老君隧道综合设计毕业论文.doc

毕业设计（论文）报告老君隧道综合设计毕业论文目录绪论1第一章 老君隧道设计说明书31.1 隧道设计概况31.2 隧道主要技术标准31.3 隧道设计标准规范31.4 隧道工程水文、地质资料41.4.1自然地理概况41.4.2地质构造特征41.4.3水文地质条件71.4.4不良土质91.4.5隧道围岩类别91.5方案比选101.5.2隧道位置的选择101.6隧道设计概要111.6.1隧道洞口设计111.6.2隧道横断面设计111.6.3洞门设计121.6.4 衬砌结构设计121.6.5防排水设计131.6.6路面设计141.6.7紧急停车带设计151.6.8通风照明151.6.9环境保护151.6.10施工方法及施工注意事项162.1施工准备182.2.1掌子面的掘进施工方案192.3大管棚预注浆超前支护设计212.4超前小导管施工设计232.6 V级围岩初期支护计算282.6.1确定计算参数（工程类比法）（里程：SK247+465SK247+525）282.6.2计算隧道周边设计支护阻力Pi与径向位移ui292.6.3.计算初期支护能提供的支护阻力和允许隧道洞壁产生的总径向位移。312.6.4.校核：342.7边墙及仰拱地基支护方法352.7.1水平旋喷桩施工设计及工法352.7.2工法特点352.7.3适用范围362.7.4施工工艺362.7.5工艺流程与操作要点372.7.6主要材料与机具设备382.7.7质量标准382.7.8效益分析392.8片石混凝土换填加固393.2 荷载确定423.2.1 围岩竖向均布压力423.2.2 围岩水平均布压力423.3 衬砌几何要素423.3.1 衬砌几何尺寸423.3.2 半拱轴线长度S及分段轴长S433.3.3 各分块截面中心几何要素433.4 计算位移453.4.1 单位位移453.4.2 载位移主动荷载在基本结构中引起的位移463.4.3 载位移单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移503.4.4 墙底（弹性地基上的刚性梁）位移553.4.6 计算主动荷载和被动荷载（）分别产生的衬砌内力573.4.7 计算最大抗力值583.4.8 衬砌最终总内力计算及计算结果校核593.4.9 衬砌截面强度检算60第四章 老君隧道通风设计及计算634.1 基本资料634.2 车辆组成634.3.1 需风量计算（按40km/h计算）644.3.2需风量计算（按60km/h计算）684.3.3需风量计算（按80km/h计算）704.3.4稀释空气中异味的新风量724.4通风设计计算724.5 交通阻滞状态下设计计算77第五章 老君隧道照明设计及计算805.1基本参数805.2基本指标805.2.1入口段805.2.2过渡段815.2.3中间段825.2.4出口段825.3照明设计计算及灯具布置825.3.1中间段照明计算825.3.2入口段照明计算835.3.3过渡段照明计算845.3.4出口段照明计算85致谢与感想1103 绪论湿陷性黄土隧道多位黄土土质结构疏松，孔隙、垂直节理发育，地基承载力不高，具有湿陷性，在遇水侵蚀或较大荷载的作用下，隧道则产生较大沉降。其基底承载力很难满足要求，通常需对基底进行加固。 隧道穿越湿陷性黄土地区，由于湿陷性黄土的特殊力学性质，基底的承载力通常较难满足结构的受力要求，建成后的隧道往往产生较大的基底变形, 基底变形除压缩变形外，更大的变形是湿陷变形，在隧道使用期内如不对基底加固加上周围水环境的变化，必将会使隧道基础发生较大的湿陷变形，致使衬砌结构环、纵向开裂等较为严重的病害，直接威胁到隧道的运营安全。为保证隧道结构的稳定性，积极探索出一条针对风积砂、黄土类地质条件下的隧道基底加固技术显得具有非常重要的现实意义。总之，隧道基底的湿陷变形不是以建筑物的类型确定，而是由黄土湿陷特性所决定，为保证运营安全必须对黄土隧道洞口具有湿陷性的黄土地段的基底进行有效处理。 湿陷性黄土隧道基底处理原则: 根据湿陷性黄土的工程特性和湿陷性黄土地区地基处理的经验，湿陷性黄土隧道基底处理的原则：内外兼顾，先保护后加固。水是造成黄土湿陷变形的主要因素。湿陷性黄土隧道地基处理方案的设计，首先要考虑水对湿陷性黄土的影响，必须做好隧道工程的系统排水与防水问题；其次就是做好湿陷性黄土地基土的处理工作，增加地基承载力。对黄土而言，进行地基处理的目的是改善土的工程性质，减少土壤的渗透性，压缩性，控制湿陷性的发生。通过换土或加密等各种基底处理方法加固湿陷性黄土隧道基底，或者是消除隧道基底的全部湿陷量，使处理后的基底变为不具有湿陷性；或者是消除基底的部分湿陷量，减小原有基底的总湿陷量，控制下部未处理地层的湿陷量不超过规范规定的数值。