02水淹坝隧道说明.doc

说 明一、设计依据1、本项目勘察设计合同书。2、本项目初步设计文件及审批意见关于衡昆国道主干线富宁至广南（鸡街）公路初步设计的批复(交公路发2004539号)。3、业主提供的有关技术要求。二、设计技术标准及采用规范1、主要技术标准 隧道净宽：0.75+0.25+0.5+23.75+0.5+0.259.75 m； 隧道净高：5.0 m； 设计行车速度：80 km/h； 设计荷载：汽车超20级，挂120； 2、主要技术标准公路工程技术标准(JTJ 001-97)公路隧道勘测规程(JTJ 063-85)公路隧道设计规范(JTJ 026-90)锚喷混凝土支护技术规范(GB50086-2001)公路隧道通风照明设计规范(JTJ 026.1-1999)公路隧道施工技术规范(JTJ 042-94)公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89)地下工程防水技术规范(GB50108-2001)三、初步设计审查意见执行情况将左右线隧道间距加大改为分离式隧道。四、隧道概况水淹坝隧道是一座双洞四车道分离式隧道，位于广南县水淹坝村以东。左线起讫桩号为：ZK98+545ZK99+085，长540米。右线起讫桩号为：YK98+505YK99+090，长585米，属中隧道。水淹坝隧道左线富宁端位于直线上，广南端位于R540m（左偏）的曲线上，纵向坡度为1.65的单向坡。水淹坝隧道右线富宁端位于R550m的曲线上，广南端位于R500m的曲线上，纵向坡度为1.65的单向坡。本隧道设人行横洞一处，里程桩号为：K98+790（ZK98+782.256）。 五、地形地貌、气象、地震1、地形地貌隧址区属低中山地貌，植被较发育，左线隧道进、出口段坡度3040，地面标高介于1154.31241.9m之间， 相对高差87.60m，隧道最大埋深71m。右线隧道进、出口段坡度3540，地面标高介于1152.01274.9m之间， 相对高差122.90m，隧道最大埋深96m。 2、气象路线所经区域属亚热带气候，气候湿润特征较为明显，冬无严寒，夏无酷暑，日照较充足，雨水较充沛，雨量集中。广南县为中亚热带及北亚热带气候，年平均降雨量在1071.71198.8毫米之间，多集中于五至十月份，年平均气温16.6，最热月平均气温22.5，最冷月平均气温8.1，无霜期305天，日照百分率42。灾害气候主要为春旱、冰雹和暴雨。3、地震根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相当于地震基本烈度度。六、工程地质、水文地质1、洞口及洞身稳定性进、出洞口地层岩性为坡、残积物，稳定性差，开挖施工易坍塌，无其他不良地质现象。 2、地层岩性据钻探揭示及工程地质调绘，隧址区分布的地层主要为二叠系下统(P1)灰岩、泥灰岩，坡、残积物Q4dl+el。灰岩：分布于隧道前半段，灰白色，隐晶结构，块状构造。弱风化岩体，裂隙不发育，RQD=81，抗拉强度3.3MPa，C=9.3MPa，=45.9。泥灰岩：分布于隧道后半段，青灰色，隐晶结构，中厚层构造。强风化岩体，裂隙发育，微张，弱风化岩体，裂隙不发育，RQD=80抗拉强度0.5MPa，C=0.6MPa，=35.6。坡、残积物：揭露厚度0.400.50m，成分为硬塑的粘土，无膨胀性。K98+868914之间为断层角砾岩。3、地质构造隧址区存在一断层，属花榜断裂的次一级断裂，性质不明，K98+950-970出露为断层角砾岩，厚度约20米，极密实状。为非全新活动性断裂，岩体节理较发育，主要发育有二组节理，产状分别为： 1376390。 24753。平均密度3条/m，微张状。