B7公路合同段设计说明.doc

西部开发省际公路通道重庆至长沙高速公路武隆至水江段 第B6、7合同段 白马隧道设计说明
西部开发省际公路通道重庆至长沙公路武隆至水江段第B6、7合同段
羊角隧道施工图设计说明

第 14 页 共 14 页 SⅥ-1
1、设计依据及设计原则
受重庆高速公路发展有限公司委托，我院承担了西部开发省际公路通道重庆至长沙公路武隆至水江段的施工图设计任务。羊角隧道位于该路段的第B6、7合同段内。
隧道设计遵循安全、经济、合理的原则，在遵守交通部颁发《公路隧道设计规范》的同时，借鉴国内若干类似条件隧道的实例，按新奥法理论，结合隧道实际情况进行设计。

2、设计依据及技术标准
2.1设计依据
隧道勘测设计按以下标准、规范及规程进行。
（1）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）
（2）《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）
（3）《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）
（4）《公路路线设计规范》（JTJ011-94）
（5）《公路路基设计规范》（JTJ013-95）
（6）《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2002）
（7）《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）
（8）《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）
（9）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）
（10）交通部1996年1月1日颁发《公路工程基本建设项目建设文件编制办法》
（11）中华人民共和国工程建设标准强制性条文《公路工程部分》

2.2主要技术标准
（1）设计行车速度：80Km/h
（2）设计交通量：2009年：9228辆/日
2020年：20880辆/日
2028年：36990辆/日
（3）隧道建筑限界
限界净宽：10.50m
行车道宽度：2×3.75m
限界净高：5.0m
（4）行驶方向：单向行驶。
（5）设计荷载：公路一Ⅰ级
（6）隧道内卫生标准：
A、一氧化碳（CO）允许浓度：250ppm
B、烟尘允许浓度：
正常营运时为0.0070m-1；当烟雾浓度达到0.012m-1时采取交通管制措施，维修时，烟雾浓度不大于0.0035m-1

2.3对初步设计审查意见的执行情况
初步设计审查提出的主要意见有：
（1）应加强隧址区工程地质勘察与分析工作，合理划分围岩类别，为隧道支护衬砌结构设计和开挖施工提供准确的设计依据
执行情况：本隧道主要地质问题为岩溶与岩溶水、穿煤与瓦斯、高地应力等，针对主要问题展开工程地质详勘，详勘钻孔对隧道穿越的每一地层进行了控制，重点控制了吴家坪组煤系地层，通过钻孔取样试验，按新隧规围岩分级的方法，定量和定性相结合对隧道围岩级别进行合理划分。
（2）隧道洞门设计应充分考虑地形、地质及自然环境条件，尽量减少洞口开挖。洞门形式应简单实用并与周围环境协调。
执行情况：进出口地形陡峻，受猫儿沟大桥和郭溪沟大桥的控制，进出口均无法设计为削竹式洞门，采用接长明洞的端墙式，控制洞口边仰坡高度，并通过绿化与周围环境协调。
（3）同意根据新奥法原理设计的复合式衬砌方案，各项支护参数应根据隧道地质勘察资料、围岩类别及相应的工程类比进行调整，做到安全合理。原则同意隧道防排水方案，各项措施还需进一步完善，以保证其有效性。
执行情况：根据新隧规，通过工程类比和结构计算，对各级围岩支护参数进行了调整，调整的主要内容有Ⅴ级围岩二次衬砌加厚5cm，超前小导管纵向间距缩短为1.6m，各级围岩预留变形量调小，洞口段采用钢筋混凝土衬砌，使隧道结构设计更安全合理。根据新隧规，对隧道防排水方案进行了完善，设置了中心排水管，做到洞内洁污水分流，更环保，路面下设置了横向排水盲沟，排除灰岩段丰富的地下水，保证排水系统更有效。
（4）施工图阶段应进一步完善弃渣场地、施工期和运营期隧道废水处理方案。
执行情况：完善了弃渣场地设计，施工期隧道废水在洞口设置污水处理池进行处理，运营阶段洁水通过中心排水沟排出，隧道清洗污水通过纵向边沟排出，纵向边沟每隔50m设置沉沙池，洞口设置沉沙池对污水进行沉淀处理。

3、工程概况
3.1 地理位置、地形地貌
羊角隧道位于重庆市武隆县羊角镇与白马镇境内。国道319线由西向东顺乌江隧道轴线呈近平行通过。进口距涪武公路约1.5Km，有简易公路相通；隧道出口距白马镇约4Km，有老319线及武隆县水泥厂自修公路相连通，交通较为方便。隧道穿越山脉呈脊状，受构造控制，多沿南北向展布，隧道轴线地面最高点位于洞身段的小窝砣，标高为1280m，一般地面标高为500～1000m，最低点位于进口猫儿沟板桥，标高为300m左右，相对高差多在200～700m，总体上为溶蚀、构造剥蚀中～深切中低山地貌。

