资源描述
说 明
一、设计依据
1、关于十堰至漫川关(鄂陕界)公路可行性研究报告审查意见的函(交函规划【2023】275号);
2、交通部“关于银川至武汉公路陕鄂接线方案的函”规公便〖2023〗第52号;
3、陕西省、湖北省交通厅“关于西部开发省际公路通道银川-西安-武汉线陕鄂界高速公路建设有关问题的协议书”2023年5月22日;
4、中交第二航务工程勘察设计研究院编制的《银川西安武汉公路大通道十堰至漫川关段环境影响评价大纲》;
5、湖北省文物考古研究所编制的《十堰至漫川关高速公路文物规划报告》;
6、中交二院编制的湖北省十堰至漫川关段高速公路第二协议段初步设计文献;
7、交通部部颁技术标准和规范、规程以及总体组下发的其他有关文献;
8、西部开发省际公路通道银武线十堰至漫川关高速公路初步设计省内预审会专家意见;
9、西部开发省际公路通道银武线十堰至漫川关高速公路详测详勘验收会专家意见;
二、技术标准及采用规范
2.1 技术标准
隧道净宽: 0.75+0.25+0.5+2*3.75+0.5+0.25=9.75m
隧道净高: 5.0m
计算行车速度: 80km/h
2.2 设计规范
《公路工程技术标准》 (JTJ001-97)
《公路工程抗震设计规范》 (JTJ004-90)
《公路隧道设计规范》 (JTJ026-90)
《锚杆喷射混凝土砼支护技术规范》(GB50086-2023)
《地下工程防水技术规范》(GBJ 108-87)
三、初步设计批复意见执行情况
《西部开发省际公路通道银武线湖北十堰至漫川关高速公路初步设计省内预审初审会专家意见》中关于隧道方面的有8条意见,与7~11协议段有关的执行情况如下:
1、按照省内预审专家意见,在施工图阶段全线统一对于长度小于500m的隧道采用沥青复合式路面。
2、按照省内预审专家意见,在施工图阶段全线将土门一号、二号联拱隧道、李师关联拱隧道、花园联拱隧道、梯子沟联拱隧道改为小间距隧道,减少了工程造价,同时减小了施工难度。同时对于必须采用连拱形式的隧道采用夹心式连拱结构形式,基本解决了连拱隧道渗漏水的问题。
3、施工图阶段在充足运用初勘地质资料的基础上,对于各隧道针对性的布设了详勘钻孔。
4、由于本项目所在区域的地形条件异常复杂,按照省内预审专家意见,在施工图阶段针对各隧道洞口具体地形地质条件,认真比选拟定隧道的洞门和进洞方案。
5、根据省内预审专家意见,隧道施工图阶段采用了断面经济,结构受力合理的衬砌支护形式。
6、施工图阶段对原初步设计防排水设计进行了进一步优化,采用洞周洁净水和洞内污染水分排的方案,具有环保、经济、可靠的优点。
7、隧道挖方的调配和弃碴场设计在施工图阶段全线统一考虑。
8、施工图阶段针对各隧道具体情况都补充了相关的施工设计。
四、隧道概况
云岭隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路专长隧道,位于郧西县上津镇丁家湾村境内,隧道左线起讫桩号为ZK104+765~ZK106+920,全长2155m,右线起讫桩号为YK104+765~YK106+925,全长2160m。隧道左线平面线型进口段为圆曲线,曲线半径R=1240m,其后接缓和曲线,A=480,隧道中间段为直线,其后接缓和曲线,A=480,出口段为圆曲线,曲线半径R=1240m,隧道右线平面线形与左线相同。隧道纵面线型左线为+2.0%和-1.65%的单向坡,右线为+2.5%和-1.75%的人字坡。隧道最大埋深约260m,隧道进口为端墙式洞门,隧道出口为削竹式洞门。
五、隧道地质
5.1 地形地貌
隧道区地貌属构造剥蚀中~低山丘陵地貌单元,地形起伏较大,相对高差约350米。隧道所经地段标高在450-760米之间,山体顶部及山脊呈浑圆状。沿线地势西北高,东南低,局部由于较强烈的切割而显陡峭。区内冲沟多呈东西向发育,沟谷较陡,冲沟内多为第四系残坡积堆积物。进口段右侧为两山间的冲沟,其自然坡度25°-35°;出口段坡度较陡,坡度为45°-50°,坡地植被发育。
5.2 工程地质条件
