xxx公路隧道设计 毕业设计计算书

'目录摘要1第一章工程概况31.1隧道位置31.2隧道工程地质概况31.3设计标准及遵循规范41.3.1设计标准41.3.2遵循规范4第二章隧道整体设计52.1一般规定与设计原则52.1.1一般规定52.1.2设计原则52.2隧道横断面设计原则52.3隧道建筑界限62.4隧道衬砌内轮廓设计72.5隧道紧急停车带设计7第三章公路隧道通风设计93.1隧道通风要求93.2隧道内污染空气的稀释标准93.3需风量计算103.4通风计算113.5隧道通风方式和风机的选择13第四章洞门设计144.1洞口地质条件144.2洞门的设计方案144.2.1洞门形式的选择144.2.2洞门构造要求144.3洞门结构设计计算14iii 4.3.1洞门类型选择144.3.2洞门稳定性及强度检算15第五章隧道洞身初期支护设计195.1支护形式的选择及参数确定195.2Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩的初期支护设计195.2.1Ⅴ级围岩隧道的宽度B与高度H确定195.2.2Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩的初期支护设计195.2.3初期支护设计相关参数26第六章二衬设计计算286.1隧道围岩压力计算286.1.1围岩压力计算的一般规定286.1.2Ⅲ级围岩荷载计算286.1.3Ⅳ级围岩荷载计算296.2埋置深度计算306.2.1Ⅲ级围岩埋置深度计算306.2.2Ⅳ级围岩埋置深度计算316.3内力计算结果316.3.1基本原理316.3.2ANSYS计算的内力结果326.4配筋及安全评估396.4.1Ⅲ级围岩配筋及安全评估396.4.2Ⅳ级围岩配筋及安全评估506.5二次衬砌相关参数53第七章施工组织设计547.1概述547.2施工准备547.3辅助施工方法557.3.1超前锚杆557.3.2超前小导管注浆55iii 7.4施工设计577.4.1总体方案和部署577.4.2洞口施工587.4.3隧道内施工587.5施工注意事项697.5.1质量保证措施697.5.2保证施工工艺主要措施措施707.5.3保证工期的主要措施71第八章隧道施工监控和量测738.1监控量测的目的738.2监控量测的内容及量测方法738.3监控量测设计748.3.1洞内观察748.3.2周边相对位移和拱顶沉降748.3.3地表沉降量测768.3.4围岩压力量测768.4监控量测数据处理768.4.1地质预报768.4.2周边位移分析778.4.3拱顶沉降分析798.4.4地表沉降分析798.5量测管理80结论81参考文献82致谢83附件84iii XXX公路隧道设计[摘要]改革开放以后，国民经济蓬勃发展，公路客货运输量大幅度增长，现有公路通行能力不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等级和技术标准，高速公路将成为中国公路建设的主流。然而公路隧道所需要的技术经济条件远高于铁路隧道和其他隧道工程，因此，对公路隧道设计理念、设计方法和施工方法的探索和研究是十分必要的。由于公路等级提高对线型和坡度的要求，高速公路越岭必然要求越来越多的采用隧道方案，这既能克服地形和高程障碍，改善线路，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；又可有效防止落石、塌方、雪崩和崩塌等自然条件，提高了行车的安全性、可靠性和舒适度，同时又能和当地环境相协调级保全自然景观。因此，从经济效益、生态效益和国际大趋势来看，安全、经济、合理、美观的公路隧道研究迫在眉睫。本设计课题为高速公路隧道，重点研究隧道内轮廓的确定，隧道通风的设计，二次衬砌的设计和新奥法施工。该高速公路隧道为分离式单向行驶两车道隧道，左线全长298m，围岩的基本情况为：Ⅱ级围岩长155m；Ⅲ级围岩长90m；Ⅳ级围岩长53m。隧道洞门设计成翼墙式洞门；隧道采用新奥法施工，隧道衬砌采用复合式衬砌；隧道开挖Ⅱ、Ⅲ级围岩使用全断面开挖法，Ⅳ级围岩使用长台阶分部开挖法，采用钻爆法开挖；隧道的辅助施工方法有超前小导管注浆和超前锚杆；隧道通风方式主要为自然通风，兼有机械通风。隧道经过多次计算和验算后，洞门、衬砌和通风等均满足要求，可以正常施工。关键词：隧道；通风；复合式衬砌；新奥法83 XXXHIGHWAYTUNNELDESIGN[Abstract]Afterthereformandopening-uppolicy,thenationaleconomyisbooming,highwaypassenger-cargotrafficvolumeincreasesubstantially,theexistinghighwaycapacitymanualinsufficientcontradictionhavebecomeincreasinglyprominent,theurgentneedtoimproveroadlevelandtechnicalstandard,thehighwaywillbecomethemainstreamofroadconstructioninChina.Howeverhighwaytunneloftechnicalandeconomicconditionsneededthanrailwaytunnelandothertunnelprojectofhighwaytunnel,therefore,designconcept,designmethodandconstructionmethodofexplorationandresearchisverynecessary.Becauseoflinearandhighwayratingbytherequirement,highwayslopeservantsandinevitablerequirementmoreandmoreusingtunnelscheme,whichnotonlycanovercometheterrainandelevationobstacles,improvelines,improvespeedandshortenmileage,savefuel,savetime,reducethedamagetovegetation,protecttheecologicalenvironment;Caneffectivelypreventrockfalls,landslide,collapseavalanchesandnaturalconditions,enhancestheparametersofsafety,reliabilityandcomfortatthesametime,andlocalenvironmentalphotographcoordinationlevelsecuritythenaturallandscape.Therefore,fromtheeconomicbenefit,ecologicalbenefitandinternationalbigtrend,safe,economicandreasonable,theartisticresearchofhighwaytunnelisimminent.Thisdesigntaskforhighwaytunnel,thekeyresearchtunnelprofile,thedesignofthetunnelventilationdetermined,thesecondliningdesignandnewAustriantunnelingmethod.Thishighwaytunnelforseparateone-wayroadtwo-lanetunnel,stretchesoftheleftline,thebasicsituationof298msurroundingrockⅡlevelfor:long155m;ZhangGuiHuanong90msurroundingⅣlevel53msurroundinglong.TunnelDongMendesignedtowingwalltypeDongMen;TunneladoptednewAustriantunnelingmethodusingcompositelinings,tunnellining;Ⅱ,Ⅲleveloftunnelexcavationsurroundingtheexcavationmethod,usewholesectionrockⅣleveluselongstepsexcavationmethod,usingdivisiondrill-blastingmethodofexcavation;Tunnelconstructionmethodshaveadvancedauxiliarysmallcatheterandleadingboltgrouting;Tunnelventilationmodemainlyfornaturalventilation,withmechanicalventilation.Tunnelaftermanycalculationandchecking,DongMen,liningandventilation,etc,cannormalconstructionrequirements.[Keywords]:tunnel;Ventilation;Compositelinings;Newarcane83 第一章工程概况1.1隧道位置XXX公路隧道位于XX省XX县XX村，是XX高速公路XX至XX段的一条分离式短隧道。综合各种因素考虑，隧道左线的起止桩号为:K26+260—K26+558，全长298m；隧道右线的起止桩号为：YK26+292—YK26+558。隧道纵坡整体为一单坡，坡度为-1.8%。1.2隧道工程地质概况该隧道洞口（进口）围岩级别为Ⅳ级，岩性为强风化下带～弱风化玄武岩为主，岩石柱状节理很发育，岩质较硬，完整性差。隧道洞口（出口）隧道围岩级别为Ⅳ级岩性为强风化下带～弱风化玄武岩为主，岩石柱状节理很发育，岩质较硬，完整性差。隧道K26+295～K26+349段围岩级别为Ⅲ级，岩性为弱风化玄武岩，属硬质岩，岩石柱状节理较发育，裂隙块状结构～镶嵌碎裂结构，节理裂隙面结合一般，岩质硬～坚硬，较完整。K26+504～K26+540段围岩级别为Ⅲ级，岩性为弱风化玄武岩，属硬质岩，岩石柱状节理较发育，裂隙块状结构～镶嵌碎裂结构，节理裂隙面结合一般，岩质硬～坚硬，较完整。K26+349～K26+504段围岩级别为Ⅱ级，岩性为弱风化、微风化玄武岩，属硬质岩，岩石柱状节理不发育，块状整体结构岩体，较完整。表1-1各类围岩主要物理力学指标表围岩级别力学指标ⅣⅢⅡ备注密度ρ(×103kg/m3)2.50～2.602.60～2.802.70～2.90弹性抗力系数K(MPa/m)400～5001000～12001400～1600弹性模量(静态)E(Gpa)8.0~10.015.0~20.025.0~30.0泊松比μ0.25~0.200.20~0.150.16~0.12计算内摩擦角φ(°)50~5455~6060~65容许承载力σ。(kPa)1500～20002600～30003000～3500饱和抗压强度Rb(Mpa)12.0~20.035.0~60.050.0~80.0摩擦系数f(圬工与围岩)0.450.550.60Ⅱ、Ⅲ级围岩为表面不光滑时83 1.3设计标准及遵循规范1.3.1设计标准（1）隧道按规定的远期的交通量设计，采用分离式单向行驶两车道隧道（上、下行分离）。（2）隧道设计车速、几何线形与净空按100km/h计，隧道照明设计速度按照100km/h设计。1.3.2遵循规范（1）、《公路隧道设计规范》JTGD70-2004（2）、《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999；（3）、《公路工程技术标准》JTJ001-97；（4）、《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89；（5）、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001；（6）、《地下工程防水技术规范》GB50108-2008（7）、隧道围岩级别按《公路隧道设计规范》JTGD70-2004（8）、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）（9）、《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）（10）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）（11）、公路工程技术标准[S](JTGB01-2003),人民交通出版社,2003（12）、公路隧道设计规范[S](JTGD70-2004),人民交通出版社,2004（13）、《公路隧道施工技术规范》JTGF60-200983 第二章隧道整体设计2.1一般规定与设计原则2.1.1一般规定隧道设计应满足公路交通规划的要求，其建筑限界、断面净空、隧道主体结构以及通风、照明等设施，应按《公路工程技术标准(JTGB01-2003)》规定的预测交通量进行设计。当近期交通量不大时，可采取一次设计分期修建。2.1.2设计原则（1）在地形、地貌、地质、气象、社会人文和环境等调查的基础上，综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线形、洞口位置等，提出推荐方案。（2）地质条件很差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避免不良地质地段；长隧道的位置亦尽可能避开不良地质地段，并与隧道的走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。（3）根据公路等级和设计速度的确定车道数和建筑限界。在满足隧道功能和结构良好的前提下，确定经济合理的断面内轮廓。（4）隧道内外平、纵线形应协调，以满足行车的安全、舒适要求。（5）根据隧道长度、交通量及其构成、交通方向以及环保要求等，选择合理的通风方式，确定通风、照明、交通监控等要点设施的设置规模。必要时特长隧道应做防火专项设计。（6）应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和营运要求，对隧道内外排水系统、消防结合系统、辅助通道、弃渣处理、管道设施、交通工程措施、环境保护等作综合考虑。（7）当隧道与相邻建筑物互有影响时，应在设计与施工中采取必要的措施。2.2隧道横断面设计原则隧道横断面设计原则如下所示：（1）隧道限界高度高速公路、一级公路、二级公路取5m；三、四级公路取4.5m。（2）余宽设置83 当设置检修道和人行道时，不设余宽；当不设置检修道或人行道时，应设不小于25cm的余宽。（3）隧道路面横坡当隧道为单向交通时，应取单面坡，当隧道为双向交通时，可取双面坡，坡度应根据隧道的长度，平、纵线形等因素综合分析确定，一般可采用1.5%─2.0%。当路面采用单面坡时，建筑限界底边线应与路面重合；当采用双面坡时，建筑限界底边线应水平置于路面最高处。（4）单车道四级公路的隧道应按双车道四级公路修建。（5）隧道内轮廓设计隧道内轮廓设计除了应满足隧道限界的规定外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的要求，并为通风、照明、消防、监控管理等设施提供安装空间，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合安全经济、合理的原则。