第一章 老君隧道设计说明书1.1 隧道设计概况老君隧道上行线隧道长1375m，起讫桩号为SK246+920SK248+295,纵坡为+1.5%、-1.32%人字坡，为直线隧道；下行线隧道长1270m，起讫桩号为XK246+940XK248+210,纵坡为+1.5%、-1.32%人字坡，为直线隧道。1.2 隧道主要技术标准1.隧道按规定的远景交通量设计，采用双洞单向隧道2.公路等级：山岭重丘高速公路3.设计交通量：1500辆/日（近期）4.隧道设计车速：80km/h5.隧道建筑限界根据公路隧道设计规范（JTGD702004）规定确定：行 车 道： W23.75m侧向宽度： LL-0.50m LR-0.75m检 修 道： J 0.75m限界净高： 5.00m隧道净高： 7.032m检修道高： 0.30m1.3 隧道设计标准规范1.公路工程技术标准（JTG B012003）2.公路工程抗震设计规范（JTJ00489）3.公路隧道设计规范（JTGD702004）4.公路隧道施工技术规范（JTJ04294）5.公路隧道通风照明设计规范（JTJ026.11999）6.公路隧道勘测技术规范（JTJ06385）1.4 隧道工程水文、地质资料1.4.1自然地理概况老君隧道位于庙背后西坡和李家湾村之间，设计为上下行分离的双洞根据区域地质和综合勘察资料，该线路隧道两洞基本平行，两洞轴线相距约70米，属浅埋松软黄土和弱胶结岩石型长隧道。隧址区地处黄土梁峁区，横向上为南北向延伸的丘陵，南高北低，纵向上以SK247+680为界，中间高两侧低，东、西坡相对较缓，基本对称。中部未见冲沟切割地形。地貌上总体属于盆地边缘黄土梁峁区，西邻大川沟，东近陈家沟。隧址范围内仅出露第四系更新统风积、冲洪积一般新黄土和第三系甘肃群泥岩。隧道进出口风积一般新黄土具有自重湿陷性，冲积一般新黄土呈软塑状，具有高压缩性，冲沟边分布陷穴，施工过程易产生扰动，形成高边坡失稳，中间洞身部分地层简单，岩层产状水平，褶皱断裂不发育。无滑坡、坍塌等不良地质现象，基本不受地质构造的影响，该段工程地质条件一般。1.4.2地质构造特征1.地层岩性隧址区揭露的地层岩性从上到下依次为：(1)一般新黄土（3eol）：浅黄色，稍湿潮湿，半坚硬硬塑，土质松散较均匀，结构疏松，大孔隙发育，具垂直节理和湿陷性，多虫孔及植物根孔，局部含白色钙质粉末，零星见蜗牛壳。揭露层厚21.047.8米，厚度变化大，风积成因，分布于整个隧道，其物理力学指标为：天然含水量W=14.6319.73%、天然孔隙比e0=0.621.05、塑性指数Ip=8.9311.96、液性指数IL=0.000.20、压缩系数a=0.190.43MPa-1 、压缩模量Es=5.2915.52MPa、剪应力C=12.029.0KPa、内摩擦角=16.028.3,具中等偏高压缩性。 (2)饱和黄土（3al）：浅黄、褐黄、棕黄等杂色，饱和，软塑，局部硬塑，土质不均匀，结构较密实，大孔隙较发育，具水平层理，粘粒含量较高。揭露层厚14.1832.96米，未穿透，厚度变化大，冲积成因，分布于隧道进出口，其物理力学指标为：天然含水量W=22.16%、天然孔隙比e0=0.68、塑性指数Ip=9.55、液性指数IL=0.32、压缩系数a=0.33MPa-1 、压缩模量Es=5.38MPa、剪应力C=18.1KPa、内摩擦角=17.3,具中等压缩性。(3)一般新黄土（3al）：褐黄、浅黄色，稍湿，半坚硬硬塑，土质不均匀，具水平层理和湿陷性，粘粒含量较高。揭露层厚6.0米，呈透镜体分布，冲积成因，分布于下行线隧道进口，其物理力学指标为：天然含水量W=14.615.5%、天然孔隙比e0=0.9131.049、塑性指数Ip=19.920.9、液性指数IL0、压缩系数a=0.120.17MPa-1 、压缩模量Es=9.5112.54MPa、剪应力C=15.024.0KPa、内摩擦角=30.032.0,具中等压缩性。 (4)泥岩（E）：局部见砂岩呈透镜状夹层，节理较发育，总体产状平缓，局部产状略有变化。该层主要伏于一般新黄土覆盖层下，未见露头，揭露厚81.60米。棕红色，碎屑沉积，泥质结构，层状构造，层理不清楚，成岩性差，湿水易软化，缩水干裂，节理较发育，岩体呈厚层状，岩质较均匀，粉砂质含量高，其抗压强度小于5MPa，属极软岩。各层的分布特征、顶底板标高、层厚详见钻孔、探井柱状图。 2 .地质构造与地震本隧址地处陇西旋卷构造体系的六盘山旋回褶带以西，祁吕弧型褶带以北，即陇西系向南收敛部位，地应力在本区主要表现近东西向的挤压。由于本区黄土覆盖层较厚，老的构造运动对路线影响很小，新构造运动主要表现为垂直运动。第四系河流阶地一般发育，相对与河床高差大，一般在40m左右，且“V”字型沟发育，切割深度一般在1030m之间，冲沟有下切趋势。隧址区节理裂隙较发育，线密度较疏，组合后尚不至于形成不良结构面，故对洞室稳定影响有限。据既有资料分析和现场调查，按中国地震动参数区划图GB183062001划分，本标段地震动峰值加速度为0.20g（相当于地震基本烈度度），地震动反应谱周期为0.45s。 3.