隧道工程本科毕业设计-总体设计.doc

2 总体设计2.1 隧道位置的选择根据隧道处地形图和地质勘察资料，考虑到隧道洞口、洞外的线形、周围环境、及交通量等各种，选定两条方案如下：方案一：隧道进口接第五合同段特大桥最好的衔接，出口跨越果子沟河的大桥及中桥。右线隧道设计起点为：YK581+036m，设计终点为：YK582+559m，全长1523m。左线隧道设计起点为：YK580+960m，设计终点为：YK582+417.5，全长1457.5m。右线隧道最大埋深332m，左线隧道最大埋深346m。考虑到水文地质条件、隧道排水以及进、出洞口的高程，采用单面坡隧道，隧道纵向坡度设计为：右线为2.43%的下坡，左线为2.4%的下坡。通风方式采用机械通风。方案二：提高进洞口，右线隧道起始点位于山体上部桩号为YK581+036m，YK582+527m桩号出洞，隧道设计部分全长1491m。左线隧道始点位于桩号为YK580+980m，YK582+400m桩号出洞，隧道设计部分全长1420m。考虑到水文地质条件、隧道排水以及隧道进、出洞口地面高程，仍采用一字形单面坡隧道，隧道纵向坡度设计为：右线为2.43%的下坡，左线为2.4%的下坡。通风方式采用机械通风。方案评价：方案一的选线首先考虑到隧道的线形与外界交通的衔接，使整个公路的线形较好，同时该方案隧道埋深较大，对外界环境的干扰小，但是该隧道右线全长1523m，左线隧道全长1475.5m。隧道进出口条件比较好，位置较高，无地下水渗出。隧道埋藏较深，通过区地层节理裂隙发育，连通性较好，局部溶蚀较严重，但未发现溶洞，且通过区为一向斜构造，有利于地下水的运移和汇集。地下水的补给主要为高山区的地下水侧向径流补给和山区降水补给。隧道的水文地质条件较差，结合岩溶地区岩溶裂隙发育的特点，岩溶裂隙发育的不均一性，在开挖过程中，需注意大面落水及突水的发生。施工中遇较大泉眼时，应及时堵截，防止泉眼冲刷扩大。开挖过程中应及时支护，防止大面积涌水和突水。左幅隧道ZK581+000ZK581+045段：长45m，右幅隧道YK581+070YK581+090段：长20m，地层岩性为弱-微风化石灰岩，裂隙比较发育，呈密实碎石状镶嵌结构，围岩开挖时比较容易发生垮塌，对施工要求较高。方案二适当抬高进、出洞口，隧道穿越的围岩差别不大，大大减少了施工中所隐藏的危险因素，采用单面排水，机械通风，有利于施工，但是对外界环境的影响较大，破坏了植被，不利于环保及可持续发展的要求，同时该方案在进出口需要设置较大的坡度，影响了与外接桥梁的的衔接，违背了“早进洞，晚出洞”的指导思想。根据该地区的地质勘察资料，针对地形、地质、水文、气象、地震等条件和公路等级，考虑到经济性、实用性和环境保护，进行多方面技术、经济比较，决定采用方案一。2.2 隧道线形设计为了保证该隧道有良好的通风条件，同时降低测量、内装、吊顶等施工的难度，结合进出口连接的桥梁工程，该隧道平面线性采用卵型（圆曲线-回旋线-圆曲线）。隧道内纵面线形采用一字坡形，有利于排水和隧道的通风。隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路特长隧道，隧道左线起讫桩号为YK580+960mYK582+417.5，全长1457.5m，右线起讫桩号为YK581+036mYK582+559m，全长1523m。隧道左线平面线型进口段为圆曲线，曲线半径R=600m，其后接缓和曲线，A=430，出口段为圆曲线，曲线半径R=800m，隧道右线平面线型进口段为圆曲线，曲线半径R=650m，其后接缓和曲线，A=425，出口段为圆曲线，曲线半径R=800m，。隧道纵面线型左线为-2.43的单向坡，右线为-2.4的单向坡。2.3 隧道横断面设计公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度，以及车道、人行道的净高，不仅要提供汽车行驶的空间，还要考虑汽车行驶的安全、快捷、舒适和防灾等，因此要求设计中应充分研究各种车道与公路设施之间所处的空间关系，任何部件（包括通风管道、照明设备、防灾设备、监控设备和运营管理设备等附属设施）均不得侵入隧道建筑限界之内。