（6）公路隧道的建筑限界公路隧道的建筑限界，不仅要提供汽车行驶的空间，还要考虑汽车行驶的安全、快捷、舒适和防灾，因此要求设计中应充分研究各种车道的与公路设施之间所处的空间关系，任何部件（包括通风、照明、安全、监控和内装饰等附属设施）均不得侵入隧道建筑限界之内。2.3隧道建筑界限图2.1公路隧道建筑限界（单位：cm）83 XXX公路隧道为单向双车道，设计时速为100km/h，如上图2.1，根据的有关规定：隧道建筑限界高度：H=5.0m；检修道高度：h=0.5m；车道宽度：W=3.75×2m；左侧向宽度：LL=1.0m；右侧向宽度：m；左顶角宽度：EL=1.0m；右侧向宽度：m；检修道左侧：J=1.0m；检修道右侧：J=1.0m；路面坡度：i=1.5%；隧道建筑限界净宽：11.50m。2.4隧道衬砌内轮廓设计根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）规定，隧道的内轮廓拱部为半径R1=600cm的半圆，侧墙也为半径R1=600cm圆弧，仰拱圆弧半径R3=1500cm，仰拱与侧墙间用一个小半径R2=100cm的圆弧连接。两车道的100km/h内轮廓图如图2.2，详图见设计A3图纸1。图2.2两车道的100km/h内轮廓图（有仰拱）2.5隧道紧急停车带设计虽然该隧道属于短隧道，根据《公路隧道设计规范（JTGD70-2004）》的规定83 在隧道中应可不设置紧急停车带，但为了保险起见，该隧道设置紧急停车带一道。依据《公路隧道设计规范（JTGD70-2004）》的相关规定，该紧急停车带的宽为3.5m，长为40m。紧急停车带的内轮廓图如图2.3，详图见设计图纸2。图2.3两车道的100km/h紧急停车带内轮廓图（有仰拱）第三章83 公路隧道通风设计3.1隧道通风要求1、单向交通的隧道设计风速不宜大于10m/s，特殊情况可取12m/s；双向交通的隧道设计风速不应大于8m/s；人车混合通行的隧道设计风速不应大于7m/s。2、风机产生的噪音及隧道中废气的集中排放均应符合环保的有关规定。3、确定的通风方式在交通条件等发生变化时，应具有较高的稳定性，并便于防灾时的气流组织。4、隧道内营运通风的主流方向不应频繁变化。3.2隧道内污染空气的稀释标准1、隧道通风主要应对一氧化碳（co）、烟雾和异味进行稀释。2、co设计浓度（1）采用全横向通风方式与半横向通风方式时，co设计浓度可按下表1取值；采用纵向通风方式时，co设计浓度可按表1所列各值提高50ppm取值。表3.1co设计浓度隧道长度（m）≤1000≥3000(ppm)250200注：隧道长度为1000m～3000m时，可按插入法取值。（2）交通阻滞（隧道内各车道均以怠速行驶，平均车速为10Km/h）时，阻滞段的平均co设计浓度可取300ppm，经历时间不超过20min。阻滞段的计算长度不宜大于1km。（3）人车混合通行的隧道，长度不宜超过2000m，其co设计浓度应按表2取值。表3.2co设计浓度隧道长度（m）≤1000≥2000(ppm)150100注：隧道长度为1000m～2000m时，可按插入法取值。3、烟雾设计浓度83 （1）采用钠灯光源时，烟雾设计浓度应按表3取值；采用荧光灯光源时，烟雾设计浓度应提高一级。表3.3烟雾设计浓度K设计行车速度（Km/h）100806040K(m-1)0.00650.00700.00750.0090（2）当烟雾浓度达到0.012m-1时，应按采取交通管制等措施考虑。（3）隧道内进行养护维修时，应按现场实际烟雾浓度不大于0.0035m-1考虑。3.3需风量计算1、一般规定（1）通风设计中，车辆有害气体的排放量以及与之对应的交通量都应有明确的远景设计年限，两者应相匹配。计算近期的需风量及交通通风时应采用相应年份的交通量。（2）确定需风量时，应对计算行车速度以下各工况车速按20Km/h为一档分别进行计算，并考虑交通阻滞状态，取其较大者作为设计需风量。（3）在双向交通隧道中，上坡较长方向的交通量按设计交通量的60%进行计算。2、计算co排放量3、计算稀释co所需风量4、计算烟雾排放量83 5、计算稀释烟雾所需风量3.4通风计算1、一般规定（1）在所设计的通风系统中，风机及交通通风力提供的风压和风量必须满足需风量的要求。（2）应根据通风计划，初步计划、技术设计和施工图设计等不同阶段，进行粗略或详细的通风计算。（3）在隧道通风计算中可把空气作为不可压缩流体对待；隧道内的空气流可作为不随时间变化的恒定流处理，且视汽车行驶也为恒定流。（4）隧道壁面摩阻损失系数及入口损失系数应根据隧道或风道的断面当量直径或壁面糙率以及风道结构形状等取值，当为混凝土壁面时常用损失系数可按表4取值。表3.4损失系数隧道壁面摩阻损失系数0.02主风道（含竖井）壁面摩阻损失系数0.022连接风道壁面摩阻损失系数0.025隧道入口损失系数0.6（5）通风设计中应尽可能减少风道断面积变化和转变次数，损失系数的取值应充分考虑隧道和风道壁面粗糙程度、结构形式。83 （6）交通通风力必须针对具体工程的通风系统进行分析。交通通风力在交通阻塞或双向交通情况下宜作为阻抗力考虑；在单向交通情况下宜作为推力考虑。（7）应针对计算行车速度以下各工况车速分别计算汽车交通通风力。2、计算自然风阻力（1）在通风计算中，一般可将自然通风作为阻力考虑。（2）自然风阻力的计算隧道断面当量直径自然风阻力3、计算交通通风力汽车等效阻抗面积交通通风力83 4、计算通风阻抗力3.5隧道通风方式和风机的选择因隧道中所需风机提供的风压因为该值为负数，因此该公路隧道采用机械通风便可以满足通风的要求，但因该隧道内设有紧急停车带，为了将聚集在紧急停车带处的污染空气排出和应对突发情况，设置一组（2台）900型射流风机。83 第四章洞门设计4.1洞口地质条件隧道洞口（进口）围岩级别为Ⅳ级，岩性为强风化下带～弱风化玄武岩为主，岩石柱状节理很发育，岩质较硬，完整性差。隧道洞口（出口）隧道围岩级别为Ⅳ级岩性为强风化下带～弱风化玄武岩为主，岩石柱状节理很发育，岩质较硬，完整性差。因此，洞门处仰坡应采取防护措施。4.2洞门的设计方案4.2.1洞门形式的选择本隧道按隧道分类属短隧道，基本服从于路线走向，路线与地形等高线基本正交，洞门按受力结构设计。洞门形式结合实际地形、地质情况选定。根据洞门所处地段的地形地貌及工程地质条件，遵从“早进洞，晚出洞”的设计原则，并考虑洞门的实用、经济、美观等因素，因此本隧道使用翼墙式洞门。4.2.2洞门构造要求按《公路隧道设计规范》（JTG-2004），洞门构造要求为：（1）洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于0.5m。（2）洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定。（3）洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够的深度，保证洞门的稳定。基底埋入土质地基的深度不小于1.0m，嵌入岩石地基的深度不小于0.5m；基底标高应在最大冻结线以下不小于0.25m。基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。（4）松软地基上的基础，可采取加固基础措施。洞门结构应满足抗震要求。4.3洞门结构设计计算4.3.1洞门类型选择本隧道进口端和出口端洞口围岩基本相同，为Ⅳ级围岩，地质状况一般，拟采用翼墙式洞门。83 4.3.2洞门稳定性及强度检算进口洞门的检算：进口采用带耳墙翼墙式洞门，见图4.1：图4.1a.检算翼墙时取洞门端墙前之翼墙宽1m的条带“Ⅰ“，按挡土墙检算偏心、强度及稳定性。b.检算端墙时取最不利部分“Ⅱ“作为检算条带，检算其截面偏心和强度。c.检算端墙与翼墙共同作用部分“Ⅲ“的滑动稳定性。检算条带“Ⅰ”图4.283 1、　压力的计算（1）各项物理学指标　　　KN/m3　　　f=0.5Mpa水泥砂浆砌片石（2）土压力系数的计算：（3）土压力的计算：2稳定性及强度的检算：（1）倾覆稳定的验算：满足倾覆稳定的要求。