 隧道的 长度也将明显增长 因此 通过结合工程实际进行毕业设计 有助于我们在充分考虑的经济 地质 文化 等方面因素情况下制定合理的隧道设计方法 为今后的工作累积经验 打下基础 本隧道的设计内容主要包括方案的比选 隧道平面 纵断面 横断面的设计 隧道衬 砌结构设计和计算 洞门的设计 隧道照明 隧道通风的计算 确定合适的施工工艺 李峰 C 线长岭湾隧道设计 4 第 2 章长岭湾隧道方案确定 下面我将从工程设置目的 综合分析了工程所在位置的地形 地质工程条件 环境 安全 经济 合理 环保的原则 同时考虑投入使用后的养护管理等方面分 析修建隧道的优越性 成都至泸州高速公路经过威远县新场镇红星村半边湾半坡和新场镇新权村长岭 湾半坡 被长岭湾阻挡 由于绕行道路的距离很大 浪费时间 运行效率不高 经 济效应差 且不能适应当地的交通发展和未来经济的发展 从缩短路线长度 提高 运行效率等方面考虑修建隧道都是合理的选择 它可以很好的克服地形及高程障碍 改善线形 提高车速 缩短里程 节约燃料 节省时间 减少大开挖对环境植被造 成的损坏 保护了生态环境 因此在长岭湾修建隧道是综合各方面因素后最合理的选择 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 5 第 3 章 概述 3 1 隧道设计技术标准 1 公路等级 山岭重丘高速公路双向行车 2 道路计算行车速度 80km h 隧道计算行车速度 80km h 3 隧道建筑限界 净宽 10 25m 净高 5 0m 4 洞内路面设计荷载 公路 级 汽超 20 挂 100 5 设计日车流量 2012 年 3565 标准小汽车辆 日 2015 年 7525 标准小汽车辆 日 2020 年 10235 标准小汽车辆 日 2030 年 12356 标准小汽车辆 日 6 隧道路面横坡 2 的双面坡 7 通风方式 机械通风 8 通风卫生标准 正常状态 CO 设计浓度 150ppm 烟雾设计浓度 K 0 0090m 1 交通阻滞 控制时间 20 分钟 CO 设计浓度 300ppm 烟雾设计浓度 K 0 012m 1 3 2 设计依据与执行主要标准 1 公路工程地质勘察规范 JTJ064 98 2 公路隧道勘测规范 JTJ061 99 3 公路隧道设计规范 JTGD70 2004 4 公路隧道施工技术规范 JTJ042 94 5 公路工程技术标准 JTGB01 2003 6 公路工程抗震设计规范 JTJ004 89 7 建筑工程地质钻探技术标准 JGJ87 92 8 公路桥涵地基与基础设计规范 JTGD63 2007 9 公路土工试验规程 JTGE40 2007 李峰 C 线长岭湾隧道设计 6 10 公路工程岩石试验规程 JTGE41 2005 11 公路工程水质分析操作规程 JTJ056 84 12 岩土工程勘察规范 GB50021 2001 13 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 14 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 15 成都地区建筑地基基础设计规范 DB51 T5026 2001 16 施工中涉及设计文件未列的标准 规范 应按国家有关标准 规范严格执行 3 3 隧道设计原则 1 本隧道充分考虑了隧道的设置目的及隧道自身的结构特征 并且综合分析了隧道 所在位置的地形 地质工程条件 环境因素等 2 隧道按安全 经济 合理 环保的原则 按新奥法理论 结合隧道实际情况进行 设计 同时考虑隧道投入使用后的养护管理等 力求隧道总体安全 经济 3 4 工程建设标准强制性条文执行情况 隧道主体结构物按永久性建筑物设计 具有规定的强度 稳定性和耐久性 建筑限界 内 不得有任何部件侵入 洞口边仰坡必须保证稳定 避免大挖大刷 洞门必须置于稳固 地基上 隧道衬砌按隧规规定的安全系数选取 隧道应结合衬砌采取可靠的防排水措施 保证使用期内行车安全 设备正常使用 对地表水 地下水采取妥善处理 使洞内外形成 完整 畅通的防排水系统 隧道供电系统设计必须做到保障人身安全 供电可靠 