隧道专业毕业设计说明书

...wd......wd......wd...第1章绪论1.1研究背景随着我国社会、经济的高速开展，全社会客运量和货运量都成倍增长。铁路在长途运输中占有明显优势。高速铁路是现代化铁路的重要标志，隧道是关键的根基工程之一。高速铁路的修建为了获得更好的线路线性，为了环保的需要，必然会出现大量的隧道群。目前我国大规模、高标准的铁路建设全面展开，客运专线对隧道的工程质量、耐久性、环境与水土保持、运营管理等提出了更高的要求。近几年来，从引进时速200公里高速列车技术，到自主开发时速350公里、380公里“和谐号〞动车组；从京津城际铁路运营到京沪高铁即将开通，中国迅速跨入引领世界的“高铁时代〞！而我国多山的特点使得对隧道技术的研究对实现高铁时代具有了更为重要的意义。1.2国内外研究现状高速铁路隧道与常速铁路隧道最大的区别就是当列车以高速通过隧道时，产生的空气动力学效应对行车、旅客舒适度、列车相关性能和洞口环境的不利影响十清楚显，因此，在隧道断面确定的时候必须考虑到空气动力学效应。施工方面，目前各国的高速铁路隧道施工方法仍以新奥法为主，以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。新奥法是按照实际观察到的围岩动态的各项指标来指导开挖隧道的方法。新奥法施工原那么可以归纳为充分保护，并利用围岩的自承能力；施工要点为控制爆破、锚杆支护和施工监测；实施方法为设计、施工和监测三位一体的动态模式。隧道的开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。断面开挖方法的选择要注重开挖方法的多样性。如开挖隧道的TBM法、矿山法、不是相互排斥的方法，而是可以选择、可以组合的方法。在选择开挖方法时，一方面要考虑隧道围岩地质条件一方面要考虑坑道范围内岩石的坚硬程度。高速铁路隧道大局部属于大断面隧道，为了减少开挖对围岩的扰动，充分“保护围岩〞，同时减小震动，保护隧道附近对震动有较高要求的构造物，选择局部地质件适宜的隧道采用铣挖机、单臂掘进机、液压破碎机、大功率挖掘机等装备开挖，将是一个开展趋势，这种采用非钻爆法施工的工法会逐步完善。同时，国内外铁路隧道施工机械的开展正朝着高速、高精的数控技术开展。国内外隧道施工都充分证实了在高速铁路隧道施工阶段，重视和加强地质超前预报，最大限度地利用地质理论和先进的地质超前预报技术，预测开挖工作面前方的地质情况，对于安全施工、提高工效、缩短施工周期、防止事故损失都具有重要意义。随着科学技术的开展，超前地质预报的仪器设备也更加精细。国内外隧道施工期地质超前预报技术方法的开展主要经历了地质法阶段、超前平行导坑阶段、超前水平钻孔阶段、无力探测法阶段。目前应用较广的有TSP超前预报，和地质雷达超前预报法。TSP超前预报系统具有适用范围广、预报距离长、时间短、对施工干扰小、费用少等优点，可推断断层和岩石破碎带等不良地质体的位置、规模、产状、及岩石动力参数。地质雷达对隧底、边墙、隧顶外围岩的不良地质探测效果最好，在超前平行导坑中应用可对正洞起到超前地质预报的作用。1.3设计内容(1)计算IV级、V级围岩荷载，确定不同的围岩级别条件下衬砌类型，衬砌长度，二衬厚度和计算配筋，进展洞身二衬构造检算，并绘制衬砌构造横剖面图，构造配筋图。(2)按工程类比法确定不同的围岩级别条件下隧道的初支构造及形式。(3)进展隧道总体施工方案设计，包括总体施工部署、进洞方案、洞身不同围岩段开挖方法等。(4)设计具体的施工工艺，包括开挖、出碴、初支、二衬、防水工程、量测及其它相关施工工艺，绘制相应的施工工法步序图，防水构造图，监测布置图以及其它必要附图。1.4隧道总体方案本隧道是以“新奥法〞为理念，利用围岩的‘自穏自承’的能力。虽然由于地质情况不太理想导致使用‘钻爆法’往往会出现较大的安全隐患以及一系列安全事故，但是这里的地下水不发育就让很多事故出现的概率降低。要考虑的是开完之后的一些衬砌的风华和雨水的问题。为了防止洞口边坡仰坡坍滑我们决定采用‘削竹式’的洞门，以及明洞形式。连拱式的洞身。削竹式洞门是一种为了高速隧道而经过改造的一种洞门形式，它首先确保了环境，保证了洞门附近的边坡仰拱的稳定。其次好的洞门给你留下美的感受，削竹式洞门能起到修饰周围生态环境的有机结合的作用。最重要的是其独特的造型能够降低“音爆〞的效果，并且在车体进洞的之前完美的脱离空气的乱流。是适用于高速铁路的一种洞门。卢家山二号隧道概况2.1工程概况卢家山二号隧道线路是一条双线双向的铁路隧道，全长216米。隧道进口里程DK136+155，出口里程DK136+371。本隧道线路应用于高速铁路设计时速250公里。2.2地质概况卢家山二号隧道全程地质较单一，为第四系残积粉质黏土、黄褐色、硬塑、厚度0.5～1m，侏罗系上统白大畈组凝灰岩，紫灰色，全风化～弱风化，地下水不发育。其中，DK136+155～DK136+207是V级围岩段，长52m；DK136+207～DK136+250是IV级围岩段全长43m；DK136+250～DK136+342是III级围岩段，全长92m；DK136+342~DK136+371为V级围岩段，长29m。本隧道工程为本工程重大风险源之一，可能导致的风险有洞边仰坡坍滑、洞内坍方、触电、机械伤害及职业伤害。在施工中采取的措施：严格按照设计要求进展施工，加强施工程管理。制定各种安全技术操作规程，进展超前地质预报工作及施工中的监控量测工作，编制应急救援预案并实施安全演练。2.3工期本工程总工期为140天，冬雨季施工时间按实际情况安排。其他时间按8小时计算。构造计算根据隧道地质情况，运用工程类比法确定本隧道所有围岩段均采用复合式衬砌，衬砌构造必须满足运营安全要求、防水要求和美观要求。3.1衬砌构造计算原理卢家山二号隧道Ⅳ级围岩、Ⅴ级围岩的二次衬砌构造都采用构造力学方法计算。这种方法又叫作“荷载-构造〞法，这种方法是将支护和围岩分开考虑，支护构造是承载主体，地层对构造的作用只是产生作用在地下构造上的荷载，以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法。其设计原理是按围岩分级或由实用公式确定围岩压力，围岩对支护构造变形的约束作用是通过弹性支承来表达的，而围岩的承载能力那么在确定围岩压力和弹性支承的约束能力时间接考虑。3.2荷载计算公式判断隧道的深埋于浅埋浅埋和深埋隧道的分界，按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判定。根据?铁路隧道设计标准?(TB10003-2005)荷载等效高度计算值式中——深浅埋隧道分界的深度——等效荷载高度值〔=q〕Ⅳ~Ⅵ级围岩取=2.5。Ⅴ级及Ⅵ级围岩产生的围岩压力一般为松动压力，Ⅳ级围岩当岩体构造面胶结不好时，也可能产生松动压力。松动压力包括垂直压力和水平压力，为了计算简便，一般均按均布压力计算。垂直压力计算：式中——围岩容重；——隧道埋置深度。表1围岩水平均布压力围岩级别Ⅰ、ⅡⅢⅣⅤⅥ水平均布压0＜0.15q〔0.15-0.3〕q〔0.3-0.5〕q〔0.5-1.0〕q注：H/B＜1.7，式中H为隧道开挖高度，B为隧道开挖宽度；不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道。