（2）滑动稳定的验算：满足滑动稳定的要求。83 （3）合力的偏心距的验算：满足基底合力的偏心距。（4）基底压应力的验算：满足基底压应力的要求。检算条带“Ⅱ”1土压力的计算：由以上计算知：2墙身截面偏心的验算：偏心距满足墙身截面偏心的要求。应力83 满足墙身截面强度的要求。检算条带“Ⅲ”1土压力的计算由以上计算知=132.00+198.00=330.002滑动稳定的验算：满足滑动稳定的要求。综合以上检算结果，翼墙、端墙均满足规范要求，故该设计合理。83 第五章隧道洞身初期支护设计5.1支护形式的选择及参数确定由于该公路隧道为高速公路隧道，隧道洞口处围岩级别为Ⅳ级，隧道洞身围岩为Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级围岩，其中Ⅳ级围岩分布在隧道进出口段长度为35m范围内，Ⅲ级围岩长度为90m，Ⅱ级围岩长度为155m，Ⅳ级围岩一般无自稳能力成洞条件差可能发生中大塌方，Ⅲ级围岩自稳能力差成洞条件较好，可能会出现小塌方，Ⅱ级围岩自稳能力较好成洞条件较好。根据公路使用要求，隧道围岩地质条件和施工条件，按照按照《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）中衬砌结构设计规定，按新奥法原理设计，该公路隧道应采用复合式衬砌，即由初期支护和二次衬砌及中间夹防水层组合而成的衬砌形式，其中初期支护采用喷、锚、网、钢拱架支护。5.2Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩的初期支护设计5.2.1Ⅳ级围岩隧道的宽度B与高度H确定Ⅳ级围岩隧道的宽度B与高度H确定可按下式进行计算，计算结果为：mm式中：—拱部圆弧半径；d—衬砌厚度预估为0.5m；e—预留变形量取为0.12m；路面至起拱线的高度。5.2.2Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩的初期支护设计根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）及《锚杆喷射混凝土支护技术规程》（GB50086—2001）的相关规定，该公路隧道初期支护采用工程类比法进行设计。1、锚喷支护的一般规定（1）锚喷支护的设计，宜采用工程类比法，必要时应结合监控量测法及理论验算法。（2）锚喷支护初步设计阶段，应根据地质勘察资料，按本规范表3.0.2的规定，初步确定围岩级别，并按规范表4.1.2-1和规范表4.1.2-283 的规定，初步选择隧洞、斜井或竖井的锚喷支护类型和设计参数。（3）锚喷支护施工设计阶段，应做好工程的地质调查工作，绘制地质素描图或展示图，并标明不稳定块体的大小及其出露位置。实测围岩分级定量指标，按本规范表3.0.2的规定，详细划分围岩级别，并修正初步设计。（4）对Ⅳ、Ⅴ级围岩中毛洞跨度大于5m的工程，除应按照本规范表4.1.2-1的规定选择初期支护的类型与参数外，尚应进行监控量测，以最终确定支护类型和参数。（5）对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩毛洞跨度大于15m的工程，除应按照本规范表4.1.2-1的规定，选择支护类型与参数外，尚应对围岩进行稳定性分析和验算；对Ⅲ级围岩还应进行监控量测，以便最终确定支护类型和参数。（6）对围岩整体稳定性验算，可采用数值解法或解析解法；对局部可能失稳的围岩块体的稳定性验算，可采用块体极限平衡方法。（7）对边坡工程锚喷支护设计，应充分掌握工程的地质勘察资料，按不同的失稳破坏类型，采用极限平衡法、数值分析法等方法进行边坡稳定性分析计算。2、围岩分级表（见下规范表3.0.2）中的岩体强度应力比的计算应符合下列规定：（1）、当有地应力实测数据时：式中Sm—岩体强度应力比；—岩体单轴饱和抗压强度（Mpa）；KV—岩体完整性系数；—垂直洞轴线的较大主应力（KN/m2）；（2）、当无地应力实测数据时：式中—岩体重力密度（KN/m3）；H—隧洞顶覆盖层厚度（m）；83 83 83 83 3、工程类比法公路隧道锚、喷、网、钢拱架的相关参数见下规范表4.1.2-1（摘自《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001））。83 83 5.2.3初期支护设计相关参数该隧道锚杆设计采用全长粘结型锚杆，沿隧道开挖轮廓线径向布置，设计为按梅花型方式布置。考虑该隧道为高速公路隧道，隧道围岩地质条件和施工条件，按《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）设计喷射混凝土内布置钢筋网。由于本隧道的围岩分级为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。考虑到锚杆的衬托，各级围岩均采用钢拱架支护具体见表5.1。83 因在隧道中设置了紧急停车带，断面增大，所以该处的径向系统锚杆长度为3.5m，间距为100cmX100cm,喷射混凝土厚度为15cm.5.1初期支护参数表项目单位围岩级别ⅡⅢⅣ喷射混凝土C20防水混凝土cm101012径向锚杆直径mmφ18φ20φ22长度cm300300350锚杆布置cm150×150120×120100×100钢筋网直径mmφ6φ6φ8钢筋布置cm25×2525×2525×25钢拱架类型--I16I16I16间距cm10010010083 第六章二衬设计计算6.1隧道围岩压力计算根据《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）和《公路隧道设计细则》（JTG–TD70—2010）的有关规定进行各级围岩压力计算。6.1.1围岩压力计算的一般规定1、作为在隧道支护结构上的围岩压力为松散压力、形变压力、膨胀压力以及冲击压力等。围岩压力计算应综合考虑隧道所处地形条件、地质条件、隧道跨度、结构形式、埋置深度、隧道间距以及开挖方法等因素。2、隧道围岩压力计算过程中，应符合以下原则：（1）本规定适用于钻爆法施工的隧道，采用其他施工方法建设的隧道可参考采用。（2）围岩松散压力为作用在隧道全部支护结构的压力总和。在对初期支护或二次衬砌进行内力计算时，应采用适当的方法进行荷载分配，确定该支护层相应的计算荷载。（3）当隧道采用光面爆破、掘进机开挖等可减轻围岩损伤破坏的施工方法时，围岩松散压力的计算值可适当折减。3、埋深较浅的隧道可只计入围岩的松散压力；埋深较大的隧道不仅应计入围岩的松散压力，而且应计入围岩的形变压力；连供隧道、小净距隧道可不计入形变压力。4、计算围岩压力时各级围岩的物理力学参数宜通过室内或现场实验获取。6.1.2Ⅲ级围岩荷载计算1、根据《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）和《公路隧道设计细则》（JTG–TD70—2010）的经验公式计算围岩的垂直均布压力q和水平均布压力e。2、Ⅲ级围岩垂直均布压力的计算：由的Ⅲ级围岩的垂直均布压力q的值；由相关数据的：83 =1+0.1×（13-5）=1.8=0.45×22×1.8=3.24m=24×3.24=77.76KN/m23、Ⅲ级围岩水平均布压力的计算：由得Ⅲ级围岩水平均布压力值；=0.12×77.76=9.33KN/m26.1.3Ⅳ级围岩荷载计算1、根据《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）和《公路隧道设计细则》（JTG–TD70—2010）的经验公式计算围岩的垂直均布压力q和水平均布压力e。