隧道区域在大地构造上属于秦岭褶皱系中的三级构造单元武当复背斜内,次级构造单元为武当复背斜北部的郧西倒转复式背斜西北部倾伏端。在K106+300m为一小向斜。两郧断裂由一系列平行断层组成,平面上多次分支复合,该断裂呈北西向,断面总体倾向北东,倾角40°~75°。西始陕西省漫川关,东延经湖北省郧西、郧县至丹江口,然后伏于南襄盆地。受两郧断裂的影响,岩层扭曲褶皱明显,岩体产状变化较大,总体产状起始段倾向北西,隧道出口段倾向西,倾角38°-72°。受两郧断裂的影响,本路段节理较为发育,在K104+600-K105+700m右侧的上津组的炭质千枚岩被挤压后,形成的破碎带宽度可达百米以上。局部可见断面的水平擦痕和阶步构造。断层产状为38°∠55°,地层略有平移,表现为北盘东错,南盘西移特点,错移距离一般可达数百米,表白两郧断裂在线路区为平移逆断层。
根据地层形成的时代、成因及物理力学性质,隧道穿越的地层重要有:第四系()覆盖层,白垩系跑马岗组()、泥盆系中统()、奥陶系蛮子营组()及志留系上津组()。
各层具体工程地质特性描述如下:
⑴ 第四系()覆盖层:
填筑土()(地层代号Ⅰ-1)
杂色,由卵石、粘性土、植物根等组成,稍湿,松散。层厚0.60-2.80m ,平均厚度1.73m。重要分布于郧漫公路两侧。
含碎石亚粘土()(地层代号Ⅰ-2)
褐黄色,碎石具棱角状,粒径约20-50mm,含量约10-30%, 稍湿,硬塑状,层厚约2.50m 。上部为耕植土,厚度约0.3-0.5m。重要分布于隧道进出口地段。推荐承载力=270kPa。
碎石土()(地层代号Ⅰ-3)
黄褐色,碎石成份重要为千枚岩、石英岩,粒径一般30-100mm,最大粒径大于200mm,亚粘土含量10%-35%,饱和,中密状态。层厚约3.10-20.80m,平均厚度11.95m 。分布于隧道中后部。重型动力触探锤击数平均值为8.71击。推荐承载力=450kPa。
⑵ 泥盆系中统():
弱风化灰岩(地层代号Ⅲh-3)
灰~浅灰色,重要矿物成分为方解石,钙质-泥质胶结,角砾状结构,块状构造,裂隙一般发育,岩芯长度5-20cm,采用率70-80%,RQD值为20-50%,岩层倾向50度左右,倾角50度,层厚约8.50-30.20m,平均厚度19.35m 。推荐承载力=1500kPa。
微风化灰岩(地层代号Ⅲh-4)
灰~浅灰色,重要矿物成分为方解石,钙质-泥质胶结,角砾状结构,块状构造,裂隙发育,岩芯长度8-40cm,采用率80-90%,RQD值为50-70%,岩层倾向50度左右,倾角50度,揭露层厚约8.50-30.20m,平均厚度19.35m 。推荐承载力=2023kPa。
⑶ 志留系上津组():
弱风化千枚岩(地层代号Ⅳq-3)
深灰-灰黑色,重要矿物成份为云母、长石等,含炭量较高,变余泥质结构,千枚状构造,裂隙较发育,钻探进尺较慢,岩芯长度1-8cm,采用率60-70%,岩层倾向30度左右,倾角50度,揭露层厚约16.00-159.30m,平均厚度65.37m 。推荐承载力=1200kPa。
⑷ 奥陶系石翁子组()
强风化千枚岩(地层代号Ⅴq-2)
灰黑-灰绿色,重要矿物成份为云母、长石等,变余泥质结构,千枚状构造,岩芯破碎,呈半岩半土状,钻探取芯困难,层厚约7.00-11.40m,平均厚度9.20m 。推荐承载力=400kPa。
弱风化千枚岩(地层代号Ⅴq-3)
深灰-灰黑色,重要矿物成份为云母、长石等,变余泥质结构,千枚状构造,裂隙较发育,岩芯长度4-20cm,采用率70-80%,RQD值为0-30%,岩层倾向一般在17-27度之间,倾角45-58度,揭露层厚约24.70-53.10m,平均厚度48.90m 。推荐承载力=1200kPa。
5.3 水文地质条件
隧道区右侧冲沟内有小股面流通过,流量2-3L/s,距隧道中线约50m,对隧道开挖有影响。地下水以基岩裂隙水和碳酸岩溶水为主,分别赋存于泥岩、千枚岩裂隙和灰岩岩溶中,且埋藏较深,接受大气降水的补给,就近向西河排泄。隧道区岩性为泥岩、千枚岩和灰岩,弱风化千枚岩渗透系数0.009235-0.00115m/d,无相对隔水层和含水层,因此水量贫乏。隧道开挖过程中,地下水的运动方式重要为滴水及线流,雨季局部区域有也许形成面流,地下水对隧道的施工及运营在雨季时有一定的影响。据对该线路段所取地下水及地表水(西河水)水样分析结果,隧道区地表水、地下水对混凝土无腐蚀性,但对钢结构具弱腐蚀性。
5.4 不良地质现象
隧道区的不良地质现象重要表现在隧道进口滑坡、两郧断裂及隧道开挖时有害气体的影响。