同时满足这两个条件时方可使用。当隧道为深埋时，采用我国?铁路隧道设计标准?(TB10003-2005)所推荐的单线、双线、及多线铁路隧道按破坏阶段设计时垂直压力公式式中hq——等效荷载高度值；S——围岩级别，如III级围岩S=3；——围岩的容重；w——宽度影响系数，其值为w=1+i(B-5〕其中B——坑道宽度〔m〕；i——B每增加一米，围岩压力的增减率〔以B=5m为基准〕，当B<5时取i=0.2，B>5m，取i=0.1。我国?铁路隧道设计标准?推荐，当隧道埋深小于或等于等效荷载高度时〔即＜时〕，围岩垂直均布压力为=式中k——压力缩减系数，其值为B——隧道开挖高度；H——洞顶岩体覆盖厚度。表2各级围岩的及值围岩级别ⅢⅣⅤⅥ0.9〔0.7～0.9〕〔0.5～0.7〕〔0.3～0.5〕60～7050～6040～5030～40求围岩水平松动压力假设水平压力按梯形分布，那么作用在隧道顶部和底部的水平压力可直接写为为侧压力系数，可由式3-1计算假设水平压力均布，那么3.3荷载计算卢家山二号隧道，进口里程DK136+155，出口里程DK136+371，隧道全长216m。里程DK136+155至DK136+207为V级围岩，总长52m，最大埋深：h=10m。B=12m,此时i=0.1,内摩擦角φ=250粘聚力c=10KPa。=0.452S-1[1+i(B-5)]=12.24h<,所以按超浅埋计算。选取DK136+207里程处断面，h=10m，选取=20kN/m3围岩垂直压力：q=h=20×10=200kN/m2围岩水平压力：e=0.5(H-Z)2tan2〔)Z=2C/tan〔〕=1.57围岩水平压力：e=〔0.520〔10-1.57〕2〕tan2〔〕=〔710.649〕tan2()=121.52里程DK136+207至DK136+250为IV级围岩，长43m，最大埋深h=16m。=0.452S-1[1+i(B-5)]=12.24令=2.5=30.6h=16<按浅埋计算选取DK136+250里程处断面，h=16m，选取=23kN/m3=，=44O，，=4.496=0.1543围岩竖向压力：=292.59kN/m2水平方向压力：按梯形分布=56.7824kN/m2=43.53kN/m2里程DK136+250至里程DK136+342为III级围岩，长92m，最小埋深16m，最大埋深25m=0.452S-1[1+i(B-5)]=12.24=〔2~2.5〕=24.48~30.6所以按深埋计算：取=23kN/m3围岩竖向压力：q==2312.24==281.62kN/m2围岩水平压力：e=0.15q=0.15281.62=42.24kN/m2里程DK136+342至DK136+371为V级围岩，长29m，最大埋深17m=0.452S-1[1+i(B-5)]=12.24mh<2.5所以按浅埋计算，选取=20kN/m3选取DK136+342里程处截面，h=17m，=，=3=0.222=0.222围岩竖向压力：=292.96kN/m23.4衬砌内力计算在IV、V级围岩段，二次衬砌按主要承载构造设计，计算采用荷载—构造模型，采用有限元ANSYS进展模拟。单元类型为二维梁单元，梁单元宽度为单位宽度，梁的高度按二次衬砌实际厚度考虑。围岩抗力采用弹簧单元模拟，弹簧施加范围及数量根据试算中构造的变形情况进展调整和优化，围岩弹性抗力系数按标准选值，仅当构造产生朝向围岩方向的位移时添加弹簧单元。计算时，参数选择如表3，计算模型图见图1。表3衬砌及围岩计算参数构造及围岩容重(kN/m³)弹性抗力系数K(MPa/m)弹性模量(GPa)泊松比C30混凝土23——310.2Ⅳ级围岩21.5350————Ⅴ级围岩18.5150————图1计算模型图〔注：这是连拱式洞身的其中一个〕(1)里程DK136+207至DK136+250该段为IV级围岩，浅埋，选取里程DK136+250处横截面进展计算，以下是采用ansys有限元软件得到的轴力图和弯矩图。图2IV级围岩衬砌轴力图图3IV级围岩衬砌弯矩图表4Ⅳ级围岩衬砌局部节点内力节点号节点位置轴力(N)弯矩(N*m)1拱顶176800025056022拱肩229560023482065墙角1260200138690(2)里程DK136+342至DK136+371该段为V级围岩，浅埋，选取里程DK136+342处横截面计算，以下是采用ansys有限元软件得到的轴力图和弯矩图。图4V级围岩衬砌轴力图图5V级围岩衬砌弯矩图表5V级围岩衬砌局部节点内力节点号节点位置V级围岩浅埋弯矩〔N*m〕1拱顶181390016882054墙角191720021911067仰拱14467002360603.5二衬强度检验及配筋3.5.1强度检算公式根据?铁路隧道设计标准?(TB10003-2005)，双线高速铁路隧道复合式衬砌，需按照破坏阶段或容许应力法对隧道构造截面进展检算。①混凝土和砌体矩形截面中心及偏心受压构件的抗压强度按下式进展计算：式中K——安全系数；N——轴向力〔MN〕；Ra——混凝土或砌体的抗压极限强度〔MPa〕；——构件纵向弯曲系数，对于隧道衬砌，明洞拱圈及墙背回填严密的边墙，可取=1.0，对于其他构件，应按长细比查得；——轴向偏心力影响系数，其值查?铁路隧道设计标准?可得；h——截面的厚度〔m〕；b——截面的宽度(m)。②从抗裂要求出发，混凝土矩形截面偏心受压构件的抗拉强度按下式计算：式中Rl——混凝土的抗拉极限强度；——截面偏心距。对混凝土矩形构件，按现行?铁路隧道设计标准?规定的安全系数及材料强度数值计算结果说明：当0.2h时，由抗压强度控制承载力，不必检算抗裂；当e0>0.2h时，由抗拉强度控制承载力，不必检算抗压。③混凝土矩形截面的大偏心受压构件〔x≤0.55h0〕，其截面强度按以下公式计算：此时，中性轴的位置按下式确定：当轴向力作用于钢筋Ag与Ag’的重心之间时，式中的左边第二项取正号，当作用于Ag与Ag’重心之外时，那么取负号。 如计算中考虑受压钢筋时，那么混凝土受压区的高度应大于等于2a’,如不符合，应按下式计算：式中N——轴向力〔MN〕;e,e’——钢筋Ag与Ag的重心到轴向力作用点的距离(m)。④钢筋混凝土矩形截面的小偏心受压构件〔x>0.55h0〕，其截面强度应按下式计算：。表6混凝土和砌体构造的强度安全系数材料种类混凝土砌体荷载组合主要荷载主要荷载+附加荷载主要荷载主要荷载+附加荷载破坏原因混凝土或砌体到达抗压极限强度2.42.02.72.3混凝土到达抗拉极限强度3.63.0------表7钢筋混凝土构造的强度安全系数荷载组合主要荷载主要荷载+附加荷载破坏原因钢筋到达计算强度或混凝土到达抗压或抗剪极限强度2.01.7混凝土到达抗拉极限强度2.42.0表8混凝土极限强度〔MPa〕强度种类符号混凝土强度等级C15C20C25C30C40C50抗压Ra12.015.519.022.529.536.5弯曲抗压Rw15.019.424.228.136.945.6抗拉Rl1.41.72.02.22.73.13.5.2前度检验及配筋各级围岩二衬构造需检算各节点的安全系数，首先由或反向解出安全系数K值，同时用得出的K值与标准要求K值进展比较。