深埋破碎岩体公路隧道段综合设计

。第5章隧道防排水与施工监测方案设计5.1隧道防排水设计5.1.1原则防排水工程设计按照"防截排堵结合，因地施策、系统治理"的方针实施，构建完整的防排水体系，进而实现隧道防水效果达标，达到基础干燥目标，保持结构可靠性及车辆行驶安全。

因隧道围岩中未发育大型储水结构，基于此在设计阶段仅采用了简易防排水系统，结合建成高速公路隧道的现实背景，按照既定管理流程严格实施。认真施工，完全可以确保建成后“达到洞内基本干燥”的要求。5.1.2防水措施（1）隧道明洞衬砌外部施作沥青防水层后，布置EVA防窜流防水卷材（配套土工布）并在洞顶设置粘土隔水层形成防水体系；

（2）暗洞防水措施为EVA防窜流卷材（结合土工布）在初期支护和二次衬砌间的敷设；

（3）隧道衬砌利用模筑混凝土实现结构自防水，防水设计等级≥S6；

（4）施工缝和沉降缝的止水通过外贴橡胶止水带及中埋钢边止水带完成。5.1.3排水措施按照让地下水与地面水分开引排的原则开展设计。

（1）洞内路面安排了2%的横坡，路面行车方向右侧装设纵向开口式排水沟，引导排放营运清洗水、消防水及其他废水；

（2）针对路面结构下排水情况，在路面两侧下部分别安装Φ300mm侧向排水管引排地下水；在距离隧道出口0.5m的沉砂井底部预先埋入Φ300mmHDPE竖向排水管，以便把侧向排水管的水向外引排；

（3）针对围岩出现的渗漏水情况，针对不同的漏水情况，采用不同的盲沟来引导排水：离散的单个漏水点，若水量处于不大的水平，借助Φ50mm软式透水管盲沟或Φ50mm半圆型盲沟引排；大面积渗漏水可采用波浪形防水板加以引排；针对大股水，可用Φ100mm或者Φ80mm单壁波纹管引排出去；

（4）在隧道的全长区间，每间隔10m布置一道环向Φ50mm软式透水半管，隧道两侧边墙脚沿着纵向全长布置Φ160mmHDPE双壁打孔波纹管，环向软式透水半管跟纵向排水管相互接通，于隧底每隔10m安置Φ160mm的PVC横向导水管，以便连接墙背纵向排水管跟侧式排水管；隧底路面下方设置Φ50mmHDPE双壁打孔波纹管当作路基横向导水肓管；

（5）隧道洞门上方超过开挖线的位置设截排水沟，把地表水引入到路基截水沟或洞门外端自然沟谷，边仰坡刷坡线与截排水沟中心线相隔距离不小于5m。5.2隧道施工监测方案设计5.2.1目的在隧道的设计与施工中，监控量测是十分重要的一环，通过现场监测与测量实施资料的处理与分析，可掌握施工全流程中围岩与支护结构的受力情形和稳定性，以此为支护参数的评鉴与修正、施工工艺的编排以及施工工艺的编排，保证施工项目的安全实施。5.2.2现场监控量测项目及量测方法实际现场监控量测，成为新奥法复合式衬砌设计、施工的核心构成之一，需凭借施工监测掌握围岩和支护在施工进行时的力学动态及稳定状态，保证施工的安全性，为评估和修订初期支护参数、进行力学分析以及明确二次衬砌施作时间提供信息佐证。表5.1控制测量项目及方法项目名称方法及工具布置超前地质预报量测间隔时间应测项目地质及支护状态观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述；地质罗盘及规尺等开挖及初期支护后每次开挖后进行水平收敛及拱顶下沉量测各种类型的收敛计断面布置见图，V级围岩每5-10米一个，Ⅳ级围岩每10-30米一个，Ⅲ级围岩每30-50米一个爆破后24小时内进行0-18m18-36m36-90m>900m1-2次/天1次/天1次/2天1次/周仰拱隆起量测水平仪，水准尺断面布置见图，V级围岩每5-10米一个，Ⅳ级围岩每10-30米一个，Ⅲ级围岩每30-50米一个仰拱开挖后12小时内进行1-15天16天-1个月1-3个月>3个月1次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月地表下沉量测水平仪，水准尺断面布置见相关图纸开挖面前>30m开挖面前<30m开挖面后30-80m开挖面后>80m1次/2天2次/天1次/2天1次/7天选测项目围岩内部位移量测（洞内设点）洞内钻孔安设多点杆式位移计每一级围岩段选一断面，每断面3-11个测点爆破后24小时内进行0-18m18-36m36-90m>900m1-2次/天1次/天1次/2天1次/周锚杆内力量测各类电测锚杆，锚杆测力计及拉拔器每一级围岩选一组，每组3-5根锚杆施作后开始0-18m18-36m36-90m>90m1-2次/天1次/天1次/2天1次/周钢支撑内力量测应变片及支柱压力计每20-30榀钢支撑中选一榀，每段钢支撑均测钢支撑施作后开始0-18m18-36m36-90m>90m1-2次/天1次/天1次/2天1次/周喷混凝土应力量测表面应力解除法每一级围岩段选一组，每组3-5个测点二次衬砌施作前进行二次衬砌压应力量测各类型压力盒每一级围岩段选一组，每组2-5个断面，每断面7-11个测点二次衬砌施作后开始1-15天16天-1个月1-3个月>3个月1次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月5.2.3量测项目的测线和测点的布置（1）测断面布置示意图图5.1量测断面布置示意图洞内测点布置应注意：为让测量结果具有准确性，需在开挖后的12小时内以及下一次开挖前，把量测点安装好，并对其实施初步测量。