隧道进口有一滑坡,其形态呈圈椅状,前缘和两边沟界明显,南北长250m,东西宽100m,平均厚度22m,为大型古滑坡。滑坡体为含碎石亚粘土、碎石土、强风化千枚岩,滑面为强-弱风化间的接触面。第四系含碎石亚粘土、碎石土,结构松散;滑坡区地形起伏,沟谷纵横,有一沟谷内常有地表面流通过;斜坡上有宽度2-15m的平台,大多种植黄姜,这些都有助于地表水下渗,下伏基岩为相对隔水层,强风化千枚岩遇水易软化,在接触面处形成饱和软化带,滑体与滑床间的抗剪强度大大减少,当土体的下滑力超过接触面处的抗滑力时,在其前沿临近西河的临空面处必然产生自坡脚向上的牵引式滑坡,主滑方向为南南东向。郧漫公路穿过滑坡体的中下部,在修筑公路时对滑坡体的开挖后形成的小临空面未进行支护,临空面上已有新的滑移变形,产生了许多的裂缝,目前滑坡有进一步的滑动趋势。受两郧断裂的影响,局部地段的岩层较为破碎,隧道开挖时,局部岩石脱落,应采用局部衬砌和挂网支护。
5.5 地震及区域稳定性
根据《建筑抗震设计规划》(GB50011-2023),湖北省郧西县抗震设防烈度属六度区,设计基本地震加速度值a=0.05g,设计地震分组为第一组。依据《公路抗震设计规范》(JTJ004-89)的有关规定,拟建隧道建议按地震烈度七度进行设防。隧道区属构造剥蚀的中-低山地貌单元。全路段重要断裂构造为两郧断裂,近期未发现新构造运动。
六、隧道设计
6.1 净空断面
本隧道为上下线分离的四车道高速公路隧道,建筑限界净宽9.75m,净高5.0m,经综合分析比较,采用三心圆曲墙式衬砌,在隧道内侧(左侧)检修道下设立一个尺寸为60*40cm的电缆沟及Φ20cm的圆形排水边沟,外侧(右侧)设一60*50cm的电缆沟以及Φ20cm的圆形排水边沟。隧道内任何设备均不得侵入建筑限界。
6.2 洞门及明洞衬砌设计
结合本隧道进出口实际地形、地质情况,隧道进口采用端墙式洞门,明洞顶采用方格网植草绿化防护,周边边仰坡采用锚喷防护和砼预制块衬砌拱植草防护,隧道出口左右线洞门采用削竹式洞门,隧道出口成洞面边坡及仰坡防护和明洞顶防护形式与进口一致。在隧道洞口施工过程中应注意从上到下,边开挖边防护,严禁放大炮,以防对边坡的深层产生松动破坏。
为了保证洞口边仰坡在施工和使用期间的稳定,隧道进出口均设立了一段明洞,规定明洞衬砌在洞口开挖完毕后应尽快施作,在达成设计强度后及时回填。明洞衬砌采用60cm厚C25钢筋混凝土结构,在填土横坡小于20%时,填土厚度可达成5.0米。在进行结构计算时,设计荷载考虑回填土荷载、结构自重荷载、坡顶滚石冲击荷载及施工荷载,仰拱及采用浆砌片石回填的边墙部分考虑地基弹性抗力。明洞应严格按图施工,规定边墙部浆砌片石回填密实,顶部回填土应对称回填,不允许超过设计回填厚度及设计回填土横坡,以保证结构工作条件与结构设计模式的吻合。在进行明洞开挖过程中,当发现地形、地质条件与设计值相差太大时应及时报告,以便作出合理的解决对策。
明洞基础规定地基承载能力规定大于300Kpa,假如达不到上述规定应考虑适当加固边墙及中隔墙基础。只有在施作明洞仰拱(达成设计强度)后才干进行两侧及拱部土体回填。
6.3 复合衬砌设计
根据隧道埋深及围岩类别的不同,本隧道共设计了10种复合衬砌形式:
明洞衬砌: S1
复合衬砌: S2a、S2b、S3a、S3b、S4、S5、STa、STb、STc
明洞衬砌用于进出口明挖段,采用25#钢筋混凝土结构。在进行结构计算时,设计荷载考虑回填土荷载、结构自重及施工荷载,仰拱及采用浆砌片石回填的边墙部分考虑地基弹性抗力。在进行明洞施工过程中,应严格按图施工,边墙部浆砌片石回填密实,顶部回填土应对称回填,不允许超过设计回填厚度及设计回填土横坡,以保证结构工作条件与结构设计模式的吻合。当发现地质条件与设计值相差太大时应及时反映,以便作出合理的解决对策。
复合式衬砌参数是一方面根据围岩类别、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以工程类比拟定,然后应用有限元综合程序对施工过程进行模拟分析,定性的掌握围岩及结构的应力发展与变形破坏过程,进一步调整支护参数,最后采用荷载-结构-弹性抗力计算模式,应用我院“隧道结构计算程序”进行结构进行内力分析计算及强度校核。为了与结构设计模式相适应,规定二次衬砌采用先墙后拱法施工,现场模筑。
初期支护:对于Ⅱ~Ⅲ围岩由工字钢拱架(或钢筋格栅),径向锚杆,钢筋网及喷射混凝土组成,而对于Ⅳ~Ⅴ则由径向锚杆,钢筋网及喷射混凝土组成。工字钢拱架具有刚度大,发挥作用快的特点,这一点对于岩体自稳能力差,跨度大的隧道特别重要。每榀工字钢钢拱架之间用Φ22的钢筋连接,并与径向锚杆及钢筋网焊为一体,与围岩密贴,形成承载结构。应当注意的是本地应力较大,围岩很差,导致周边位移量很大时,初期支护应在环向设立伸缩缝,以控制作用在初期支护之上的变形荷载。