隧道内 水泥混凝土路面设计弯拉强度为 5MPa 3 5 隧道规模 3 5 1 隧道长度 长岭湾隧道位于威远县新场镇红星村半边湾半坡和新场镇新权村长岭湾半坡之间 隧 道长度 洞口桩号见表 3 1 表表 3 13 1 隧道始终点高程隧道始终点高程 老城区端洞口开发区端洞口 项目名称 隧道长度桩号高程桩号高程 长岭湾隧 道 1470mCK118 430559 84mCK119 630545 21m 3 5 2 各级围岩所占隧道的比例 根据 四川省蜀通岩土工程公司成都至泸州高速公路工程地质勘察报告 长岭湾隧 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 7 道穿越主要围岩级别为 级两种围岩 各级围岩所占隧道比例见表 3 2 表表 3 13 1 各级围岩所占隧道比例各级围岩所占隧道比例 围岩级别 级 级 长度 m 百分比 430 0 29 31040 0 70 7 第 4 章 工程概况 4 1 隧址区自然条件 4 1 1 地理位置及地形地貌 长岭湾隧道地处威远县新场镇境内 为单洞双向行车隧道 为曲线长隧道 属于低 山区 隧址区为构造剥蚀低山地貌区 地表植被发育 进洞口位于半边湾斜坡附近 出 洞口位于堰滩坝山坡下侧 隧道近南东向展布 长 1470m 洞身地形中部高 中部偏西因 断层形成一不的山坳 进出口地段地形较低 地形起伏较大 山脉整体呈南东向排列 东 南西向圆弧状延伸 海拔高程 735 0 471 0m 相对高差约 264m 坡角 20 45 局部 成陡崖状 隧道最大埋深约 168 5m 图图 4 14 1 进洞口隧址区地形地貌进洞口隧址区地形地貌 图图 4 24 2 出洞口隧址区地形地貌出洞口隧址区地形地貌 4 1 2 气候及水文条件 C 线长岭湾隧道行政区域隶属于内江市威远县 属亚热带湿润季风气候区 冬无严寒 夏无酷热 气候温和 具有春早夏长秋日多绵雨的特点 冬季雨量充沛 四季分明 性 湿润气候 年均气温 18 年均气温 15 6 16 8 以八月最热 平均气温 27 0 以 1 月最冷 平均气温 7 5 年平均气温 17 8 1 月份 8 月份平均气温 极端最高气 温 41 6 极端最低气温 3 境内年降水量从东到西逐渐增加 年累年平均降雨量 1055mm 雨季集中在 6 8 月 降雨量占全年的 59 最大年降雨量 2367 2 mm 最小年降 李峰 C 线长岭湾隧道设计 8 雨量 755 4mm 最大月降雨量 512 4mm 连续最大降雨量为 1992 年 8 月 9 日至 13 日 威 远连续降大雨 暴雨 总降雨量 221 3 毫米 累年均无霜期 323 天 雾日 33 天 大风多 为西北风 5 7 级居多 8 级以上大风少见 瞬间最大风速 9m s 1983 年 3 月 15 日 相对湿度累年平均 83 平均蒸发量 950mm 4 2 工程地质条件 4 2 1 地层岩性 经工程地质测绘及钻探揭露 隧址区出露和揭露地层为第四系松散堆积层块 4 col dl Q 三叠系上统须家河组 T3xj1 中统雷口坡组 T2l 现由老至新分述如下 1 三叠系中统雷口坡组 T2l 主要由灰白色灰岩 白云岩 泥灰岩组成 出露 于隧址区进口及洞身段陡斜坡地带 灰岩 灰白色 隐晶质结构 薄层构造 呈强 弱风化 白云岩 灰白色 泥晶质结构 薄层构造 呈强 弱风化 泥灰岩 灰绿色 泥质结构 薄层状 矿物成分以粘土矿物为主 呈强风化 弱风 化 2 三叠系上统须家河组 T3xj1 主要由紫红 棕红色砂岩 页岩等组成 出露 于隧址区出口陡斜坡地带 砂岩 紫红色 中细结构 钙 泥质胶结 薄层状 主要由长石 石英 云母等矿 物组成 呈弱风化 页岩 灰色 泥质结构 薄层状 矿物成分以粘土矿物为主 呈强风化 弱风化 3 第四系松散堆积层 Q 1 第四系残坡积层 Q4el dl 崩坡积层 Q4c dl 主要由紫红色 褐红 色 含块 碎石 低液限粘土组成 分布于斜坡及脊间槽谷地带地带 低液限粘土 含有少量强风化砂岩和泥岩碎屑 角砾 稍湿 湿 呈可塑 硬塑状 态 干强度和韧性中等 无摇振反应 切面光滑 表层局部分布有块碎石 块碎石岩石 