3.2 气象、水文
气象：隧址区属亚热带湿润季风气候区，具有多雨、多雾、寒冷的特点，雨量充沛，四季分明。据武隆气象局资料，1993～2002年历年日最大降雨量138.5mm（1998.7.21），降雨量集中在5～9月，年平均降雨量986.82mm，最大年降雨量1417.2mm（1998年）。历年主导风向为E，10年平均气温17.5℃，日最高气温40.7℃（1997.8.31），日最低气温-1.8℃（1993.1.24），月平均最低气温6.0℃，月平均最高气温29.2℃。历年平均雾天数44天，年平均无霜期310天。
水文：隧址区均属乌江水系，其支流在隧道进口为猫儿沟，隧道出口为郭溪沟，其次级水流一般发源于中低山沟谷中，明显受构造控制，多为树枝状水系，局部也形成羽毛状水系。以白果坪～郭房子～摩子岩一带山脉为分水岭。乌江位处隧道轴线北侧下方，为区内的最低侵蚀基准面，也是白果坪～摩子岩山以北的侵蚀基准面，猫儿沟为隧道东侧进口一带侵蚀基准面，郭溪沟为隧道西侧出口一带的侵蚀基准面，从平面而言已将隧道区切割成一个独立的水文地质单元，总体上区内横向冲沟不发育，垂直隧道轴线南西～北东向发育少量的斜向季节性冲沟，冲沟坡度较大，坡角一般为25°～35°，局部为50°。地表冲沟担负起了隧道区内地表水和地下水的排泄任务。由于冲沟不发育且浅切，沟底坡角大，故每当暴雨发生，地表排水通畅，山洪暴发时消涨亦快。
3.3隧道
羊角隧道上下行分离设置，分离式路基设计线间距30.79～39.93m，隧道轴线间距41.29～50.43m，受平曲线影响，全隧道轴线之间的距离由41.29渐变为50.43m。左线隧道长6655.5m（ZK21+068～ZK27+723.5），右线隧道长6676m（K21+063～K27+739），属特长隧道。
左洞设计线进口段处于R-3300m的圆曲线上（ZK21+068～ZK21+564.596），长496.596m，右洞设计线洞身段处于R-3300m的圆曲线上（K21+063～K21+547.360），长484.36m，洞身段、出口段均处于直线上。左线隧道设计纵坡0.5％，长3432m（ZK21+068～ZK24+500），-0.84％，长3223.5m（ZK24+500～ZK27+723.5），右线隧道设计纵坡0.5％，长3437m（K21+063～K24+500），-0.85％，长3239m（K24+500～K27+739）。左洞ZK21+068～ZK21+330处于R-80000m的竖曲线上，ZK24+232～ZK24+768处于R-40000m的竖曲线上，ZK27+508.654～ZK27+723.5处于R-50000m的竖曲线上，右洞K21+063～K21+235处于R-60000m的竖曲线上，K24+230～K24+770处于R-40000m的竖曲线上，K27+537.563～K27+739处于R-50000m的竖曲线上。
隧 道 表 表1
隧道名称
进口桩号
设计标高（m）
出口桩号
设计标高（m）
备注
羊角左线隧道
ZK21+068
343.97
ZK27+723.5
334.02
人字坡
羊角右线隧道
K21+063
344.18
K27+739
333.67
人字坡

隧道衬砌内轮廓按建筑限界宽10.5m，高5.0m拟定，为R=5.5m的单心圆曲墙圆拱，隧道净宽10.79m，净高7.00m，内净空面积64.25m2，内净空与建筑限界之间的净空满足拱顶悬挂2台SDS-112K-4P-22型射流风机，并预留了内装饰层净空，同时还考虑了照明、消防、交通工程等营运管理设施所需空间。