2、Ⅳ级围岩垂直均布压力的计算：由的Ⅳ级围岩的垂直均布压力q的值；由相关数据的：=1+0.1×（13-5）83 =1.8=0.45×23×1.8=6.48m=21×6.48=136.08KN/m23、Ⅳ级围岩水平均布压力的计算：由得Ⅳ级围岩水平均布压力值；拱顶水平压力：=0.2×136.08=34.02KN/m2边墙底部水平压力：=0.2×（136.08+21×8）=76.02KN/m2为了计算的方便和保证围岩的稳定与安全，Ⅳ级围岩的水平均布压力采用一种值76.02KN/m2进行计算。因Ⅱ级围岩的压力均很小，所以Ⅱ级围岩的计算采用Ⅲ级围岩的相关数值。6.2埋置深度的计算6.2.1Ⅲ级围岩埋置深度的计算深埋、浅埋隧道分界深度:HQ=2.0hq83 =2.0×3.24=6.48m6.2.2Ⅳ级围岩埋置深度的计算深埋、浅埋隧道分界深度:Hq=2.0hq=2.5×6.48=16.20m由设计任务书可知，该公路隧道均为深埋隧道。根据以上计算得出以下荷载值：表6-1各级围岩荷载值围岩类别埋深类型荷载类型数值（KN/m2）备注Ⅲ级围岩深埋q77.76e9.33Ⅳ级围岩深埋q136.08e76.026.3内力计算及结果6.3.1基本原理：隧道支护结构在承受围岩所施加的主动压力作用时将发生弹性变形，由于隧道支护结构周围有围岩存在,因此，它的这种弹性变形将受到围岩的约束作用，这种约束作用称为弹性抗力，它的大小与地层性质和隧道支护结构性质有关。该原理的基本假定：隧道支护结构是放置在弹性地基上的梁，梁在地层压力作用下将产生向地基方向的变形，地基将给梁以反作用力(即弹性抗力)，弹性抗力的大小和分布形式可根据不同的假定来得到，在本设计中，我们采用局部变形理论(即温克尔假定)：认为地基可以看成由无限多个各自孤立的弹簧构成，梁放在弹簧上，地基的沉降即相当弹簧压缩，弹簧常数即相当于弹性压缩系数，通过这一假定后，可以计算出结构的内力，并进行截面设计。83 本设计的结构计算采用ANSYS10.0结构有限元进行分析计算：本设计中拱圈梁单元采用Beam3，围岩抗力采用杆单元link1，荷载方面是把上面的计算荷载转化为节点荷载进行加载计算。其有限元模型如下图所示：图6.1有限元模型图注意：为了使模型的计算结果尽可能的与实际情况的结果相近，用杆单元模拟围岩抗力时要注意杆单元是只能受压，是不能受拉的；因此，在模型建立和计算时要把受拉的杆单元全部去掉，最后的结果是杆单元是全受压的。同时要尽可能使模型的约束情况与结构的实际情况相近，通过多次优化使得计算结果与结构实际受力相近。利用Ansys有限元分析结果图主要有：弯矩图、轴力图。6.3.2ANSYS计算的内力结果1、各级围岩输出的内力图：83 图6.2Ⅲ级围岩弯矩图图6.3Ⅲ级围岩轴力图83 图6.4Ⅳ级围岩弯矩图图6.5Ⅳ级围岩轴力图83 2、各级围岩输出数据Ⅲ级围岩：*****POST1ELEMENTTABLELISTING*****STATCURRENTCURRENTCURRENTCURRENTELEMSMIS6SMIS12SMIS1SMIS71-46023.3586.4-0.39919E+06-0.39535E+0623586.456568.-0.37131E+06-0.36826E+06356568.99399.-0.34344E+06-0.34123E+06499399.0.12719E+06-0.32353E+06-0.32219E+0650.12719E+060.13689E+06-0.31298E+06-0.31253E+0660.13689E+060.12745E+06-0.31251E+06-0.31295E+0670.12745E+060.10362E+06-0.32119E+06-0.32253E+0680.10362E+0664626.-0.33957E+06-0.34178E+06964626.15311.-0.36598E+06-0.36903E+061015311.-37979.-0.39843E+06-0.40227E+0611-37979.-88830.-0.43490E+06-0.43960E+0612-88830.-0.12725E+06-0.47270E+06-0.47810E+0613-0.12725E+06-0.14440E+06-0.50820E+06-0.51421E+0614-0.14440E+06-0.13190E+06-0.53828E+06-0.54481E+0615-0.13190E+06-82512.-0.56006E+06-0.56701E+0616-82512.9447.2-0.57109E+06-0.57834E+06179447.246892.-0.57788E+06-0.58532E+061846892.82202.-0.58341E+06-0.59093E+061982202.0.10906E+06-0.58241E+06-0.58989E+06200.10906E+0619204.-0.58655E+06-0.59388E+062116862.0.10670E+06-0.58954E+06-0.58222E+06220.10670E+0681924.-0.58538E+06-0.57790E+062381924.49791.-0.58598E+06-0.57845E+062449791.15689.-0.57983E+06-0.57238E+0683 2515689.-77446.-0.57266E+06-0.56541E+0626-77446.-0.12854E+06-0.56157E+06-0.55462E+0627-0.12854E+06-0.14323E+06-0.53970E+06-0.53317E+0628-0.14323E+06-0.12875E+06-0.50951E+06-0.50350E+0629-0.12875E+06-93414.-0.47388E+06-0.46848E+0630-93414.-46023.-0.43593E+06-0.43123E+063119204.-3361.5-0.82599E+06-0.83075E+0632-3361.5-7904.6-0.80147E+06-0.80523E+0633-7904.6-3701.8-0.78116E+06-0.78387E+0634-3701.82212.6-0.76677E+06-0.76841E+06352212.65443.3-0.75949E+06-0.76004E+06365443.33947.1-0.75132E+06-0.75078E+06373947.1-1333.4-0.75959E+06-0.75795E+0638-1333.4-6009.9-0.77504E+06-0.77233E+0639-6009.9-3042.8-0.79649E+06-0.79273E+0640-3042.816862.-0.82219E+06-0.81744E+06*****POST1ELEMENTTABLELISTING*****STATCURRENTCURRENTCURRENTCURRENTELEMSMIS6SMIS12SMIS1SMIS7MINIMUMVALUESELEM14133131VALUE-0.14440E+06-0.14440E+06-0.82599E+06-0.83075E+06MAXIMUMVALUESELEM6565VALUE0.13689E+060.13689E+06-0.31251E+06-0.31253E+0683 Ⅳ级围岩：*****POST1ELEMENTTABLELISTING*****STATCURRENTCURRENTCURRENTCURRENTELEMSMIS6SMIS12SMIS1SMIS71-45337.-2355.1-0.75417E+06-0.75033E+062-2355.149369.-0.73351E+06-0.73046E+06349369.91614.