成份以砂岩和泥岩为主 一般粒径 20 200mm 大者可达 2000 mm 以上 呈棱角状 次棱 角状 含少量角砾 块碎石含量 50 80 左右 分布层厚 0 50 1 10m 2 耕植土 Qpd 以紫红色 砖红色低液限粘土为主 含有较多有机质 植 物根系发育 结构松散 疏密不均 多呈干 稍湿状态 分布于斜坡与槽谷第四系残坡 积层表层 层厚 0 30 0 50m 3 白云岩块石土 黄色 灰白色 可见层理倾角为 10 岩芯呈柱状或碎块状 节 长 2 40cm 为崩坡积物 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 9 4 2 2 地质构造 隧道进口自然边坡坡角 20 40 出露三叠系雷口坡组页岩 白云岩 泥灰岩 灰岩 残坡积层偶然可见厚度 10 覆以灌木 草丛 隧道洞身围岩为三叠系上统雷口坡组 页岩 白云岩 泥灰岩 灰岩 须家河组砂岩 页岩 隧道出口处为斜坡 坡角 25 45 出露三叠系须家河组页岩 砂岩 残坡积层偶然可见厚度 10 覆以灌木 草丛 地 质构造属老场背斜北西翼 产状 320 332 4 6 发育三组节理 产状分别为 20 48 71 85 95 115 62 83 285 324 58 76 裂隙较发育 倾角较陡 裂隙面多平直 裂缝一般宽 0 1 2 5cm 大者可达 20cm 以上 间距 0 3 3m 延伸长度一般为 0 5 5m 不等 大者可达 15m 以上 贯通性差异性较大 多呈 闭合 微张状态 结合程度差 一般 多为泥质充填 少量岩屑充填 隧道进口段斜坡 坡向与地层倾向同向 顶板较薄 为顺向坡 隧道出口段顶板较薄 易产生塌落 冒顶 隧道进出口开挖时存在安全隐患 隧道围岩类别属 类 4 2 3 水文地质条件 4 2 3 1 地下水类型及补给 径流 排泄条件 隧址区地下水类型主要有松散岩类孔隙水 基岩风化带网状裂隙水 基岩构造裂隙 水及岩溶水 1 松散岩类孔隙水 隧址区松散岩类孔隙水主要赋存于第四系残坡积块碎石土中 补给来源为大气降水 和地表水体入渗 但隧址区块碎石土厚度小 分布面积小 且残坡积层多含相对隔水的 低液限粘土夹碎块石 透水性及富水性均较差 大气降水不易入渗 加上该区地形较陡 横向冲沟发育 大气降水迅速形成地表径流向低洼处排泄 因此此类地下水不易大量富 集 水量贫乏 对隧道施工影响小 2 基岩风化带网状裂隙水 隧址区基岩风化带网状裂隙水主要赋存于基岩风化带中 其富水性受岩性及裂隙发 育程度的控制 其地下水位一般与地表水联系密切 主要接受地表水及大气降水的入渗 补给 向沟谷等地势低洼处排泄 斜坡地段由于基岩面较陡 排泄较通畅 地下水贫乏 在沟谷地段 基岩风化带网状裂隙水由于直接接受沟谷水体补给 风化裂隙相对比较发 育 连通性比较好 但因风化层厚度多不大 其水量比较有限为浅层地下水 对隧道施 工影响较小 3 基岩构造裂隙水 主要存于三叠系上统须家河组 T3xj1 地层中 因厚层砂岩间夹有相对隔水的泥页岩 或煤层裂隙含水 故具有层间水性质 以砂岩裂隙水为主 其富存状况除受岩性控制外 李峰 C 线长岭湾隧道设计 10 与所处的地形地貌和构造关系密切 主要分布于背斜两翼靠近进出口地段 由于本组所 处地形多为陡坡 沟谷切割较深 有利于地下水的排泄 基岩裂隙水多在砂岩中分布 接受大气降水补给和层间径流补给 顺风化裂隙 构造裂隙等沿强 弱风化界面汇集 运动 在斜坡坡脚及冲沟沟口等局部地势相对较低处以下降泉的形式排泄出露 具近源 补给 就近排泄特点 地下水富水性属贫 弱含水 故泉水流量很小 流量仅 0 05 0 1L s 对隧道施工有一定的影响 该层主要分布于隧道中部 面积 49km2 占水 文地质单元面积的 45 富水性中等 为浅层地下水 隧址区主要分布在进出口带 仅雨 时暂以少量上层滞水的形式存在 本次调查发现该风化裂隙水分布区的泉流量多小于 0 05L s 井多呈季节性 泉井均为久晴即干 地面多呈贫水状 故富水性较弱 4 岩溶水 路段区岩溶水含水岩性为三叠系中统雷口坡组 以雷口坡组为主要含水岩组 岩性 以薄灰岩 白云岩 泥灰岩为主 岩溶不发育 由于可溶岩主要分布于斜坡地带 给岩 