2）量测点要安置在和开挖工作面距离1m以内，且不得高于下一次爆破的深度范围，同时应采取严格的保护，以防遭受任何破坏。

3）通过把不同的位移量测点部署到同一个断层上，促使它们的数据得以开展有效的交叉验证，从而达成对其进行有效的协调及实际运用。

4）开展围岩压力的量测活动，除应与锚杆轴力量测孔做对应性的布置外，依旧要在有代表性的部位设置测点，以便弄清楚支护体系在整个断面上的受力状态及支护作用。

5）对局部加强锚杆的地段实施锚杆轴力量测，应在加强区域内选取有代表性位置设置量测锚杆。 5.2.4监控量测作业 （1）实施洞穴监控工作，可分为新建建筑与既有建筑的监测两类，就新落成的建筑物,须在主体完工时进行阶段性质量检验，如建设项目地质参数未出现重大调整,需对其进行一次监测，若发现地质条件恶化,应迅速通知项目经理并落实相关应急措施，实时跟踪已完工项目的动态,每日检查项目实时状态，同步记录隧道周边环境参数,需监测地面变形速率、岩层断裂、坡体加固效果及水位波动。

（2）采用超前地质预报手段，可实现施工区域土壤、地下水、岩层构造及环境因子的高精度评估，进而为工程建设做好全面筹划,相应采取合理施工手段，为改善预报的精度水平，还应采用超前探孔、地质雷达与超前预报仪等技术手段。

（3）为防范洞内安全隐患，每次开挖作业后要及早实施测量，并在开挖后12小时内完成测量数据采集。

（4）测点需实现结构安全与耐久性统一，需配套建立长效维护机制，采用拱顶量计进行观测后，测站须设置在非活动性地表，且同洞内水平轴线连通。

（5）为提升测量结果可靠性，实施机械变形量检测时，建议采用高精度、易操作且便携性好的检测设备,阻值式及电感式仪表需在正式采用前，开展全面的精度验证。

（6）为有效控制水平相对净空的变化误差，需多角度协同考量，涉及施工流程、地质组成、检测断面选址及隧道埋置深度，若具备实施条件，采用整体断面掘进更为适宜,并实施水平测线布设，当运用台阶开挖技术，可在拱顶及侧壁各布设一条水平测线。

（7）为可靠估算拱顶竖向位移,应在同一测试区域内对其与水平净空量进行布设，推荐采用水准仪进行数据测定，若地质构造复杂，伴随明显下陷量，若存在显著偏压现象,需突破单一拱顶沉降监测模式。

（8）为提升拱顶下沉量与水平净空变形的量测精度，应采用统一的测量频率，结合结构变形速度及监测位置与开挖面的距离，调整至理想采样率。

（9）形变未进入稳态期间,全部测量需在1周至3周内完成，针对锚索轴力、围岩水压力及衬砌应力等参数,起始监测周期与对比断层方案一致，若检测值呈现小幅起伏时,宜逐步调减监测频次，从7天间隔扩展为30天间隔,以达到高效监测目的。