围岩分段工程地质评价 上行线围岩情况:(1)SK246+920SK247+465段：该段围岩长545米，埋深894米，一般新黄土，局部泥岩强风化层，富含第四纪孔隙水，多呈饱和状，呈易蠕动的松软结构，围岩极易坍塌变形，受大气降水和黄土层孔隙水影响，有渗水或滴水。属级围岩。(2)SK247+465SK247+525段：该段围岩长60米，埋深94110米，泥岩强弱风化层，节理裂隙极发育，呈碎石状松散结构，围岩易坍塌，侧壁经常小坍塌，受大气降水和黄土层孔隙水影响，局部有渗水现象。属级围岩。(3)SK247+525SK247+920段：该段围岩长395米，埋深87145米，弱微风化泥岩，零星夹有砂岩夹层，泥质结构，粉砂质含量高，成岩作用差，岩石单轴抗压强度Rb=0.36Mpa，=0.33，属极软岩。岩体呈大块压密结构，局部为块、碎石镶嵌结构，稳定性尚可，该类围岩不含地下水，洞室潮湿，局部有渗水、滴水现象。属级围岩。(4)SK247+920SK248+010段：该段围岩长90米，埋深7087米，泥岩强弱风化层，少量饱和黄土，节理裂隙发育，呈碎石状松散结构，局部为块、碎石镶嵌结构，围岩易坍塌，侧壁经常小坍塌，受大气降水和黄土层孔隙水影响，局部有渗水现象。属级围岩。(5)SK248+010SK248+295段：该段围岩长285米，埋深770米，一般新黄土，局部泥岩强风化层，富含第四纪孔隙水，多呈饱和状，呈易蠕动的松软结构，围岩极易坍塌变形，受大气降水和黄土层孔隙水影响，有渗水或滴水现象。属级围岩。1.4.3水文地质条件1. 地表水概况隧址区属黄河流域渭河水系。隧道穿越近北西南东走向的山丘系陈家沟与大川沟的分水岭，隧道中部冲沟中未发现流出地表水，仅在陈家沟与大川沟中发现季节性流水，水流量较小，枯水期易断流。 2.地下水类型及补、径、排条件 从地形地貌及堆积物的成因、物质组成以及地下水出露情况看，地下水含水层以地表覆盖层为主，呈不连续的片状，水位线不连续，富水性弱，无稳定地下水位。一般泥岩基本上不含水，可视为相对隔水岩层。按岩性、地下水出露情况、富水性推测地下水类型以孔隙、裂隙潜水为主，且水位受季节影响，动态变化大。隧址区地表植被不发育，斜坡相对较缓，冲沟不发育，地表排泄条件相对较好。天然状态下，陈家沟、大川沟侵蚀基准面上，主要接受大气降水的入渗补给。降水大部分沿地表斜坡流入沟谷，少量垂直入渗到地表覆盖层孔隙、裂隙中，在相对隔水层附近受阻形成暂时性地下水，其中一部分沿潜水面向沟谷流动，形成渗水或间歇性流水，排泄到地表水中。地下水的流向基本与沟谷坡向一致，但坡度稍缓。3. 地下水影响预测通过区域水文地质条件分析、工程地质调绘，我们认为：隧址区地下水以覆盖层松散堆积物为赋水空间，呈不连续的含水体，径流方向由山脊流向河谷。综上所述：级围岩段，围岩不含地下水，洞室仅有潮湿湿润感，节理发育等局部有渗水、滴水现象；级围岩段，洞室浅埋，土体垂直节理发育，大孔隙很多，尤其是相对隔水层附近，围岩含少量地下水，随着大气降水的入渗，洞室以渗水、滴水为主，局部会有线状滴水，水文地质条件相对较简单。4.地下水水质经对隧址区的地下水取样进行水质简分析（水质分析结果见附表）。水的PH值为8.12，不含侵蚀性CO2、水化学类型为HCO3SO4Na型。按照公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）附录D：环境介质对混凝土腐蚀的评价标准，隧址区地下水对混凝土具结晶类中等腐蚀。1.4.4不良土质1.饱和黄土黄土为浅黄、褐黄色，局部微带红色，饱和，软塑，局部潮湿，硬塑，土质不均匀，结构较密实，大孔隙较发育，具水平层理，冲积成因，分布于隧道进出口，其物理力学指标为：天然含水量W=22.8525.85%、天然孔隙比e0=0.710.76、塑性指数Ip=11.6513.26、液性指数IL=0.230.42、压缩系数a=0.170.57MPa-1 、压缩模量Es=7.0110.05MPa、剪应力C=13.023.85KPa、内摩擦角=12.022.0,具中等高压缩性。富含第四纪孔隙水，多呈饱和状，呈易蠕动的松软结构，围岩极易坍塌变形，受大气降水和黄土层孔隙水影响，有渗水或滴水。2.湿陷性黄土根据钻孔采取原状土样，室内土工试验资料显示，依据湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025-2004）判定，拟建隧址区属自重湿陷性场地，场地地基土的湿陷等级为级很严重，湿陷性黄土厚度为17.0032.50m。1.4.5隧道围岩类别 1.隧道围岩级别划分依据和原则围岩分级是以围岩稳定性为基础的，但在结构设计中，往往把坑道围岩的稳定性转化为对支护结构的荷载围岩压力来处理，也就是说，在结构设计中所关注的往往是围岩压力的大小及其性质（分布情况，围岩压力方向、分布情况等）。围岩级别不同，其稳定性也不同，相应的围岩压力也不同。