二次衬砌:对于隧道洞口段的Ⅱ~Ⅲ类浅埋围岩地段,由于岩体风化严重,节理发育、自稳时间较短,洞室开挖跨度较大,二次衬砌按承担上部土压力覆土荷载计算需采用C25钢筋混凝土结构,二次衬砌规定紧跟开挖面。对于Ⅳ~Ⅴ类深埋围岩地段,由于该段岩体比较稳定,可以在一定限度上形成稳定的承载拱,因此结构按承担部分土压力覆土荷载计算可采用C25素混凝土结构。在施工过程中仍必须注意初期支护的变形与稳定监测,根据监测数据合理拟定二次衬砌的施作时间,尽也许发挥初期支护的承载能力。
6.4 辅助施工设计
本隧道为分离式两车道隧道,隧道采用的辅助施工措施重要有如下几项:超前长管棚、超前小导管、超前锚杆。
① 超前长管棚:设立于隧道进口,管棚入土深度为16m。管棚钢管均采用Φ108*6mm热轧无缝钢管, 环向间距50cm,接头用长15cm的丝扣直接对口连接。当长管棚钢管已进一步微风化岩层时可以适当缩短长管棚长度。钢管设立于衬砌拱部,管心与衬砌设计外轮廓线间距大于30cm,平行路面中线布置。规定钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm,沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%,相邻钢管接头数至少须错开1.0m。为增强钢管的刚度,注浆完毕后管内应以30号水泥沙浆填充。为了保证钻孔方向,在明洞衬砌外设80cm厚C25钢架砼套拱,套拱纵向长2.0m。考虑钻进中的下垂,钻孔方向应较钢管设计方向上偏1度。钻孔位置,方向均应用测量仪器测定。在钻进过程中也必须用测斜仪测定钢管偏斜度,发现偏斜有也许超限,应及时纠正,以免影响开挖和支护。
② 超前小导管:设立在隧道出口段无长管棚支护的Ⅱ~Ⅲ类围岩地段,采用外径42mm,壁厚3.5mm,长350cm的热扎无缝钢管, 在钢管距尾端1米范围外钻Φ6mm压浆孔。钢管环向间距约40cm,外插角控制在10~15度左右,尾端支撑于钢架上,也可焊接于系统锚杆的尾端,每排小导管纵向至少需搭接1.0m。
③ 超前锚杆设立在Ⅲ~Ⅳ围岩地段。锚杆采用直径22mm,长350cm的20MnSiΦ22钢筋,环向间距约40cm。实际施作时锚杆方向应根据岩体结构面产状拟定,以尽量使锚杆穿透更多的结构面为原则,外插角可采用5~15度不等。采用早强砂浆作为粘接材料,每排锚杆的纵向搭接长度也规定不小于1.0m。
④ 加固注浆:分长管棚注浆和周边加固注浆,重要用在Ⅱ~Ⅲ类围岩地段,以通过注浆提高围岩自身承载能力,提高岩体对结构的弹性抗力,改善结构受力条件。长管棚注浆是运用洞口长管棚先行敷设的钢花管进行;周边加固注浆是运用Φ25系统锚杆进行。
注浆宜采用单液注浆,不仅可简化工艺,减少造价,并且固结强度高,因此注浆前均应进行单液注浆实验,单液注浆以水泥为主,添加5%的水玻璃(重量比),如单液注浆效果好,能达成固结围岩的目的,全隧道均可用单液注浆方案,如可灌性差,再进行水泥-水玻璃双液注浆实验。双液注浆参数应在本设计的基础上通过现场实验按实际情况调整。
注浆一般按单管达成设计注浆量作为注浆结束的标准。当注浆压力达成设计终压10分钟后,进浆量仍达不到设计注浆量时,也可结束注浆。注浆作业中应认真作好记录,随时分析和改善作业,并注意观测初期支护和工作面状态,保证安全。
复合衬砌各类支护参数如下表:
衬砌
类型
围 岩
类 别
初期支护
二次衬砌
辅助
施工
锚杆
钢筋网
喷射砼
钢拱架
S2a
Ⅱ
浅埋
Φ25注浆锚杆L=3m
双层φ8钢筋网20x20cm
C20喷射砼
厚26cm
18工字钢
间距75cm
拱部45cm
仰拱45cm
超前
小导管
S2b
Ⅱ
Φ25注浆锚杆L=3m
双层φ8钢筋网20x20cm
C20喷射砼
厚26cm
18工字钢
间距75cm
拱部45cm
仰拱45cm
超前
小导管
S3a
Ⅲ
φ22药卷锚杆L=3m
φ8钢筋网20x20cm
C20喷射砼
厚22cm
φ22格栅
间距100cm
拱部40cm
仰拱40cm
超前
锚杆
S3b
Ⅲ
φ22药卷
锚杆L=3m
φ8钢筋网20x20cm
C20喷射砼
厚22cm
φ22格栅