-0.70785E+06-0.70564E+06491614.0.12178E+06-0.67613E+06-0.67479E+0650.12178E+060.13408E+06-0.66591E+06-0.66546E+0660.13408E+060.12770E+06-0.66838E+06-0.66883E+0670.12770E+060.11017E+06-0.67506E+06-0.67640E+0680.11017E+0677505.-0.69095E+06-0.69316E+06977505.33978.-0.71429E+06-0.71734E+061033978.-14767.-0.74333E+06-0.74717E+0611-14767.-62999.-0.77624E+06-0.78094E+0612-62999.-0.10186E+06-0.81072E+06-0.81612E+0613-0.10186E+06-0.12338E+06-0.84351E+06-0.84952E+0614-0.12338E+06-0.11998E+06-0.87182E+06-0.87835E+0615-0.11998E+06-85006.-0.89307E+06-0.90002E+0616-85006.-13209.-0.90505E+06-0.91230E+0617-13209.98909.-0.90602E+06-0.91347E+061898909.0.25278E+06-0.89492E+06-0.90244E+06190.25278E+0671598.-0.90086E+06-0.90834E+062071598.-0.32348E+06-0.94889E+06-0.95621E+0621-0.32175E+0685595.-0.95631E+06-0.94898E+062285595.0.28213E+06-0.90613E+06-0.89865E+06230.28213E+060.12064E+06-0.89959E+06-0.89207E+06240.12064E+06694.65-0.91191E+06-0.90446E+0683 25694.65-79016.-0.91205E+06-0.90480E+0626-79016.-0.12186E+06-0.90109E+06-0.89414E+0627-0.12186E+06-0.13297E+06-0.88072E+06-0.87419E+0628-0.13297E+06-0.11889E+06-0.85316E+06-0.84714E+0629-0.11889E+06-87051.-0.82096E+06-0.81556E+0630-87051.-45337.-0.78691E+06-0.78221E+0631-0.32348E+06-0.16333E+06-0.11941E+07-0.11989E+0732-0.16333E+06-25734.-0.11592E+07-0.11629E+0733-25734.79758.-0.11312E+07-0.11339E+073479758.0.14594E+06-0.11118E+07-0.11135E+07350.14594E+060.16836E+06-0.11021E+07-0.11027E+07360.16836E+060.14564E+06-0.11053E+07-0.11047E+07370.14564E+0679480.-0.11161E+07-0.11144E+073879480.-25661.-0.11365E+07-0.11338E+0739-25661.-0.16259E+06-0.11655E+07-0.11617E+0740-0.16259E+06-0.32175E+06-0.12013E+07-0.11966E+07*****POST1ELEMENTTABLELISTING*****STATCURRENTCURRENTCURRENTCURRENTELEMSMIS6SMIS12SMIS1SMIS7MINIMUMVALUESELEM31204031VALUE-0.32348E+06-0.32348E+06-0.12013E+07-0.11989E+07MAXIMUMVALUESELEM232255VALUE0.28213E+060.28213E+06-0.66591E+06-0.66546E+0683 6.4配筋及安全评价6.4.1Ⅲ类围岩配筋及评价1、Ⅲ类衬砌配筋（主筋）及检算根据内力图可得：最大正弯矩为M=136891N·m；轴力为N=-312506N；最大负弯矩为M=-144396N·m；轴力为N=-542836N。2、配筋计算（1）结构承受最大正弯矩的配筋计算：矩形截面的配筋计算：M=136891N·m；N=-312506N。b=1000mm，h=400mm，，采用C25的混凝土1>初始偏心距e0:所以不考虑附加偏心矩的影响，；此时的初始偏心矩为：；根据所取的计算模型，因为所以取偏心矩增大系数；2>配筋计算：由1>的计算可知：偏心距：；大小偏心距的判别：按《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）有：所以按大偏心计算。83 设纵向受拉钢筋的面积为As′（离轴力N比较近）；离轴力比较远的钢筋面积为As；均采用Q235级钢筋；根据平衡方程得：；；公式中：则且=2×35=70mm所以x=70mm联解以上方程得：式中：83 ；<0显然有：但根据规范要求，钢筋混凝土的配筋不得小于规定得最小配筋（构造配筋）。所以，此处按构造配筋：取：41256；因此：As=4826mm2（6）非少筋。满足要求！（2）结构承受最大负弯矩的配筋计算混凝土C25，偏心受压，Q235钢材Mmax＝-144396N·m；N=-542836N1>初始偏心距e0:所以不考虑附加偏心矩的影响，；此时的初始偏心矩为：；根据所取的计算模型，因为83 所以取偏心矩增大系数；2>配筋计算：由1>的计算可知：偏心距：；大小偏心距的判别：按《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）有：所以按大偏心计算。设纵向受拉钢筋的面积为As′（离轴力N比较近）；离轴力比较远的钢筋面积为As；都采用Q235；根据平衡方程得：；；公式中：由于，且所以x=70mm联解以上方程得：式中：83 ；<0显然有：但根据规范要求，钢筋混凝土的配筋不得小于规定得最小配筋（构造配筋）。所以，此处按构造配筋：取：41256；因此，As=3436mm2（7）非少筋。所以，满足要求！3、Ⅲ类衬砌安全性评价：（1）抗拉检算：最大正弯矩和最大负弯矩都是属于大偏心，由于，不需要检算抗压强度，只要检算抗拉强度和裂缝。根据《隧道设计规范》（JTGD70—2004）的规定：隧道衬砌大偏心受压混凝土构件，在最后的检算主要是受拉裂缝的检算，主要裂缝检算合格，就可以不验算此项。（2）裂缝验算：1>最大正弯矩裂缝检算因为：83 所以需要进行裂缝验算。根据《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）的规定：对裂缝进行验算。经计算与查相关数据得：，，γ=1.0，Cs=35mm，d=20mm，ρte=0.01，σs=186.61Mpa，Es=210Gpa所以计算得：ωwax≈0裂缝满足要求。2>最大负弯矩裂缝检算因为：所以需要进行裂缝验算。根据《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）的规定：对裂缝进行验算。经计算与查相关数据得：，，γ=1.0，Cs=35mm，d=20mm，ρte=0.01，σs=82.00Mpa，Es=210Gpa所以计算得：ωwax=0裂缝满足要求。