隧道工程项目开挖设计方案.doc

隧道工程项目开挖设计方案1隧道总体设计（1）隧道平面及纵断面设计隧道轴线是根据隧址区地形、地貌等因素，在符合路线总体走向的前提下，结合了隧址区工程地质与水文地质条件、两端接线及工程造价等因素综合确定；隧道平面为双向四车道分离式隧道；左右线间距的确定主要考虑隧道总体地质条件、左右线隧道相互间施工干扰以及洞口接线工程等因素。隧道纵断面设计主要考虑路线总体走向、隧道工程及接线工程规模、隧道施工难度、通风照明等机电设施前期投入及后期运营费用。隧道进出口平、纵面线形指标均满足3s行程的要求。（2）紧急停车带及横通道设计根据公路设计规要求，隧道设置了2处人行横通道，1处车行横通道，左右线隧道各1处紧急停车带。（见附图Ⅰ）。3.3.2洞身结构设计（1）建筑限界设计依据现行《公路工程技术标准》及《公路隧道设计规》，结合本项目技术标准及相关要求拟定隧道主洞、紧急停车带、行人横通道及行车横通道建筑限界，如图3-1所示： 图3-1公路隧道建筑限界图（单位：cm）H—建筑限界高度W—行车道宽度LL—左侧向宽度LR—右侧向宽度C—余宽J—检修道宽度R—人行道宽度h—检修道或人行道高度EL—建筑限界左顶角宽度EL=LLER—建筑限界右顶角宽度主洞建筑限界宽为10.25m=0.75m(JL)+0.5m(LL)+3.75m×2（W）+0.75m(LR)+.0.75m(JR)；主洞建筑限界高为5m；　　　紧急停车带建筑限界宽为13.0m=0.75m(JL)+0.5m(LL)+3.75m×2（W）+2.75(加宽)+0.75m(LR)+0.75(JR)；紧急停车带建筑限界高为5m；车行横通道建筑限界宽为4.5m=0.25m+4.0m+0.25m；车行横通道建筑限界高为5m；人行横通道建筑限界宽为2.0m；人行横通道建筑限界高为2.5m.（2）轮廓设计隧道轮廓设计以建筑限界为基础，综合考虑路面超高、衬砌结构受力特点、通风照明及消防设施布置空间、沟槽尺寸及隧道装等拟定断面形式及具体参数，轮廓均采用受理条件好的单心圆形式。隧道采用满足路面超高±4%的R=555cm轮廓。断面尺寸见设计图。隧道紧急停车带轮廓依据建筑限界并综合考虑相关因素拟定：停车带轮廓采用三心圆断面形式，其边墙部曲线与主洞一致以实现顺适过渡，隧道拱顶采用R=749.5cm打半径曲线；停车带轮廓图详见设计图。车行横通道及人行横通道，由于路跨度较小且位于较好的围岩，采用断面利用率高的直边墙+半圆拱方案；拱部圆弧半径分别为2.40m和1.25m，具体布置见设计图。（3）明洞衬砌设计[1][2]隧道明洞段采用明挖法施工，整体模筑衬砌结构；明洞段临时边仰坡采用喷锚防护，喷锚防护采用喷射混泥土+锚杆+钢筋网的复合防护形式，相关衬砌结构参数如下表：表3.3明洞结构支护参数表 明洞及边仰坡φ6钢筋网（cm）C20喷射混凝土（cm）φ22砂浆锚杆C25混凝土二次衬砌（cm）SM—a型衬砌20×20103.5m1.5×1.5m60（钢筋混凝土）（4）衬砌结构设计[1],[2]本路段隧道衬砌结构均按照新奥法原理进行设计，隧道采用复合式衬砌，即初期支护采用锚网喷混凝土和钢拱架，在地质条件较差段辅以不同形式的超前支护，二次衬砌为模筑混凝土或钢筋混凝土。衬砌设计支护参数通过工程类比和计算分析综合确定。隧道衬砌设计的主要原则为：①初期支护：对于Ⅳ～Ⅴ级围岩由工字钢拱架（或格栅钢架）、系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成，并辅以不同形式的超前支护，而对于Ⅲ级围岩则由系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成。对于Ⅴ级洞口段围岩软弱、压力较大的段落则根据实际情况设置临时仰拱以控制围岩变形。②超前支护：本路段隧道设计采用的超前支护措施主要有超前打管棚、超前小导管。超前的管棚一般设于两端洞口，防止隧道开挖塌方和仰坡变形，惠水端洞口左右线均采用16m长超前管棚，兴仁端洞口左右线均采用28m长超前管棚；超前小导管：适用于V级围岩或IV级较差围岩段，主要防止隧道开挖发生塌方。③二次衬砌：一般情况下采用素混凝土，以方便施工，但在浅埋软弱围岩地段则采用钢筋混凝土，以确保隧道结构的安全。二次衬砌施作的合理时间应根据围岩地质情况和施工监测数据确定。设计时结合隧道的地质、地形及所处位置选择合理的衬砌类型，主要衬砌类型的支护参数见下表：表3.4明洞支护、衬砌参数表衬砌类型支护参数S—VaS—VbS—VcS—IVaS—IVbS—IVcS—IIIaC20喷混凝土（cm）26242420161610 初期支护锚杆长度（cm）（中空）L=3.5（中空）L=3.5（中空）L=3.5（中空）L=3.0（中空）L=3.0（中空）L=3.0（中空）L=2.5间距（cm）60×12060×12080×120100×120100×120120×100120×120超前支护小导管型号φ42×4L=4.0mφ42×4L=4.0mφ42×4L=4.0mφ42×4L=3.5m———间距（cm）240×40240×40240×40200×40———φ8钢筋网（cm）20×20(双层)20×20(双层)20×20(双层)25×2525×2525×2525×25钢架型号120b118118114格栅格栅间距（cm）606080100100120—预留变形量（cm）121087755二次衬砌拱部（cm）50（钢筋）50（钢筋）45（钢筋）40404035边墙（cm）50（钢筋）50（钢筋）45（钢筋）40404035仰拱（cm）50（钢筋）50（钢筋）45（钢筋）404040—（见附图Ⅱ）特殊区段处理（1）岩溶、溶洞在厚大的石灰岩、白云岩中进行隧道开挖时会遇到隐伏性岩溶、溶洞。施工中必须重视超前探测，及时采用相应处治措施。对于岩溶水量较小，与外界无水力联系的溶洞，可用排水管将水导入中心水沟。如果岩溶水量较大，无法一时排干，且与外界有水力联系时，尽量不要破坏现有的溶洞水平衡。根据溶洞出现的位置、大小、形态、充填状况等不同，采用不同的结构形式进行处治，注意在衬砌背后设有充足的疏排措施。（2）出口下穿省道段 隧道出口段下穿即有省道，该段埋深为12～14m。设计采用加强衬砌方案，施工时应做好施工组织，避免载重车在拱顶频繁通过；采用合理的施工方案，降低爆破施工对围岩的扰动；加强对地表、围岩、初期支护状态的施工监测，根据地层情况对拱顶围岩进行加固，开挖后尽快完成拱顶施作，与拱墙及早形成封闭式承载体系，及早施作给段二次衬砌后再进行后续施工，避免因施工工艺不当导致地面下沉、开裂和二次产生纵、斜向裂缝及拱脚错位。