卧龙隧道围岩分级的综合评判方法宜采用两步分级，并按以下顺序进行：(1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ，综合进行初步分级。(2)对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上考虑修正因素的影响，修正岩体基本质量指标值。(3)按修正后的岩体基本质量指标【BQ】,结合岩体的定性特征综合评判、确定围岩的详细分级。1.5方案比选1.5.1隧道平面线性遵循的原则：1.在地形、地貌、地质、气象、社会人文和环境等调查的基础上，综合必选隧道各轴线方案的走向、平纵线性、洞口位置等，提出推荐方案。2.地质条件很差时，特长隧道的位置应控制线路走向，以避开不良地质段；长隧道的位置亦应尽可能避开不良地质段，并与路线走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。3.根据公路等级和设计速度确定车道数和建造界限。在满足隧道功能和结构受力良好的前提下，确定经济合理的断面和内轮廓。4.隧道内外平、纵线型应协调，以满足行车的安全、舒适要求。5.根据隧道长度、交通量及其构成、交通方向以及环保要求等，选择合理的通风方式，确定通风、照明、交通监控等机电的设置规模。必要是特长隧道应作防灾专项设计。6.应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和运营要求，对隧道内外防排水系统、消防积水系统、辅助通道、弃渣处理、管理设施、交通工程设施、环境保护等作综合考虑。7.当隧道与相邻建造物互相有影响时，应在设计与施工中采取必要的措施。1.5.2隧道位置的选择1.隧道位置应选择在稳定的岩层中，尽量避免穿越工程地质和水文地质极为复杂以及严重不良地质段；当必须通过时，应有确实可靠的工作措施。2.穿越分水岭的长、特长隧道，应在较大面积地质测绘的综合地质勘测的基础上确定路线走向和平面位置。对可能穿越的垭口，应拟定不同的越岭高程及其相应的展线方案，结合路线线性施工、运营条件等因素，进行全面技术经济比较后确定。3.线路沿河傍山地段，当以隧道通过时，其位置宜向山侧内移，避免隧道一侧洞壁过薄，河流冲刷和不良地质对隧道稳定的不利影响。应对长隧道方案与短隧道群或桥隧群方案进行技术比较。4.隧道洞口不宜设在滑坡、岩堆、危岩落石、泥石流等不良地质及排水困难的沟谷低洼处或不稳定的悬崖陡壁下。应遵循“早进晚出”的原则，合理选定洞口位置，避免在洞口形成高边坡和高仰坡。5.濒临水库地区的隧道，其洞口路肩设计高程应高出水库计算洪水位（含浪高和壅水高）不小于0.5m，同时应注意由于水的长期浸泡造成库壁坍塌对隧道稳定的不利影响，并采取相应工程措施。本隧道设计因其重要性考虑，本设计所采用的方案线性缓和，平纵面合理，外形美观所以相对合理。1.6隧道设计概要1.6.1隧道洞口设计在洞口工程设计中，将洞口工程作为一项重要的景观设计，同时满足安全功能与景观功能，从而实现隧道景观与自然景观的有机结合。根据洞口地形、地质、水文地质等条件，着重考虑边、仰坡的稳定，同时贯彻“早进洞、晚出洞”的原则，确定洞门位置和形式，使其与周围环境协调一致，隧道洞门均采用削竹式洞门。隧道洞口工程设计始终坚持“保护生态、保护环境”的设计理念，隧道洞口开挖避免了大挖大刷，较好地控制了隧道仰坡高度，隧道边坡及仰坡主要采用菱形框架内种草的绿色护面。菱形框架护脚地基均采用60cm厚水泥石灰稳定土（水泥6%，石灰4%）换填，地基承载力不小于200kpa。隧道洞门端墙及帽石采用粗料石饰板贴面，明洞拱圈外缘采用汉白玉饰面。在有条件的地方，隧道上下行线间设了回车匝道,以确保隧道运营管理安全、方便。1.6.2隧道横断面设计根据隧道所处地形、地质条件按分离式设计，每幅为单向双车道。隧道建筑限界：行车道宽度7.5m，左侧硬路肩宽度0.5m，右侧硬路肩宽度0.75m，检修道宽度各为0.75m，建筑限界净宽为10.25m，限界高度5m。紧急停车带的宽度包括右侧硬路肩为3.5m, 隧道紧急停车带建筑限界净宽为13.00 m,净高5.0m。隧道主洞及紧急停车带横断面均采用公路隧道设计规范（JTG D70-2004）设计速度v=80Km/h的标准断面。主洞拱部采用R=543cm单心半圆，侧墙采用R=793cm大半径圆弧，仰拱半径为1500 cm，仰拱与侧墙间采用R=100cm小半径圆弧连接。隧道紧急停车带拱顶部采用R=737cm圆弧，拱下部采用R=543cm圆弧，侧墙采用R=793cm大半径圆弧，仰拱半径为1800 cm，仰拱与侧墙间采用R=150cm小半径圆弧连接。主洞内路面宽度为8.75m,拱顶高7.032m;紧急停车带路面宽度为11.5m,拱顶高762.1cm。行车横洞断面按三心圆曲墙式衬砌设计，建筑限界净宽4m，净高5m。人行横洞断面为单心圆直墙式衬砌设计，建筑限界净宽2m，净高2.5m。