4、工程地质
4.1地质构造
隧道区地质构造位处新华夏系第三沉降带之川东褶带东缘之羊角背斜西翼，其西邻北东南西向构造体系之白马向斜，东邻冷水垭甘田湾向斜。
羊角隧道位处羊角背斜西翼，隧道穿越地层为单斜岩层，岩层产状290~300°∠20～34°，由进口至出口倾角呈变缓的趋势，受地质构造影响较重。区内构造较简单，未发现有断层通过，隧道轴线与岩层走向呈（60°～80°）大角度相交。
4.1.1羊角背斜
羊角背斜由四方山、斑竹湾一带进入测区，在碑垭口被老场断层顺扭错断，向北穿过乌江，最后倾伏于马颈子附近，与大耳山背斜呈斜鞍相接。南段轴向为近南北向；中段轴向为北15°～25°西；北段又转向为近南北向。整个轴线呈“S”形。轴部最老地层寒武系上统及奥陶系出露于乌江两岸，其余部分均由志留纪地层组成轴部。两翼地层为二叠系及三叠系下统。背斜轴部平缓。北段两翼不对称，西翼陡，倾角40°～80°，东翼缓，倾角20°～55°；南段两翼近对称，倾角13°～35°。
4.1.2节理裂隙
隧道区裂隙较发育，隧道进口主要发育有3组：①126°∠64°、②69°∠73°、③214°∠12°。隧道出口主要发育有组：①319°∠76°、②141°∠56°、③224°∠87。
4.2地层岩性
隧道区表层零星覆盖第四系全新统崩坡积层（Q4c+dl）、滑坡堆积体层（Q4del）、残坡积层（Q4el+dl）块、碎石土，下伏岩层为三叠系下统飞仙关组（T1f1～3）一至三段、二叠系上统长兴组（P2c）、二叠系上统吴家坪组（P2w1～2）一至二段、二叠系下统茅口组（P1m）、二叠系下统栖霞组（P1q）、二叠系下统梁山组（P1L）。志留系下统罗惹坪组（S1lr1～2）一至二段、志留系下统小河坝组（S1x）、志留系下统龙马溪组（S1L）、奥陶系中上统五峰组（Q3w）、临湘组（Q3L）、宝塔组（Q2b）、十字铺组（Q2s）、奥陶系下统大湾组（Q1d），岩性主要为灰岩、泥灰岩、白云岩、水云母页岩、炭质页岩、石英粉砂岩等。根据地面地质测绘及本次钻探揭露，隧道区穿越地层由新至老分述如下：
4.2.1 第四系（Q）
（1）第四系全新统崩坡积层（Q4c+dl）
块、碎石土：灰黄色，主要由灰岩块碎石及粘土组成。地表分布块径较大的块石，含量约为10～15％，直径200～3000㎜，局部可达5000㎜以上，碎石粒径一般为20～180㎜，土石比约为7：3，均匀性差，松散，局部具架空现象。主要分布于隧道进、出口和洞身段陡崖坡脚地形较为平缓的斜坡地段。
（2）第四系全新统滑坡堆积层（Q4del）
块、碎石土：灰黄色、杂色，主要由灰岩、页岩、粉砂岩块碎石及粘土组成，成分较为杂乱。地表分布块径较大的块石，含量约为10～15％，直径200～3000㎜，局部可达5000㎜以上，碎石粒径一般为5～200㎜，土石比约为6：4，均匀性差，稍密～中密。主要分布于洞身段羊角滑坡体分布区。
（3）第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）
碎石土：灰黄色，主要由灰岩、页岩碎石及粘土组成。块石直径50～200㎜，土石比约为8：2，均匀性差，密实，稍湿。零星分布于隧址区地形较为低洼的山顶平台地段。
4.2.2三叠系下统飞仙关组（T1f2-3）
（1）第三岩性段（T1f3）
黄灰色薄层泥质灰岩，底部为2～13m灰绿色水云母页岩，厚37-50m 。钻孔揭露最大垂直厚度为51.86m，主要分布于隧道洞身段。
（2）第二岩性段（T1f2）
灰色中厚层灰岩，微晶结构，夹紫灰色薄层状含泥质灰岩，厚126～205m。钻孔揭露最大垂直厚度为167.26m，主要分布于隧道出口段。
4.2.3二叠系上统长兴组（P2c）
灰、浅灰色厚层状生物碎屑灰岩，微晶结构，中厚层状构造，局部夹燧石团块及薄层硅质岩，厚95m。钻孔揭露最大垂直厚度为126.98m，分布于隧道洞身段。
4.2.4二叠系上统吴家坪组（P2w）
（1）第二岩性段（P2w2）
灰、深灰色含生物碎屑灰岩，微晶结构，中厚层状构造，夹薄～中厚层硅质层。厚100-120m 。钻孔揭露最大铅直厚度为117.13m。分布于隧道洞身段。
（2）第一岩性段（P2w1）
灰、白灰色粘土岩、炭质页岩夹薄煤层，煤厚一般为0.20～0.30m，最厚可达0.60m。本层厚约3.50m。钻孔揭露最大铅直厚度3.30m，分布于隧道洞身段。
4.2.5二叠系下统茅口组（p1m1～2）
（1）第二岩性段（P1m2）
灰、浅灰色灰岩，微晶结构，厚层状构造，顶部含大量燧石团块及少量有机质页岩，厚度250～290m。钻孔揭露最大垂直厚度7.33m ，分布于隧道洞身段。
（2）第一岩性段（P1m1）
灰、深灰色生物碎屑灰岩，微晶结构，块状构造，具眼球状构造，夹有机质页岩，厚度85～100m。钻孔揭露最大铅直厚度44.43m ，分布于隧道洞身段。
4.2.4二叠系下统栖霞组（P1q）
灰、深灰色灰岩，有机质生物碎屑灰岩，微晶结构，中厚层状构造，具眼球状构造，夹薄层有机质页岩，厚度89m。钻孔揭露最大铅直厚度129.90m，分布于隧道洞身段。
4.2.5二叠系下统梁山组（P1L）
灰绿、浅灰色粘土岩（或铝土岩），含鲕状绿泥石透镜体，顶部为灰黑色炭质页岩夹煤线，该层含铝土矿，抗风化能力较弱，多形成负地形，厚3-8m。钻孔揭露最大铅直厚度14.46m，分布于隧道洞身段。
4.2.6志留系下统罗惹坪组（S1lr1～2）
（1）第二岩性段（S1lr2）
灰、灰绿色水云母页岩与薄层水云母粉砂岩，粉砂泥质结构，块状构造，页理发育，以水云母等粘土矿物为主，厚304m ，层间结合一般或好，未见或很少见分离现象。钻孔揭露最大铅直厚度263.51m，主要分布于隧道洞身段。
（2）第一岩性段（S1lr1）
灰、灰绿色水云母页岩、含粉砂质页岩，夹生物碎屑灰岩，粉砂泥质结构，块状构造，页理发育，以水云母等粘土矿物为主，厚338m，层间结合一般或好，未见或很少见分离现象，质硬。钻孔揭露最大铅直厚度为210.68m，主要分布于隧道洞身段。
4.2.7志留系下统小河坝组（S1x）
黄灰、浅灰色厚层状、块状泥质（或水云母）石英粉砂岩夹页岩，粉砂泥质结构。斜层理及交错层理发育，厚362m。钻孔揭露最大铅直厚度188.60m，主要分布于隧道洞身段。
4.2.8志留系下统龙马溪组（S1L）
顶部83m 为灰、灰绿色粉砂质水云母页岩，下部94m为黑色炭质粉砂质水云母页岩，页理发育，分布于隧道洞身段。
4.2.9奥陶系上统五峰组（O3w）
黑色炭质页岩，夹硅质页岩，厚8-10m，质较硬。钻孔揭露最大铅直厚度21.60m。分布于隧道洞身段。
4.2.10奥陶系上统临湘组（O3L）
黄绿色厚层状泥质灰岩，泥晶结构，厚10-11m 。钻孔揭露最大铅直厚度30.10m。分布于隧道洞身段。
4.2.11奥陶系中统宝塔组（O2b）
灰色中厚层状灰岩，微晶结构，具龟裂纹构造，厚15-17m 。钻孔揭露最大铅直厚度16.25m，分布于隧道洞身段。
4.2.12奥陶系中统十字铺组（O2s）
灰色厚层状、块状生物碎屑灰岩，顶部0.40m为瘤状泥质灰岩，微晶结构，厚11m 。钻孔揭露最大铅直厚度32.45m，分布于隧道洞身段。
4.2.13奥陶系下统大湾组（O1d）
上部56m为灰黄色粉砂质页岩及薄层状水云母粉砂岩，中部11m为块状生物碎屑灰岩，下部99m为灰绿色水云母页岩，夹生物碎屑灰岩。厚166m。本次勘察钻孔揭露该层最大铅直厚度为60.83m，主要分布于隧道进口段。