3.3.3隧道防排水设计（1）洞身防排水设计原则隧道防排水设计以“防、排、堵、截相结合”的原则，达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的；在保证隧道放排水效果的前提下，加强防水、堵水措施，尽量减小隧址区地下水的流失、避免对水文地质环境造成重大影响。（2）洞身排水措施1）在初期支护中根据地下水量大小按规定间距设置环向排水管将水引入衬砌两侧墙脚设置的纵向排水花管中，设计是按每10m一道，施工中可根据裂隙水发育情况调整间距；2）隧道两侧边墙初期支护底部设置φ110HDPE双壁打孔波纹管作为纵向排水管以引排衬砌后地下水；3）隧道路面左右两侧设置排水沟，作为隧道的纵向排水沟排出路面；路面下设置中心排水沟排出地下水；4）隧道纵向根据开挖后地下水情况设置φ110HDPE横向引水管将墙背纵向排水管中的水引排至隧道中心水沟，横向引水管设置间距数量按10m一道计算。5）纵向排水花管、中心排水沟及路面两侧边沟间隔适当距离设置检查井，方便维修及利用高压水冲洗疏通。（3）洞身防水措施1）隧道拱部及边墙满铺1.2mm厚EVA防水卷材+350/m2无纺布组成复合防水层；明洞及洞门段采用350g/m2无纺布+1.2mm厚EVA防水卷材+350/m2无纺布复合防水层。2）二次衬砌采用抗渗混凝土浇筑，保证二次衬砌抗渗等级不低于S8. 3）隧道施工缝采用带注浆管的膨胀止水条、沉降缝采用橡胶止水带。在衬砌结构变化处设沉降缝。（4）洞口排水设计为防止过多的地表水汇集至洞门顶部，在洞口边仰坡坡顶外5m设置洞外截水沟，将其以外的水流截排至天然水沟或路面边沟；进洞方向为降坡的隧道洞口，在洞口路基段水沟底设置1.0％反坡，以防止洞外路基段汇水流入隧道。3.4隧道开挖方案的分析及优化选择3.4.1常用的隧道开挖方法[3],[4]隧道开挖方法主要是根据隧道的地质条件决定的，同时也必须考虑机械设备情况、材料情况、技术水平、隧道长度、断面积大小、工期要求及经济效益等因素；在做法上要加强管理，能做到均衡生产，符合快速、优质、安全、节约的原则。隧道工程不同于其他工程的显著特点之一，就是在有限空间，必须使有效设备和人员，协调而高效的发挥作用，才能在单位时间取得良好的效果，它涉及的因素很多，如施工机具及其配套综合能力、机具设备是否与所采用的施工方案相适应、施工方案是否与所处地质环境和支护手段协调、领先工序与后续工序的配合、组织指挥和管理水平，这些都是影响施工进度各项指标完成的因素。现列出几种常用的隧道开挖方法，以进行优化比选。（1）台阶法台阶法是指在不同的时间，把隧道断面分成两部分进行开挖。如图3-2所示。 图3-2台阶法开挖顺序1．上半部开挖2.下半部中央开挖3.边墙开挖这一施工法分为正、反台阶两种方法施工。根据台阶长度的不同可以划分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种，应根据要求选用合理的开挖方法。台阶法使用与浅埋或特浅埋隧道、大跨度隧道、围岩软弱、岩石破碎、构造复杂及围岩自稳能力差的隧道等。（2）分步开挖留核心土法这种方法将断面分成环形拱部、上部核心土和下部台阶三个部分，施工顺序如图3-3所示。该方法主要适用于土质围岩及软弱围岩，主要优点：由于上部留有核心土支挡着开挖面，图3-3分部开挖预留核心土法1.上弧形导坑开挖2.中部核心土开挖3.下部开挖而且能迅速及时地施作拱部初期支护，所以开挖工作面稳定性较好，核心土和下部开挖都是在拱部初期支护下进行的，施工安全行好 （3）中墙隔法（CD法）该方法施工顺序如图3-4所示。图3-4CD法开挖顺序图1.先行导坑上部开挖2.先行导坑中部开挖3.先行导坑下部开挖4.后行导坑上部开挖5.后行导坑中部开挖6.后行导坑下部开挖对于隧道，可以先开通侧壁导坑开挖后行导坑上、中、下三部分，隔各台阶间的距离可根据围岩情况采用短台阶法或超短台阶法。当围岩级别较好时，每侧导坑均可只设上、下台阶。此法适用于断面跨度大、地表沉陷难以控制的软弱松散围岩中的浅埋隧道。（4）双侧壁导坑法（眼镜法）该方法施工顺序如图3-5所示。图3-5双侧壁导坑法开挖顺序1.左导坑上部开挖2.左导坑下部开挖3.右导坑上部开挖4.右导坑下部开挖5.中央部拱顶开挖6.中央下半部开挖此法虽然开挖断面分块较多，对围岩的扰动次数增加，且初期支护全断面的时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自封闭的，所以在施工期间变形几乎不发展。其特点在于施工安全，但进度慢，造价高，适用于断面跨度大、地表沉陷要求严格、围岩条件特别差的浅埋隧道。（5）交叉中隔墙法（CRD法）施工顺序如图3-6所示。图3-6CRD法开挖顺序 1.左侧上部开挖2.左侧下部开挖3.右侧上部开挖4.右侧下部开挖此法适用于浅埋软岩的大跨度或特的跨度隧道，它具有台阶法及侧壁导坑法的优点，与侧壁导坑法相比具有较快的施工速度；同时，本法通过中隔墙的减跨、临时仰拱及时封闭成环组成有力的支护体系，能非常有效地控制拱部下沉与收敛。3.4.2隧道开挖方案的优化比选表3.5施工方法比较项目台阶法(或留核心土法)CD法双侧壁导坑法CRD法工法的安全行施工技术难度施工机械类型施工工序工程造价掌子面的稳定地表沉降周边收敛控制适用围i不够安全较低大、中型较简单较高较差较大较差地质条件较好、技术熟练较安全较高中、小型较多较高较好较小较好地质条件较差、安全要求较高安全高小型多高好小好跨度大、安全要求高安全高小型多高好小好地质条件差、安全要求高从施工复杂程度来看，台阶法和预留核心土法施工较少，施工过程简单，因而隧道掘进速度较快；CD法由于需要架立并拆除钢支撑，所以工序较多，施工过程较复杂，隧道掘进速度较慢，并且影响二次衬砌的施工进度；CRD法与CD法的区别在于要用临时仰拱封闭断面，CRD法和双侧壁导坑法施工工序更为繁杂，隧道掘进速度更慢。故此，选择台阶法作为本次隧道开挖方案设计的主要开挖方法，特殊地质条件区域采用相应的其他开挖方法。 第四章隧道台阶法开挖施工台阶法的主要特点是几乎是用于所有地层，而且可以根据实际地质条件和施工机械的效率来确定开挖台阶的长短，其灵活性比较强；再者，该方法对施工的技术难度不高，施工工序较简单，施工进度较快4.1隧道开挖施工流程由于林场隧道出口段软弱围岩埋深较浅，地质条件差，渗水大，如何能安全、快速、优质地通过该段软弱围岩施工是关键。根据多年来的施工实践经验，采用了三台阶七步流水作业法施工。其主要施工特点是：多台阶、短进尺、强支护，以尽量减小对周边围岩的扰动，且台阶之间可平行穿插作业、互不干扰。这样既安全确保工程施工进度，具体如图4-1所示[5]。 图4-1三台阶七步流水作业法1.