1.6.3洞门设计为保证营运安全，并与环境协调，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和路堑支挡及排水条件，设置削竹式洞门，并修饰周围景观使洞门与之协调，洞门与隧道轴线正交，洞门结构应该满足抗震要求。1.6.4 衬砌结构设计老君隧道采用“新奥法”原理设计，衬砌形式为：以锚喷混凝土作为初期支护，内层用模注混凝土作为二次衬砌的复合式衬砌结构，两层衬砌之间设置防水层，对于软弱围岩及断层破碎带采取适当的预支护措施，保证开挖面的稳定和初期支护的施作。根据该隧道的工程地质及水文地质条件，采用工程类比法的方法拟定了各类围岩（深、浅埋）的衬砌参数，同时根据各类围岩的物理力学指标，采用有限元法验算衬砌结构强度，并根据结果修正初拟的衬砌参数，最后确定了本隧道的各类围岩的衬砌参数见下表。 表1.2各类围岩的衬砌参数表在隧道进出口浅埋段，根据围岩类别、破碎程度及地下水情况分别采用了不同形式的预支护措施，使浅埋围岩在隧道开挖后及时形成压力拱，确保开挖后的裸洞具有一定的自稳时间以利初期支护的施作，同时具有止水的作用。施工时应先进行水泥单浆液的现场注浆试验，试验用水泥单浆液添加5%（重量比）水玻璃，如注浆效果良好能够达到固结围岩、堵水之目的，可以改用上述试验的水泥浆液注浆，否则，按设计用的水泥、水玻璃双液进行现场注浆试验，注浆参数根据现场试验结果按实际情况调整，以利施工。无论采用何种浆液，注浆结束标准必须满足设计图要求。明洞衬砌结构为整体式钢筋混凝土结构。明洞结构计算方法采用荷载结构模型，根据作用在支护结构上的荷载按弹性地基上的拱形平面杆系结构计算结构内力，并以此来进行截面设计和配筋设计。1.6.5防排水设计隧道防排水采取以排为主，防、排、截、堵相结合的综合治理原则，达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。对地表水、地下水均采用完善的系统进行处理，使洞内外形成一个完整的排水系统。 洞内、外防排水隧道洞口均设置截水沟、排水沟疏导地表水，洞顶排水沟距边、仰坡开挖线距离不小于2m。各级碎落台均设10cm厚C15混凝土压顶，明洞回填顶面设置1m厚粘土隔水层，下设一层JFM-1加筋复合土工膜。排水构造物开挖基坑后，对基底进行夯实,压实度不小于90%。排水设施每隔10或地质变化处设一道沥青麻絮沉降缝。排水设施底部均铺设一层JFM-1加筋复合土工膜，其搭接长度不小于50cm。排水构造物纵坡大于10时，每隔4m设一道底宽1m的防滑坎。洞内防排水设施主要有：隧道暗埋段完成一次衬砌或初期支护后，模注衬砌外全断面铺设 1mm厚EVA复合防水板，级围岩衬砌施工缝处设遇水膨胀止水条，、级围岩衬砌施工缝处设橡胶止水带。衬砌墙脚外侧设纵向波纹管及碎石集水场、仰拱内设置纵向透水管、仰拱下设置横向波纹管，通过横向波纹管将水导入仰拱下中心水沟，然后排出洞外。仰拱内横向排水管在、级围岩间距为5，级围岩间距为10。仰拱下横向排水管在级围岩间距为5m，在级围岩间距为10m,在级围岩间距为30m。裂隙水发育段每5m设一道环向透水盲沟，其余地段衬砌每20m设一道环向透水盲沟，环向透水盲沟均与墙脚盲沟连通，纵、环向排水管以及纵、横向排水管均采用三通连接。1.6.6路面设计隧道采用复合式路面结构，上面层采用4cm细粒式沥青混（AC-13），中面层采用5cm中粒式沥青混凝土（AC-20），下面层采用25cm厚C35水泥混凝土，上面层应选用抗滑、耐磨石料，其石料磨光值应大于42，构造深度TC值0.6mm。在两面层之间须洒布粘层油,粘层油宜采用经试验确定快裂的洒布型乳化沥青PC-3型，上面层采用克拉玛依SBS(1-C)型改性沥青，中面层采用克拉玛依AH-90型石油沥青。改性沥青应符合公路改性沥青路面施工技术规范表5.2.1改性沥青技术要求的规定，石油沥青应符合公路沥青路面施工技术规范附录C表C.1重交通道路石油沥青技术要求的规定。隧道沥青路面材料的级配应符合公路沥青路面设计规范表5.1.41的要求， 施工时必须严格按公路沥青路面施工技术规范的要求，做路面混合料的配合比、稳定性、压实度等的试验，检验。施工必须严格按规范要求进行。1.6.7紧急停车带设计隧道紧急停车带拱顶部采用R=737cm圆弧，拱下部采用R=543cm圆弧，侧墙采用R=793cm大半径圆弧，仰拱半径为1800 cm，仰拱与侧墙间采用R=150cm小半径圆弧连接。路面宽度为11.5m，拱顶高762.1cm。1.6.8通风照明1、通风 2、照明 （具体见通风、照明详细设计）1.6.9环境保护施工过程中制定完善的环保、水保措施和环境风险防范措施，确保工程所处的环境不受污染和破坏。环保、水保要本着“三同时”原则与工程本体同步实施。1.在编制实施性施工组织设计时，施工方案与环保问题同时考虑，对易污染环境的施工项目如：弃渣场、施工垃圾、扬尘、施工噪音等制定具体可行的措施，从施工安排上全力做到不多占用土地，少破坏植被，不污染河流，不随意堆放垃圾，减少施工扬尘。