4.3　不良地质现象
根据现场调查，隧道区的不良地质现象主要有：滑坡、危岩、采空区、岩溶、穿煤压煤及有害气体等。
（1）滑坡：分布于洞身段羊角镇后山上，分别为羊角镇滑坡、杨家湾滑坡、秦家院子滑坡，与隧道右洞轴线水平距离分别为600m、800m、950m，对隧道建设基本无影响，隧道施工对滑坡体及斜坡土体稳定性不会造成直接影响。但隧道通过滑坡段时仍需要控制爆破药量，并加强对滑坡的监测。
（2）危岩：分布于进口和洞身段羊角镇南西侧陡崖等处，主要为猫儿沟危岩体和羊角镇后山危岩群。羊角镇后山危岩群与洞顶垂直距离大于400m ，危岩与隧道建设施工不会存在直接的相互影响；进口处危岩体距离隧道洞顶约120m，隧道建设施工时应控制爆破药量并加强危岩监测。
（3）采空区：主要分布于羊角镇后山，分别为大湾煤矿（武隆县硫铁矿）、朱家湾的石合煤矿以及岩角坪煤矿岩角坪煤矿。
大湾煤矿（武隆县硫铁矿）地处武隆县羊角镇大湾，位于隧道右侧斜坡地段，距离隧道右轴线约730m，采空区最低标高+502m，高于隧道顶部约150m，对隧道无影响；岩角坪煤矿地处武隆县羊角镇岩角坪，位于隧道左侧陡崖之上，距离左洞轴线约200m，采区内最低标高在1000m以上，高于隧道顶部约650m，对隧道无影响；朱家湾石合煤矿，地处武隆县羊角镇田坪村七社（朱家湾），位于隧道轴线顶部上方，采空区最低标高约+890m，高于隧道洞顶约540m，对隧道无影响。
（4）岩溶与岩溶水：隧道区岩溶受地质构造及地层岩性控制，分布成带状，与岩层走向近一致，其发育区主要分布于里程ZK24+000～ZK26+700段的P1q、P1m、P2c、T1f1、T1f2、T1f3地层。隧道区岩溶地下水丰富，赋存于岩溶管道（暗河、溶洞）中，当隧道通过岩溶及岩溶水发育的地段时，可能发生突发性突水、突泥。K22+000～出口段隧道穿越岩性主要为P1q、P1m、P2c、T1f1、T1f2、之灰岩，其岩溶发育，地下水丰富，尤其是K22+000～ K24+000段，隧道通过这些段时，应预防产生岩溶突水，加强超前预测、预报地质工作，采取以堵为主，疏通为辅的防治方案。
（5）穿煤压煤及有害气体
隧道穿越含煤地层P2w，其底部仅含一层可采煤层，煤层厚0.30～0.80m，煤层上部为0.40～0.80m厚的硫铁矿。含煤岩层产状为296～300°∠26～28°。按隧道两侧、上下各100m 为禁采区，煤层平均厚0.50m，煤层体自重1.50吨/m3，以煤层倾角28°计算，压覆煤炭储量约为76000吨；硫铁矿矿层厚0.60m，矿体自重2.50吨/m3，压覆硫铁矿储量150000吨。
隧址区有毒有害气体主要为P2w煤层瓦斯和P1q灰岩中浅层天然气，羊角隧道穿过深部K1煤层具有煤与瓦斯突出危险。
4.4地震
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）之图A1和图B1，场地抗震设防烈度6度，隧址区地震动峰值加速度0.05g。按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），场地土为坚硬土，建筑场地类别为Ⅴ级，为建筑抗震一般场地，设计特征周期0.35s。
4.5水文地质条件
隧道由进出口的山间冲沟（猫儿沟和郭溪沟）和北侧乌江及南侧白果坪～摩子岩一带垄状山脉构成一个相对独立的水文地质单元，单元内植被发育，水土保持较好，雨量充足，分布较丰富的地下水。
隧道区含水层与隔水层相间分布，决定了地下水横向（穿层）运动不明显，地下水接受大气降雨补给，多沿岩层走向（南北向）向乌江排泄，其层间水力联系较差，局部受构造（裂隙节理等）影响，有一定的水力联系。迳流方向主要是南北向（向乌江排泄），局部有所变化，分别向猫儿沟及郭溪沟排泄，地下水类型主要由碳酸盐岩类岩溶水、风化带网状裂隙水及松散岩类孔隙水组成。乌江及其支流分别为地表水、地下水最低排泄准面。
4.5.1 地下水类型及富水性
根据地下水的赋存条件，隧道区内地下水可分为松散岩类孔隙水、碎裂风化带网状裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水。第四系全新统崩坡积层（Q4c+dl）、块碎石土和残坡积（Q4el+dl）粘土中所含松散岩类孔隙水分布零星，多在雨季存在，迳流短，排泄快，是影响表层覆盖土层稳定的主要因素，水量变化大且贫乏。风化带网状裂隙水主要分布于志留系下统S1lr、S1x、S1L组，区内地下水主要为二叠系上、下统和三叠系下统各组碳酸盐类岩石中的岩溶水，流量变化大，多呈集中式排泄。
（1）碳酸盐岩类岩溶水分布及富水特征：隧道区碳酸盐岩类主要分布于ZK23+700至出口，岩溶水受岩性和构造裂隙控制，其含水均匀性差，水量变化大（几吨至几万吨），主要集中在ZK24+700～ZK26+300之P1q、P1m、P2c及T1f等地层，岩溶发育，地表调查可见有溶洞及落水洞，其受岩性及构造控制，主要呈带状发育分布，发育程度极不均匀。溶洞、漏斗、落水洞大几十米～百米，小的仅为几十毫米，其发育分布情况基本与地下水流向一致，为隧道区主要的含水层。
（2）碎屑岩类风化带网状裂隙水分布及富水特征：主要分布于进口至ZK23+700隧道段之S1lr、S1x、S1L地层，其含水量小，分布不均，无统一的水位面。据初勘CZK1、CZK3钻孔抽水试验结果：页岩、粉砂岩渗透系数0.00602m/d，为弱透水，为隧道区主要相对隔水层。