大管棚（小导管）超前支护；2.上台阶开挖；3.Ⅰ、Ⅱ扩大拱脚、初期支护；4.中台阶左②、右③马口开挖；5.Ⅳ、Ⅵ扩大拱脚马口初期支护；6.中部④核心土开挖；7.Ⅸ、Ⅺ下台阶马口初期；8.下台阶中部核心土⑦开挖；9.施作仰拱⑧、支护⑨、回填⑩；10.施作防水层、二次衬砌⑾；11.沟槽路面⑿施工（1）台阶分配隧道软弱围岩施工，多台阶施工，台阶分配是关键。隧道作业空间是固定的，科学合理的工作面分配将对施工的可操作性、工作效率、施工安全、工程进度起着决定性作用。根据隧道的几何尺寸、机械工作空间，从拱顶开挖轮廓线向下3.44m为上台阶，从上台阶底至起拱线为中台阶，剩余为下台阶，如图4-2所示。图4-2台阶分配示意图（2）台阶开挖台阶拱部左、右侧均以人工风镐开挖为主，必要时辅以弱爆破并保留环状核心土的施工方法，以减少对周边围岩的扰动，保证施工作业人员的安全与施工方便。上台阶出渣。软弱围岩采用台阶法施工出渣，受台阶高度的限制，上台阶出渣必须采用PC-200型挖掘机将渣扒至中台阶再用机装碴。扒碴难点是拱脚，为此，拱脚的高度应尽量扩大挖掘机斗子的作业围，减少人工清渣的工作量，以提高工作效率，缩短循环作业时间。一般从拱脚开挖轮廓线向隧道中引60cm，这样仅20cm左右的拱脚碴需人工清理，两人5min即可完成。下台阶采用挖掘机拉槽开挖。机配合汽车运输 台阶法的主要特点是几乎是用于所有地层，而且可以根据实际地质条件和施工机械的效率来确定开挖台阶的长短，其灵活性比较强；再者，该方法对施工的技术难度不高，施工工序较简单，施工进度较快由于林场隧道出口段软弱围岩埋深较浅，地质条件差，渗水大，如何能安全、快速、优质地通过该段软弱围岩施工是关键。根据多年来的施工实践经验，采用了三台阶七步流水作业法施工。其主要施工特点是：多台阶、短进尺、强支护，以尽量减小对周边围岩的扰动，且台阶之间可平行穿插作业、互不干扰。这样既安全确保工程施工进度，具体如图4-1所示。中台阶和下台阶采用挖掘机拉槽开挖，机配合汽车运输，两侧各留1.5m边墙人工风镐交错开挖。左、右边墙马口交叉施工，两边不得同时开挖，错开最小间距3m，马口开挖时，必须注意岩层倾斜和稳定情况，防止顺层坍塌。如图4-3所示。图4-3风镐开挖施工顺序图（见附图Ⅲ）4.2施工质量监控[6]隧道施工中掌子面开挖成形后，必须立即喷射不小于5cm厚的混凝土及时封闭围岩，紧跟监控量测，监控量测应在开挖后2～4小时没进行。否则，工作人员不得进入掌子面作业。围岩监控围包括：（1）地质监控：施工单位应配备专业地质工程师针对掌子面开挖地质情况观察、记录和描述，并绘制工程地质纵断面图，与设计地质类型进行对比，以正确判断围岩类别。（2）安全监控： 施工单位应配备专业安全员对施工以开挖洞室进行安全检查，观察初期支护、二次衬砌有无发生裂缝、掉皮、钢拱变形、渗漏水等现象，确保初期支护工程质量。（3）拱顶下沉、周边位移量测：只有通过对围岩进行监控量测，才能正确的掌握围岩与支护之间的收敛动态，力学动态及稳定程度，客观的评价围岩的稳定性，进一步了解围岩的弹塑性区域，裂隙发育程度等，从而达到调整初期支护参数及指导设计和施工的目的，完成信息设计。初期支护参数的调整，应根据监控资料会同设计、监理、施工人员共同研究确定，合理变更设计与施工方法，保障施工安全。4.3隧道开挖及支护的动态数值模拟4.3.1开挖方式[7]根据不同的工程地质条件，需要有针对性地采用不同的开挖方式，以确保开挖后的隧道围岩能够保持稳定，不致变形过大甚至坍塌。所以隧道洞口及洞开挖采用机械开挖+爆破开挖的方式，针对各级围岩拟定相应的开挖及施工方式，详细叙述如下：（1）隧道洞口及明洞段采用明挖法施工，主要采用机械开完方式，对于局部围岩较好区段可采用爆破开挖。（2）隧道洞主要采用爆破开挖；对于土方地段、围岩较差区段等可以采用机械开挖区段，应采用机械开挖以避免爆破震动对围岩造成破坏。（3）隧道主洞V级围岩及I隧道施工中掌子面开挖成形后，必须立即喷射不小于5cm厚的混凝土及时封闭围岩，紧跟监控量测，监控量测应在开挖后2～4小时没进行。否则，工作人员不得进入掌子面作业。围岩监控围包括：（1）地质监控：施工单位应配备专业地质工程师针对掌子面开挖地质情况观察、记录和描述，并绘制工程地质纵断面图，与设计地质类型进行对比，以正确判断围岩类别。（2）安全监控： 施工单位应配备专业安全员对施工以开挖洞室进行安全检查，观察初期支护、二次衬砌有无发生裂缝、掉皮、钢拱变形、渗漏水等现象，确保初期支护工程质量。（3）拱顶下沉、周边位移量测：只有通过对围岩进行监控量测，才能正确的掌握围岩与支护之间的收敛动态，力学动态及稳定程度，客观的评价围岩的稳定性，进一步了解围岩的弹塑性区域，裂隙发育程度等，从而达到调整初期支护参数及指导设计和施工的目的，完成信息设计。初期支护参数的调整，应根据监控资料会同设计、监理、施工人员共同研究确定，合理变更设计与施工方法，保障施工安全。根据不同的工程地质条件，需要有针对性地采用不同的开挖方式，以确保开后的隧道围岩能够保持稳定，不致变形过大甚至坍塌。所以隧道洞口及洞开挖采用机械开挖+爆破开挖的方式，针对各级围岩拟定相应的开挖及施工方式，详细叙述如下：（1）隧道洞口及明洞段采用明挖法施工，主要采用机械开完方式，对于局部围岩较好区段可采用爆破开挖。（2）隧道洞主要采用爆破开挖；对于土方地段、围岩较差区段等可以采用机械开挖区段，应采用机械开挖以避免爆破震动对围岩造成破坏。（3）隧道主洞V级围岩及I级围岩较差区段采用留核心土法环形开挖。（4）隧道主洞IV、III级围岩区段、紧急停车带V级围岩较差区段采用留核心土法环形开挖。（5）隧道主洞IV、III级围岩区段、紧急停车带III级围岩区段采用台阶法开挖。（6）隧道主洞III、II级围岩区段，紧急停车带II级围岩区段采用台阶法或全断面法开挖。4.3.2开挖方案[8],[9],[10],[11](A)Ⅳ、V类围岩地段施工Ⅳ、V类围岩施工采用留核心土超短台阶开挖法施工，先支护后开挖，机械配合人工进行开挖，个别地方石方开挖采用放小炮松动，机械出碴。施工时严格遵守软弱围岩不良地段“早预报、管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、勤量测、快封闭、紧衬砌”的原则，认真做到稳扎稳打，步步为营。 关键工艺要求：（1）超前小导管施工要注意保持环与环间的设计搭接长度。（2）主要采用机械配合人工开挖，局部辅以弱爆破，“震松法”施工，尽量减少对地层的扰动，爆破要密打眼，少装药。（3）拱部环形开挖后应立即完成该部分的钢支撑安装和锚喷支护。（4）仰拱及填充层在初期支护完成后尽快施做，先于二衬进行施工，采用搭设防干扰平台技术进行混凝土全断面灌注。