当Kx≥K时，那么可以认为是安全的，不用进展配筋验算，可以按最小配筋率配筋，否那么需要验算配筋。〔1〕IV级围岩配筋根据标准要求受压构件全部纵向配筋最小配筋率可知，单侧纵向钢筋面积不应小于0.2%×b×h=900mm2。采用对称配筋，取每侧4根钢筋，那么单侧的纵向钢筋面积As=As’=1256mm2,保护层厚度取40mm，纵向钢筋采用Φ10@250，箍筋采用φ8@250。表6Ⅳ级围岩配筋检验表节点号受压区高度X〔m〕计算弯矩〔N.m〕配筋后的安全系数10.3142505603.073220.3112348203.374650.3221386905.978经检算，以上配筋量对应的安全系数均能满足标准要求，故可采用上述配筋。〔2〕V级围岩配筋根据标准要求受压构件全部纵向配筋最小配筋率可知，全部纵向钢筋面积不应小于0.2%×b×h=1000mm2。采用对称配筋，取每侧4根钢筋，那么单侧的纵向钢筋面积As=As’=1520mm2,保护层厚度取50mm，纵向钢筋采用Φ12@250，箍筋采用φ10@250。表7V级围岩配筋检算表节点号受压高度X〔m〕计算弯矩(N.m)配今后的安全系数10.3341688204.357540.2992191103.806670.2272360604.287经检算，以上配筋量对应的安全系数均能满足标准要求，故可采用上述配筋。3.6隧道的构造形式以及支护参数本隧道构造形式以及支护参数的选取采用了工程类比的方法。经过查阅相关地质情况的设计资料，选取支护参数如表8表8卢家山二号隧道隧道复合式衬砌支护参数表衬砌类型喷射混凝土锚杆钢筋网钢架二次衬砌预留变形量〔cm〕聚丙烯纤维掺量(kg/m³)部位厚度(cm〕设置部位长度(m)间距(m)(环×纵)网格间距(cm)设置部位规格间距(m)拱墙(cm)仰拱/底板(cm)Ⅲ1.2拱部18

边墙10拱部2.51.5×1.525×25拱部无无36453~5Ⅳ1.2拱墙22

仰拱15拱墙3.01.2×1.225×25拱墙拱墙格栅1.040﹡45﹡5~8Ⅴ1.2拱墙、仰拱25拱墙3.51.2×1.020×20拱墙仰拱全环格栅0.7545*Ф20@20045*Ф20@2008~12注：①表中带﹡者为钢筋混凝土；②所有仰拱喷射混凝土中均掺加合成纤维；③喷射混凝土强度等级为C25，素混凝土等级为C25，钢筋混凝土强度等级为C30。第四章隧道施工4.1总体方案合武线卢家山二号隧道全程地质较单一，为第四系残积粉质黏土、黄褐色、硬塑、厚度0.5～1m，侏罗系上统白大畈组凝灰岩，紫灰色，全风化～弱风化，地下水不发育。卢家山二号隧道进口里程DK136+155，出口里程DK136+371，全长216m。DK136+155-DK136+170和里程DK136+359-DK136+371段为V级围岩超浅埋段，拟采用明挖法施工,修建拱式明洞；DK136+170-DK136+207和DK136+342-DK136+359为V级围岩段，拟采用CRD法施工，施工采用超前注浆小导管进展预支护；DK136+207-DK136+250为IV级围岩段，拟采用台阶法进展爆破开挖，且采用超前注浆小导管进展预支护；DK136+250-DK136+342为III级围岩段，拟采用台阶法爆破施工。4.2隧道纵坡采用双向人字坡，坡度均为1.43%和-1.026%。洞口到洞身中间有一个坡度，中间低，两边高。4.3隧道平面曲线因地质单一，全程选用R=6800的圆曲线内。4.4隧道净空断面隧道净空断面除应符合建筑限界的规定以外，还应考虑通风设备及排水、照明、消防、监控、管线电缆等设施所需的空间，并考虑土压影响，施工方法等必要的富裕量。经综合考虑该隧道采用曲墙式断面构造。4.4.1净空经过断面优化分析后确定隧道净空断面为单心圆。内空考虑了侧墙预留装修层5cm，拱部考虑了施工误差5cm，净高7.0m，并预留20cm，拱顶部可安装一组〔两台〕直径Φ1120mm的射流风机，通讯、消防、配电洞室等在侧墙部位另留空间。4.4.2横断面构造〔1〕隧道横断面采用锚喷支护复合模筑混凝土衬砌，内夹防排水层。〔2〕路面采用单面横坡，坡度2%，路面单侧设排水沟，路基中心设中心排水沟。〔3〕横断面右侧沟槽设弱电缆及消防配水管，左侧沟槽设强电电缆。〔4〕横断面设计宽度为15m，其中洞门宽度为6米，中间连栱为3m。建筑限界为5.35m。4.4.3净空断面尺寸拟订R=5.35m,相应角度仰拱：，相应角度为连接段：，相应角度为。4.5开挖顺序与方法4.5.1明挖法洞口段施工应按照“早进晚出〞的原那么优化方案。隧道进口里程DK136+155地面标高为127.87m，内轨轨顶面标高127.08m，里程DK136+155～DK136+170修筑拱式明洞。地质条件为第四系坡积粉质粘土，采用明挖法施工。(1)边仰坡施工本卷须知有：①准确定出洞口的位置，按设计放出边、仰坡及洞脸开挖边线。②洞口土石方开挖前，施工洞顶截水沟，拦截地表水。③仰坡开挖采用1：0.5坡度放坡，仰坡开挖后及时用锚杆加固并挂双层钢筋网喷射混凝土进展防护。④人工配合挖掘机按照审计坡度、尺寸进展洞门及明洞土方开挖。先用挖掘机按照测量放线开场粗刷，预留局部有人工进展修整。⑤喷混凝土之前，先用高压风对受喷面进展冲洗，清理干净受喷面的浮土和松散构造。边仰坡施工具体工序见图4-1(2)仰拱施工和明洞衬砌设计明洞的轮廓与隧道相一致，但是构造截面的厚度比洞身隧道大。施工仰拱前，先施作调平层，然后安装钢筋，施工仰拱混凝土。施工方案在仰拱完成后，一次性将边墙和衬砌混凝土浇筑到位，防止形成施工缝，利于防水。明洞衬砌施工如下：①衬砌模板安装。采用整体式模板台车浇筑混凝土，台车在工厂内订制加工，施工时根据现场情况再做局部改进，以便于施工、拆模和移动。台车要现场拼装检验合格，将模板准确定位。准确测量安装轨道。②钢筋安装。模板安装完成后，进展钢筋安装施工，钢筋安装时注意不得污染模板，对模板内的其他杂物应去除干净。注意检查钢筋保护层厚度。③外模安装。该明洞衬砌外模设计采用木模板。背部横撑采用钢管，在定位后固定，由于高度较高，增加局部斜撑，防止胀模。④浇筑混凝土。混凝土在搅拌站集中拌和，由混凝土运输罐车运输。采用输送泵灌入，由下至上分层浇筑捣固。⑤拆模养护。等混凝土初凝之后使用脱模剂让模板与混凝土分开。然后拆掉模板。尽量不要划伤混凝土。4.5.2CRD施工卢家山二号隧道V级围岩段采用CRD法进展开挖。该方法是将隧道分侧分层进展开挖，分部封闭成环。每开挖一部均及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁、安装底部临时仰拱。一侧超前的上、中部，待初期支护完成且喷射混凝土到达设计强度70%以上时再开挖隧道的另一侧的上、中部，然后开挖一侧的下部，最后开挖另一侧的下部，左右交替开挖。工艺流程图见图4-2。