4.5.2 地下水补给、径流、排泄特征
乌江构成隧道区的最低侵蚀基准面，也成为区内的主要迳流排泄通道。区内地下水因受岩性、构造及地形条件的控制，各含水层自成补给、迳流、排泄系统，相互间水力联系弱，无统一的地下水位面，富水性主要受节理裂隙及碳酸盐岩类的岩溶发育程度的控制，地下水的富集与分布极不均匀。
隧道区山体斜坡上部无常年性地表水体，地下水主要接受大气降水的补给，补给方式主要是沿岩体中的裂隙等向下渗透。当含水层通过地表露头从外部获得补给后，便沿节理裂隙及岩溶管道（溶洞、漏斗、落水洞、溶隙等）系统下渗运移，迳流受沟谷切割控制，地下水常作短途运移后，于沟谷或地势低洼处分散排泄。迳流方向总体向北排泄入乌江，局部东西向分别向猫儿沟和郭溪沟排泄。区内存在煤矿、硫铁矿地下开掘等的人工排泄途径。
4.5.3　地下水的动态变化
由于区内地下水接受补给的来源单一，主要为大气降水，故地下水的动态变化同大气降水密切相关，一般随着降雨量的变化而变化，受大气降水控制显著。总之，地下水流量动态变化大，井泉、溶洞水流量在平水期与丰水期的变化显著。
4.5.4 地下水水质类型及其腐蚀性
水质分析结果表明：区内地表水PH=7.58～7.64，SO42-含量18.25～47.07mg/L，HCO3-含量82.98～202.58mg/L，Mg2+含量4.38～11.67mg/L，水化学类型为HCO3-—Ca2+型水；区内地下水PH=7.78～9.18，SO42-含量22.09～118.16mg/L，HCO3-含量134.24～158.64mg/L，Mg2+含量3.40～11.67mg/L，水化学类型为HCO3-—Ca2+型水。根据《公路工程地质勘察规范》JTJ064—98附录D判定，区内地表、地下水对砼无结晶类、分解类、结晶分解复合类腐蚀。
4.6 隧道主要工程地质问题评价
4.6.1区域稳定性评价
隧址区场地范围内及邻近周边地区地层连续稳定，未见有断层通过；未见存在构造破碎带和软弱夹层等不良地质作用，场地区域稳定。隧道穿越地段岩层稳定，适宜隧道建设。
4.6.2 洞口工程地质问题评价
4.6.2.1 进口（长沙端）洞口工程地质问题评价
隧道进口位于猫儿沟谷坡底部，为反向坡。洞口地面表层覆盖崩坡积土层，厚约0～2.9m，斜坡基岩大部出露。岩层层间结合良好，未见有分离现象，无层间泥化软弱现象，成洞条件好。