必要时，钢支撑脚部设锁脚砂浆锚杆，以保证稳定和安全。（5）Ⅳ、V类围岩左右侧每循环开挖长度控制在2.0m左右，初期支护紧跟掌子面，及时施做仰拱，使整个断面尽快形成封闭环。（6）二次衬砌根据围岩量测监控的信息情况，适时施做，以保证初期支护和施工安全的关键措施。一般二次衬砌距初期支护2～3倍洞径处开始浇注。（7）施工时认真做好洞排水工作，保证排水畅通，防止基底软化。两侧临时排水沟要保证顺畅，合理位置设集水井，配备抽水机抽水。（B）Ⅲ类围岩地段施工Ⅲ类围岩地段采用正台阶施工方案，台阶长15～20m，先支护后开挖，微震光面爆破，装载机和自卸车出碴。关键工艺要求：  （1）先拱部φ22（φ25）超前先锚后灌式砂浆锚杆施工，然后上台阶开挖采用简易台架人工风枪钻眼，楔形复式减震掏槽，微震光面爆破开挖，循环进尺1.0～1.5m。  （2）拱部初期支护施工顺序为初喷、挂钢筋网、复喷20#砼至设计厚度。  （3）下部开挖后及时进行锚喷初期支护，灌注仰拱混凝土，片石砼仰拱回填，分左、右半幅进行调平层施工。  （4）铺设环向排水软管及隧道专用复合防水卷材，初期支护基本稳定后施做整体模筑二次衬砌，二衬段与台阶距离不大于30m。2、爆破设计Ⅲ类围岩正台阶法开挖，上半断面采用微震光面爆破，下部台阶采用一次性爆破施工。施工过程中，根据爆破效果及时修改爆破参数。 （1）炸药及雷管选型选用爆速低的炸药，采用φ25mm和φ32mm两种乳化炸药药卷。为更好地实现微差爆破采用非电毫秒雷管。（2）非电微差起爆网络设计爆破震动与同段齐爆的炸药用量有极其密切的关系，采用非电微差起爆技术，不但可以有效控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管的起爆时间，使爆破震动波形不形成叠加，既能保证岩石破碎达到理想的效果，又能消除爆破震动的有害效应。在掏槽眼、掘进眼、底板眼或周边眼中，起爆药量较大的段别的雷管，间隔时差设计为200ms，即跳段设置。这样可使爆破震动速度降低30%，达到更好的爆破效果。a．孔深进尺设计：上部台阶采用1.2m进尺，钻孔深度1.5m；下部台阶采用2m进尺，钻孔深度2.5m。b．掏槽形式设计：上台阶采用三角形三中孔眼直眼掏槽。（3）装药结构设计：为更好地达到光爆效果，周边眼采用间隔装药结构，药卷用小直径药卷。其余炮眼采用直径φ32mm标准药卷连续装药。如图4-4（a）、(b)所示：图4-4装药结构示意图（4）爆破参数表4.1主要经济技术指标表项目开挖断面(m2)循环进尺(m)炮眼个数(个)装药量(Kg)比装药量(Kg/个)比钻眼量(个/m2)单位耗药量(Kg/m3) 上台阶（约）431.211379.20.72.831.65下台阶（约）532.07575.71.011.750.8（5）循环时间表4.2循环时间安排表(Ⅲ类围岩)顺序作业项目需用时间（min）上台阶下台阶1台架或台车就位15152测量、布眼20203钻爆破眼60604装药、连线20305机械人员撤离、爆破15156通风、排烟20207找顶108出碴50809施工初期支护及钢支撑200120合计470420Ⅲ类围岩循环作业主要参数：每环开挖按上台阶两环、下台阶一环，全断面进尺2.0m计，循环作业时间16h。（C）Ⅱ类围岩地段施工  采用全断面光面爆破的方法掘进。三臂液压台车钻眼、光面爆破作业。钻眼深度为3.0米，循环进尺2.8米；装药台车装药联线；侧卸式轮式装载机配合自卸汽车装运出碴。找顶和清除危石人工和PC200C长臂挖掘机相结合。Ⅱ类围岩开挖后按设计要求打设 φ25先锚后灌式砂浆锚杆、初喷、挂钢筋网，复喷砼至设计厚度进行初期支护。(1)爆破设计采用全断面光面爆破，爆破设计如下。A.炸药及雷管选型：选用爆速低的炸药，采用φ25mm和φ32mm两种乳化炸药药卷。为更好地实现微差爆破采用非电毫秒雷管。B．孔深进尺设计：采用2.8m进尺，钻孔深度3.0m。C．掏槽形式设计：采用圆弧形4中孔眼直眼掏槽。D.爆破参数及炮眼布置表4.3主要经济技术指标表开挖断面(m2)循环进尺(m)炮眼个数(个)装药量(Kg)比装药量(Kg/个)比钻眼量(个/m2)单位耗药量(Kg/m3)822.81723602.12.211.65(2)循环时间a.循环作业时间表表4.4全断面开挖循环时间安排表顺序作业项目需用时间（min）1台车就位302测量、布眼303钻爆破眼2104装药、连线605机械人员撤离、爆破156通风、排烟607找顶258出碴1809锚杆及喷混泥土180合计790 b.循环作业主要参数全断面进尺2.8m计，循环作业时间14h。（见附图Ⅳ）4.3.3初期支护施工及辅助施工措施[12](1)施工作业程序考虑到林场隧道软弱围岩的特性，采用管棚超前确保隧道安全进洞。洞口均采用双层注浆φ108×6mm大管棚并左护拱，使在一定深度围，拱部软弱围岩相互挤压，水泥浆扩散黏结加固，组成一个承载环节，确保隧道安全进洞。采用18＃工字钢及时支护，并在工字钢连接板处设置3根长4m小导管（φ42×4mm）并注浆，使其具有抵御围岩形变的能力，以确保围岩稳定和施工安全。采用复合式支护结构:管棚（φ108×6mm，φ42×4mm）超前并注浆锚杆加固围岩18＃工字钢、钢筋网、喷射混泥土综合运用，提高围岩自身强度和稳定性，并共同承载变形压力，保持隧道围岩稳定和施工安全。一般软弱围岩支护顺序为：洞身开挖—初喷—锚杆施作—挂钢筋网—喷射混泥土。(2)施工方法及技术措施⑴锚杆①R25自进式锚杆注浆R25锚杆自带钻头，可以钻进。有钻杆和锚杆两种功能，不必再退出锚杆插导管或锚杆，故能避免塌孔。②系统锚杆初期支护布设系统锚杆，锚杆采用Ф22的钢筋，菱形布置。采用凿岩机钻孔，用高压风清孔，用高压注浆泵向孔注水泥砂浆。注浆时，将拌好的砂浆装入注浆器，一人操纵手把和进风阀门，另一人将注浆管插入眼中，使管口离眼底10厘米间隙，待砂浆注入孔眼后，注浆管逐渐被砂浆向外推挤，此时可将注浆管均匀向外退出，注到眼深的2/3以上时停止注浆，由插入的钢筋将孔砂浆挤出填满为止。注浆完成后，向孔插入锚杆钢筋，插入钢筋时不可左右摇晃，沿孔轴线缓缓推入。锚杆的外露长度与喷混凝土厚度相等，作为喷混凝土厚度的标志。 ⑵格栅钢架钢架由主筋与箍筋按设计要求型式焊接而成，钢架之间用Ф22mm纵向连接筋焊接在一起。格栅钢架安装紧贴初喷砼面，为防拱脚下沉在拱脚设置锁脚锚杆。钢拱架按施工图纸在洞外加工成型。安装在初喷砼后进行，与锚杆焊成整体。架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时，设置骑马垫块。⑶钢筋网按设计要求立好格栅钢架或打锚杆后，紧贴初喷砼面挂钢筋网。