溶的发育和地下水的补给提供了不足条件 受构造和岩层组合等条件控制 多形成带状 的冲沟槽谷 路段区内岩溶水富集的主要因素是岩性和地貌条件 其次是构造条件 岩性是控制岩溶发育强度的主要因素 雷口坡组岩溶不发育 岩溶水较少 岩溶泉 流量 0 003 0 15l s 丰水期流量 0 95 74l s 地貌因素的影响主要表现在高位槽谷和地位槽谷含水的差别上 由于测区范围小 本次路段范围内体现不明显 为了确定钻孔实际涌水量 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 本次勘察对 CLWSDZK1 CLWSDZK2 进行了简易抽水试验 24 小时后观测水位略有恢复 证明其水量贫 乏 然后对 CLWSDZK2 进行了注水试验 注水试验成果详见表 4 1 表表 4 14 1 钻孔注水试验成果表钻孔注水试验成果表 孔 号 地 层 岩 性 含水层厚度 m 水头高度 m 稳定时间 h min 渗透系数 m d 稳定流量 m3 d CLWSDZK2T2l45 7520 408 000 15220 4 5 相对隔水层 区内的页岩 泥岩 泥灰岩及低液限粘土 渗透性极弱 富水性差 基本不含水 为相对隔水层 4 2 3 2 地下水化学类型及腐蚀性 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 11 根据 公路工程地质勘察规范 JTJ064 98 附录 D 隧址区气候属湿润区 公路自 然区划归属于西南潮暖区四川盆地中湿区 2 混凝土不直接临水 属 类环境 根据 C 线长岭湾隧道采取地下水进行简分析及侵蚀性 CO2测试分析成果资料 分析结 果见表 4 2 地下水化学类型均为 HCO3 Ca2 型水 根据 公路工程地质勘察规范 JTJ064 98 附录 D 环境水对砼腐蚀评价标准判定 地下水对砼及其制品腐蚀性判定见表 4 3 地下水对砼无结晶类 分解类 结晶分解复合类腐蚀 但是三叠系中统雷口坡组 地层中夹有硬石膏 岩盐及盐溶角砾岩 隧址区洞身地下水具有弱 中等强度的硫酸盐 型腐蚀性 应采用相应防护 表表 4 24 2 水质分析成果表水质分析成果表 分析指标单位 SW 1 C 线长岭湾隧道 K118 100 沟槽 SW 2 C 线长岭湾隧道 出口右侧冲沟 PH 值 6 907 07 总硬度mg L 总碱度mg L 永久硬度mg L 暂时硬度mg L 总矿化度mg L 游离 CO2mg L3 593 59 侵蚀性 CO2mg L3 054 57 CI 75 50 59 69 OH SO42 106 49104 38 阴离子 HCO3 mg L 125 23115 52 K Na 21 7516 63 NH4 Ca2 223 21239 62 阳离子 Mg2 mg L 28 6729 18 腐蚀等级无无 水化学类型HCO3 Ca2 型HCO3 Ca2 型 注 单位除注 单位除 PHPH 值外 其余均为值外 其余均为 mg lmg l 表表 4 34 3 地下水对砼及其制品腐蚀性判定表地下水对砼及其制品腐蚀性判定表 水 样 类 型 腐蚀性类 型 分析项目检测值评价标准腐蚀等级结论 结晶类SO42 mg L 106 49 250 mg L无腐蚀 PH 值6 9 6 5无腐蚀 侵蚀性 CO2 mg L 3 05 15 mg L无腐蚀 SW 1 地 下 分解类 HCO3 mg L 125 23 1 0 mg L无腐蚀 地下水对 砼及其制 品无腐蚀 性 李峰 C 线长岭湾隧道设计 12 Mg2 NH 4 mg L 28 67 1000mg L无腐蚀水 结晶分解类 C1 SO42 NO3 mg L 181 99 3000mg L无腐蚀 结晶类SO42 mg L 104 38 250 mg L无腐蚀 PH 值7 07 6 5无腐蚀 侵蚀性 CO2 mg L 4 57 15 mg L无腐蚀分解类 HCO3 mg L 115 52 1 0 mg L无腐蚀 Mg2 NH 4 mg L 29 18 1000mg L无腐蚀 SW 2 地 下 水结晶分解类 C1 SO42 NO3 mg L 164 07 3000mg