节理等结构面组合易在拱顶及侧壁形成不稳定契形体。4、水文地质隧址区在钻孔揭露深度范围内未见地下水，水文地质条件简单，雨季有降水入渗时，有滴水、线状水流渗入。七、隧址岩土体工程地质分层和围岩分类1、隧址岩土体工程地质分层据钻探揭示及工程地质调绘，结合岩土体的工程地质特征，隧址岩土体工程地质分层如下：坡、残积物：粘土、碎石：上部为粘土，下部为碎石呈松散结构。强风化泥灰岩：节理裂隙发育，岩体破碎，呈碎石状压碎结构，0800kPa。断层角砾岩：岩石破碎，呈角砾碎石松散结构，Vp10001500m/s。弱风化泥灰岩：节理裂隙稍发育，岩体较完整，呈块石状镶嵌结构，Vp20002400m/s。强弱风化灰岩：节理裂隙较发育，岩体较破碎，呈碎块状压碎结构，01100m/s。弱风化灰岩：节理裂隙较发育，岩体较完整，呈块石状镶嵌结构，Vp3000-4000m/s。微风化灰岩：节理裂隙不发育，岩体较完整，呈大块状砌体结构，Vp3000-4000m/s。 2、围岩分类1）围岩分类依据 根据工程地质调绘、钻探和岩石实验成果，在岩石等级、构造影响程度、节理发育程度以及风化等级等的研判基础上，按照公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）的规定，并参照铁路围岩分类进行了围岩分类。2）围岩类别本隧道分类详见表1、表2。围岩分类一览表 （左线） 表1 围岩类别围岩长度81 m137m244m78m围岩分类一览表 （右线） 表2围岩类别围岩长度75m167 m127m216m八、隧道主体工程设计1、隧道净空断面设计隧道净空断面，根据公路隧道设计规范，本隧道行车限界确定为9.75(宽)5.0（高）米，其中行车道宽净7.5m，两侧各0.5m路缘带。隧道净空断面的确定不仅考虑了隧道建筑限界的要求，而且还考虑了隧道通风、照明、运营管理设施所占空间及平曲线超高等因素，本隧道洞内最大超高为5。行人横洞建筑限界：2.0m(宽)2.2 m(高)。2、洞口、洞门设计根据地形条件，结合防排水要求，以“早进晚出”为原则确定洞口位置。保证结构安全可靠，结合环境保护，力求使洞门结构简洁、美观，并与洞口地形协调一致确定洞门形式。本隧道受地形控制进出口均设置了长短不等的明洞或单压明洞，且由于洞口地形横坡较陡均采用台阶式洞门。洞口边仰坡防护采用浆砌片石及植草防护。在进行洞口段施工前，应先做好山坡上截水沟，明洞段的边坡防护工程及仰坡防护工程，应从上到下边开挖边喷锚防护，避免暴露时间过长。3、隧道衬砌结构设计本隧道按新奥法原理设计，采用复合式衬砌。初期支护由湿喷混凝土、钢筋网、锚杆和钢拱架组成，二次衬砌根据围岩类别不同分别采用钢筋混凝土或混凝土衬砌。复合式衬砌的支护参数根据围岩类别、工程地质和水文地质条件、地形及埋置深度、结构跨度和拟采用的施工方法等因素，按工程类比方法拟定，并应用有限元计算程序对初期支护及二次衬砌进行内力计算和强度校核。要求在施工过程中进行监控量测，并对量测信息进行处理、反馈，进一步调整支护参数。本隧道有、四种围岩类别，共设计了7种衬砌断面：适用于洞口明挖段的明洞衬砌和单压明洞衬砌，适用于类围岩浅埋段和深埋段的复合式衬砌，适用于类围岩地段的复合式衬砌，适用于类围岩地段的复合式衬砌以及适用于类围岩的复合式衬砌。类围岩段设置工字钢支撑，洞口段范围采用注浆小导管超前支护，在类围岩地段设置格栅钢架支撑，采用22格栅钢架，钢支撑间距为1.0m。 类围岩洞口地段采用超前锚杆或注浆小导管预支护。设计中已考虑了围岩的预留变形量，类围岩10cm、类围岩7cm，类围岩5cm，类围岩0 cm。隧道各类复合衬砌主要支护参数和衬砌结构见表3。