钢筋网的安装：挂钢筋网在锚杆施作后进行，钢筋网在洞外加工成型，钢筋网联接处用铁丝绑扎或点焊，根据岩面起伏形状铺设，并紧贴砼初喷砼面。钢筋网与锚杆应绑扎在一起。⑷喷砼采用湿喷法。喷射混凝土在洞外采用集中拌合站拌制，由砼输送车运至喷射点，由湿式喷射机配合砼喷射机械手施喷。施工按初喷和复喷进行，开挖后即进行初喷，安装好锚杆（钢筋网）和钢拱架支撑后，再进行复喷，直至满足达到设计厚度要求。施工过程如下：a.施喷时，先打开计量泵，送风后调节风压在0.5Mpa—0.6Mpa之间，风压过大粗骨料碰到钢筋网、格栅会回弹；风压过小，喷射冲量减少，导致喷层不密实。因此，要求湿喷机司机和喷射手密切配合。b.喷嘴与受喷面距离以0.6—1.0m为宜，可将喷头固定在机械手上进行作业；若人工操作，应两人掌握或用简易支架辅助作业。喷头应保持与受喷面垂直。c.喷头作连续不断的螺旋形运动，后一圈压前一圈1/3。喷射线应自下而上，呈“S”运动。隧道应先边墙，后拱脚，最后拱顶。⑸超前小导管为确保隧道开挖时撑子面的稳定，对软弱围岩段在掌子面开挖前，沿隧道拱部设置超前小导管注浆支护,超前小导管在格栅钢架完成后，复喷砼前施作，小导管注浆作业包括封面、钻孔、安管、注浆四道工序。①封面：注浆前喷射砼封闭掌子面，防止漏浆，喷层厚度不宜小于40mm。②布孔：按设计图纸，将小导管位置正确测设在工作面上。 ③钻孔安管：小导管采用φ42mm的无缝钢管加工而成，长度3500mm。施工时对钢管尾部焊箍，顶部做成尖椎状，管壁按梅花形布置溢浆孔，孔径为6～8mm，间距15cm。采用钻机或YT-28型风枪成孔，孔眼长度应大于小导管长度。沿格栅钢架腹部将加工好的小导管打入孔中，外插角控制在7度以，尾部置于钢架腹部并与格栅钢架焊接，增强共同支护能力。小导管纵向搭接长度不应小于1.5m。④注浆：采用双夜注浆泵压注水泥、水波璃双液浆，注浆压力控制在0.2～0.5Mpa。在孔口处设置止浆塞，浆液类型及配合比根据地层的渗透系数及地质情况，由现场实验确定。（见附图Ⅴ）4.3.4台阶法开挖支护的动态数值模拟[13],[14]目前我国普通分离式隧道的开挖施工比较灵活，开挖方法有所不同，下就几种常用的开挖方案的主要特点进行对比，结合工程的实际地址条件、机械设备情况、材料情况、技术水平、隧道长度、断面积大小、工期要求及经济效益等因素，以优化出开挖方案作为本次设计的最终方案。根据工程类比原则，假设计算分析中考虑拱顶上覆岩体厚35m的情况。下面给出一组围岩和支护结构的物理力学参数：表4.5围岩支护结构物理力学参数表介质类型弹性模量E/Mpa泊松比μ聚力C/Mpa摩擦角φ/(°)重度г/(Kn/m3)围岩混凝土1.529.50.360.20.12.025451926（1）台阶开挖支护的动态数值模拟这种施工方法开挖的主要步骤如下：(1)开挖上半断面。(2)拱部及上部边墙喷射混凝土进行初期支护。(3)开挖下半断面。(4)下部边墙喷射混凝土进行初期支护。如图4.5所示 图4-5台阶法开挖顺序1.上半部开挖2.下半部中央开挖3.边墙开挖a应力场分析按照施工步骤，对开挖动态进行计算分析，得到开挖引起围岩扰动后的应力场情况如下：（1）上半断面开挖支护后，上半断面拱脚处出现围岩应力集中，最大主应力值可达1.5MPa。在拱顶及开挖底边，应力释放较多，由于底边没有喷射混凝土，约束比拱顶要少，其应力值已释放至0。整个计算区域没有出现拉应力。（2）下半断面开挖支护后，整个隧道开挖洞周应力分布明显改善，上半断面拱脚处最大主应力集中现象消失，最大主应力的最大值出现在距洞壁1m之外的区域，其边墙处最大主应力值减少至0.8MPa。整个计算区域处于受压状态。b位移场分析从各施工步骤中的位移场计算结果可以看出：（1）开挖后围岩朝洞方向移动。上半断面开挖支护后，围岩水平方向的最大位移出现在拱脚上方，最大值约为5mm，垂直方向的位移在拱顶和底边比较明显，拱顶沉降最大值约为12.5mm，底边则向上隆起约5mm。（2）下半断面开挖支护后，上半段面围岩水平方向的位移基本没变化，而下半断面在距洞壁3m围的围岩部分，其水平方向的位移增加较明显，达3mm；垂直方向的位移在拱部上方10m围变化不大，但地表沉降槽明显扩大至与隧道洞径同宽，底拱隆起最大值有 5mm。下半断面的开挖对拱顶位移影响不大的原因与上半断面开挖后，拱部应力已经释放，变形基本稳定有很大关系。c喷射混凝土初期支护受力分析图4-6台阶法开挖支护结构轴力、弯矩图图（a）～（d）所示为喷射混凝初期支护结构的轴力图和弯矩图。由图可以看出：（1）支护结构的受力是对称的，这和结构和荷载都是对称的相一致。上半断面开挖支护后，支护结构的最大轴力和弯矩出现在拱脚上方，与围岩最大位移值出现的位置对应，轴力最大值为978.3KN，弯矩最大值为4.09KN·m.（2）下半断面开挖支护后，拱部轴力基本没有变化，但弯矩变化较大，最大值出现在上半断面拱脚处，量值为28.14KN·m，比下半断面开挖前增加了10倍，而拱脚上方的弯矩则大大减小。这是由于下半断面开挖后，上半断面拱脚处围岩受到的原先由下半断面岩体施加的约束转由支护结构承担所致。另外，从图中可以看出，这个支护结构一开始就处于受压状态，没有出现拉力。4.4围岩监控量测 4.4.1监控量测的目的对于采用新奥法施工的隧道，监控量测是新奥法施工过程中必不可少的施工程序，是确保隧道施工安全的信息化手段，现场监控量测是隧道施工过程中，对围岩支护系统的稳定状态进行监测，为初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据，是确保施工安全、指导施工程序、便利施工管理的重要手段。4.4.2监控量测工具方法及监测项目表量测工具收敛计选用产的JSS30—10/15A型数显示收敛计，地质罗盘，水平仪，水平尺，挂钩钢尺等。然后采用铁科院西南分院研制的监控量测分析软件进行数据分析，提供施工参数。根据设计要求以及工程所在位置地质情况，借助以往施工类似隧道量测取得的施工经验，经过认真分析，遵循可行、可靠、易于操作的原则。如图4-7所示。图4-7台阶法开挖测点示意图表4.6隧道现场监控量测项目及量测方法表序号项目名称方法及工具布置量测间隔时间1地质和支护状况观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述地质罗盘等全长度每次爆破后进行1-15d2周边位移（隧道空变位收敛计用短锚杆K1-K5测H1-H3、D1-D4收敛情况1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月16d-1个月 3拱顶下沉仰拱顶隆起量水平仪、水准尺、钢尺或测杆每20m，一点F每30m，一点FF1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月1-3个月4锚杆力及抗拔力各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔器每30m一个断面，每个断面至少做5根锚杆。