L无腐蚀 地下水 对砼及 其制品 无腐蚀 性 4 3 不良地质现象 隧址区无滑坡 崩塌 泥石流等影响场地稳定的不良地质现象 4 4 隧道工程地质评价 4 4 14 4 1 隧址工程地质环境稳定性和适宜性评价 C 线长岭湾隧道位于老场背斜北东翼 无断层通过 区域稳定性好 整体稳定 适宜 修建 C 线长岭湾隧道 4 4 4 24 2 隧道进口段工程地质条件评价 4 4 2 1 进洞口段稳定性和适宜性评价 隧道进口段 里程桩号 CK118 430 599 长度 189m 洞顶板埋深 0 5m 52 5m 属浅 埋段 进洞口位于山地斜坡的中部偏下 里程桩号 CK118 430 地面标高为 559 84m 设 计路面标高 552 95m 洞口中心开挖深度约 7 00m 地形地面坡度 20 35 耕地分布 第四系土厚 4 500m 左右 斜坡上方基岩出露 进口段出露地层为三叠系中统雷口组地层 岩性以灰岩 白云岩为主 岩层走向与洞轴线近于一致 进洞口段无断裂构造 无不良 地质现象 稳定性较好 适宜进洞 进洞口仰坡应考虑支护措施 在施工中采用超前支护的方法 先支护 后开挖 可 有效地避免了坍塌 掉块及边坡失稳等不良地质作用的发生 仰坡上部的第四系土层采 用放坡开挖 4 4 2 2 出洞口段稳定性和适宜性评价 隧道出口段 里程桩号 CK119 639 900m 长度 261m 洞顶埋深 7 5m 57 2m 属浅埋 段 出洞口位于斜坡的中下部 里程桩号 CK119 900 地面标高为 545 21m 设计路面标 高 530 74m 洞口中心开挖深度为 14 5m 洞顶自然坡度约 25 35 荒地 斜坡现状稳 定 出露地层为三叠系中统雷口组地层 岩性以灰岩 白云岩为主 岩层走向与洞轴线 近于一致 进洞口段无断裂构造 无不良地质现象 稳定性较好 适宜进洞 进洞口仰坡应考虑支护措施 在施工中采用超前支护的方法 先支护 后开挖 可 有效地避免了坍塌 掉块及边坡失稳等不良地质作用的发生 仰坡上部的第四系土层采 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 13 用放坡开挖 4 4 3 隧道洞身段工程地质条件评价 4 4 3 1 洞身段稳定性评价 隧道洞身段 里程桩号 CK118 599 119 509m 长度 905m 洞顶埋深 52 5m 168 5m 隧道轴向 100 103 轴线地面标高 507 76m 751 63m 设计路面标高 507 82m 545 71m 进洞口设计高程 552 95m 出洞口设计高程 530 74m 进出洞口设计 高程高差 22 21m 洞身段斜坡自然坡度 20 40 局部成陡崖状 洞身围岩岩性为三叠系中统雷口组 地层 岩性以灰岩 白云岩 泥灰岩为主 岩体节理裂隙较发育 岩体较完整 无断裂 构造 无不良地质现象 稳定性较好 适宜隧道通过 4 4 3 2 围岩分级 C 线长岭湾隧道为岩质隧道 隧道围岩体涉及地层为侏三叠系中统雷口组地层 岩性 以灰岩 白云岩为主 灰岩 白云岩强度较高 抗风化能力强 风化带网状裂隙发育 地表多风化成碎颗粒 层理较发育 层间结合一差 强风化带岩芯呈碎块状 短柱状 岩质较软 弱风化带岩芯呈长 短柱状 岩石强度高 岩质硬 出露于隧址区陡斜坡地 带 1 围岩完整性 根据钻探 物探测试资料 岩体完整性列入岩体完整程度统计表 见表 4 4 表表 4 44 4 岩体完整程度统计表岩体完整程度统计表 项目单位 岩土名称 岩体弹性纵波 速度 Vpm m s 岩石弹性纵波 速度 Vpr m s 岩体完整性 指数 Kv 岩体完整 性评价 灰岩强风化2240 23703540 36100 40 0 45较破碎 泥灰岩强风化216029200 55较破碎 灰岩弱风化302036100 70较完整 T2l 白云岩弱风化3300 35804030 42800 67 0 73较完整 2 岩体基本质量分级 隧道区主要发育 2 3 组构造裂隙 根据 公路隧道设计规范 JTG D70 2004 中 的计算公式 岩体基本质量指标 BQ 90 3RC 250Kv 1 当 Rc 90Kv 30 时 取小值 