公路隧道的净空除包括公路建筑限界外，还包括通风管道照明设备、防灾设备、监控设备、运营管理设备等附属设备所需的足够的空间，以及施工量和施工误差等，因此横断面设计除应符合虽到建筑限界的规定外，还应考虑洞内排水、通风、照明、防火、监控、营运管理和附属设施所需要的空间，并考虑土压影响，施工方法等必要的富裕量，使确定的断面形式及尺寸，达到安全、经济、合理。2.3.1 隧道建筑限界该隧道设计等级为分离式高速公路隧道，由设计车速80Km/h 查公路隧道设计规范（JTG D70-2004）得该隧道建筑限界基本情况如下：1.建筑限界基本宽度：隧道建筑限界净宽9.75m，机动车道宽度23.75m，侧向宽度左侧0.5m，右侧0.75m，检修道20.75m。2.隧道机动车道建筑限界净高：5.0m，检修道建筑限界净高：2.5m。 在隧道内侧（左侧）检修道下设置一个尺寸为6050cm的电缆沟及20cm的圆形排水边沟，外侧（右侧）设一6040cm的电缆沟以及20cm的圆形排水边沟。隧道内任何设备均不得侵入建筑限界。按照其设计要求，排水形式采用一字形排水，并设置排水沟。2.3.2 断面形式首先根据围岩分类，工程地质水文地质条件，地形及埋置深度，结构跨度及施工方法等依据规范以工程类比为主拟定该隧道衬砌形式，采用曲墙拱复合式衬砌，按新奥法原理设计，以锚杆、喷混凝土及钢筋网混凝土、钢拱架为初期支护，模筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护，在两次衬砌之间设PVC复合防水板作为防水层。路面机动车道采用单向横坡，坡度2.0，检修道坡度为1.0。机车车道两侧设路侧排水沟，路基基底下侧下设30钢筋混凝土中央排水沟。横断面左侧检修道下设给水管，右侧非机动车道下设电缆槽。图2.1 公路隧道断面净空设计2.4 施工计划本隧道掘进采用双向掘进方式施工，为确保隧道按期、优质、安全的完成施工，采用专业化隧道施工队伍并对隧道工程实行专业化作业分组，利用经验丰富、专业性强的人员参加隧道施工，配足人员、设备。2.4.1 项目主要人员及部门职责表2.1 项目主要人员及部门管理职责划分表人员或部门管 理 职 责项目经理主持全面工作，全面履行项目合同，对工程质量、安全、工期和成本控制负全责；负责项目经理部内部行政管理工作。副经理负责组织指挥施工生产、各作业层的接口界面协调和内部考核，监督年、季、月施工计划执行。设专职安全和质量副经理。总工程师主抓技术管理和重大技术方案的制定，负责编制年、季、月施工计划，并负责与监理单位、设计单位和业主技术部门的协调工作。工程管理部组织设计文件会审，编制实施性施工组织设计。负责工程测量、量测、地质预报、试验、配合设计、监理的工作。负责建立技术管理日志，做好项目技术档案管理工作。掌握工程进展情况，归纳分析影响进度的因素，并提出改进措施。设备物资部负责现场设备的管理，负责材料订货、采购。根据项目管理特点，制定物资设备管理标准和实施办法，对工程使用的材料、机电设备的质量和管理负责。安全环保部制定安全计划及其管理细则，组织处理安全事故。负责进行日常的安全检查并做好记录，做好安全档案管理工作。制定环境保护措施，及其管理细则。经营财务部编制项目成本计划和资金使用计划，确定、分解成本控制目标，办理验工计价和内部承包核算。归口管理变更洽商，办理与业主间工程款的收取、支付。办公室主要负责项目的对外联络、文件的收发、人事劳资、治安保卫、医疗卫生以及内部行政事务。质量管理部负责本标段的所有工程的过程质量控制、试验和检验工作，及时反馈，指导施工。制定质量计划及其管理细则，组织处理质量事故。按照质量体系文件，全面开展各项质量活动，建立质量管理日志。