大于3个月5地表下沉水平仪、水准尺（判定稳定性）每5-50m一个断面，每断面至少7个测点、每隧道至少2个断面。中线每5-20m一个测点；水准点（锚杆）开挖面距量测断面前后＜2B时，1-2次/天；开挖面距量测断面前后＜5B时，1次/2天开挖面距量测断面前后＞5B时，1次/周注：B为隧道开挖宽度；表中1-4项为必测项目，5为选测项目。3.量测数据的处理和应用a.施工时，将各项量测情况填入记录中，及时绘制位移-时间曲线和相关图表，并注明当前施工工序及开挖掌子面离量测断面的距离。 b.稳定性判别当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，推算最终位移和变化规律；当位移-时间曲线出现反常的急骤变化时，表明此时的围岩、支护系统已处于不稳定状态，必须立即停止开挖、对危险地段加强支护，确保已开挖段的安全。4.5二次衬砌4.5.1仰拱与填充作业为了及早封闭岩面，增强衬砌的整体受力，改善洞作业环境，仰拱及填充施工超前于墙拱衬砌。为达到平行作业，仰拱施工不影响洞运输作业，使用仰拱防干拢作业台车。仰拱与填充的具体施工工艺如下：①测量放线，严格控制底部标高。②铺设防水层，绑扎焊接钢筋，立挡头板。③砼拌合站拌制砼，砼输送车运送砼至工作面。④浇筑砼，插入式捣固捧捣固。⑤砼拌合时应严格按配合比执行，浇筑砼时，应注意仰拱砼与填充砼的标号不同，严禁填充砼侵入仰拱之。⑥浇筑填充砼时，应做好排水管，检查好孔位和横向引水管的预埋及预留工作。4.5.2墙、拱衬砌二次衬砌模筑混凝土采用液压整体钢模台车施做。①　测量放线，标出中线和标高。②　利用工作台车，铺设防水层，绑扎焊接钢筋和预埋件安装、预留孔洞。③　液压衬砌台车就位。④　砼拌合站拌制砼，砼输送车运送至工作面，砼输送泵泵送至模板，施作时应对称浇筑，用插入式捣固捧捣固，并在挡头预埋橡胶止水带。⑤　拆模、养生，进入下一循环。4.6附属设施施工4.6.1洞防排水设施 1、环向排水管沿岩面布设，采用5cm长钢钉固定，拱部钉距1.0m，墙部钉距1.2m2、施工缝、沉降缝施作方法按设计图纸执行,沉降缝中橡胶止水带必须用钢筋卡固定，钢筋卡间距不大于50cm。3、铺设防水层前，应首先按照设计图纸的要求对钢丝、钢筋、管道、锚杆等凸出部位进行处理，并对喷射砼表面的凸凹不平进行找平处理。4、铺设防水层时，人员站在自制的工作平台上，首先用专用垫射钉把无纺布固定在喷射砼表面，再把防水卷材按照规定用手动熔接器加热，焊接在专用塑料固定片5、铺设过程中，无纺布和防水卷材应留有一定的富余量，并检查防水层的完整性，对破损处，应随时补好。6、工作缝连接处应预留30cm搭接，两幅之间搭接宽度不小于10cm，搭接后用自动熔接机热熔焊接，不得出现漏焊，焊缝必须用气压检查合格方可进行下一道工序。4.6.2行车（人）横洞施工为确保总工期，隧道正洞的墙、拱衬砌越过横洞位置后，且正洞掌子面距横洞口约100m，即可开挖横洞。正洞在横洞口初期支护、二次衬砌时，必须按设计实施加固，以策横洞与正洞结合部的安全。开挖采用微台阶全断面法，衬砌采用全断面法。4.6.3洞风、水、电路布置1、施工通风经计算每个洞口设置1台风机通风，采用天津通风机厂生产的TZ-112型隧道子午加速轴流风机(每分钟风量为1800m3/min)和我局机械厂生产的Ф1200的软式通风管进行压入式通风，风机安装在距洞口25m左右的位置。2、施工排水由于该隧道进洞方向均为下坡，洞两侧设水沟和集水井，集水井间距50米，设分级水泵，将洞集水抽至洞外水沟。3、施工用电及照明用电本隧道距离在880米以，每洞口设1台400KVA变压器，通过变压器直接供给各工4、施工用高压风、高压水每座隧道出口设压风机站安装1台4L－20／8压风机提供高压风。高压水由高位水池直接供给。 5、水沟、电缆沟施工①　测量放线，标出中线和标高。②　人工立模，预埋电缆沟托架，拌合站拌合砼，砼输送车运至工作面，人工浇筑砼，插入式捣固棒捣固。③　拆模、养生④　人工安装预制好的水沟管节，管节与管节之间，管节与填充底部，管节与电缆沟之间用水泥砂浆固结。⑤　盖好电缆沟盖板4.6.4洞路面1）清除杂物，并用高压水冲洗基层表面，确保接合部的施工质量。2）先施工砼基层，再施工面层。3）按照设计图纸的要求预分块,加工制作Ф16长80㎝的拉杆和Ф25长60㎝的传力杆以及角偶补强钢筋,胀缝边缘钢筋,并立模加固。4）混凝土由拌合站拌合，运输车运至工作面后由摊铺机进行摊铺，摊铺时应缓慢、均匀地进行，保证连续操作，模板和水沟边缘采用人工摊平。振动梁进行捣固，并辅以插入式捣固棒捣固，真空吸水，压光。5）路面砼施工应从隧道贯通面开始，由里向外进行。6）当路面混凝土强度达到设计强度的30%时用切割机沿横向切割横缝（间距每5m一条）。切割时导尺应准确固定。纵缝与施工缝吻合、不需要另行切割。7）横缝切割完后，随即用刻纹机在混凝土表面沿横向刻作防滑槽，保证路面的抗滑要求。4.6.5隧道装饰施工隧道拱部装饰采用隧道专用漆，侧墙、洞门瓷砖饰面。拱部装饰施工采用人工利用小型机具进行，施工前清除洞壁表面的油腻及污物，涂料采用机械喷涂，涂层分两次喷涂。面砖贴面装饰将装饰作业的表面清洗干净并作好20mm厚水泥细砂浆基层，隧道所有变形缝均要断开，断缝宽度4cm。面砖贴面采用无缝式，所有面砖交接处用白水泥填缝。作到交接缝顺直，粘贴牢固、整齐、面平、美观，不允许背后有空响。洞口装饰表面平整、清洁。 4.6.6特殊地质地段施工本隧道可能出现的不良地质情为断层、溶洞、涌水。在施工过程采取以下措1、加强超前地质预报和围岩量测。通过超前钻孔施工情况，判断开挖面前方地质类别及涌水量、水压等情况，制定相应对策。2、在开挖不良地质地段之前，对临近断裂带的开挖地段及时完成二次模筑砼衬砌，以提高意外时的应对能力。在断裂带施工期间，二次模筑衬砌紧跟开挖施工，减短断裂带开挖后的暴露时间。3、在分析超前钻孔所获得的有关资料后，采用小导管注浆超前支护措施。在出水量大，开挖施工安全难以保证时，经监理工程师同意后，采取改用大管棚超前支护措施；必要时采用深孔全封闭帷幕法注浆，以起到止水和加固岩体的作用，确保施工安全和质量。4.7施工注意事项（1）隧道施工前应对隧道进行贯通测量，达到精度后方可开工。（2）隧道施工前应对隧道提出的施工紧急预案进行研究、完善、细化；确保预案能够及时实施，最大限度保障施工人员安全。