11浇筑仰拱施作二次衬砌10撤除中隔壁和临时仰拱9右侧仰拱开挖8左侧仰拱开挖7右侧中部开挖与初期支护，设置临时仰拱6右侧上部开挖与初期支护，设置临时仰拱5左侧中部开挖与初期支护，设置临时仰拱4左侧上部开挖与初期支护，设置临时仰拱3隧道顶部超前小导管注浆加固2测量放线1超前地质预报11浇筑仰拱施作二次衬砌10撤除中隔壁和临时仰拱9右侧仰拱开挖8左侧仰拱开挖7右侧中部开挖与初期支护，设置临时仰拱6右侧上部开挖与初期支护，设置临时仰拱5左侧中部开挖与初期支护，设置临时仰拱4左侧上部开挖与初期支护，设置临时仰拱3隧道顶部超前小导管注浆加固2测量放线1超前地质预报图4-2工艺流程图各部开挖时，周边轮廓要尽量圆顺以减小应力集中；每部开挖完成后要及时设置临时仰拱，并尽量缩短成环时间；中隔壁和中间临时仰拱在灌注二次衬砌前，应逐段撤除，撤除时应加强量测。CRD法施工中开挖方式为人工配合机械开挖，2部和4部采用人工配合小型机械，大型机械辅助进展。先开挖边墙处，再开挖中隔壁一侧，预留30cm，采用人工开挖至设计轮廓线。右侧滞后左侧控制在10m以内。每侧上部台阶长度控制在10m，中部台阶控制在10m以内。下部开挖，根据仰拱施工离掌子面的距离不超过30m的原那么跟进。4.5.3“眼镜法〞眼镜法也就是双侧壁导坑法，卢家山二号隧道III级围岩段和IV级围岩段均采用眼镜法，爆破开挖。先挖两侧，在在中间进展屡次开挖。防止由于围岩的不稳定发生垮塌。卢家山二号隧道III级围岩段地质条件为侏罗系上统大畈组凝灰岩，节理裂隙稍发育，地下水不发育，先挖两侧就解决了大多数的不利因素。因为要实现支护及早封闭，所以开挖时间要尽量的短。4.6爆破设计4.6.1Ⅲ级围岩段爆破设计III级围岩段采用钻爆法开挖，为了减少超挖和控制对围岩的扰动，综合研究地址情况、开挖断面大小、开挖进尺快慢、爆破器材性能、钻眼机具和出渣能力等因素，在此根基上进展钻爆设计。爆破开挖全部选用2号岩石铵梯炸药，药卷直径选用32mm。该药卷每米质量为0.78kg/m。4.6.1.1爆破参数设计〔1〕炮眼直径炮眼直径的大小直接影响钻眼速度、工作面的炮眼数目、单位耗药量、爆落岩石的块度和隧道轮廓的平整性。根据隧道岩性、凿岩设备和工具、炸药性能等进展综合分析，选用炮眼直径42mm.〔2〕炮眼数目炮眼数目主要与开挖断面、炮眼直径、岩石性质和炸药性能有关。炮眼数目确定的原那么是在保证爆破效果的前提下，尽可能减小炮眼数目。①上台阶炮眼数上台阶面积S=53.19m2单位耗药量q取1.2kg/m3，装药系数取0.5。炮眼总数==139.6，所以炮眼数取140个。掏槽眼设置8个。周边眼数N周确实定，需先确定周边眼的间距E。周边眼间距E与岩体的抗拉、抗压强度以及炮眼的直径有关。一般情况下，间距E=〔10～15〕d，d是炮孔直径。软质岩石E宜取大值，此处取E=0.5m。所以取N周1=35，N底1=26。辅助眼数=140-35-8-26=71②中台阶炮眼数中台阶面积S=65.04m2，单位耗药量q取0.9kg/m3，装药系数取0.5。炮眼总数==150.09，取150个。周边眼边距E取0.5m，N周2=9.5260.5=19.05，取20个底眼数目N底2=27辅助眼数=150-20-27=103③下台阶炮眼数下台阶面积S=30.28m2，单位耗药量q取1.0kg/m3，装药系数取0.5。炮眼总数==77.64，取78个周边眼边距E取0.5m，N周3=15.590.5=31.18，取31个辅助眼数=78-31=47〔3〕炮眼深度炮眼深度指炮眼底部到工作面的垂直距离。炮眼深度决定每一循环进尺的工作量，循环时间和次数，对掘进速度的影响很大。考虑该段为III级围岩，围岩为凝灰岩，三个台阶炮眼深度均取3m，掏槽眼深度为取3.2m。〔4〕装药量计算装药量是影响爆破效果的重要因素。本设计采用的方法是，先根据装药量体积公式计算出一个循环的总装药量Q1，然后再按各种不同类型的炮眼进展分配，按装药系数计算单孔装药量及总装药量Q2，将Q1和Q2进展比较，选取更适宜的装药量进展装药。①上台阶装药量计算按装药体积公式计算：Q1=qV=1.2×45.36×3×0.93=151.8kg按装药系数计算：III级围岩掏槽眼装药系数=0.55，辅助眼装药系数=0.45，周边眼装药系数=0.458个掏槽眼：单孔装药卷数=0.55×3.20.2=8.8，实际取9卷单孔装药量=9×0.15=1.35kg35个周边眼：单孔装药卷数=0.45×30.2=6.75，实际取7卷单孔装药量=7×0.15=1.05kg26个底眼：单孔装药卷数=0.45×3.20.2=7.2，实际取7卷单孔装药量=7×0.15=1.05kg71个辅助眼：单孔装药卷数=0.45×30.2=6.75，实际取7卷单孔装药量=7×0.15=1.05kgQ2=8×1.35+35×1.05+26×1.05+71×1.05=149.4kgQ1与Q2值基本一致。②中台阶装药量计算按装药体积公式计算：Q1=qV=0.9×65.04×3×0.93=163.31kg按装药系数计算：III级围岩辅助眼装药系数=0.45，周边眼装药系数=0.4520个周边眼：单孔装药卷数=0.45×30.2=6.75，实际取7卷单孔装药量=7×0.15=1.05kg27个底眼：单孔装药卷数=0.45×3.20.2=7.2，实际取7卷单孔装药量=7×0.15=1.05kg103个辅助眼：单孔装药卷数=0.45×30.2=6.75，实际取7卷单孔装药量=7×0.15=1.05kgQ2=20×1.05+27×1.05+103×1.05=157.5kgQ1与Q2值基本一致。③下台阶装药量计算按装药体积公式计算：Q1=qV=1.0×30.28×3×0.93=84.48kg按装药系数计算：III级围岩辅助眼装药系数=0.45，周边眼装药系数=0.4531个周边眼：单孔装药卷数=0.45×30.2=6.75，实际取7卷单孔装药量=7×0.15=1.05kg47个辅助眼：单孔装药卷数=0.45×30.2=6.75，实际取7卷单孔装药量=7×0.15=1.05kgQ2=31×1.05+47×1.05=81.9kgQ1与Q2值基本一致。〔5〕光面爆破参数选择①周边眼间距E与岩体的抗拉、抗压强度以及炮眼的直径有关。一般情况下，间距E=〔10～15〕d，d是炮孔直径。此处取E=0.5m。②周边眼炮孔斜率和深度。炮孔斜率选取0.04，深度为3m。③光爆层厚度及炮眼密集系数。光爆层厚度就是周边眼的最小抵抗线W。通常以周边眼的密集系数K表示，其大小对光面爆破的效果有较大影响。实践说明，K=0.8较为适宜。取W=E/K=0.5/0.8=0.625m。〔6〕炮眼布置隧道内布置炮眼时，必须保证获得良好的爆破效果，并考虑钻眼的效率。需要注意的是，该爆破设计炮眼深度为3m，所以靠近周边眼的内圈辅助眼应与周边眼有一样的倾角0.04。4.6.2钻爆设计钻爆施工是把钻爆设计付诸实施的重要环节，包括钻孔、装药、填塞和爆破后可能出现的问题处理等。〔1〕钻眼采用凿岩台车钻眼。为到达良好的爆破效果，施钻前应由专门人员根据设计布孔图现场布置，必须标出掏槽眼和周边眼的位置，严格按照炮眼的设计位置、深度、角度和眼径进展钻眼。如出现偏差，又现场施工技术人员决定取舍，必要时应废弃重钻。钻眼时应注意如下安全事项：开眼时必须使钎头落在实岩上，如有浮钎，应处理好后再开眼。