（10）小净距隧道区段爆破震动测试结果如下表。表5.2小净距隧道爆破震动速度控制标准值围岩级别小净距隧道爆破震动速度控制标准值（mm/s）严重影响一般影响轻微影响Ⅲ80～100100～120150～200Ⅳ50～8080～100100～150ⅤH＜B50～8080～1005.2.5监控量测资料的整理与反馈（1）为全面把握地表特征，定期采用测试数据对地表的水平和垂直状态进行描述是必要的，最终形成对地表三维结构与定位的预测基础。

（2）为优化初始阶段变形特征的预测,需采用经实测数据校准的参数进行回归研究，用以评估拱顶沉降极值及净空高程的可能波动。

（3）结合实测结果，围岩稳定性综合评价阶段，需结合下列指标：

现场实测的隧道偏移量必须满足预设的极限值要求,按表格所列位移分级实施建造，宜将隧道变形预留量界定为许可偏移值,既定的变形参数也将随着检测结果而不断调整。表5.3位移管理等级管理等级管理位移施工状态ⅢU＜（U0/3）可正常施工Ⅱ（U0/3）≤U≤（2U0/3）应考虑加强支护ⅠU＞（2U0/3）应采取特殊措施注：U为实际测量得到的位移数值，U0定义为位移最大限值。

基于位移速率的评估：若位移速度超过1mm/d，显示围岩已进入不稳定变形阶段，需紧急强化初期支护结构；若围岩变形速率介于0.2与1mm/d之间，应增加测量次数，需预先完成补强支护准备工作；若日变形速率≤0.2mm，可视为围岩稳定性符合要求，处于高地应力作用、岩溶发育及挤压变形的复合地质条件下，应针对实际情形，形成更系统的分析标准及调控方法。

(4)设计单位借助施工监测资料完成初始应力解算、弹模推定、塑性区界定、衬砌荷载计算及流变特性参数化，实现动态设计的关键技术参数，确保工程安全稳定。5.2.6监控量测中应注意的事项(1)施工阶段实施地质条件变化监测,核实现场地勘数据与设计地质模型的对应关系。