2.4.2 洞内劳动力安排表2.2 隧道洞内劳动力安排表人员及组别人数工 作 内 容管理人员队长1施工现场、调度室、全面组织管理书记1负责全队政治思想工作，后勤保障工作技术主管1主管技术工作，并兼职环保工程师1配合技术主管搞好技术工作安全员2安全、质量检查掘进班钻爆工25钻孔、装药、起爆、打管棚出碴工16装碴运碴、扒碴、机械排险喷锚工16锚杆、喷砼、挂网、注浆机修工12机械维修钢筋工16格栅钢架加工、安装杂工15扒碴、物料倒运、洞内掘进辅助工作续表2.2人员及组别人数工 作 内 容调度室调度长2洞内、洞外各工序协调调度员3洞内开挖、出碴、衬砌各工序协调衬砌班混凝土拌合工6拌合砼、拌合机械维修混凝土输送工12运输砼、运输车保养维修、输送泵操作混凝土工35台车移位、立端头模、捣固、接泵管等防水工11安装透水管、引排水、铺设防水板杂工12洞外物料倒运、衬砌辅助工作保障班电工4电气设备安装、维修供风、水工10高压送风、供水、通风、管路维修运输工11运料、砂、石、钢材、水泥等运输合 计2122.4.3 机械设备配备表2.3 主要机械设备配备表序号设备名称单位数量型号功能备注1发电机台4250kVA2内燃空压机台512m3/min3砼喷射机台4TK系列4变压器台4630KVA5装载机台5ZLC-50C6挖掘机台5PC-2007注浆机台21.2MPa8自卸汽车台1520t9风钻台45YT2810风镐台1211抽水机台630kW，扬程250m12砼搅拌机台313钢筋加工设备套5含电焊机6台14木工加工设备套515机加工设备套516测量仪器套517工程指挥车辆52.4.4 施工进度安排1)、级围岩段施工、级围岩段采用全断面一次开挖法，该施工方法的优点主要有：可最大限度的利用洞内作业空间工作面宽敞，能使用大型高效设备，加快施工进度；断面一次挖成，施工组织及管理比较简单；能较好地发挥深孔爆破的优越性；通风运输与排水等辅助工作及各种管线铺设工作均较便利。每循环计划进尺3.0m，开挖后，立即进行初期支护，初期支护由径向锚杆，钢筋网及喷射混凝土组成，及时封闭掌子面围岩，防止由于风化而发生坍塌。作业循环时间如表2.4所示。共计掘进作业循环时间：14h。表2.4 级围岩段掘进作业循环时间表（循环进尺3.0m）2)级围岩段施工该围岩不良地质地段采用小管棚超前支护，两台阶施工方法，钢管间距0.4米，与隧道顶板倾角大小为1015，每循环计划进尺1.0m，每1.0m设钢拱架一榀，开挖后，立即初期支护，初期支护由径向锚杆，钢筋网及喷射混凝土组成。并及时封闭掌子面围岩，防止由于风化而发生坍塌。该围岩段作业循环时间如表2.5所示。共计掘进作业循环时间：12h。表2.5 级围岩段掘进作业循环时间表（循环进尺1.0m）3)横通道施工施工方法同、级围岩段施工，作业循环时间如表2.6所示。共计掘进作业循环时间：9h。表2.6 横通道掘进作业循环时间表（循环进尺3.0m）4)隧道正洞及横通道开挖支护月进度指标正洞、级围岩，进度指标为:720小时/月3.0m/循环154m/月14小时/循环正洞、级围岩，进度指标为:720小时/月1.0m/循环=60m/月12小时/循环横通道级围岩，进度指标为:720小时/月3.0m/循环240m/月9.0小时/循环根据总体施工安排拟定本工程隧道开挖支护月进度指标见表2.7。表2.7 隧道正洞及横洞开挖支护月进度指标一览表项 目进 度 指 标 （m/月）备注、开挖支护正洞15460包含帷幕注浆时间横洞2405)隧道衬砌隧道衬砌作业时间见表2.8。表2.8 隧道衬砌循环时间序号项目时间(h)备注1绑扎钢筋5超前施工2台车就位1.53涂脱模剂0.54立挡头板，安止水带3.55浇砼13对称浇注6养生24砼强度达到设计要求后拆模续表2.8序号项目时间(h)备注7脱模、清理3合计50.5衬砌作业进度指标: 720小时/月12m/循环=171m/月50.5小时/循环2.4.5 建筑材料天然建筑材料主要为混凝土骨料和路面沥青骨料，本区工程施工用水条件较较好。1)粗料沿溪段现有312国道右边存在花岗岩岩体，该花岗岩质硬、色纯，强度高，抗风化能力强，基岩大部裸露，初步估计储量大于100万m3。隧道的弃渣可以分选后作为本段路线桥墩边坡防护块石料和路面集料，也可以作为混凝土骨料。2)细料所需细骨料均应在清水河及芦草沟等盛产细料的地带运进，或在四台（里程桩号约K523右侧6km）既有料场开采。3)工程施工用水沿线地表水有果子沟和将军沟流水，对混凝土及钢结构无侵蚀性，可以作为对该段路线的施工用水。4）围岩衬砌初期支护采用C25喷射混凝土，素混凝土二次衬砌采用C30混凝土，路缘石及沟槽铺砌采用C20混凝土，仰拱填充采用C15片石混凝土。5）直径d12mm的钢筋采用I级钢，直径d12mm