不允许在残眼内继续钻眼。开眼时给风阀门不要突然开大，待钻进一段时间后，再开大阀门。为防止断钎伤人，推进凿岩机不要用力过猛，更不要横向用力，凿岩时钻工应站稳，应随时提防随时断钎。一定要把胶皮风管与风钻接牢，并在使用过程中随时注意检查，以防脱落伤人。缺水或停水时，应立即停顿钻眼。工作面全部炮眼钻完后，要把凿岩机具清理好，并撤至规定的存放地点。〔2〕装药装药时应注意以下安全事项：①装药前，应去除炮眼内的泥浆和岩屑。可用钢管输入高压风的方法吹出孔内残渣和泥浆，并仔细检查炮眼的位置、深度、角度是否满足设计要求。刚刚打好的炮眼热度过高，不得立即装药。如果遇有照明缺乏，发现流砂、泥流未经妥善处理，或可能有大量溶洞涌水时，严禁装药。②应严格按照设计的装药量进展充填。③应使用木质或竹制炮棍装填炸药和填塞炮孔。④不应投掷起爆药包和炸药，起爆药包装入后应采取有效措施，防止后续药卷直接冲击起爆药包。⑤装药发生卡塞时，不应拨出或硬拉起爆药包中的导火线，导爆管、导爆索和电雷管导线。⑥在装药过程中，不应拔出或硬拉起爆药包中的导火索、导爆管、导爆索和电雷管脚线。〔3〕填塞填塞是保证爆破成功的重要环节之一，必须保证足够的填塞长度和填塞质量，制止无填塞爆破。填塞可采用分层捣实法进展。〔4〕起爆爆破网络必须保证每个药卷按设计的起爆顺序和起爆时间起爆，在起爆前后要发布三次信号，即预警信号，起爆信号和解除戒备信号。〔5〕爆后检查和处理隧道开挖爆破后，经通风吹散炮眼，检查确认隧道内空气合格，等待时间超过15min后，方准作业人员进入爆破作业地点。爆后的检查内容主要有：检查有无冒顶、盲炮、危岩、支撑是否破坏，炮烟是否排除等。爆后检查人员发现盲炮及其他险情时，应及时上报或处理。处理前要在现场设不安全标识。4.7裝渣与运输该隧道为双洞断面隧道，出渣量大，要采用机械装渣与运输，以减少工人劳动强度，缩短作业时间，但仍需要配少数工人辅助。装渣和运输方式均采用无轨方式。无轨运输不需要铺设复杂的轨道，具有运输速度快、管理工作简单、配套设备少的特点。第五章施工工艺5.1超前地质预报为了防止不良地质对施工的影响，施工时，充分利用地质超前预报技术，探明前方的岩溶、涌水等不良地质，以便于提前采取措施，确保施工安全。本隧道设计采用超前钻探取芯法和地质雷达法相结合进展超前地质预报。超前钻探取芯法主要用于测探断层、突水、涌泥等不良地质，此法比较直观、准确。施工时采用液压钻机超前钻探提取岩芯，通过岩芯和钻进过程中的地质情况分析，即可判定前方不良地质情况。钻探过程中如果出现卡钻、顶钻，岩芯变为断层角砾岩、糜棱岩或断层泥时，或出现钻孔水流失、钻孔往外突水、涌泥时，即可判断为断层。地质雷达可以用以实现短距离进展超前预报，可以准确探测开挖面前方30m内的地质情况。地质雷达反响的是地下介质的电性分布，将其转化为地质体分布时必须把地质、钻探、地质雷达记录这三方面的资料有机结合起来，以此获得检测对象的整体情况。5.2监控测量5.2.1测量目的〔1〕确保施工安全及构造的长期稳定性；〔2〕验证支护构造效果，确认支护参数和施工方法的准确性或为调整支护参数和施工方法提供依据；〔3〕积累量测数据，为信息化设计与施工提供依据；〔4〕通过监控量测了解该工程条件所表现、反响出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程的开展提供借鉴、依据和指导作用。5.2.2监控测量工程监控量测分为必测工程和选测工程。必测工程是隧道工程应进展的日常监控量测工程，是为了在设计施工中确保围岩稳定、判断支护构造工作状态、指导设计施工的经常性量测。必测工程有：洞内、外观察；地表沉降量测；净空收敛量测；拱顶下沉量测。选测工程是对一些有特殊意义和具有代表性的区段进展补充测试，以求更深入地了解围岩的松弛范围和稳定状态以及喷锚支护的效果，为未开挖区段的设计和施工积累现场资料。根据隧道的地层地质情况，周围环境以及隧道施工方法，本隧道选测工程是围岩压力和两层衬砌间压力。5.2.3监控测量设备表5-1监控量测设备配置表序号量测工程量测仪器1洞内外数码相机和规尺等2地表沉降水准仪或全站仪3隧道拱顶下沉全站仪4隧道净空收敛全站仪5围岩压力和衬砌间压力钢弦式压力盒5.2.4监控量测流程分析、研究地质勘查资料监测数据分析为到达预定的监测目的，要进展科学合理的组织安排，监测需要严格执行。流程图见以以下列图5-1。分析、研究地质勘查资料制定监控量测方案制定监控量测方案施工施工监控量测监控量测数据处理开挖工作面状态评价数据处理开挖工作面状态评价已施工区段的支护加强安全否已施工区段的支护加强安全否完成施工施工方法变更支护加强是否完成施工施工方法变更支护加强图5-1监控量测流程图5.2.5监控量测测点布置、量测断面5.2.5.1地表沉降检测〔1〕监测点布置地表监测点与拱顶下沉、净空收敛监测点设在同一断面上。为掌握地表沉降范围，在与隧道中线垂直的横断面上布置测点，在一个断面上布置13个点，靠近中线位置测点适当加密。在有可能下沉的范围外设置不会下沉的固定测点。监测频率地表沉降量测频率：在量测区间内，当开挖面距量测断面前后距离d<2B时，每天1～2次；当2B<d<5B时，每两日量测1次；当d>5B时，每周量测1次。5.2.5.2洞内监控量测洞内观察开挖后及初支后及时采用肉眼观察和地质罗盘仪对开挖面提醒的地址情况进展描述，包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌现象、有无渗漏水等；初期支护状态包括喷层是否产生裂隙、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压曲进展观察分析。详细描述、记录、并予以评估，作为支护参数选择的参考及量测等级选择的依据。〔2〕洞内监控量测测点布置根据设计要求，隧道开挖方式有CRD法和三台阶法。三种开挖方式的测点布置方式示意图见附图。测点应在距开挖面2m的范围内尽快安设，并保证12h内读数一次，最迟不应超过24h。净空收敛点量测断面间距根据围岩级别、隧道尺寸、埋置深度及工程重要性确定。在卢家上二号隧道中，III级围岩段量测断面间距设40m，IV级围岩段设20m，V级围岩段设10m。洞内监控量测点不得焊于钢架上，必须单独打孔直接安装与岩体中。同时，由于隧道内作业机械、设备人员较多，为了防止碰撞或损坏监测点，现场应对作业人员进展相关保护的教育，且必须及时对监测点进展标识。标识牌长21cm，宽15cm，红底黄字。〔3〕监控量测频率隧道拱顶下沉及周边收敛量测频率见下表表5-2拱顶下沉及周边收敛量测频率表位移速度〔mm/d〕量测频率≧52次/天1～51次/天0.5～11次/2～3天<0.51次/7天5.2.6围岩压力和两层衬砌间压力量测此工程的目的是为了了解围岩压力的量值，判断围岩和支护的稳定性，分析二次衬砌的稳定性和安全度。采用钢弦式压力盒量测。围岩量测的测点埋设在拱顶，拱脚和仰拱的中间，其量测断面和支护衬砌间压力以及支护、衬砌应力的测点布置在一个断面上，一边量测结果相互印证。5.2.7数据分析与反响为了真实、及时、准确的反响施工现场信息，在数据采集收集后，应立即对观测数据进展分析处理，同时要注明开挖方法和施工工序以及开挖面距离监控量测点的距离等信息。