（3）随大进洞前应修筑洞外截水沟，防止大量地面水流至洞门处，对隧道施工造成影响。（4）洞口边仰坡应严格按设计施工，严禁大量刷坡、破坏地表环境；对洞口、洞门段及明洞段临时边仰坡可先进行临时防护。（5）隧道开挖应采用光面爆破或欲裂爆破，减小随大开挖对围岩的扰动；隧道开挖应减小超挖，避免欠挖。（6）隧道开挖后，根据围岩与支护间作用力及变形监测情况，及时施作初期支护，适时施作二次支护；V、IV、III级围岩二次衬砌与开挖掌子面距离分别不宜大于40m、60m、80m。（7）施工中应加强监控量测，及时反馈围岩和支护结构的动态信息，为修正设计方案和确定初支及二衬施作时间提供依据，确保隧道施工安全、结构长期稳定。 （8）隧道施工中应采取超前地质预测预报措施，尤其是破碎带等特殊地质区段更应加强探测，以确定合理的施工方法及支护参数。（9）隧道开挖过程中遇到小断层、岩脉等不良地质或出现特殊情况时，施工单位应及时通知业主、设计及监理，根据实际情况拟定合理治理措施；对于特别紧急的情况，施工单位可先行处理。（10）隧道喷射混凝土应分层施作，第一层应在隧道开挖后及时施作以封闭开挖面；喷射混凝土表面应平顺，避免高低起伏过大。第五章隧道附属工程设计施工5.1洞口边仰坡设计洞口外路基防护参照路基设计图。仰坡回填区域采用框架植草防护，边坡采用1∶0.5～1∶.1坡率。 隧道洞门段及洞口临时边仰坡坡高和坡率进采用喷锚防护；其中洞门段临时边仰坡采用1∶0.5坡率，坡高与永久边坡一致；洞外临时边仰坡坡高和坡率均与永久边坡一致。5.2路面及装设计5.2.1主洞及紧急停车带路面设计本路段隧道主洞路面均采用复合路面，隧道长度大于1000m的隧道采用阻燃沥青复合路面，路面的具体参数为：主洞复合路面；沥青上面层(4+6cm)+混凝土下面层（26cm）+路基（15cm）。主洞及车行横洞路面水泥混凝土水泥采用425号普通硅酸盐水泥。材料技术要求符合《公路水泥混凝土路面设计规》（JTGD40—2002），水泥混凝土的28天龄期设计弯拉强度：设计弯拉强度fcm≥5.0Mpa。复合路面的水泥混凝土板纵向施工缝设置拉杆、横向施工缝设置传力杆、胀缝设置滑动传力杆。为确保大于1km长隧道入口300m入口防水质量，对长隧道入口均要求进行防水工程施工，施工前要求长隧道入口基层清洁、平整和干燥，喷涂要求均匀，无气泡、表面不流淌，无堆积现象。表5.1相关技术参数指标条表试验项目技术标准固体含量(％)＞48低温柔性（－25℃）30min后绕10mm一周无裂纹耐热性（180℃）2h涂膜无变化 粘接强度（Mpa）≥0.5，（20±2℃，“∞”字形）延伸性(cm)≥5.5不透水性(0.3Mpa)30min不透水根据本项目隧道特殊的使用环境条件，阻燃沥青常规性能技术指标参照《公路沥青路面施工技术规》（JTGF40—2004）。由试验可知，添加阻燃剂后SBS改沥青的针入度增大，软化点升高，但两者变化幅度都较小，因此阻燃沥青的技术指标仍可采用原SBS改性沥青的技术指标。另外，阻燃剂添加后的沥青延度降低，考虑到隧道施工温度较高及日常使用过程中相对于隧道外的环境温度高，因此适当降低了老化前后阻燃沥青的5℃延度指标。隧道铺装阻燃SBS改性沥青技术要求可参照下表，并根据实际情况，可适当放宽标准围，并尽量满足施工技术规要求。表5.2阻燃SBS改性沥青技术参数表试验项目技术标准试验方法针入度（25℃,100g，5s）(0.1)mm30～60T0604针入度指数PI最小0T0604延度5℃，5cm/min(cm)最小15T0605软化点TR＆B(℃)最小60T0606溶解度/％不小于92T0607弹性恢复25℃/％不小于75T0662氧指数不小于23GB/T10707旋转薄膜烘箱老化后残留物质量损失/％不大于1.0T0610针入度（25℃）(0.1)mm不小于65T0604延度5℃，5cm/min(cm)最小10T06055.3人行、车行横通道路面设计隧道人行横通道、车行横通道均采用水泥混凝土路面，结构形式为： 人行横通道：15cmC35水泥混凝土面层+10cmC20素混凝土垫层车行横通道：20cmC35水泥混凝土面层+15cmC20素混凝土垫层5.4装设计依据国家建筑消防有关规和规定，隧道装应满足洞消防需要，同时有利于提高洞照明效果。隧道主洞边墙部（检修道以上3.5m）采用白色防火涂料喷涂装，拱部喷涂蓝色防火涂料；要求分3～5次喷涂防火涂层，喷涂厚度不小于12mm，其中面层为2mm，基层为10mm。防火涂料的耐火时间应达到2小时以上，在潮湿条件下能够良好成型，不会崩解、蚀变、掉落。第六章隧道监控量测及灾害处理6.1隧道施工监控量测[15]隧道施工监控测量是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一，也是本隧道采用信息化施工和动态设计的主要容，它不仅能知道施工，预报险情，确保安全，而且通过现场量测获得围岩与支护结构的变形和工作状态信息（数据），为优化结构设计、支护参数和施工工艺提供信息依据，为二次衬砌提出合理的施作时间，还能为隧道工程设计与施工积累资料，为今后的设计和施工提供类比依据，因此施工中必须按照《公路隧道施工技术规》（JTJ042-94）及相关规 和要求做好监控量测工作。隧道断面设计预留围岩变形量仅作为计算数量及施工参考，应通过施工监控量测信息对各级围岩时间预留变形量进行调整，确保二次衬砌厚度及减少回填量。施工监控量测中若发现异常情况，应及时将量测信息反馈给设计、业主等相关人员，同时应保存所有的量测资料，并将量测数据及分析结果全部归入竣工资料存档。6.1.1必测项目（1）地质及支护状况观察隧道掌子面每次开挖后通过肉眼观察、地质罗盘和锤击检查，描述和记录围岩地质情况，百科围岩的岩性、岩石坚硬程度、风化程度、岩层产状、裂隙发育程度、地质结构面、地下水情况等。从而判断围岩类比是否与设计相符，必要时进行拍照和地下水渗水量测量。初期支护施作后对喷层支护状态和锚杆工作状态进行观察，观察喷层是否出现脱落、开裂以及脱落、开裂程度等，锚杆工作是否正常等，若返现异常情况及时进行记录和反馈。（2）地表沉降隧道洞口浅埋段按5～10m布置一个断面，且每个隧道洞口至少设置一个断面，通过对洞口浅埋地段地表变形量测来监控洞室稳定状态和评价隧道变形特征。如图6-1所示。 图6-1地表沉降测点布置示意图（3）水平收敛剂拱顶下沉Ⅵ级围岩段每10m、Ⅴ级围岩段每15m布设一个断面，通过洞变形量测信息评价洞室稳定状态和确定二次衬砌合理施作时间。（4）超前地质预报由于本隧道存在采空区等不良地质，为了保证隧道施工安全，施工中每隔一定距离须做超前地质预报。