Kv 0 04Rc 0 4 时 取小值 代入上式计算 BQ 李峰 C 线长岭湾隧道设计 14 岩体基本质量指标修正值 BQ BQ 100 K1 K2 K3 2 根据岩石物理力学试验值和声波测试资料 岩石饱和抗压强度 通过数理统计分析 后的推荐值 为强风化 平均值 Rc 0 8 Kv 0 40 0 45 其 BQ 值为 192 4 204 9 为弱 风化 平均值 Rc 23 25 Kv 0 7 其 BQ 值为 334 75 隧道水文地质条件简单 预测洞身地下水出水状态主要以滴水 渗水为主 局部地 段可能出现股状流水 隧道区节理发育有二组裂隙 其规模小 延伸长度短 隧道最大 埋深 168 5m 在洞身钻中未发现饼状岩芯 分别取 K1 0 23 K2 0 3 K3 0 并代入 2 式计算得出进出口段强风化段 BQ 139 4 151 9 弱风化段 BQ 281 75 根据上 述计算可知 强风化 进出口段 岩体质量为 级 弱风化基岩 洞身段 岩体质量为 级 隧道穿越的岩体质量为一般 统计表明 隧址区岩体基本质量分级为 级 3 隧道围岩分级 1 隧道围岩划分依据隧道围岩分级标准按照 公路隧道设计规范 JTGD70 2004 隧道围岩分级执行 依据隧址区岩石的力学性质 首先进行岩石等级划分 而后考 虑到围岩受地质构造的影响和围岩节理裂隙发育程度 同时考虑到各种围岩的风化特征 对围岩强度的影响以及地下水对围岩的危害性作出围岩综合分级 a 岩石等级划分 根据隧址区岩石力学性质试验资料 按岩石饱和抗压强度将隧道围岩确为极软 较 软岩 b 围岩受地质构造影响程度的等级划分 C 线长岭湾隧道位于老场背斜北东翼 无断层通过 岩层倾角平缓 岩石裂隙较发育 对隧道洞顶影响较大 2 围岩初步分级及分布 根据 公路隧道设计规范 JTGD70 2004 在岩石强度及完整性系数的基础上 考虑 围岩特征 环境等因素对围岩进行初步分级 详见 C 线长岭湾隧道围岩初步分级及分布 见表 4 5 表表 4 54 5 C C 线长岭湾隧道围岩初步分级及分布线长岭湾隧道围岩初步分级及分布 围岩分布 里程 围岩 级别 围岩 岩性 岩石单轴饱和抗压 强度 Rb MPa 主要工程地质特征及岩体结 构特征和完整状态 开挖后 稳定性 CK118 430 CK 灰岩 24 层间结合差 为薄层状 岩体呈层状块碎石状镶嵌 结构 裂隙发育 岩体较 破碎 洞顶板埋深 0 5m 52 0m 拱部无支护 时可产生较大的坍塌 洞 口顶部两侧易产生剥落掉 块 侧壁有时失去稳定 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 15 CK118 599 CK 119 50 9 灰岩 泥灰岩 白云岩 24 4 23 25 层间结合一般 为薄层状 岩体呈层状块碎石状镶嵌 结构 构造裂隙较发育 岩体较完整 洞顶板埋 52 5m 168 5m 拱部无支 护时可产生小坍塌 侧壁 基本稳定 爆破震动过大 易坍塌 CK119 639 CK 灰岩 24 层间结合差 为薄层状 岩体呈层状块碎石状镶嵌 结构 裂隙发育 岩体较 破碎 较完整 洞顶板埋 7 5m 57 2m 拱部无支护时可产生较大 的坍塌 洞口顶部两侧易 产生剥落掉块 侧壁有时 失去稳定 4 54 5 区域稳定性及地震基本烈度 4 5 1 区域稳定性 根据区域地质资料及本次勘察资料综合分析 C 线长岭湾隧道位于老场背斜南东翼 无断层通过 区域稳定性好 4 5 2 地震 根据国家地震局 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 国家标准第 1 号修改 单及相应附件 中国地震动峰值加速度区划图 1 400 万 隧址区地震动峰值加速度 值在 0 05g 对应的地震基本烈度为 6 度 并应按 公路工程抗震设计规范 JTJ004 89 的规定进行设防 李峰 C 线长岭湾隧道设计 16 第 5 章 隧道主体工程 5 1 隧道平面线形设计 5 1 1 隧道平面 本隧道平纵方案主要由路线方案控制 这在路线方案中已有详述 具体隧道位置根 据隧址区地形 地质工程条件 环境 造价 功能等因素综合确定 