间距120cm
拱部40cm
超前
锚杆
S4
Ⅳ
Φ22砂浆
锚杆L=2.5m
φ6钢筋网20x20cm
C20喷射砼
厚10cm
拱部30cm
S5
Ⅴ
Φ22砂浆
锚杆L=2.5m
局部
φ6钢筋网
C20喷射砼
厚6cm
拱部30cm
STa
Ⅲ
Φ25注浆锚杆L=3.5m
φ6钢筋网20x20cm
C20喷射砼
厚24cm
16工字钢
间距75cm
拱部45cm
仰拱45cm
超前
锚杆
STb
Ⅳ
φ22药卷
锚杆L=3m
φ6钢筋网20x20cm
C20喷射砼
厚15cm
拱部40cm
STc
Ⅴ
局部Φ22砂浆锚杆
局部
φ6钢筋网
C20喷射砼
厚6cm
拱部35cm
七、结构计算与围岩稳定分析
7.1 结构内力计算
根据本隧道结构设计的实际情况,对Ⅱ类、Ⅲ类围岩地段复合衬砌,按照荷载-结构-弹性抗力模式进行内力分析与强度较核。
围岩压力的性质、大小和分布对隧道衬砌的结构设计影响很大,同时对施工方式的选择也很重要。对于Ⅱ类围岩地段当隧道埋深小于12米时因埋深较小,为安全考虑,忽略滑动面上的阻力,按上覆土柱的所有重力计算荷载。当埋深为12~30米时按浅埋隧道破裂面理论计算覆土荷载。当埋深大于30米时,按规范推荐的深埋隧道公式计算荷载。对于Ⅲ类围岩地段当隧道埋深小于6米时因埋深小,为安全考虑,忽略滑动面上的阻力,按上覆土柱的所有重力计算荷载。当埋深为6~15米时按浅埋隧道破裂面理论计算覆土荷载。当埋深大于15米时,按深埋隧道规范推荐的公式计算荷载。对于存在地形偏压的浅埋段围岩压力,在浅埋Ⅱ类围岩地段按照地形引起的偏压计算。
对于Ⅱ类及Ⅲ类围岩地段的复合式衬砌结构设计和施工是按照新奥法原理,在设计上充足运用围岩的自身承载能力,将初期支护与围岩紧密结合在一起,最大限度地运用和发挥围岩的自身承载能力和自稳能力,把支护作为加固和稳定围岩的手段。衬砌分两次完毕,运用锚杆、喷射混凝土、钢拱架、钢筋网作为初期支护手段,与围岩共同组成复合的承载结构以控制围岩的变形和松弛。在完毕初期支护后,围岩的变形基本受到控制。二次衬砌采用素混凝土结构,局部地质条件较差地段采用钢筋混凝土结构,以满足结构的使用规定和结构上的安全储备。
7.2 围岩稳定分析
本隧道最大埋置深度约344米,一般埋深约200~300米。根据本隧道结构设计的实际情况,对Ⅲ类偏好及Ⅳ类围岩地段复合衬砌,应用平面应力-应变有限元程序,采用二维平面应变单元和适合岩土材料的强度理论评价方法,分阶段模拟施工开挖过程,给出相应的应力释放率,计算各阶段受力工况,从而提出一套合理的施工开挖环节和施工方式,并对围岩稳定性的可靠度作出评价。
计算范围取开挖区4倍洞径范围作为有限元分析区域,左右边界为水平约束,上边界为自由状态,下边界为竖向约束,区域中围岩按抱负的单一介质取值,假定洞室处在埋置深度约200~300m的高地应力状态。
计算鉴定准则:围岩的屈服条件以基于Mohr—Columb强度理论准则的破坏接近度反映,锚杆的应力值应满足设计抗拉强度。钢纤维喷射混凝土安全度鉴定根据其轴力和弯矩,计算出主应力,规定其应力值在一定的安全系数的情况下,满足其最小和最大弯曲拉、压应力
计算结果表白,施工环节是合理的,按设计的支护参数,围岩是稳定的,结构是安全的。
八、隧道防排水设计
隧道防排水遵循“以排为主,防排结合,因地制宜,综合治理”的原则,争取隧道建成后达成洞内基本干燥的规定,保证结构和设备的正常使用和行车安全。
① 防水措施:在初期支护与二次衬砌之间敷设一层EVA/ECB共挤复合土工布防水板,作为第一道防水措施;拱部及边墙二次衬砌采用不低于S8的防水混凝土,作为第二道防水措施。
防水板敷设应从边墙下部设立引水管处至拱部到中墙顶部连续施作,全隧道满铺。可用钢钉或其他方法固定,固定处应补强。施工时要注意保护防水板的完整性。
二次衬砌变形缝、纵向施工缝均用中埋式橡胶止水带止水,环向施工缝、用带注浆管橡胶膨胀止水条止水。
② 排水措施:为了有效地排除二次衬砌背后积水,消除二次衬砌背后的静水压力,在初期支护与防水板之间背后按10m的纵向间距设立HC-3.5半圆软式透水管,透水管内的水通过设在衬砌底部和中隔墙两侧的软式排水管直接引入路面下两侧的排水盲沟排出洞外。在洞内路面外侧设立了预制边水沟以排除衬砌后围岩渗水和路面积水,边沟纵坡与隧道纵坡一致,对于有超高的路面段根据路面超高情况设立边水沟。