4.6.2.2 出口（重庆端）洞口工程地质问题评价
左、右线隧道出洞口均位于斜坡底部陡崖上部，未见滑坡、崩塌等不良地质现象，左、右线出口自然边坡稳定，左、右线隧道出口为顺层坡，主要由T1f2灰岩及少量O4c+dl块石土组成，岩层产状为297°∠24°，其稳定性受岩体中的裂隙控制，岩体主要发育319°∠76°、141°∠56°、224°∠87°三组节理。隧道出口按左、右线设计路面标高进行洞口开挖，将形成高度不等的边坡，左侧堑坡倾向355°、右侧堑坡倾向175°。出口堑坡由T1f2灰岩和O4c+dl块石土组成，块石土厚1.6～10m，右洞厚于左洞，岩体中主要发育三组裂隙其产状分别为：319°∠76°、141°∠56°、224°∠87。左侧边坡岩体已被裂隙割成楔形体，开挖中可能产生局部掉块现象。右侧岩体受裂隙切割呈楔形体状，其稳定性较差，在进行洞口开挖中易产生塌落现象，该段边坡岩层倾向与边坡坡向基本相同，属顺向岩质边坡，钻探结果证实岩层层间结合一般，很少见有分离现象，物探波速测试表明未见层间泥化软弱夹层，大量的地面调查观测与钻探一致，故可以判断隧道左、右线出口岩层边坡不会发生整体大规模的滑移可能，但开挖中存在产生局部塌落及掉块的可能。