隧道复合衬砌结构参数表 表3 衬 砌类 型初 期 支 护二 次 衬 砌预留变形量C20喷砼径 向 锚 杆拱 架钢 筋 网类浅埋10cm25cm25 L-350 100*75I20a6 15*1545cm C25钢筋砼类深埋10cm23cm25 L-350 100*80I186 15*1545cm C25砼类7cm22cm22 L-300 100*100格栅钢架6 20*2040cm C25砼类5cm10cm22 L-250 120*1206 20*2035cm C25砼类0cm6cm22 L-250局部6 局部30cm C25砼4、隧道防、排水设计隧道的防、排水遵循了“以排为主，防排结合，因地制宜，综合治理”的原则，设计中采取了如下措施：1）隧道衬砌的防水措施全隧道均采用防水混凝土，抗渗标号不低于S8；初期支护和二次衬砌间在拱、墙部范围内满铺一层复合防水层；防水板采用1.2mm厚EVA防水板，与350g/m2土工布配合使用；施工缝、沉降缝，设置橡胶止水条、橡胶止水带；2）隧道排水措施进洞施工前，先做好洞口范围的边、仰坡后的截水沟，使地表水从沟中顺畅排出；在衬砌边墙两侧下部设置纵向110mmPVC双壁单侧打孔波纹管和横向100mmPVC管引水入排水沟，施工时，如遇地下水成股流的地段，应增设集水孔道将其引入隧道排水沟，如遇到溶洞，应根据具体情况采用相应的防排水措施；为减轻衬砌背后的水压力，设置环向软式排水半圆管，在围岩渗水较大处单独设置环向排水管将水引入衬砌底部的纵向排水管；大面积渗漏水采用大幅排水板引排；洞内路面设置双侧排水边沟，每25m一道沉砂井，单独作为排除路面水的通道；在路面基层底下设15cm水泥稳定碎石层作为疏通路面以下地下水的通道。5、建筑材料复合式衬砌初期支护采用C20喷射混凝土，二次衬砌采用C25防水混凝土或C25防水钢筋混凝土，洞内沟管采用C25混凝土，仰供回填采用C15混凝土。直径D12mm钢筋采用级钢筋，D12mm钢筋采用级钢筋；钢拱架采用20a、18工字钢和22钢筋格栅钢架；超前小导管采用外径50mm、壁厚4.0mm无缝钢管，超前锚杆采用 25mm螺纹钢筋。类围岩衬砌段径向锚杆采用D25中空注浆锚杆，锚杆杆体外径25mm，壁厚5mm，其余地段采用22药卷锚杆，杆体为20MnSi 钢材，药卷作锚固剂。防水层采用1.2mm厚EVA防水板及350g/的土工布，盲沟软式透水管。其他建筑材料请参阅有关设计图。6、路面隧道内路面采用复合式路面，上面层采用4cm的中粒式抗滑表层，下面层采用6cm的改性沥青混凝土，沥青采用阻燃沥青，中层采用C40水泥混凝土路面，厚度为24 厘米，抗折强度5Mp。无仰拱路段基层设置15厘米厚C15混凝土整平层，基层顶面设2cm乳化沥青下封层。九、供电、照明通风及消防设计1、供电系统本工程位于海拔1000m以上，所有配电装置应选用高于海拔1000m以上的电器和电瓷产品，并符现行国家标准有关的规定。供电范围为水淹坝隧道照明、隧道维修动力等用电设备。其中隧道照明为一级负荷，隧道的通风为二级负荷。按规范要求，一级负荷需两路独立的电源供电。按甲方要求，本隧道长度短，车辆通过隧道的时间很短，因此设计采用一路专线10kV电源供电。本设计经负荷计算，在隧道富宁端洞口设一座10kV箱式变电站，电源经架空线引至箱式变电站终端杆，再由电缆引入箱式变电站。10kV及0.4kV主接线均采用单母线不分段的接线方式。在低压侧母线段上设置并联电容器自动补偿装置，用以提高功率因数至0.95。低压配电采用 380V / 220V 变压器中性点直接接地方式。照明回路采用放射式。箱式变电站10kV 电源进线上装设避雷器。电气装置的工作接地和保护接地共用一个接地系统，采用 TNS系统，其接地电阻不大于4。 