(2)施工推进阶段,需按时对初期支护面进行巡检,维持喷射混凝土的无裂缝完整性,钢拱架未出现扭曲变形。

(3)施工开展阶段,应按期检查围岩的变形程度,诸如拱顶下沉及地面沉降指标。

(4)若追求量化结果的测量精度、信度及时间稳定性,应采取下列操作办法：

为提升监控与量测环节的可靠性,需由专业人员实施,并维持相对恒定；

为实现高效运作,各类测试设备都应达到优质标准,还需进行周期性的维护、保养及核查,以实现不间断的稳定运作；

各类监测仪器及传感器必须实施严格的检定校准,以保证操作安全性；

测量工作必须严格依据相关规范实施；

实施量测作业前,应进行实地检测和室内比对，需两次审核才可提交，若识别到异常状态,需实施重复测量,及时向上汇报；

采用前沿计算机技术,量测数据的高效存储、处理及管理得以实现；

各测试项目均配备专人进行管理与操作,并对采集数据进行规范整理；

所有数据必须获得第三方抽检合格才有效。

(5)量测数据和清理后的档案要完整作为验收材料留存。(6)量测数据和设计结论须作变动、修改工程设计的必要材料报送建设当局,经批准后方可进行,否则变动、修改工程设计为失效。参考文献陈祥林.公路隧道复合支护结构与高地应力围岩相互作用分析与应用研究[D].上海交通大学,2010.张久勇.连云港市沿海防护林雨季造林技术[J].防护林科技,2018,(11):89-90.DOI:10.13601/j.issn.1005-5215.2018.11.033.孟艳.江苏云台山植物区系及主要植物群落研究[D].南京农业大学,2016.朱红庆,董世友,赵玉坤.2号斜井膨胀性泥岩地段施工技术[J].铁道标准设计,2005,(09):80-83.DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2005.09.025.胡少斌,张立平,边宁宁,等.大跨地铁风道导洞开挖的地表沉降分布规律研究[J].铁道标准设计,2017,61(02):105-109.DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2017.02.023.李准,刘昕.高风险多因素下高原铁路施工道路模型研究[J].铁道工程学报,2021,38(08):20-24+52.陈仲军.高速公路特长隧道施工通风技术研究[J].交通世界,2023,(30):153-155.DOI:10.16248/ki.11-3723/u.2023.30.040.蓝红莉,罗文广,孔峰.公路隧道纵向式通风系统的模糊控制研究[J].系统仿真学报,2006,(12):3520-3523.娄诚.高速公路隧道环境监测与控制管理发展趋势[J].北方交通,2012,(05):122-124.DOI:10.15996/ki.bfjt.2012.05.031.李志鹏.蒙山特长公路隧道通风方案设计[J].山西交通科技,2015,(05):62-65.王一晗.瓦斯隧道施工通风技术运用与分析[J].江西建材,2015,(08):189.赵峰.公路隧道通风研究及设计软件VDSHT的编制[D].长安大学,2002.石彬彬.复杂城市隧道火灾浓度场及人员疏散模拟[D].兰州交通大学,2019.DOI:10.27205/ki.gltec.2019.000676.丁伟智.基于OPTO22的隧道通风照明监控系统[D].华中科技大学,2006.罗运国.矿用通风系统安全性能检测检验方法研究[J].黑龙江科技信息,2016,(16):129.代靠.某重卡悬架的非线性振动试验与仿真研究[D].湖南大学,2011.郭春友.基于操纵稳定性的纯电动汽车前轮定位参数的优化设计[D].山东理工大学,2016.DOI:10.27276/ki.gsdgc.2016.000037.甄文媛.辉门中国的本土化探索[J].汽车纵横,2018,(07):40-45.石经纬,刘尧,孙康茗,等.枋钟路隧道照明系统方案设计[J].公路,2022,67(11):32-35.王宝.天津地区的道路照明灯具设计研究[D].天津科技大学,2011.刘兴业.清远某隧道照明设计[J].科技创新与应用,2015,(16):221.张明杨.高速公路隧道防排水施工技术研究[J].运输经理世界,2022,(29):96-98.陈小静,阮玉旗.关于高速公路路基施工技术标准的探索[J].中国标准化,2017,(04):164-165.陈利兵.论隧道防排水常用施工方法[J].四川水泥,2018,(06):255-256.李浩.杭新景高速公路衢州段隧道设计综述[J].公路交通科技(应用技术版),2015,11(06):269-272.李耘宇.大川隧道施工数值模拟与稳定性研究[D].武汉理工大学,2008.刘青.福禄岭隧道监控量测与分析研究[D].武汉理工大学,2011.雷薇.浅谈监控量测技术在山岭隧道施工中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2017,(31):160+112.DOI:10.19569/119313/tu.201731144.刘能铸.基于灰色理论的隧道围岩稳定性预测分析[D].重庆大学,2007.许国敏.围岩位移智能反分析在雪峰山公路隧道中的应用研究[D].成都理工大学,2007.袁国栋.青岛地铁1号线过海区间断层破碎带施工风险评估及控制技术研究[D].山东科技大学,2019.DOI:10.27275/ki.gsdku.2019.000046.苏在林.富水软弱围岩特长隧道快速施工技术研究[D].上海交通大学,2005.施江旭.王官河隧道不良地质段稳定性分析及处置对策研究[D].昆明理工大学,2019.DOI:10.27200/ki.gkmlu.2019.001212.张维.大断面软弱围岩条件下台阶法施工的可行性分析[J].建材与装饰,2018,(41):262-263.刘争刚.台阶法施工技术在软弱围岩大断面隧道工程中的应用[J].中国高新科技,2020,(15):127-128.文熠.软弱围岩隧道动态变形规律及信息化施工技术研究[D].长沙理工大学,2008.段韬.雪峰山隧道围岩变形监测及反馈技术初步研究[D].成都理工大学,2006.王占武.支护参数对隧道围岩影响的模拟研究[D].辽宁工程技术大学,2009.国威.基于神经网络理论的公路隧道围岩变形预测与稳定性分析[D].重庆大学,2009.黄宗英.隧道浅埋偏压段数值模拟和监控量测技术研究[D].长安大学,2009.粟伟.大跨径连拱隧道塌方预报及其演化机理研究[D].长沙理工大学,2008.董江桃.螺旋隧道开挖方法及设计参数优化研究[D].重庆交通大学,2016.苏军伟.基于极限应变破坏理论的隧道围岩稳定性分析[D].重庆交通大学,2022.DOI:10.27671/ki.gcjtc.2022.000078.李锐.公路隧道结构计算理论与数值模拟分析的应用研究[D].长安大学,2014.The