临时用地尽量少用或不占用耕地，用完后一定要求复耕或绿化处理，永久用地范围内的裸露地表用植被防护并保证其成活率。2.做好环保调查，了解当地环保内容与要求，严格执行建设单位与当地环保部门签订的有关协议，建立环保检查制度，把环保措施层层落实，做到责任到人，奖罚分明。3.在布置施工现场时，对钢筋加工场、混凝土拌和站、刚构件预制等设施尽量远离居民区，以减少视觉和噪音污染。机械车辆途经居住场所、学校时应减速慢行，不鸣喇叭。4.将弃渣尽量集中堆放，减少弃渣场的数量。5.隧道施工中对地下水环境有一定的影响，隧道工程通过采用防水混凝土、帷幕注浆等工程措施来控制施工涌水，并且通过施工期实时监测，随时补充、完善堵水设计，并积极采取防护措施有效控制工程引起的地下水漏失，采用的注浆堵水材料不能对水造成污染和危害。6.生活污水经收集并采用二级生化或化粪池等措施进行净化处理，经检查符合标准后按当地环保部门规定要求排放。生产及生活垃圾定点存放，经集中收集后运至环保部门指定的地点掩埋。及时清理并保持生产、生活区环境卫生，严格禁止随意倾倒垃圾，同时认真搞好周围环境的绿化工作。1.6.10施工方法及施工注意事项 1.施工方法（1）明洞施工方案（2）暗洞施工方案（3）围岩监控量测 2.施工中注意事项（1）隧道施工必须严格执行 公路隧道施工技术规范（JTJ0425-94）的各项规定要求;（2）隧道应该遵循“早进洞、晚出洞”原则，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡稳定；（3）复合式衬砌施工时，严格执行围岩的监控量测程序，初期支护必须跟上，并且以围岩的监控量测信息指导设计与施工；（4）施工中时刻注意：若围岩级别划分与实际不符合时，应及时提出，以便设计施工密切配合，妥善处理，避免冒顶和塌方；（5）初期支护钢支撑和ps 格构梁尽可能与围岩密贴，与锁脚锚杆焊接成整体，超挖时必须用喷射混凝土充填密实；（6）初期支护中，根据围岩量测结果，分成24层喷射混凝土，在先期喷射混凝土表面发现有束流地下水处，采用弹簧排水管贴面排水，并在软管外周喷射混凝土及时密封，使其与隧道衬砌墙角纵向排水管连通，要求初期支护完成后，表面无渗漏，才能进行防水层的施工；（7）隧道运营期间的监控照明等设施，施工中必须做好预埋件的埋设工作；（8）隧道施工必须按照公路公程施工安全技术规范（JTJ076-95）执行，要求安全施工，避免伤亡和设备受损;（9）隧道施工时，首先施作洞门工程和明洞工程，包括截排水沟，洞门边仰坡防护工程，洞门工程和明洞回填工程等，待其完成后，方可进洞。且明洞和洞门工程施工时尽可能避开雨季;（10）隧道进出口埋深浅，覆盖层薄，地质条件差，明洞可以视实际开挖边仰坡稳定情况酌情调整；110第二章 老君隧道级围岩初期支护计算2.1施工准备隧道施工前应做好现场调查研究，核对设计文件和编制施工组织设计等工作。施工前，应深入工地做好以下调查工作：1.预测隧道施工对地表和地下已设结构物的影响；2.对交通运输和施工运输便道进行方案必选；3.施工场地布置于洞口相邻工程、弃渣利用、农田水利、征地等的关系；4.建筑物、道路工程、水利工程和电讯、电力线等设施的拆迁情况和数量；5.调查和测试水源、水质并拟定供水方案；6.天然筑路材料（粘土、砂砾、石料）的产地、数量、质量鉴定及供应方案；7.可利用电源、动力、通信、机具车辆维修、消防、劳动力、生活供应及医疗卫生条件。注意事项：1.掌握工程的重点和难点，了解隧道方案的选定和设计经过；2.重点复查对隧道和环境保护影响较大的地形、地貌、工程地质及水文地质条件是否符合实际，保护措施是否恰当；3.核对隧道平面、纵断面设计，了解隧道与所在区段的总平面、纵断面的设计关系；4.核对洞门位置、式样、衬砌类型是否与洞门周围环境相适应；5.核对设计文件中确定的施工方法、技术措施与施工实际条件是否相符合；6.核对洞外排水系统和设施的布置是否与地形、地貌、水文、气象等条件相适应。2.2隧道开挖方法设计2.2.1掌子面的掘进施工方案 1.大管棚的施工：现在掌子面上短坑距贯通还剩余24米，根据现场的实际情况来看，如果管棚一次穿过对面并搭接到对面一衬后面4米的话，管棚总长度要28米，施工难度较大，而且实际效果也并不好。因此考虑大管棚还是分二次施工，第一次施工12米，待掘进8米时，再进行第二次管棚施工，本次管棚一次达到对面并搭接到一衬后面4米，总长为20米，这样施工起来比较好控制，并且在穿过对面仰坡沉陷区域时不至于下沉太大，同时将对面一衬4米范围内才用120mm钢管进行临时支撑。大管棚采用89*6的钢管，间距按30cm 控制，仰角按2控制，施做范围为：右侧围岩较好，从拱腰开始到拱顶，左侧围岩较差，从拱脚开始到拱顶，管棚施工完后进行注浆。2.掌子面开挖：左侧采用四台阶法，即左侧下导分四步开挖到底，右侧采用三台阶法，每榀进尺按50cm 控制，开挖过程中要将大管棚下面的土体全部清除，将大管棚全部露出，防止管棚下面的余土在后续施工中发生掉块现象，存在安全隐患。