在隧道的洞口重复接地一次，要求接地电阻不大于 10。所有配电装置金属外壳均应良好接地。10kV电缆采用铜芯交联聚乙烯铠装电缆，应急照明电缆采用耐火型PVC绝缘电缆，其它电缆采用阻燃型PVC绝缘电缆。低压电缆接头均采用1kV热收缩接头。终端杆引入箱式变电站电缆、箱式变电站至隧道洞口之间设电缆管道；隧道内设电缆沟，沟内每0.8米设托架一处。照明电缆沿电缆沟敷设。2、照明系统1）隧道照明系统的主要设计标准：隧道入口和出口段照明亮度均按不设遮光棚设计。由于洞外亮度L20无法在短时期内准确测量，因此L20暂按4000cd/m2考虑，入口段设计亮度Lth按L20的0.035倍计算。基本段设计亮度4.5cd/m2，路面亮度总均匀度0.4，行车道纵向亮度均匀度0.7照明分段：按规范要求，当设计行车速度 80 km/h时，隧道照明应分为 4段：入口段：设计亮度140cd/m2，长度84m。过渡段1：设计亮度42cd/m2，长度72m。过渡段2：设计亮度14cd/m2。出口段：设计亮度22.5cd/m2，长度60m。2）照明灯具的选用及灯具的布置照明灯具均选用隧道用高密封性、宽光束高压钠灯，其功率因数要求为0.9。灯具的布置各段均采用两侧对称布置。照明控制按晴天、阴天、晚上和夜间（24点以后）4级进行在洞口内设UPS配电箱，电源引自箱式变电站，应急照明采用在线式UPS供电, 停电后应急照明灯继续点亮时间不少于30分钟。在隧道入口、出口洞外道路各设引道照明，每段引道照明设杆高10米路灯，灯杆间距30米，每基灯杆配250W高压钠灯一套。设计亮度1 cd/m2。在洞口内设照明配电箱, 照明电源引自箱式变电站。经分配后引至隧道上方的电缆桥架。分支电缆沿电缆桥架敷设，继而引至各照明灯具。隧道两侧均设电缆桥架。隧道照明控制，由照明配电箱内PLC自动完成。PLC依据隧道洞口亮度及时间，并按照晴天、阴天（傍晚）、夜晚和夜间（24点以后）的照明控制方案，完成自动控制;光钟控制器应具备手动控制功能。用于检测隧道洞口亮度的光钟控制器光强检测器设置于隧道洞口上。在洞口内设动力配电箱, 动力电源引自箱式变电站。电缆沿电缆沟敷设，继而引至各插座箱，插座箱间距60米。 照明配电箱、UPS配电箱和动力配电箱并列设置于隧道左侧,距洞口3米预留的洞内。3、接地装置照明灯具、维修插座箱、软启动控制箱外壳和三相插座接零孔均应与专用保护线与隧道电缆支架、接零保护线及隧道的接地系统可靠的焊为一体。4、节约能源措施变电所设无功补偿屏，隧道灯具全部采用带补偿装置的节能高压钠灯。根据洞外亮度及交通量可分级进行调光。5、施工注意事项1）施工时电力专业应与隧道专业密切配合，做好预留、预埋工作。2）导线配管、插座箱及风机软启动控制箱应做好防水防腐处理。6、附件序号图 集 名 称图 号备注1建筑电气安装图集新版235KV及以下电缆敷设94D1643变电所常用构件设备安装88D2634杆架式变电台86D2655接地装置D5637、预留通风条件说明水淹坝隧道左洞长度540m , 右洞长度584 m，按照公路隧道通照明设规范（JTJ026.11999）（3.2.1-1）的判定条件:LN2106 时宜设置机械通风。式中 L隧道长度（m）；N设计交通量（辆/h）。计算结果为LN=5842150=1.261062106可不设置机械通风。但为了远期交通量增长的需要，在隧道内设置了悬挂风机的预埋件。8、隧道消防设计说明 本隧道长度超过500m，而小于1000m，按公路隧道设计规范(JTJ026-90)的要求,洞内设灭火器洞室。 灭火器洞室设置于行车方向右侧，每50 米设置一处。洞内设MF6型干粉灭火器3具，灭火级别为90B。 由于近期不设置通风，人行横通道的防火卷帘门暂不安装，只预留安装洞室。