在综合考虑线形指 标及工程造价的前提下 通过实地勘察 充分研究了隧道所处地域的地形 地质情况 主要考虑隧道进 出口地形条件 隧址区工程地质条件 营运管理设施场地等因素拟定 本隧道方案 5 2 隧道纵断面设计 5 2 1 总体线形 隧道纵断面设计综合考虑了隧道长度 主要施工方向 通风 排水 洞口位置以及隧 道进 出口接线等因素 隧道平 纵面指标见表 5 1 表表 5 15 1 隧道平纵指标断面一览表隧道平纵指标断面一览表 隧道名称起讫桩号 纵坡 平曲线 杵岭隧道 CK118 430 CK119 900 1 5 1470 曲线 5 2 2 洞口位置的确定 洞口位置应根据地形 地质 水文等条件着重考虑边坡及仰坡的稳定性 隧道工作 者在实践中提出确定隧道位置宜早进洞 晚出洞 宁可让隧道稍长些 避免开挖高边坡 路堑 这也有利于保护自然环境 但是 早进晚出 并不是说盲目的把隧道定的越长越 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 17 好 而是应当更着重地从安全和环保的角度考虑问题 在一般情况下 这一指导思想是 符合实际 根据我国实践经验 在不同地形 地质条件下 确定隧道洞门位置应考虑以 下原则 要避开不良地质地段 如滑坡 崩塌 岩堆 危岩落石 泥石流等处 当洞口位于沟谷内时 应尽量避免设置在汇水区的中央 洞口要选在沟的一侧 位于悬崖陡壁下的洞口 一般不宜切削原山坡 当坡面及岩顶稳定 无危石存在 可贴壁进洞 否则应延伸洞口设置明洞 边坡浅埋段洞口位置 应结合路堑地质 少占农田 弃喳 填方利用 排水条件 及有利施工等因素综合分析确定 早进晚出的原则 具体落实在洞口边 仰坡开挖高度的控制上 洞口的线形走向应尽量和该处地形等高线正交 这样可以避免一侧开挖面奇高 同时应注意避免另侧岩壁过薄至产生偏压危害 洞口最好有一方开阔平缓场所 用作施工基地 如果桥隧相连 洞口位置还要考 虑相关工程的需要 1 进洞口位置比选 进口处围岩属于 级 地形属于缓坡 埋深较浅 路面高程 552 95 米 进口隧道轴 线与地面等高线正交 所以综合考虑成洞条件较好的地段和开挖较少的地方进洞 表表 5 2 长岭湾隧道进口洞门位置方案比选表长岭湾隧道进口洞门位置方案比选表 方案方案洞口地质洞口地质填挖方填挖方结构结构施工难度施工难度造价造价环保效果环保效果综合综合 一 CK118 410 分化厚度大 地面 标高低于路面标高 需要填方 安全性能 差 一般高 填方大对环 境影响大 较差 二 CK118 430 洞口埋深适当 挖方小 对围 岩扰动小 有 利于洞口稳定 安全性能 较好 容易中 刷坡一般 对周围植被 破坏小 较好 三 CK118 450 埋深大 围岩好 挖方大 对围 岩扰动大 安全性能 较好 一般高 刷坡大 对 植被破坏很 大 一般 综合以上比较结果可以看出 方案 二 即洞口位置为 CK118 430 为最佳方案 高出 地面标高 559 84 米 设计标高 552 95 米 系作为本设计最终洞门位置 李峰 C 线长岭湾隧道设计 18 2 出洞口位置比选 出洞口山体较为平缓 为荒地 斜坡现状稳定 岩性以灰岩白云岩为主 岩层走向 与洞轴线近于一致 进洞口无断裂构造 无不良地质现象 围岩属于 级 设置洞口要 综合考虑较大开挖量 路堑设置等因素 方案 一 开挖太大 工程量较大 经济效应不好 方案 二 隧道埋深太浅 围 岩稳定性不高 表表 5 3 长岭湾隧道出口洞门位置方案比选表长岭湾隧道出口洞门位置方案比选表 方案方案洞口地质洞口地质填挖方填挖方结构结构施工难度施工难度造价造价环保效果环保效果综合综合 一 CK119 850 埋深大 稳 定性较好 挖方较大 安全性能好较复杂高 挖方大 对 环境影响大 一般 二 CK119 900 洞口埋深适 当 挖方适中 对围岩扰动 适中 安全性能较 好 容易中 刷坡一般 对周围植被 破坏一般 较好 三 CK118 950 埋深小 围 岩差 挖方小 对 围岩扰动大 安全性能较 差 一般较小 刷坡小 对 植被破坏小 较差 方案 三 综合了两个方案 减少了开挖量维护生态平衡 相对的经济合理 同时 