（3）截面强度检算根据《公路隧道设计规范》(JTGD70—2004)的有关规定：钢筋混凝土矩形截面的大偏心构件（），其截面强度检算应按照以下公式进行：其中：K－安全系数，按规范有关规定采用；－混凝土弯曲抗压极限强度；83 —钢筋的抗拉或抗压计算强度；－受拉和受压区钢筋的截面面积；在本设计中，以上参数的取值为：1>最大正弯矩K＝2.4，＝17.0MPa,=235MPa,,b=1000mm,x=70mm;代入计算有：左边＝750014.4N；右边＝1190000.0N;显然左边<右边满足要求！2>最大负弯矩相关参数如下：K＝2.4，＝17.0MPa,=235MPa,,b=1000mm，x=70m带入计算有：左边=1302806.4N右边=1702300.0N显然左边<右边满足要求！因此：对于本设计的衬砌配筋就按以上计算的选取！6.4.2Ⅳ类配筋及评价83 1、Ⅳ类衬砌配筋（主筋）及检算根据内力图可得：最大正弯矩为M=282131N·m；轴力为N=-784544N；最大负弯矩为M=-323478N·m；轴力为N=-963169N。2、配筋计算（1）结构承受最大正弯矩的配筋计算：矩形截面的配筋计算：Mmax=282131N·m；N=-784544N。b=1000mm，h=400mm，，采用C25的混凝土1>初始偏心距e0:所以不考虑附加偏心矩的影响，；此时的初始偏心矩为：；根据所取的计算模型，因为所以取偏心矩增大系数；2>配筋计算：由1>的计算可知：偏心距：；大小偏心距的判别：按《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）有：所以按大偏心计算。设纵向受拉钢筋的面积为As′（离轴力N比较近）；离轴力比较远的钢筋面积为As；均采用Q235级钢筋；83 根据平衡方程得：；；公式中：则且=2×35=70mm所以x=70mm联解以上方程得：式中：；83 =1392mm2显然有：所以，此处钢筋取：51570；因此，As=2454mm2（5）非少筋。满足要求！（2）结构承受最大负弯矩的配筋计算混凝土C25，偏心受压，Q235钢材Mmin＝-323478N·m；N=-963169N1>初始偏心距e0:所以不考虑附加偏心矩的影响，；此时的初始偏心矩为：；根据所取的计算模型，因为所以取偏心矩增大系数；2>配筋计算：由1>的计算可知：偏心距：；大小偏心距的判别：按《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）有：所以按大偏心计算。83 设纵向受拉钢筋的面积为As′（离轴力N比较近）；离轴力比较远的钢筋面积为As；都采用Q235；根据平衡方程得：；；公式中：由于，且所以x=71.35mm联解以上方程得：式中：；=2352mm2显然有：所以，此处钢筋取：52454；83 因此，As=2945mm2（6）非少筋。所以，满足要求！3、Ⅳ类衬砌安全性评价：（1）抗拉检算：最大正弯矩和最大负弯矩都是属于大偏心，由于，不需要检算抗压强度，只要检算抗拉强度和裂缝。根据《隧道设计规范》（JTGD70—2004）的规定：隧道衬砌大偏心受压混凝土构件，在最后的检算主要是受拉裂缝的检算，主要裂缝检算合格，就可以不验算此项。（2）裂缝验算：1>最大正弯矩裂缝检算因为：所以需要进行裂缝验算。根据《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）的规定：对裂缝进行验算。经计算与查相关数据得：，，γ=1.0，Cs=35mm，d=20mm，ρte=0.01，σs=185.81Mpa，Es=210Gpa所以计算得：ωwax≈0裂缝满足要求。2>最大负弯矩裂缝检算因为：所以需要进行裂缝验算。83 根据《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）的规定：对裂缝进行验算。经计算与查相关数据得：，.13，γ=1.0，Cs=35mm，d=20mm，ρte=0.01，σs=133.69Mpa，Es=210Gpa所以计算得：ωwax≈0裂缝满足要求。（3）截面强度检算根据《公路隧道设计规范》(JTGD70—2004)的有关规定：钢筋混凝土矩形截面的大偏心构件（），其截面强度检算应按照以下公式进行：其中：K－安全系数，按规范有关规定采用；－混凝土弯曲抗压极限强度；—钢筋的抗拉或抗压计算强度；－受拉和受压区钢筋的截面面积；在本设计中，以上参数的取值为：1>最大正弯矩K＝2.4，＝17.0MPa,=235MPa,，,b=1000mm,x=70mm;代入计算有：左边＝1882905.6N；右边＝1397740N;83 显然左边>右边不满足要求！因此，增大AS的面积，取AS=4826mm2（6）；代入计算有：左边＝1882905.6N；右边＝1955160.0N;显然左边<右边满足要求！2>最大负弯矩相关参数如下：K＝2.4，＝17.0MPa,=235MPa,,b=1000mm，x=72m带入计算有：左边=2311605.6N右边=1339385N显然左边>右边不满足要求！因此，增大AS的面积，取AS=7234mm2（9）；代入计算有：左边＝2311605.6N；右边＝2348240.0N；显然左边<右边满足要求！83 因此：对于本设计的衬砌配筋就按以上计算的选取！6.5二次衬砌相关参数经以上计算和评价可得该公路隧道的二次衬砌相关参数见表6-2：表6-2二次衬砌相关参数表项目混凝土配筋Ag（mm2）（mm2）Ⅲ围岩最大正弯矩C25防水混凝土，厚度为40cm4826（6Φ32）1256（4Φ20）最大负弯矩3436（7Φ25）1256（4Φ20）Ⅳ围岩最大正弯矩4826（6Φ32）1570（5Φ25）最大负弯矩7034（9Φ32）2945（6Φ25）83 第七章施工组织设计7.1概述根据本隧道地质情况和设计特点，以保证工程质量和安全生产为目的，按照新奥法的施工原理进行方案制订和组织施工。进洞段采用锚杆作为超前支护，人工配合机械开挖；Ⅱ、Ⅲ级围岩段采用全断面法法施工；Ⅳ围岩段采用长台阶法。洞身开挖是隧道施工的关键工序，开挖方案主要根据围岩的情况确定，根本目的是保证施工人员和工程设施的安全，满足开挖质量要求，经济快速的完成施工任务。该隧道施工按照新奥法的原理，采用光面爆破技术，锚喷初期支护，以量测数据为施工依据。开挖采用钻孔台车和风动凿岩机钻孔实施光面爆破，轮式装载机装碴，自卸车出碴，利用砼喷射手和湿喷机进行锚喷支护。二次衬砌采用9m衬砌台车全断面进行，混凝土采用集中拌合，输送车输送，砼输送泵灌注，插入式振捣器捣实。本隧道掘进采用单向掘进方式施工，当隧道距贯通50m左右，爆破作业时互相提前1小时通知，以免发生意外情况；当距贯通15m时，采用独头掘进方式（为方便排水本隧道拟安排进口顺坡段施工，出口反坡停止掘进，安排其它后序作业）且爆破时提前通知并在停止施工的作业面200m左右设立明显的警戒标志。计划每个洞口平均月成洞40m左右，前一个月进行施工准备，铺设供水管路，建高位水池、拌合站、空压机房等临时设施，高压水池根据现场设置较方便处。平整施工场地，机械设备和人员进场，开挖洞外路基土石方，暴露洞口达到正式进洞条件。7.2施工准备该隧道进洞口地势较高，不利于布置施工场地，职工住处、配电房、压风机房、混凝土搅拌站、钢筋车间等生产房屋隧道布设不方便。因此，作业队进驻施工场地后，必须做好现场调查，将其建在距离施工洞口不远的地方，且选址时注意方便运输，以及环境保护。此外，作业队进驻施工场地后，还要做好以下施工前准备工作：1、隧道施工用电由附近乡镇高压电引接，接线长约3.5km，在隧道出口安装一台315KVA变压器，另外配备一台120KW发电机以作备用。2、施工用水：根据现场条件，该隧道出口附近没有可供水源的天然河流，水源缺乏，必须从远处引水，并在施工现场设两个蓄水池。3、施工用风：在隧道出口设供风站一处，内设电动空压机1台。83 4、三管两线布置：综合施工现场实际情况，将高压风管、高压水管、通风管布置在洞口右侧，动力线和照明线布置在左侧。