③ 洞内路基排水:为了防止路面底层地下水上升到路面影响行车安全,在路面两侧设立全隧道连通的纵向排水盲沟,在路面下有仰拱地段在施工缝和变形缝处设立一处横向排水盲沟,在无仰拱地段每10米设立一处横向排水管,在地下水丰富地段可适当减小其间距。横向排水盲沟与两侧纵向排水盲沟连通,纵向排水盲沟与出口边沟沉砂井连通。纵向排水管采用HDPE双壁打孔波纹管,横向排水盲沟采用MF7塑料盲沟。
九、行人、行车横洞
本隧道按照规范及安全规定设立了4处行人横洞、3处行车横洞。行车横洞间距为400~500米,行人横洞间距为200~300米,行人横洞净空:2.2米(宽)*2.2米(高);行车横洞净空:4.0米(宽)*4.5米(高)。
行人横洞位置:
⑴ZK105+050~YK105+027
⑵ZK105+550~YK105+527
⑶ZK106+050~YK106+027
⑷Zk106+600~YK106+582
行车横洞位置:
⑴ZK105+300~YK105+260
⑵ZK105+780~YK105+740
⑶ZK106+300~YK106+260
横洞应尽也许设立围岩较好地段,当实际地质情况有变化时,可适当调整横洞位置。横洞与主隧道连接处施工时,应注意施工方法,尽量减少对围岩的扰动。
十、监控量测设计
由于岩土工程的复杂性和特殊性,在隧道施工过程中一般需要根据施工过程中洞内外地质调查、洞内观测、现场监控量测及岩土物理力学实验等施工反馈信息,进一步分析拟定围岩的物理力学参数,以最终拟定和修改隧道施工方法和支护方式。本隧道支护结构应用新奥法原理采用复合衬砌,规定施工单位在施工过程中必须进行现场监控量测,及时掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态,提供有关隧道施工的全面、系统信息资料,以便及时调整支护参数,通过对量测数据的分析和判断,对围岩-支护体系的稳定状态进行监控和预测,并据此制定相应的施工措施,以保证洞室周边岩体的稳定以及支护结构的安全。
根据本隧道的实际情况,在施工过程中必须进行的监控量测项目有洞口浅埋地段地表下沉观测、洞室周边位移变形监控量测以及平常观测与施工调查。
在Ⅱ类围岩地段,当隧道埋置深度小于30米时属于浅埋隧道,在Ⅲ类围岩地段,当隧道埋置深度小于15米时属于浅埋隧道,在这种情况下必须按规定进行地表变形观测,观测断面纵向间距约20~30米,每端洞口至少设立一个观测断面。在观测前注意仪器校正、观测点及基点的设立工作,在观测过程中注意作好数据的整理和分析工作,为下部洞室施工提供征询意见。
在进行洞室开挖施工过程中,必须进行洞室周边位移变形监控量测,每次爆破施工后应进行掌子面地质及支护状态的观测。洞室周边位移量测断面在Ⅱ类围岩地段纵向间距10~15米左右应设立一处,在Ⅲ类围岩地段纵向间距15~20米左右设立一处,在Ⅳ类围岩地段纵向间距20~30米左右设立一处,在Ⅴ类围岩地段纵向间距30~50米左右设立一处,在围岩分类比较零碎的地段每一类围岩段至少要设立一处监测断面。
在施工过程中,可以根据隧道地质特点和结构形式,结合现场管理各方的研究需要,选择一些特殊监控量测项目对隧道进行进一步研究,如:围岩内部位移量测、锚杆内力量测、钢支撑内力量测、喷射混凝土应力量测以及二次衬砌应力量测等等。由于这些监控量测项目技术含量高,初始投入大,进行时间长,其目的重要是对隧道施工方法和设计参数作更进一步的研究,为后续工程设计与施工的进一步优化提供参考意见,且一般规定多方面合作才行,因此,尽管设计上提供了比较完善的内容和方法,但是对其实行与否不作强制性规定。建议建设方选择有代表性的地质地段和代表性衬砌类型设立选测项目,进行隧道设计施工方面的技术研究,以提高本项目的技术水平。
由于测量设计工期较短,同时考虑到本隧道埋置深度不大,区域构造活动较少,一般不会出现高地应力现象,因此本隧道没有进行地应力量测。建议施工期间在洞内选择适当位置进行洞室周边地应力量测,以便为后续工程积累经验。
十一、隧道施工
11.1施工方法
在进行洞口段开挖施工前必须施作好洞顶截水沟,防止地表水体渗入开挖面影响明洞边坡和成洞面的稳定;在进行挖过程中,边坡防护必须与边坡开挖同步进行,开挖到成洞面附近时规定预留核心土体,待洞口长管棚施工完毕后再开挖进洞。洞口地质较差,应尽量避开雨季施工,明洞衬砌完毕后应及时回填。