十、隧道施工方法及注意事项1、主要施工方法隧道的施工组织应严格按照新奥法原理进行，采用光面爆破，及时支护，加强量测。隧道洞口浅埋、偏压暗挖段在施工前需先加固地层然后开挖。类、类围岩段采用正台阶法开挖，必要时留核心土，施工中需边挖边护，即短开挖，强支护，及时封闭成环，及时浇筑仰拱，类、类围岩尽量采取光面爆破，全断面开挖。在施工中需采取适宜的辅助施工措施，各施工工序紧跟，不能脱节，严格控制超、欠挖，初期支护及时可靠，二次衬砌采用混凝土运输车、输送泵和衬砌模板台车的机械化配套施工方案，确保混凝土质量达到内实外光。加强围岩监控量测和超前地质预报，确保施工安全，及时处理分析数据，调整支护参数，优化设计。2、辅助施工措施本隧道采用的辅助施工措施有超前小导管超前小导管：适用于本隧道类围岩和洞口埋深较浅，围岩地质条件较差地段。小导管环向间距3040cm，采用外径50mm、厚40mm的热轧无缝钢管，钢管长度为4.0m。搭接长度不小于1.0m，外插角1015。为便于超前小导管插入围岩内，钢管前端宜做成尖锥状，尾部焊上箍筋。小导管的安设采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大35mm，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90，并用高压风将钢管的砂石吹出，小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。隧道的开挖长度应小于小导管的注浆长度，预留部分作为下一次循环的止浆墙。注浆液采用水泥浆液，水灰比1：1。注浆前应进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆（每次35根），注浆压力控制在0.51.0MPa。注浆前应进行注浆试验，以确定合适的注浆参数值，注浆达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压时可结束注浆，注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆，并做好注浆记录，以便分析注浆效果。3、施工监测本隧道是按新奥法设计，现场监控量测是本设计的重要组成分。1）现场量测应及时根据量测数据绘制净空水平收敛，拱顶下沉时态曲线及净空水平收敛，拱顶下沉距开挖工作面距离的关系图。2）对初期的时态曲线应进行回归分析，选择与实测数据拟合好的函数进行回归，预测可能出现的最大拱顶下沉及净空水平收敛值。3）围岩及支护的稳定性应根据开挖工作面的状态，净空水平收敛值及拱顶下沉量的大小和速度综合判定。隧道周边允许相对收敛见设计图表，当速度位移无明显下降，而此时实测相对位移值已接近表中规定的数值，或者支护混凝土表面已出现明显裂缝时，必须立即采用补强措施，并改变施工方法或设计参数。二次衬砌应在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。变形基本稳定应符合下列规定：隧道围岩变形速度有明显减缓趋势；水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d、拱顶下沉速度小于0.15mm/d；施作二次衬砌前的总变形量，已达预计总变形量的80%以上；初期支护表面裂缝不再发展；当不能满足上述条件、围岩变形无收敛趋势时必须采取措施使初期支护基本稳定后，允许施作二次衬砌，或者根据要求采用加强衬砌，及时施工。4、超前地质预报隧道的地质情况已经有详勘的结果，但仍存在不确定因素,施工中要进行超前地质预报. 