由于左侧围岩软弱，为防止拱脚下沉，在安装拱架前，在拱脚处垂直向下梅花形打设5根钢管，钢管上面放置钢板，将拱脚置于钢板上，同时拱脚出打设两对锁脚钢管，将拱架件的连接筋间距有原来的1米改为50cm。3 步距控制：将二衬和掌子面的距离控制在6-7米范围内，要保证核心土的长度5米左右，确保掌子面的稳定，一衬每前进3米，二衬就要跟进3米。4 临时支护： 对于掌子面和二衬之间的一衬仍采用钢管进行临时支撑，确保开挖下导坑时拱顶不下沉。5 排水: 将二衬后面埋没的透水软管加密为每2米一根，接入仰拱和排水管道，施工过程中的渗流水采用管道集中排水，避免水侵泡拱脚处。 2.2.2老君隧道的开挖方法（采用双侧壁导坑法）图2.1双侧壁导坑法示意图在开挖导坑时，尽量减少对围岩的扰动，导坑断面近似椭圆，周边轮廓圆顺，避免应力集中。初期支护采用格栅钢架、挂网、喷混凝土柔性支护体系，及时施作，使断面及早闭合，以充分利用围岩的自承能力，控制围岩变形。建立一整套围岩支护结构监控量测系统，进行信息化施工管理，随时掌握施工过程中的动态变化，合理安排，调整施工工艺和设计参数，确保施工安全。1.开挖面分部形式：一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑1、上部核心土2、下台阶(3) 。导坑尺寸侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。高度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次开挖和支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也较方便。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般应以导坑施工和台阶施工不发生干扰为原则，所以在短隧道中可先挖通导坑，而后再开挖台阶。上、下台阶的距离则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。左、右侧导坑错开的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。 2.施工作业顺序为； （1）开挖一侧导坑，并及时地将其初次支护闭合; （2）相隔适当距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护; （3）开挖上部核心土，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护;。 （4）开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合; （5）拆除导坑临空部分的初次支护; （6）建造内层衬砌。3.优缺点及适用条件：当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差，单侧壁导坑法难以控制围岩变形时，可采用双侧壁导坑法。现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合的时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展。双侧壁导坑法施工安全，但速度较慢，成本较高。2.3大管棚预注浆超前支护设计因此采用大管棚超前预加固处理大管棚预注浆超前支护有如下优点：大管棚刚度大、结构强度高、所形成的拱棚承载能力强；1.一次支护长度大，可以减少超前支护的次数，缩短施工时间；由工程经验得知，大管棚预注浆支护效果可靠，劳动消耗相对较少，虽然材料费用高，但安全系数也相对提高，可望能有效保持隧道周边围岩的稳定，确保施工万无一失。2.考虑施工费用、浆液凝固时间等，确定单排管棚，环距40cm，100mm孔径，89、壁厚4.5mm的碳素无缝钢管，搭接长度2.75m，斜插角第一环为0.50其余为50,每根长8m，每环3233根；第一次先施作40m长管棚，开挖进洞后再根据实际地质情况，确定是继续打设大管棚还是改作小导管注浆支护施工。大管棚注浆超前支护施工流程：1.疏导洞身附近水源，砌筑顶沟，开挖洞门边坡后及时喷射混凝土，保证隧道洞口岩体稳定。2.按要求加工管棚钢管。选用，89mm、壁厚4.5mm的碳素无缝钢管，每节长8m，在管上按梅花形布置钻10mm注浆孔，间距40cm（离掌子面1m及搭接2m范围内不设注浆孔，作为下段注浆的止浆墙）。3.沿隧道开挖轮廓线外侧30cm处，拱顶117范围内布置管棚钢管钻孔位置，环向间距40cm。钻机就位，调到适宜的操作高度。钻孔的外插角控制在11.5内。钻头采用100mm十字合金钻头，取岩芯钻进。