数据分析采用散点图和回归分析方法。信息反响应以位移反响为主，主要依据时态曲线的形态对围岩稳定性、支护构造的工作状态进展判定，并优化设计参数，指导施工。监控量测信息反响及工程对策：信息反响应根据量测数据分析结果对工程安全性进展评价，并提出相应工程对策与建议。施工过程中应进展监控量测数据的实时分析和阶段分析。实时分析指每天根据量测数据及时进展分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告。阶段分析要按周、月进展阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工进展评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。5.3超前注浆小导管超前支护是保证隧道工程开挖面稳定而采取的超前于开挖的辅助措施。卢家山二号隧道地下水不发育，所以IV级和V级围岩段采用超前小导管进展预支护。5.3.1超前小导管设计参数超前小导管规格：采用直径42mm的无缝钢管制作，长度5m，前端做成尖形，每隔20cm交织钻眼，眼孔直径8mm。钢管沿开挖轮廓线在拱部120o范围内布置，环向间距30cm，外插角15o，注浆材料选用C25水泥砂浆5.3.2超前小导管施工测量放样，在设计孔位上标记，采用风枪钻孔，将小导管沿孔打入。注浆前先喷射5cm厚混凝土封闭掌子面，先用高压水冲洗去除管内杂物，然后再注浆，注浆由下向上进展。浆液用拌合机拌合。注浆过程中假设出现堵管现象，那么应及时清理锚杆、注浆软管和注浆泵。5.4初期支护初期支护施作后即成为永久性承载构造的一局部，它与围岩共同构成了永久的隧道构造承载体系。卢家山二号隧道采用格栅钢架、网、锚、喷混凝土联合支护形式。在隧道开挖完成后，先喷射4cm厚度的混凝土封闭开挖面，然后打射锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷面进展清理后复喷至设计厚度。5.4.1喷射混凝土喷射混凝土采用湿喷机和喷射混凝土机械手完成。机械手控制喷头可以减少人力劳动强度和减少粉尘危害，且方便灵活。人力直接控制喷头只适用于解决少量和局部喷敷，且一定要注意佩戴防尘面具。喷射混凝土施工工艺流程见图5-3。受喷面处理混凝土配合比选定受喷面处理混凝土配合比选定埋设喷层厚度标钉混凝土拌和埋设喷层厚度标钉混凝土拌和机具到位、试机混凝土运输机具到位、试机混凝土运输初喷混凝土初喷混凝土施作锚杆、钢架、挂网施作锚杆、钢架、挂网清理机具复喷至设计厚度清理机具复喷至设计厚度图5-3喷射混凝土施工流程准备工作①受喷面处理，喷前应对开挖断面尺寸进展检查，去除松动危面，欠挖超标严重的应予处理。用高压水清洗受喷面。②采用埋设钢筋头设置控制喷射混凝土厚度的标志。③机具设备准备，喷射作业前，对机械设备输料管路和电缆线路等进展全面检查及试运转，并减产速凝剂的泵送及计量装置性能。〔2〕混凝土的搅拌运输混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土搅拌运输车运至洞内，采用湿喷法进展作业。聚丙烯纤维混凝土的搅拌时间宜为4~5分钟。搅拌完成后随机取样，如纤维已经均匀分散成单丝，那么可以投入使用，如果仍有成束纤维，那么至少延长搅拌时间30秒。运输采用混凝土运输罐车，随运随拌。在运输过程中要防止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。〔3〕喷射混凝土①喷射聚丙烯纤维混凝土，应选用经过试验检验的喷射机械。主要问题是防止聚丙烯纤维结团堵管。②聚丙烯纤维和基料必须搅拌均匀，防止结团在喷射机拔料盘堵塞或者堵管。③喷射混凝土作业要分段〔不超过6m〕、分部〔先两边后中间〕、分块，严格按先墙后拱，先下后上的顺序进展，以减少混凝土因重力作用而引起滑动或脱落现象。④喷射时喷嘴要垂直于受喷面。对于岩面凹陷处应先喷多喷，凸出处应后喷少喷。⑤主要采用机械手进展控制，人工直接控制喷头只用于少量或局部敷射，且一定要佩戴防尘面具。⑥喷射完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、振动棒和风阀、然后用清水将机内、输送管路内残留物去除干净。〔4〕养护喷射混凝土终凝2h后，应进展喷雾养护，养护时间不小于14d，当气温低于+5摄氏度时，不得洒水养护。5.4.2锚杆卢家山二号隧道初期支护锚杆设计如下：III级围岩段拱部120°范围内采用Φ25中空注浆锚杆，其余局部采用Φ22砂浆锚杆，长度L=3.0m，间距(环1.2m×纵1.0m)；IV级围岩拱部120°范围内采用Φ25中空注浆锚杆，其余局部采用Φ22砂浆锚杆，长度L=3.5m，间距〔环1.0m×纵1.0m〕；Ⅴ级围岩拱部120°范围内采用Φ25中空注浆锚杆，其余局部采用Φ22砂浆锚杆，长度L=4.0m，间距(环1.0m×纵0.8m)。(1)砂浆锚杆施工方法：采用锚杆台车钻孔，人工安装锚杆。钻孔完成后利用高压水清孔，清孔后采用后退式注浆，以保证孔内浆液饱满。施工的技术措施：孔径要与锚杆直径相匹配，锚杆孔径应大于设计的锚杆直径15mm，孔深比锚杆长15cm。孔向应按设计方向钻进，垂直岩面。施工工艺流程见图5-4。补孔钻孔量测锚杆孔定位补孔钻孔量测锚杆孔定位否验孔清孔填塞砂浆验孔清孔填塞砂浆注浆准备注浆准备插入锚杆插入锚杆孔口处理固定锚杆孔口处理固定锚杆锚杆准备下道工序验收锚杆准备下道工序验收不合格量测锚杆孔定位量测锚杆孔定位图5-4施工工艺流程图(2)中空锚杆施工方法①采用锚杆台车按照设计位置、深度、角度钻孔，然后用高压水清孔。人工安装锚杆。封端用水泥砂浆施工。②采用注浆泵注浆施工。浆液水灰比控制在0.5：1，注浆压力0.6MPa，同时考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况试验后确定。③检查锚杆孔的方向。锚杆插入长度不得小于设计长度的95%,锚杆抗拔力不小于70kN。锚杆、垫板、锚固材料应进展规定的试验和检查，在确认质量根基上使用。施工前要选择一样地质条件地点进展拉拔试验，从而确认可以获得足够的锚固力。中空锚杆施工流程见图5-5。施工准备施工准备锚杆孔位置布置锚杆孔位置布置钻孔钻孔安装锚杆安装锚杆浆液配制注浆浆液配制注浆不合格质量检查质量检查封堵合格封堵下道工序下道工序图5-5中空锚杆施工流程5.4.3钢筋网卢家山二号隧道网片采用φ8钢筋绑扎制作。在Ⅲ级围岩段网格间距采用25cm×25cm，只在拱部布设，Ⅳ、Ⅴ级围岩段网格间距采用20cm×20cm，在拱墙位置布设。钢筋网片预先应按设计格栅拱架间距在洞外加工好备用，锚杆施作好后进展钢筋网的铺装，钢筋网应随高就低紧贴初喷面，用冲击孔打浅孔埋膨胀螺栓，钢筋网固定于螺栓上，并与锚杆尾部焊接。