隧道施工开挖总体上规定拱部采用光面爆破,边墙部采用预裂爆破,以最大限度地保护周边岩体的完整性,同时减少超挖量,提高初期支护的承载能力。在Ⅱ类围岩地段规定采用超短台阶法施工,台阶长度控制在5~10米,保证初期支护及时落底封闭,以保证初期支护的承载能力。由于二次衬砌是按重要的承载结构设计,因此二次衬砌应紧跟开挖面:在初期支护落底后应及时施作二次衬砌仰拱和仰拱回填层,然后施作二次衬砌。在Ⅲ类围岩地段规定采用短台阶法施工,台阶长度控制在10~15米,注意上半断面及基础锁脚锚杆的施工质量。由于二次衬砌是按承受少量荷载进行设计,因此二次衬砌的施作可滞后开挖面20~30米,在初期支护基本稳定后施作,但是二次衬砌仰拱和仰拱回填层应紧跟初期支护。在Ⅳ类围岩地段推荐采用台阶法施工,当机械化限度较高,各道施工工序能及时完毕时,也可以采用全断面法施工。Ⅳ类围岩地段必须保证系统锚杆的施工质量。在Ⅴ类及其以上围岩地段推荐采用全断面法施工。
根据结构受力规定,沿隧道纵向在地质变化处以及衬砌类型变化处应设立沉降缝,边墙、拱部及仰拱均应断开。
11.2施工注意事项
(1)洞口施工应注意边坡修整圆顺,铺砌整齐。洞门应严格按照设计规定施工,以达成设计效果。
(2)对于洞口浅埋及Ⅱ类围岩地段应尽快及时施作二次衬砌,二次衬砌施作时间严格紧跟初期支护,以保证初期支护安全,发挥二次衬砌的承载能力。
(3)复合衬砌施工应认真执行新奥法原则,拱部采用光面爆破,边墙采用预裂爆破,加强监测,减少施工过程中对围岩的扰动,尽量发挥围岩的自身承载能力。当发现初期支护承载能力不够时,除应及时加强初期支护外,也可修改二次衬砌支护参数后提前施作二次衬砌。
(4)施工中应注意钢拱架及钢筋网与围岩的密贴,二次衬砌施作完毕后应检查其背后与喷砼层之间的空隙。一旦发现,应及时回填。
(5)铺设防水卷材前应裁除出露的锚杆端部,修整喷砼表面过大的凹凸不平处,以防刺破防水卷材,铺设过程中应注意防水卷材搭接良好。
(6)本设计图册未含隧道内通风、照明、监控及供配电工程,施工时应注意相关部分的预留洞室及预埋件的位置。
(7)隧道施工要重视保护生态环境,实行文明施工,提高机械化水平,尽量减少对隧道附近环境的破坏。
十二、建筑材料
(1) 明洞衬砌采用C25钢筋混凝土,复合式衬砌初期支护采用C20喷射混凝土,二次衬砌采用C25混凝土,仰拱回填采用C10混凝土。
(2) 直径D<12mm的钢筋采用Ⅰ级钢筋,直径D≥12mm的钢筋及锚杆采用Ⅱ级钢筋;钢拱架采用18型工字钢;超前钢管及长管棚采用热扎无缝钢管。
(3) 在S2a、S2b、STa衬砌段采用Φ25中空注浆锚杆,锚杆杆体外径25mm,壁厚5mm,杆体材料强度达成500MPa,单根杆体抗拉强度达150KN。
(4) S4、S5衬砌段采用药卷锚杆。
(5) 复合防水层采用1mm厚EVA/ECB共挤防窜流防水板表面复合一层300g/m2的无纺布。衬砌混凝土拱部、边墙及基础规定添加RH-5复合式防水剂。
⑹ 隧道混凝土路面面层的数量不计入本隧道工程数量。
十三、隧道消防
13.1 设计规范
《公路工程技术标准》(JTJ01-88)及交通部“关于执行公路工程技术标准中若干问题的告知”
《公路隧道设计规范》(JTJ026—90)
《建筑设计防火规范》(GBJ16—87)
《建筑灭火器配置设计规范》(GBJ140—90)
《泵站设计规范》(GB/T50265—97)
《室外给水设计规范》(GBJ13-86)
《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)
《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)
《建筑地基基础设计规范》(GBJ10-89)
《给排水工程结构设计规范》(GBJ69-84)
《矩形钢筋混凝土清水池》(96S828)
《钢筋混凝土清水池附属设构配件图》(96S821)
《水池通气管、吸水喇叭管及支架》(90S319)
《10KV及以下变电所设计规范》(GB50053-94)
《供配电系统设计规范》(GB50052—95)
《低压配电设计规范》(GB50054—95)
《工业自动化通用技术规定》(ZBN04 009-88)
《建筑物防雷设计规范》(GB50057—94)
13.2 消防设施
根据本隧道消防设备设立规模的规定,隧道消防系统设计由隧道内消防系统和隧道外供水系统组成。
13.2.1 隧道内消防系统
隧道内消防系统由化学灭火器、消火栓、给水栓和消防供水干管组成。