也保证了洞口的围岩稳定性 故选择方案 二 桩号为 CK119 900 地面标高为 545 21 米 设计路面标高为 530 74 米 作为本设计最终出口洞门位置 5 3 隧道横断面设计 5 3 1 横断面设计 1 一般段 限界净宽 10 25m 0 75m 0 50m 左侧向宽度 2 3 75m 行车道 0 75m 右侧向宽度 0 75m 检修道 限界净高 行车道净高 5 0m 检修道净高 2 5m 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 19 图图 5 15 1 一般段建筑限界一般段建筑限界 1 紧急停车带 限界净宽 10 25m 0 75m 0 50m 左侧向宽度 2 3 75m 行车道 3 50 0 75m 0 75m 检修道 限界净高 行车道净高 5 0m 检修道净高 2 5m 图图 5 25 2 紧急停车带建筑限界紧急停车带建筑限界 图图 5 35 3 紧急停车带长度紧急停车带长度 李峰 C 线长岭湾隧道设计 20 5 3 2 衬砌内轮廓设计 隧道内轮廓应符合相关 公路隧道设计规范 公路工程技术标准 规定的建筑限 界的要求 考虑照明 通讯 排水 装饰等其他设施需要的空间 各种设备均不得侵入建 筑限界 衬砌内轮廓的形状和尺寸应考虑围岩类别 结构受力的特点及便于施工等因素 5 3 2 1 长岭湾隧道预选方法介绍 对长岭湾隧道预选了三种不同的隧道内轮廓设计方案 这里结合的地质水文及周围 环境条件影响 从三种不同隧道内轮廓的设计来讨论对长岭湾隧道开挖的利与弊 以此 来选择最好的长岭湾隧道内轮廓选择方案 5 3 2 2 介绍三种截面的优缺点比较 1 直墙式隧道一般用于隧道围岩较好的地段 且周围不会有较大的侧向压力 所 以不需要设仰拱 运用直墙式隧道的净断面积最小 但考虑到长岭湾隧道地形复杂 其 中长岭湾隧道无活动性断层 区域地质整体稳定性较好 围岩以灰岩 白云质灰岩 泥 质灰岩 白云岩 砂岩为主 少量软质泥岩 炭质页岩 泥岩 岩体较完整 围岩稳定 性较好 但局部岩溶发育 煤层段岩体完整性较差 根据隧道围岩岩体的岩石等级以及 层间结合情况 受地质构造影响程度 岩溶的发育及地下水的富集程度 可将隧道围岩 划分为 级 则不适于运用直墙式截面来做隧道内轮廓 2 单心圆内轮廓 即拱部为单心半圆 侧墙为大半径圆弧 仰拱和侧墙之间用小 半径圆弧链接 如果从降低造价方面看 采用简明 单纯的单心圆断面为宜 但长岭湾 隧道地形复杂 有局部岩溶及地下水丰富 直接用单心圆容易引起不必要的塌方或者要 加厚衬砌层 整体考虑不能视为一种好的断面 3 三心圆内轮廓 从长岭湾公路隧道功能出发 隧道净空断面确保道路宽度及建 筑限界 铺装 排水 通风设备 内装 监视员通道 其他一些必要的空间 而且要考 虑稳定性 施工性及车辆的行走性 这样才能确定合理的断面形状和尺寸 而隧道断面 应具有适应应力流和变形的合理形状 同时要适应围岩条件 净空要求 而三心圆则能 符合隧道的应力流和变形的合理形状 所以最好采用三心圆形状 表表 5 4 长岭湾隧道内轮廓断面比选方案表长岭湾隧道内轮廓断面比选方案表 断面形状断面形状 影响因素影响因素 直墙式直墙式单心圆单心圆三心圆三心圆 施工速度施工速度快 施工速度一般 对 开挖围岩要求高 施工速度适中 造价高低造价低造价适中造价适中 二 0 一三届土木工程专业 岩土与地下结构工程 毕业设计 说明书 21 开挖工程量58 78 1479m 2 m 70 46 1470m 2 m 59 63 1470m 2 m 施工难易程度 对围岩应力要求高 水平应力不能太大 相对施工难度较小 施工简单 单纯施工难易程度一般 对周围环境的影 响程度 一般适用明挖隧道 则对周围影响较小 对环境影响大 影响适中 三心圆是分部 开挖 则相对影响较小 安全性的高低不高安全性能低 安全性较好 施工的整体 性较好 较好的发挥围岩 自身承载力 5 3 2 3 三种内轮廓在实际应用中的比较 三种内轮廓的选择在施工中的优劣比选 其中直墙式一般需要明挖 虽然其开挖量 只有 58 78 1470m 但是它对围岩要求高 水平方向受力不能太大 所以根据长岭湾 2 m