4.6.3 洞身稳定性评价
4.6.3.1 隧道围岩的分级与分布
根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）隧道围岩分级原则，结合勘察隧址区岩体的工程地质特征，此次隧道围岩的分级原则主要从岩体的饱和抗压强度、节理裂隙发育程度、地下水影响程度结合结构特征、岩体质量指标、岩体声波波速、岩石风化程度等进行综合评价，将隧道围岩分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三种级别。
（1）Ⅲ级围岩主要分布在三叠系下统飞仙关组二段灰岩、二叠系吴家坪组、茅口组灰岩、奥陶系中、上统十字铺组、宝塔组、临湘组灰岩地层中。
（2）Ⅳ级围岩主要分布在三叠系下统飞仙关组泥灰岩、二叠系下统吴家坪组页岩、梁山组铝土岩、志留系下统罗惹坪组一、二段页岩、小河坝组泥质粉砂岩、龙马溪组页岩、奥陶系下统大湾组页岩地层中。
（3）Ⅴ级围岩主要分布在奥陶系下统大湾组页岩、出口崩坡积层地层中。
具体分布详见隧道地质纵断面设计图。
4.6.3.2洞身稳定性
（1）Ⅲ级围岩洞身稳定性
Ⅲ级围岩岩性为二叠系、奥陶系的灰岩，硬质岩呈块（石）碎（石）状镶嵌结构。其节理较发育，层间结合较好，稳定性较好，拱部无支护时可产生小坍塌，侧壁基本稳定，爆破震动过大易坍。
（2）Ⅳ级围岩洞身稳定性
Ⅳ级类围岩岩性为二叠系的灰岩及志留系的粉砂质页岩，石英粉砂岩。硬质岩呈碎石状压碎结构，软质岩呈块（石）碎（石）状镶嵌结构。其节理较发育，层间结合较差，稳定性较差，拱部无支护时可产生较大的坍塌，侧壁有时失去稳定。
（3）Ⅴ级围岩洞身稳定性
Ⅴ级围岩岩性主要为灰岩、粉砂质页岩, 呈角（砾）碎（石）状松散结构，受风化作用影响相对较重，裂隙较发育，故稳定性差，围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁亦会经常小坍塌，浅埋时易出现地表下沉或坍塌至地表。
4.6.4 水文地质评价
（1）水文地质评价
隧道区水文地质条件较复杂，碎屑岩类风化带网状裂隙水主要分布于进口至ZK23+700段S1lr、S1x、S1l地层，其含水量小，分布不均，无统一的水位地下水，页岩、粉砂岩渗透系数0.00602m/d；为弱透水，为隧道区主要相对隔水层。区内地下水主要为碳酸盐岩类的岩溶管道水，集中在ZK24+700～ZK26+300之P1q、P1m、P2c及T1f等地层，由于岩溶发育的不均匀性，从而会导致地下水的分布与富集亦不均匀，施工时局部岩溶管道发育地段可能呈集中涌水，有发生瞬时性的灾害突水可能。
（2）隧道涌水量预测
ZK21+068～ZK25+120段平均涌水量为1680 m3/d ，ZK25+120～ZK27+723.5平均涌水量为34014m3/d。最大涌水量按平均涌水量的2倍考虑，则全隧道涌水量为71388 m3/d。若左、右线隧道同时施工，则相当于一侧进水的隧道，此时涌水量按推荐值的一半考虑，即左线隧道涌水量Q左=35694m3/d，右线隧道涌水量Q右=35694m3/d。
4.6.5 岩溶工程地质评价
隧道区大的岩溶形态多分布在标高650m以上及地表，隧道轴线处路面设计标高附近岩溶规模一般不大，以溶穴、溶孔、岩溶裂隙为主，岩溶管道高度一般小于3m，故羊角隧道穿越可溶岩地层时遇到大的岩溶管道的可能性小。
4.6.6岩溶水的危害
岩溶水突水突泥问题是本隧道最严重的工程地质问题，岩溶主要集中在P2C与T1f1、P2w和P1m与P1q、P2w接触带附近，这些地段也是岩溶水富集的地段，隧道穿越岩溶水富集地段时局部发生突水、突泥。最易发生突水、突泥的隧道位置为P1q、P1m、P2w、P2c之间接触带。
4.6.7采空区
隧道区三处采空区距隧道水平距离最近为150m，均高于隧道顶150m以上，采空区对隧道无影响。
4.6.8穿煤、压煤与有害气体评价
4.6.8.1穿煤与压煤
隧道穿越含煤地层P2w，其底部仅含一层可采煤层，煤层厚0.30～0.80m，煤层上部为0.40～0.80m厚的硫铁矿。隧道穿越煤层时需作好超前探瓦斯工作，揭煤时应进行石门揭煤设计。
穿煤段需按隧道两侧、上下各100m划为禁采区，压覆煤炭储量约为76000吨，压覆硫铁矿储量150000吨。
4.6.8.2有毒有害气体
隧址区有毒有害气体主要为P2w煤层瓦斯和P1q灰岩中浅层天然气。据区域资料及渝怀铁路隧道施工情况，隧址区P1q灰岩中含有少量浅层天然气。
4.6.8.2.1煤层含瓦斯情况及煤与瓦斯突出危险性
（1）二叠系上统吴家坪组地层所含煤层相对较厚，是瓦斯的主要富集层， K1煤层处（标高约340m，埋深约500m）已位于瓦斯风化带之下的甲烷带内，瓦斯组份中应是以甲烷为主（＞80％），另有少量的二氧化碳、氮气及甲烷的同系化合物（乙烷）。
（2）煤层瓦斯压力在1.39～1.95MPa之间，隧道穿过煤层处的瓦斯压力取值为1.95MPa。
（3）煤层瓦斯含量： 11.33 m3/t。
（4）煤与瓦斯突出危险性评价：隧道穿过深部K1煤层具有煤与瓦斯突出危险。
4.6.8.2.2隧道施工过程瓦斯涌出量预测及分级
（1）隧道揭煤工作面瓦斯涌出量预测
瓦斯涌出量由爆落煤炭的瓦斯涌出量和隧道周边煤壁的瓦斯涌出量两部分组成，隧道深度煤层已经处于甲烷带范围内，当隧道施工揭露煤层时，其平均瓦斯涌出量为1～1.5m3/min之间，按30％的不均衡系数考虑，最大不超过2m3/min。
（2）隧道瓦斯危险程度划段
左线ZK25+064～ZK25+489、ZK26+714～ZK27+069属瓦斯段。
右线K25+036～K25+461、K26+657～K27+012属瓦斯段。
4.6.9地应力及地温
隧址区属低地应力区，沟谷切割，构造应力得以释放，加之本隧道围岩大多含地下水，发育有岩溶裂隙，地应力亦将得到一定释放。因而水平主应力对围岩洞壁的稳定性影响不大，隧址区属于自重应力为主的应力场，对围岩洞顶的稳定不利。隧道在深埋段施工中可能产生局部洞顶掉块、剥离现象，构造应力集中产生的岩爆及软岩大变形的可能性不大，施工时加强监测即可。
据本次物探综合测井显示，地温随深度变化不大，洞身段15～20°，利于隧道施工
4.6.10膨胀性围岩
隧道通过二叠系下统梁山组（P1l）地层时，P1l铝土岩为高岭石粘土岩，其主要矿物成分为膨胀性弱的高岭石，含量为98％，三铝石占1％，膨胀性极小。
4.6.11 隧道建设对环境的影响评价
（1）隧道进出口洞口段边仰坡开挖，将改变原边坡的自然稳定性，洞口开挖应严格控制开挖坡度，同时及时作好必要的护坡处理和地面排水工作。
（2）隧道开挖会造成区内地下水位下降，地表部分井泉流量将会减小或断流，对原本缺水的岩溶灰岩地区的城镇居民和山地农民的饮用水造成影响。
（3）隧道将压覆部分矿产，所穿越含煤（包括硫铁矿）地层，在影响隧道通过的一定范围内，都应设立禁采区。