长期预报：采用TSP地震波法进行长距离（100200米）预报，每隔50100米地震波法超前地质探测，前后两次震动波法超前地质探测结果有足够的重叠范围。中期预报：中期预报距离开挖面前方30100米，采用水平声波反射法（HSP）与LDS-1A陆地声纳仪和HY-30红外线探测仪探测相结合的方法进行进一步探测分析。需要的地段用地质钻机钻孔进行验证。短期预报：短期预报距离开挖面前方30米以内，是在中期预报的基础上，结合它们的成果，采用地质雷达探测以及掌子面编录法（地质素描法）进行更准确的预报，需要的地段用超前钻孔进行验证。5、岩溶处理当隧道施工遇到岩溶危害时，可按岩溶对隧道不同的影响情况及施工条件，采取跨越、加固溶洞，引排、截流岩溶水，清除充填物或注浆对软弱地基加固，回填夯实、封闭地表塌陷、疏排地表水等工程综合治理措施。岩溶水的处理：对岩溶水的处理原则是宜疏不宜堵。为防岩溶水的突然袭击，施工中可采用超前钻孔探测，预备足够的抽水设备，以确保施工安全，排水设施应结合具体情况可选用排水沟，涵洞、泄水洞等建筑物。对岩溶水的整治应采取截、堵、排、防综合措施，并对本地生产、生活用水采取适当的保护措施。岩溶洞穴的处理：根据岩溶洞穴大小及洞穴与隧道不同部位的关系，采用跨越、堵塞、加固等处理措施。洞穴填充物的处理：洞穴填充物松软，下沉量大，强度底，稳定性差，当隧道必须穿越洞穴填充物时，可设计支撑桩、换填、注浆等工程措施来治理。6、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要求施工以达到设计效果。2）对于洞口浅埋段应尽快施作二次衬砌，对于其他地段、围岩也应根据量测信息及时施作二次衬砌，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，二次衬砌施作完成后应检查其背后与喷射混凝土层之间的空隙，一旦发现，应采用同级砼及时回填。5）铺设防水板前应裁除出露的锚杆端部，修整喷射混凝土表面过大的凹凸不平处，以防刺破防水板，铺设过程中应注意防水板搭接良好。6）隧道土建施工应配合隧道通风、照明、消防及供配电工程，施工时应注意相关部分的预留洞室及预埋件的位置。7）本隧道广南端左右线间距较小，注意左右洞室开挖的先后顺序及相互影响。8）本隧道洞身有一断层带通过，要求采用侧导坑施工，同时加强监控量测，可根据实际地质情况及时调整开挖方法及衬砌支护结构。十一、环境保护及隧道弃渣处理1、环境保护措施在隧道设计时考虑了环境保护因素，尽量减少对工程附近的建筑、居民生活、生产和原有自然生态环境的不良影响和破坏，并避免在施工过程中或竣工后出现因人为因素而导致新的山体病害产生。为此，在施工时应注意以下几个方面：1）隧道施工以“早进晚出”的原则，减少深挖路段，保护自然坡体及植被。2）隧道开挖石渣尽可能纵向调配，作路基填料；硬质、优质石渣在所设的石料加工厂集中堆放，用于砌体工程或混凝土粗集料；不利用的弃方，根据工点的实际情况，选好弃渣场地，集中堆放；堆放时，应保护植被，作好坡脚挡墙防护，以防止洪水期冲走弃渣，形成人为泥石流，有条件者，在弃渣顶覆盖土层，复垦还田或种树造林。3）施工期的污水采取集中排放，并应经过沉淀、过滤等处理。4）在洞口段施工中开挖的土石方要及时清运，不能填塞河道。5）洞口边仰坡开挖以光面爆破为主，严禁放大炮。6）对洞口路堑边坡稳定性较差地段，做永久防护工程。7）作好施工场地竣工后的清理、绿化及复耕还田工作，保护自然环境。2隧道弃渣方案 隧道开挖石渣除可以作为建筑材料的硬质岩石加工成碎石、片（块）石和路基土石方调配利用外，其余的均弃在专门的弃渣场内(弃渣场见路基册设计文件)，在堆弃过程中需先修好挡墙并作好地表水的引排疏导。