施工时为防止钢管小孔堵塞，影响注浆效果，先用套管连接钻头，钻孔成型后在安装插管棚钢管。4.因钢管一次长度有限，故采用边打入、边焊接的方式安置管棚（可借助挖掘机臂杆推送）。5.检查注浆系统，进行注水试验。观察有无窜水、漏水现象，保证注浆质量。注浆采用两台注浆泵按从两侧向拱中的顺序压注。开始低压注浆，然后慢慢升压、稳定，终压0.20.4Mpa，持续1525min。随即用水玻璃浆液（或用止浆塞）封堵注浆管孔口，卸下注浆系统、清洗、移为压注下一孔。6.注浆全部完毕，约在8h后检查注浆效果，如有浆液未充满孔眼者需要进行补注，24h后方可开挖作业。此后的作业为：隧道开挖安设刚支撑锚喷支护先墙后拱衬砌。大管棚示意图如图2-6.1。图2-2 大管棚示意图（单位：cm）图2-3导管大样图（单位：cm）2.4超前小导管施工设计超前小导管注浆超前支护是施工中较常用方法，小导管通常用38mm50mm的焊接钢管制成，导管沿上半断面周围轮廓线布置，间距0.20.3m，仰角控制在1015。卧龙隧道在围岩较好地段，每榀拱顶设42小导管超前注浆支护，斜插角为15, 环向间距为35cm，每环37/38根。钢管尾端与钢拱架焊接。注浆小导管管头为30度的锥体，管长5m，其中端头花管长2.5m，花管部分钻有10mm的孔眼，每排4个孔，交叉排列，间距20cm左右。注浆小导管用风钻打入。注浆材料及配合比应根据地质条件和施工要求，通过现场实验确定。水泥浆或水泥水玻璃浆液，主要适用渗透系数大于104cm/s的填土层、砂土层和夹砂的粘土层；对于大于105cm/s的细砂层可采用化学浆液(聚氨醋类、丙烯酞胺类)。注浆K量应根据地层孔隙率确定，一般可按照下列公式计算：Q=RHn式中Q浆液注浆量R浆液有效扩散半径 (m)；H注浆段长度 (m)；n土体孔隙率(或岩石裂隙率)%，(土、砂土n=30%60%)； 浆液充填率：0.30.9，(土、砂土，=0.30.5)；超耗系数(含超注量、冒浆、损耗等)，=1.21.5在局部碎石土中最好采用水泥水玻璃双浆液，水灰比控制在0.8111，水玻璃浓度35Be40Be，水泥浆与水玻璃浆的体积比为10.61l，凝胶肘间在1min左右。经过注浆，在浆液扩散范围内，砂石均被胶结，7d抗压强度可达到 5MPaI5MPa。在隧道轮廓线以外，形成一个厚0.6ml.2m的硬壳。提高了施工安全条件，增强了围岩的稳定性，方便了初期支护的锚杆喷射混凝土作业。控制注浆压力是这项作业的又一重要技术环节，应根据地质条件、工程所需加固范围等，通过现场试验确定，一般控制在l.0MPa1.5MPa之间。 施工过程:由于老君隧道开挖过程中常常伴随掉大块，造成较大超挖，施工进度非常缓慢，而且对施工安全有很大影响。如果不利用小导管进行超前支护，很难保证工期和施工安全。在对当地地质情况进行详细勘察后，得出围岩压力较小，块状岩体间结合松散。控制围岩变形，防止拱顶松动掉大块是主要目的。经论证最终决定采用小导管注浆加固，分台阶开挖法。 小导管采用50的无缝钢管制成小导管。每根小导管6m，管头呈30的锥形体，端头花管长4m，花管部分钻有8mm的孔眼，交叉排列，孔间距15厘米。按照设计外插角要控制在10，以使浆液扩散能达到预定效果。小导管环向间距0.33m，排距2m，搭接长度4.03m。注浆是超前支护过程中一个很重要的环节，直接影响加固效果和超挖控制效果。首先，在掌子面喷射厚10cm混凝土作为止浆墙。通过现场试验确定注单液水泥浆最为经济适用，试验中水灰比1:1，7d抗压强度可达到7MPa。施工中添加适当量速凝剂以加速凝固。注浆顺序本着“先两边，后中间，先下后上”的原则逐次对小导管进行注浆。然后，等待一段时间就可以按照设计进行分台阶开挖。 注意事项:在小导管超前支护的施工过程中，适当安排施工工序，合理选择小导管的直径、长度、外插角等参数成为影响施工进度、施工质量的关键。同时，根据实践经验对选择小导管规格参数和布置参数进行一系列优化，在保证施工质量的前提下减少循环次数。2.5围岩压力计算2.5.1 断面参数确定 隧道高度H=内轮廓线高度+衬砌厚度+初支厚度+预留变形量 隧道跨度B=内轮廓线宽度+衬砌厚度+初支厚度+预留变形量 表2.1预留变形量（单位：mm）围岩级别两车道隧道V150得出： V级围岩 H=8.63+20.85+20.12=10.57m B=10.86+20.85+20.12=12.80m2.5.2 计算垂直均布压力： 垂直均布压力计算式： 而 将（4-2）代入（4-1）得 式中：为围岩重度，此处：V级围岩=14.3KN/ i为每增加1m时围岩压力的增减率，以B=5m的围岩垂直均布压力为准 当B5m时，取i=0.1 。 i=0.2， B 为隧道开挖高度，V级围岩B=10.86+20.85+20.12=12.80m s 为围岩级别，V级围岩s=5。IV级围岩段围岩均布压力计算 已知 开挖宽度 B=10.86+20.85+20.12=12.80m 开挖高度 H=8.63+20.85+20