4.7 天然建筑材料及施工用水电
（1）条（块）石料
隧道区内及邻近(10km)无砂岩分布，条石料需场外运入，但灰岩分布众多且可直接开采片石。区域内出露侏罗系中统沙溪庙组与三叠系上统须家河组的厚层长石石英砂岩，其饱和单轴抗压强度一般可达50Mpa，武隆白云乡、长坝镇及涪陵白涛等处均有石料场，可采块石，但运距较远，储藏地距工点约20～60Km，有公路及乌江水路与施工地相连，交通较方便。
（2）砂砾石料场
乌江穿越隧道区内，沿江分布有较多的漫滩，有丰富的砂、砾石料。隧道施工中产生的灰岩废渣可作为人工砂、砾石料的原料，料场储藏地距场地运距20Km以内，交通较为便利。
（3）施工及生活用水
乌江及支沟（猫儿沟和郭溪沟）穿越隧道区，为区内的主要河流，故为隧道区内可供隧道施工及营运直接使用的主要供水水源。
（4）施工用电
隧道进出口附近均仅有220V照明线路及动力线路，建议业主结合隧道营运用电，进出口均架设一回路10Kv高压线至隧道口，架设线路长度约进口约1.5Km，出口约300m。

5、隧道设计
5.1隧道洞门设计
洞门位置及形式的选择，本着结构安全、工程经济并适当考虑美观的原则，根据洞口地形、地质条件，经多方案比选，确定进、出口采用端墙式。
洞门边仰坡开挖自上而下逐段进行，边开挖边进行网、锚、喷临时支护。
5.2洞身结构设计
5.2.1洞口段
根据羊角隧道洞口段的地质情况，洞口采用加强衬砌，喷、锚、网和工字钢架作为施工临时支护，Ⅴ级围岩施工铺助措施为超前大管棚（或超前小导管），Ⅳ级围岩施工铺助措施为超前锚杆，以确保洞口段稳固安全。
洞口加强段长度在施工时可根据开挖揭露的地质情况，予以适当调整。洞口段二次衬砌拱墙及仰拱模筑混凝土紧跟开挖进行。
隧道进出口均存在不同程度的偏压影响，设计采用偏压衬砌，为钢筋混凝土。
洞口浅埋加强段各级围岩隧道衬砌支护参数见表2。
洞口浅埋加强段支护参数表 表2
项 目
Ⅳ级围岩
Ⅴ级围岩
衬砌类型
Ⅳa(Ⅳap)
Ⅴa(Ⅴap)
初
期
支
护
C20砼
20cm
25cm
φ6.5钢筋网
@25×25cm
@20×20cm
锚 杆
Φ22全粘接药卷锚杆
@100×100cm,L=3.0m
R25N中空注浆锚杆
@80×80cm,L=3.5m
二 次 衬 砌
45cm
50cm
仰 拱
45cm
50cm
初支加劲措施
14工字钢
18工字钢
铺 助 措 施
超前大管棚（超前小导管）
超前锚杆
注：偏压段为钢筋混凝土，无偏压段为模筑混凝土。

5.2.2洞身一般段
按新奥法原理进行设计，采用复合式衬砌，初期支护以喷、锚、网为主，二次衬砌为模筑混凝土。支护参救根据结构分析与工程类比相结合确定，Ⅳ、Ⅴ级衬砌设仰拱，同时围岩较差段衬砌向围岩较好段延伸10米，以保证结构和施工方法过渡安全。
洞身深埋段各级围岩隧道衬砌支护参数见表3。