施工技术措施：使用的钢筋须经试验合格，使用前要除锈，在洞外分片制作，安装时搭接长度不小于10cm；人工铺设，必要时利用风钻气腿顶撑，以便贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接结实；钢筋网和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧；喷混凝土时，减小喷头至受喷面距离和风压，以减少钢筋网振动，降低回弹。钢筋网喷混凝土保护层厚度不小于4cm。制成的钢筋网片要轻抬轻放，存放和运输过程中要防止潮湿的环境，防止锈蚀、污染和变形。5.4.4格栅钢架本隧道采用格栅钢架，IV级围岩段格栅钢架间距1.0m，拱墙位置铺设；V级围岩段格栅钢架间距0.8m，全环铺设。本隧道采用格栅主筋直径22mm，联系钢筋直径12mm，断面形式为正四边形，边长15cm。格栅接头采用螺栓连接板接头，连接板焊于主筋上，通过螺栓将两段钢架连接板严密连接。格栅的接头是整个构造的薄弱环节，必须加强。格栅在没有喷射混凝土之前是不能单独承载的，随着混凝土的喷射和硬化，才开场与混凝土共同发挥作用，所以架立格栅后应迅速喷射混凝土，而且必须用喷射混凝土充分填充并与围岩严密接触，必须让格栅和锚杆连接在一起，尽可能多的于锚杆露头及钢筋网焊接，形成共同的承载体系。为保证施工质量，架立格栅钢架时，应注意以下几点：(1)格栅必须与锚喷支护联合使用，应保证格栅主筋与围岩之间的混凝土厚度不小于30cm。(2)两榀格栅之间应设置直径20mm的钢拉杆，沿格栅每1.5m设一根。(3)接头是格栅的弱点，应尽量减少接头数目。(4)为防止格栅承载后下沉，格栅下端应设在稳固的地层上，或设在为扩大承压面的钢板、混凝土垫块上。(5)挖中间连拱时，为防止格栅拱脚下沉、变形，根据需要在拱脚下可设纵向托梁，把几排格栅连成整体。格栅钢架施工流程图见图5-6。欠挖处理欠挖处理前期准备，钢拱架、钢筋加工测量定位断面检查不合格净空检查钢支撑拼装架立就位锚杆锁定、系统锚杆施作设置纵向连接钢筋、安设钢筋网喷混凝土固定结束锚杆钻机、砂浆泵等设备就位图5-6钢架施工流程5.5二次衬砌5.5.1二次衬砌施工概述卢家山二号隧道二次衬砌III级围岩拱墙采用40cm厚素混凝土，仰拱采用55cm厚素混凝土；IV级围岩段拱墙采用45cm厚钢筋混凝土，仰拱采用55cm厚钢筋混凝土；；V级围岩段拱墙采用50cm厚钢筋混凝土，仰拱采用60cm厚钢筋混凝土。洞身二次衬砌施工采用仰拱超前，衬砌台车全断面泵送法浇筑拱墙二次衬砌混凝土，洞外设拌合站拌制混凝土，混凝土车运送，泵送混凝土浇筑。仰拱浇注施工与掘进工作平行进展，依据量测数据分析，应尽早安排施工。仰拱及时施作能大大改善行车条件。对于IV、V、复合式衬砌仰拱地段浇注砼采用大块模板，一次浇注成型。为了满足洞内出碴及运输条件而且保证隧道施工安全，仰拱衬砌工作面距边墙喷锚台车的距离应为20m以上，边墙喷锚台车需滞后中下台阶开挖至少5m以上，浇注前将基底石碴、污物和基坑内积水排除干净，检查合格后浇注混凝土。混凝土由搅拌输送汽车运至工地现场。插入式振捣器振捣。浇注时采用仰拱大样板由仰拱中心向两侧对称进展，仰拱与边墙根基衔接处捣固密实。在仰拱混凝土强度到达设计的70%后，即可施工仰拱填充。二次衬砌施工流程见图5-7。绑扎钢筋 安设软式透水盲沟测量放样绑扎钢筋 安设软式透水盲沟测量放样模板加固与检查衬砌台车就位模板加固与检查衬砌台车就位混凝土运输灌注混凝土混凝土运输灌注混凝土配合比选定混凝土拌和配合比选定混凝土拌和混凝土捣固混凝土捣固拆模与养护拆模与养护图5-7二次衬砌施工流程5.5.2二次衬砌施工准备工作〔1〕断面检查：检查开挖断面是否符合设计要求，欠挖局部按标准要求进展修凿。墙脚地基应挖至设计标高，并在灌注前去除虚渣，排除积水，找平支撑面。〔2〕放线定位：根据隧道中线和标高及断面设计尺寸，测量确定衬砌立模位置，并放线定位。也就是确定轨道的铺设位置。〔3〕立模：根据放线位置，模板台车就位。就位后，要做好各项检查：包括位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性等。〔4〕混凝土制备与运输。5.5.3混凝土的灌注、养护与拆模〔1〕混凝土灌注：混凝土浇筑前，将模板内的杂物和钢筋上的油污去除干净。二次衬砌混凝土浇筑一定要在围岩与支护基本稳定以后施作，此时隧道已经成型。二次衬砌施工要特别注意时间选择要按照先仰拱、后拱墙，即由下到上的顺序连续灌注。在隧道纵向，那么需分段进展，分段长度设为9m。〔2〕混凝土捣固：混凝土浇筑后，应及时用振动棒捣固，两侧边墙部位采用插入式振动棒振捣。振动棒的移动间距不大于振动器作用半径的1.5倍。〔3〕拆模：当混凝土强度到达允许值以后再拆模。拆模时要先拆堵头板。〔4〕混凝土养护：假设地下条件枯燥应注意洒水养护。采用普通硅酸盐水泥拌制的混凝土，其养护时间一般不少于7d。5.6隧道防排水设计高速铁路隧道要求二次衬砌外表无湿渍，不允许渗水。本隧道设计在复合式衬砌中设防水板，用防水混凝土灌注二次衬砌，施工缝及变形缝中都设止水带。每个环节都要认真处理以保证质量，不留后患。5.6.1洞口防排水洞口防排水，要设置截水天沟，设置洞外排水沟，平整洞顶地表并排除地表的积水，而且要定期清理排水沟防止堵塞。5.6.2洞内防排水本隧道地下水不发育。洞内防排水设置了排水盲管，防水混凝土，防水板，和止水带，施工工艺流程见图5-8。割除外露钢筋、锚杆，平整外表检查初期支护背后压浆及外表情况割除外露钢筋、锚杆，平整外表检查初期支护背后压浆及外表情况铺设防水板隐蔽检查安装环向透水盲管合格铺设防水板隐蔽检查安装环向透水盲管不合格材料检验和试验安装施工缝止水带台架定位材料检验和试验安装施工缝止水带台架定位不合格下一道工序隐蔽检查下一道工序隐蔽检查合格图5-8隧道防水施工流程5.6.2.1排水盲管施工盲管纵向环向连接捆绑盲管安装锚栓钻孔定位盲管纵向环向连接捆绑盲管安装锚栓钻孔定位图5-9排水盲管施工流程〔1〕环向排水盲管施作方法隧道拱墙设直径50mm软式透水管环向盲管，环向盲管每隔10m设置，每隔6m在水沟外侧留泄水孔，并采用三通接盲管与纵向锚杆相连。〔2〕纵向排水盲管施作方法纵向排水盲管沿纵向布设于左、右墙角水沟底上方，为两条直径80mm的软式透水盲管。纵向排水盲管按设计规定划线，以使盲管位置准确合理，盲管安设的坡度与线路坡度一致。排水管采用钻孔定位，定位孔间距在50cm。将膨胀锚栓打入定位孔或将锚固剂将钢筋头预埋在定位孔中，固定钉安在盲管的两端。用无纺布包住盲管，用扎丝捆好，用卡子卡住盲管，然后固定在膨胀螺栓上。采用三通与环向透水管、连接盲管相连。〔3〕边墙泄水管施作方法模板架立后开场施作边墙泄水管，在模板对于泄水管的位置开于泄水管直径一样的孔。泄水管一端安在模板的预留孔上，另一端安在纵向排水管上，泄水管与纵向排水管用三通连接时必须有固定措施。5.6.2.2构造防水板施工焊接搭接逢铺设防水板铺设土工布基面处理焊接搭接逢铺设防水板铺设土工布基面处理图5-10防水板施工流程〔1〕施工准备①洞外准备：检验防水板质量，用铅笔划焊接线及拱顶分中线，按每循环设计长度截取，对称卷起备用。②洞内准备：铺设台架行走轨道；施工时采用两个作业台架，一个用于基面处理，一个用于挂防水板，基面处理超前防水板两个循环。