⑴ 防火分区的划分
从隧道结构考虑,隧道内设立的灭火器均可直线到达火灾地点,此时使用手提式灭火器的最大行动距离应为25m,在考虑到消火栓的水带长度一般为25m,因此防火分区定为50m。
⑵ 灭火器的设立
隧道内火灾一般以油类火灾为主,选用MF型干粉灭火器,每个分区内应配置3个MF8型8kg干粉灭火器。灭火器与消火栓同设一个洞室,设在隧道外侧检修道边的消火栓洞室内,设立间距50m。
⑶ 消火栓的设立
每个防火分区设一个消火栓,消火栓洞室设立于行车方向右侧,间距50m,与灭火器洞室对向排列。消火栓洞室内设SN65型消火栓1个、DN65水龙带25m两根,QZG19型水枪2个。这可保证在防火分区内的一个火灾点,至少有两个水枪可同时灭火。为加强扑灭油类火灾的能力,洞室内还设立环保型水成膜泡沫(低泡)灭火装置1套,泡沫浓度为3%,装置喷射时间大于30min,装置涉及:30L泡沫液罐、比例混合器、25m软管卷盘、泡沫喷枪等,当装置内泡沫液用完后,喷枪可继续喷水灭火。软管卷盘适于没有通过消防专门训练人员(如驾驶员)使用,水龙带适于专业消防队员使用。
⑷ 给水栓的设立
给水栓设立在隧道洞口外,以及隧道行人横洞洞口对面,供消防车取水之用,以便配合专业消防队扑救较大的火灾。
⑸ 消防干管的设立
隧道内干管采用DN150 无缝钢管,隧道左、右线两管在行人横洞处互相连接,形成环状管网。消防干管连接各消火栓,为消火栓供水。当消火栓出口压力超过0.5MPa时应设立减压孔板。
13.2.2 隧道外供水系统
隧道外供水系统由取水设施、集水池、泵站、蓄水池和供水管网组成。本隧道消防水源来自进口附近的山间溪流。取水设施由滚水坝、沉砂井等组成。沉砂井设立在滚水坝的下方,再下方设一座300m3集水池,集水池设有进水管、出水管、放空管、溢流管、通气管,在集水池进出口处应设立格棚以防止浮流物阻塞管道,集水池旁设泵房一座,泵房内设离心式清水泵2台,一主一备。系统设一座300m3矩形蓄水池,池底的标高能使隧道消防管网有不小于0.4MPa的压力,蓄水池设有进水管、出水管、放空管、溢流管、通气管。
泵房主用水泵由蓄水池水位高低自动控制启动向蓄水池供水,备用水泵手动控制,蓄水池水位传感器的控制电缆随DN100进水管道布置。
隧道外消防管道采用 DN150 承插式A级给水内外加厚铸铁管,青铅封口,管道埋设深度为1米左右,适当设立柔性套管以保证热胀冷缩对管网产生的不利影响,管道经除锈后刷环氧煤沥青底漆一道及面漆两道进行防腐,管道需进行保温解决。系统工作压力不小于0.4MPa 。
13.2.3 集水池、蓄水池
供水系统的集水池、蓄水池均为钢筋混凝土结构,有效容积300m3。
(一)使用条件
1、 抗震烈度:7度
2、覆土条件:池顶覆土厚500mm
3、地下水位:地下水位允许高出集水池底板面上1.4m
4、地基承载力设计值:f ≥ 100 kPa
(二)材料
1、工艺管道
(1)钢制管件、管道支架等均先刷底漆一道,再刷防锈漆二道(无毒)
(2)铸铁直管及管件规格按中华人民共和国《灰口铸铁管件》(GB3420-82)采用。
(3)承插铸铁管道采用石棉水泥接口。
2、混凝土
(1)垫层为C10。池体为C25。
(2)池体抗渗标号S6。
3、钢筋:直径≤10 时用Ⅰ级钢筋;直径> 10 时用Ⅱ级钢筋。
4、钢梯、预埋件采用Q235(原A3钢)。
5、粉刷
(1)水池内壁、顶板底面和底版顶面,用1:2防水水泥砂浆抹面,厚20mm。
(2)水池外壁、支柱和其它表面用1:2水泥砂浆抹面,厚15mm。
(三)本图内检修孔、集水池、铁梯、穿墙管、穿墙管加固、水管吊架、通风孔等均另见标准图《钢筋混凝土清水池附属设构配件图》(96S821)、《钢制管道零件》(S311)、《水池通气管、吸水喇叭管及支架》(90S319)。
(四)施工制作规定
1、本图尺寸均以毫米为单位,标高以米为单位。
2、施工期间注意基坑排水,防止水池上浮。
3、水池土建完毕后,覆土回填工作应沿水池四周及池顶分层均匀回填,防止超填。顶板表面覆土时要避免大力夯打。对于设立在地下水区的水池应在试水合格后立即回填,先填池顶土,后填四周土。
4、本地基承载力达不到设计值时,应采用措施解决并报设计单位批准。
5、水池抹面之前先做充水实验,充水分三次,
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