具体采用此种雷达预报系统，配以超前钻探、物探等方法，标定煤层及采空区准确位置，掌握煤层赋存情况及瓦斯情况，并预测开挖面前方工程地质和水文地质情况，集合掘进过程中地质条件的变化，对围岩可能存在的塌方、涌水等情况进行预报，分析研究对策，确保施工安全。(5)锚杆拉拔施工中应记录锚杆施工情况，每个代表地段选取1～3个断面进行锚杆拉拔实验，检验锚杆的抗拔力，Ⅵ级围岩段锚杆抗拔力不小于60KN，Ⅴ级围岩段锚杆抗拔力不小于80KN。同时，锚杆拉拔还可以作为抽检锚杆施工质量的手段，可由业主另行确定拉拔频率。6.1.2选测项目应力—应变量测采用各种类型的位移计、压力盒、应力计、应变计测试围岩压力、围岩部位移、喷射混凝土应力、钢支撑力、初期支护与二次衬砌层间压力、锚杆轴力、二次衬砌力等的应力—应变情况，进而判断和评价支护参数的合理性。如图6.2所示。 图6-2选测项目测点布置图6.2隧道不良地质处理6.2.1断裂、岩溶处理通过勘察，隧址区未见有深大断裂构造及全新活动性断裂构造通过迹象，地表也未发现滑坡、崩塌等不良地质现象。隧址区主要地质问题为断裂和岩溶，对隧道洞身稳定性影响较大。　对埋藏有溶洞、溶蚀裂隙及断裂带等漏水通道能否进行有效的防渗处理，直接影响到隧道的安全和工程的成败。岩溶的渗漏形式和通道比较复杂,处理前要采取多种勘探手段,查清岩溶类型、分布情况、发育规律、渗漏形式与流量、相对隔水层埋藏深度等，据以拟定防渗处理方案，并进行现场试验，论证处理方案的可行性与经济合理性。　　对岩溶发育的防渗处理大都采用以截为主的堵、围、铺、截的综合措施。这就是：①堵，用混凝土或粘土堵塞孤立岩溶的地面洞口；②围，用围井或围堤将地面上大的岩溶洞口与库水隔开；③铺，在岩溶裂隙密集的漏水地带建造粘土或混凝土铺盖；④截，建造水泥灌浆帷幕或混凝土截水墙，垂直截断漏水通道。　　水泥灌浆帷幕，在强岩溶 地基中，通过钻孔灌入岩层中的水泥浆液扩散半径大而有效半径小，需通过现场试验选定钻孔排距和孔距。岩溶灌浆多在廊道中进行，采用小口径钻孔孔口封闭高压灌浆法。溶洞中充填的粘土一部分被高压水泥浆挤至帷幕有效围以外,其余被水泥浆液分割、挤压与包裹，并有水泥微粒掺入，原有物理力学性能被改变，在灌浆后具有较高的抗渗稳定性。乌江渡水泥灌浆帷幕建成后，保证了165m高的混凝土拱形重力坝的安全与稳定。　　混凝土截水墙，在岩基中采用钻爆法挖出沟槽或用钻机钻出圆孔，浇筑混凝土建成具有一定厚度的地下连续墙，墙底嵌入相对不透水岩层一定深度。钻孔法受单个钻孔的最小孔斜率的限制,建墙深度一般为50m，墙底以下有的还需加设单排帷幕灌浆。6.2.2涌水段的处理根据地看报告，本隧道在洞身开挖工程中局部地段可能发生涌水现象。为防止涌水对隧道施工造成危害，对可能出现涌水的地段必须做地质超前预报。准确掌握前方的地下水含量、压力及分布围，并根据预报结果设置超前探水孔，然后根据钻孔探水量的大小，采取相应的处理措施。对于3个超前探孔均出水且10m2/h<任一单孔出水量<2m2/h的段落，应排除部分地下水，减少水量，降低水运，然后钻孔施做超前小导管并高压预注浆，封堵部分地下水，初期支护系统锚杆采用径向注浆小导管，对地下水再次进行封堵，带全部注浆完成后，根据限量排放的原则，设置检查孔，测控用水量，要求每处水量均应小于10L/min，否则应再次注浆进行封堵。对于任一单孔出水量>10m2/h段落，可采用帷幕注浆封堵水等措施。6.3结论与建议1、该隧道的围岩类型主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ及，主要采用台阶法和环形预留核心土法开挖。2、该隧道下穿省道，个别地段有涌水现象。3.、该隧道兴仁方向端进洞口处主要为泥炭质岩，开挖时会发生塌方事故。4、该隧道兴仁方向进出段穿越含泥质炭岩地层，岩性软弱破碎，开挖时应加强超前地质预报和根据适时监控监测确定循环进尺，且初期支护要及时施作和加强支护质量控制。 5、隧道洞身段主要穿越省道，围岩级别为为Ⅴ级和Ⅵ级围岩，整体稳定性差。支护时建议采用Ⅵ级围岩进行支护或进行超前预支护。6、隧道采用单心圆的结构形式进行设计，三道坑法开挖，开挖时各开挖面的间距应根据现场监控测量进行调整。7、初期支护应及时跟进，支护参数和预留变形量应根据施工勘察进行设计和调整。8、洞室开挖采用新奥法施工，施工相互扰动大，不利于围岩稳定，应加强爆破开挖的设计和控制。致毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立 的分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文和工作打下良好的基础。经过四年的专业知识的学习，我具备了独立进行地下工程设计的基本能力。在老师的指导和同学的帮助下，通过我近两个月的努力，终于完成了我的毕业设计。本设计历时两个多月，在这两个多月中，我紧密的和本组同学合作，经常和续建科老师交流沟通，按时按量的完成设计任务。本次设计能够顺利进行，首先要感我的母校——大学，是她为我们提供了学习知识的土壤，使我们在这里茁壮成长；其次我要感我们学院的各位老师，他们不仅教会了我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；尤其要感在本次设计中给予我大力支持和帮助的续建科老师，是在他的悉心指导下完成的。续老师为本文倾注了大量的时间和精力，从毕业实习到开题报告，再到集中答疑，到最后修改定稿，续老师自始至终为本文的编写做了大量的指导工作，并提出了十分宝贵的意见和建议；还要感我的同学们，他们热心的帮助，使我感到了来自兄弟姐妹的情谊；最后还要感相关资料的编著者们和给予我们大力支持的社会各界人士，感您们为我们提供了一个良好的环境，使本次设计圆满完成。在设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课堂到设计的顺利完成，有多少可嘉的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的意！最后我还要感培养我长大含辛茹苦的父母，你们！罗仿超2011年6月参考文献[1]周小平.不同级别围岩地段隧道开挖施工技术探讨［R］.:公路局同安分局；[2]朱汉华，红月，建辉等.公路隧道围岩稳定与支护技术［M］.:科学,2007.1；[3]余金松，郭彬懿，王成桥等.明月山隧道台阶法动态施工数值模拟研究［J］西华大学学报(自然科学版),2011,30(2)：95～98；[4]王成主.隧道工程［M］.：人民交通，2009；[5]洪江.土木工程地质［M］.：中国建材，2005； 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