③断面量测：测量断面，对隧道净空进展量测检查，对个别欠挖部位进展处理，以满足净空要求；同时准确测放拱顶分中线。〔2〕基面处理①喷射混凝土基面的外表应平整，两凸出体的高度与间距之比。拱部不大于1/8，其他局部不大于1/6，否那么应进展基面处理。②将外露的钢筋头、铁丝、锚杆、排水管等锋利物切除锤平。并用砂浆抹成圆曲面。③欠挖超过5cm局部需作处理。④检查各种预埋件是否完好。〔3〕缓冲垫层的铺设缓冲材料采用土工布，铺设过程如下：①将垫层横向中线与隧道中线对齐。②由拱顶向两侧边墙铺设。③采用与防水板同材质的80mm的专用塑料垫圈压在衬垫上，使用射钉锚固。④垫衬逢搭接宽度不小于5cm。⑤锚固点应垂直基面并不得超出垫圈平面，锚固点呈梅花形布置。锚固点间，拱部为0.7m，边墙为1.0m。〔4〕防水板铺设防水板铺设采用无钉铺设法。防水板超前二次衬砌10～20m施工，用自动爬行热焊机进展焊接，铺设采用专用台车进展。防水板铺设时本卷须知有：①铺设前进展准确放样。②环向铺设，下部防水板压上部防水板。③两幅防水板搭接宽度不小于10cm。④防水板之间的搭接缝采用双焊缝、调温、调速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采用手持焊枪，单条焊缝的有效焊接宽度不小于10mm，焊接严密，不得焊焦焊穿。⑤混凝土振捣时，振捣棒不得接触防水板，以防止防水板受到损伤。⑥防水板的搭接缝焊接质量检查按充气法检查，将5号注射针与压力表相接，用打气筒进展充气，当压力表到达0.25MPa时停顿充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明有未焊好处。用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊，直到不漏气为止。5.6.2.3防水混凝土隧道衬砌混凝土即是外力的承载构造，也是防水的最后一道防线，因此要求衬砌既要有足够的强度，又要具有一定的抗渗性。5.6.2.4止水带施工施工缝、变形缝是防水的薄弱环节，因此必须按标准规定和设计要求认真施作。施工缝、变形缝所使用的止水带材料的品种、规格和性能必须符合设计要求。本隧道施工缝处采用中埋式橡胶止水带，设置在构造厚度1/2处。中埋式橡胶止水带施工时，先将10mm钢筋卡由待模筑混凝土的一侧向另一侧穿入，卡紧止水带一半，另一半止水带平铺在挡头板内，待模筑混凝土凝固后弯曲10mm钢筋卡套上止水带，模筑下一循环混凝土。第六章通风和照明6.1通风要求本隧道是属于山岭隧道，应经济要求采用纵向式通风。为防止自然风的缺乏，我们决定参加机械通风。6.2通风设施本隧道是高速铁路隧道，因为是连拱式隧道〔每个洞门一条单行线〕所以可以看成是单向隧道。所以采用射流式通风机。但是隧道本身不长，，可以采用功率不是很大的通风机。6.3照明要求本隧道的灯具的性能要求：①要有抗风压的性能；②适应温度范围-500-500；③不得有直接炫光。6.4照明设施隧道采用大功率的灯，主要布置在入口段，过渡段与出口段。中间段选用功率较低的灯具，且布置较宽。结论卢家山二号隧道属于大断面高速铁路隧道，地质概况为第四系坡积粉质粘土、厚0.5~1m，侏罗系上统大畈组凝灰岩、节理裂隙发育，地下水不发育。使用有限元软件ANSYS建设模型和内力计算，得到隧道各级IV级、V级围岩二衬的轴力和弯矩。根据二次衬砌内力进展配筋计算和强度检算。整个隧道采用新奥法理念进展施工：少扰动，早支护，勤量测，紧封闭。隧道进口和出口处，采用明挖法，修建拱式明洞。暗挖段中，III级围岩段采用了三台阶法爆破开挖，IV级围岩段采用了台阶法爆破开挖，并用超前小导管预支护；V级围岩段采用了CRD法机械开挖，使用了超前注浆小导管进展预支护。在暗挖段施工中，采用超前钻探取芯法配合地质雷达法进展超前地质预报，进一步保证了安全施工。隧道的监控量测工程有洞内外观察、地表沉降、隧道拱顶下沉、隧道净空收敛、围岩压力和衬砌间压力监测。监控量测是保证施工安全的重要措施，也是提供设计与施工优化设计的有效方法，设计中给出了监测点的布置。此外在防水措施上本隧道除了利用二次衬砌本身防水功能外，还采用了中隔式橡胶防水带、遇水膨胀止水条、防水板等措施。参考文献[1]朱永全，宋玉香.隧道工程[M].北京：中国铁道出版社，2005.[2]TB10003-2005，铁路隧道设计标准[S].[3]王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术[M].北京:人民交通出版社，2010.[4]关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.[5]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.[6]朱永全，宋玉香.地下铁道[M].北京：中国铁道出版社，2006.[7]刘尧军，赵玉成，于跃勋.地下工程测试技术[M].成都：西南交通大学出版社，2006.[8]铁道部工程设计鉴定中心，中铁西南科学研究院.2006中国高速铁路隧道国际技术交流会论文集[M].北京：中国铁道出版社，2006.[9]叶见曙.构造设计原理[M].第二版.北京：人民交通出版社，2005.[10]池建斌，路清献等.计算机辅助制图[M].北京:兵器工业出版社，2003.[11]李治国.隧道岩溶处理技术[J].铁道标准设计，2003〔增刊1〕：36-40.[12]DolinarDR,MuchoTP,OylerDC,PablicJ.Utilizingthe‘advanceandrelieve’methodtoreducehorizontalstressaffectsonthemineroof.Acasestudy.In:Proceedingsofninthconferenceongroundcontrolinmining,2000.p.137–48.[13]KontogianniV,StirosS.Induceddeformationduringtunnelexcavation:evidencefromgeodeticmonitoring.EngGeol2005;79(1–2):115–26.致谢经过一个学期的忙碌，我的毕业设计终于告一段落，这也意味着大学生活即将完毕。在大学阶段，我在学习上和思想上受益非浅，这与各位教师的教导，和同学朋友的关心是分不开的。在这次毕业设计中，李教师和廖教师一遍又一遍的为我们审稿，严格把关，循循善诱。从去年毕业论文的选题到现在，我由衷的感谢张素敏教师，只有教师们对我的耐心教导，我才能发现毕业设计中的细节，只有在教师的帮助下，我才能顺利完成我的毕业设计。我还要感谢大学三年来教过我的教师们，感谢陪我度过三年大学时光的同学们，是你们在生活和学习中给了无私的帮助和关心。附录A外文翻译资料A.1英文A.2译文隧道开挖断面的平均变形张量和平均变形椭圆摘要：太沙基基于图解法理论，引进了用变形椭圆的概念解释和模拟隧道开挖的截面变形，原本假定隧道截面是一个圆。利用这种椭圆变形的概念，可以把隧道截面复杂多变的收敛数据转变为一个正圆向椭圆的变化，进而理解这种模式和这种模式的改变，寻找