照明线面成洞地段采用220V，掌子面附近采用36V安全电压。5、砼工厂：在隧道进口设2台JS500强制式拌合机，混凝土由混凝土输送泵输送。6、必须做好临时交通便道，便于同外界交通，以及各种材料的运输。7.3辅助施工方法隧道施工过程中，可能会遇到开挖工作面不能自稳，或地表沉陷过大等情况，为了确保隧道工程顺利进行和施工安全，必须采取一定的工程措施对地层进行预支护或预加固，称之为辅助施工措施。预支护措施有预留核心土、喷射混凝土封闭开挖面、超前锚杆、管棚及临时仰拱封底。预加固措施有预注浆加固地层和地表喷锚加固等。而兼有预支护和预加固双重作用的有超前小导管注浆等。辅助措施的选用，应视围岩条件、涌水状况、施工方法、环境要求等因素综合而定，可以单独使用一种措施，也可以几种联合使用。一般在设计阶段应对辅助施工措施有初步考虑，并在设计图中表示出来。在施工阶段往往还要根据开挖的具体情况予以修改，或是加强，或是减弱甚至取消。7.3.1超前锚杆在隧道开挖之前，在开挖面的拱部一定范围内，沿隧道断面的周边，向地层内打入一排纵向锚杆（或小钢管），通过锚杆对围岩的加固作用，形成超前于工作面的围岩加固棚，在此棚的保护下进行开挖。开挖一个进尺后，再打入一排纵向锚杆，再掘进，如此往复推进，如下图7-1所示。超前锚杆主要适用于土砂质地层、膨胀性地层、裂隙发育的岩体以及断层破碎带等，其设计参数见下表：表7-1超前锚杆、超前小钢管设计参数围岩级别锚杆直径/mm小钢管直径/mm锚杆、小钢管长度/mm环向间距/mm外插角锚杆小钢管Ⅳ18~22323~540~605°~10°5°~10°本设计的超前锚杆的基本设置为：锚杆直径取Φ22，长4m，间距取40mm，外插角取12°。7.3.2超前小导管注浆83 超前小导管注浆也是一种广泛使用的辅助施工措施，他往往与钢拱架一起设置。设置方式见图7-2。图7-1超前锚杆布置图（单位：cm）图7-2超前小导管设置方式（单位：cm）83 图7-3超前小导管钢管构造图（单位：cm）小导管注浆属于渗入性注浆，虽然钢筋本身的支护能力不如管棚，但其注浆加固地层的效果要比管棚好。超前小导管注浆支护刚度和预支护效果均大于超前锚杆。在开挖掘进之前，先用喷射混凝土将开挖面和5m范围内的隧道围岩壁面封闭，然后沿拱部周边一定范围打入小导管，导管的外插角设置为12°，小导管插入钻孔之后外露长度为20cm，以便连接注浆管。两组小导管的前后纵向搭接长度为1m。小导管采用40mm的无缝钢管，管壁钻有梅花形布置的注浆孔，其孔径为6mm，间距为40mm。注浆以后应进行效果检查，可以用地质钻取注浆后的岩芯检查，也可以用声波探测仪测量岩体声波速度，判断注浆效果。检查结果如为达到要求应进行补孔注浆，如已达到设计要求，可进行开挖。7.4施工设计7.4.1总体方案和部署1、该隧道整体高宽比都小于1.7，可以采用光面爆破开挖，但应控制好爆破用药量，减少对围岩的扰动，保证开挖轮廓圆顺，减少超挖，不允许欠挖。2、初次支护紧跟开挖面，爆破以后立即对围岩进行初喷、打设锚杆、挂钢筋网、初喷厚度不小于4mm，喷射砼分1~3次复喷达到设计要求，并覆盖钢筋网和锚杆露头。中空锚杆施工采用专门设备和专用工艺。要求注浆饱满。83 3、钢筋网必须单根现场绑扎，并随岩面起伏，贴岩面。4、初期支护达到设计要求后的地段距开挖面的距离不得大于10m。5、二次衬砌砼浇筑采用机械泵送，一次成型。6、加强施工监控量测工作，及时掌握围岩衬砌的应力、应变状态。量测信息应及时反馈，施工、监理、设计随时掌握围岩和结构的工作状态，以便及时调整设计参数，制定合理的施工措施和支护手段，节约工程费用，保证施工安全。7.4.2洞口施工该隧道洞口及洞身基本在基岩中通过，洞口围岩为Ⅳ级围岩，施工开挖对地面影响甚微，即使在埋深小的地段，只要及时支护，也不会产生地面塌陷等地质灾害。洞身围岩主要为弱～微风化岩层，为弱透水层，且隧道地处孤山，无地表水体，隧道开挖及运营过程中不会产生疏干地表水等危害。总的来说，隧道建设对地质环境影响轻微。但隧道区地质环境脆弱，在设计和施工时，应给予高度重视，特别是对环境影响大的弃渣的处治，设计时不应将弃渣置于斜坡地段或冲沟、村庄附近。隧道开挖应采取超前支护，开挖后及时进行支护。在进行洞口施工时，必须坚决执行晚出洞的原则，避免大挖大刷，做好洞口防排水工作，保护植被，尽量使洞口简洁、美观、自然，与环境协调。本隧道洞口施工必须做好以下事项：（1）在场地清理时，先清理洞口上方及侧面有可能滑塌的表土、树木、山坡危石等，平整洞顶地表，施做好洞口边、仰坡坡顶处的天沟，防止雨水流入施工场地。（2）按洞门设计上的边、仰坡坡率放线，人工自上而下逐段开挖边、仰坡，打锚杆、喷射C20级混凝土、挂钢筋网维持边坡稳定，同时做好边坡防护工程。（3）洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连成整体，确保拱墙连接良好。洞门墙端的砌筑与回填必须两侧同时进行，防止对衬砌产生偏压。（4）鉴于上述隧道进出口段的工程地质条件，进出洞口过渡地段围岩易产生掉块、崩塌，可采用超前多层锚杆支护或管棚支护，局部节理裂隙相对发育地段应采取超前小导管注浆，以固定洞壁和洞顶易松动的围岩。此外，隧道进出口洞口段开挖时，爆破震动过大易使围岩产生坍塌，同时，围岩暴露时间长时，可能会出现局部坍塌。施工时应注意用小爆破开挖，并及时做好衬砌。7.4.3隧道内施工83 该隧道采用新奥法施工，新奥法的基本概念是以控制爆破(光面爆破、预裂爆破等)为开挖方法；以喷锚作为主要支护手段，通过监测控制围岩变形，动态修正设计参数和变动施工方法的隧道施工理念，其核心内容是充分发挥围岩的自承能力。1、开挖方式该隧道围岩级别分别为Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，因此根据《公路隧道施工技术规范》，类比其他工程，本隧道各级围岩所采用的开挖方式如下。（1）Ⅱ、Ⅲ级围岩：Ⅱ、Ⅲ级围岩地质条件较好，围岩基本稳定，故采用全断面法开挖。其优点是有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，干扰少，便于施工组织与管理，采用深孔爆破时，可加快掘进速度，且爆破对围岩的震动次数较少，有利于围岩的稳定。其缺点是由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大，要求施工单位有较强的开挖、出渣与运输及支护能力，采用深孔爆破时，产生的爆破震动较大，对钻爆设计和控制爆破作业要求较高。全断面法施工工序如下：①用钻孔台车钻眼，然后装药、连接导火线；②退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；③排除危石；④喷射拱圈混凝土，必要时安设拱部锚杆；⑤用装渣机将石渣装入运输车辆，运出洞外；⑥喷射边墙混凝土，必要时安设边墙锚杆；⑦根据需要可喷第二层混凝土和隧道底部混凝土；⑧开始下一轮循环，施作二次模注混凝土衬砌。开挖和支护顺序见图7-4：图7-4全断面施工方法图83 全断面开挖法的注意事项：①加强对开挖面前方的工程地质和水文地质的调查。对不良地质情况，要及时预测、预报和分析研究，随时准备好应急措施，以确保施工安全和工程进度。②各工序机械设备要配套。如钻孔、装渣、运输、支护、衬砌等主要机械和相应的辅助机具，在尺寸、性能和生产能力上要相互配合，工作方面要环环紧扣，不致彼此受牵制而影响掘进，以充分发挥机械设备的使用效率和工序之间的协调作用。③加强各种辅助施工方法的设计和施工检查。尤其是软弱破碎围岩，应对支护后围岩的动态量测与监控，辅助作业的管理要求保持技术上的良好状态。④重视和加强对施工操作人员的技术培训，使其能熟练掌握各种机械和推广新技术，不断提高功效，改进施工管理，加快施工速度。⑤在选择支护类型时，应优先考虑锚杆和喷射混凝土、挂网、拱架等支护形式。（2）Ⅳ级围岩：鉴于Ⅳ级围岩稳定性不如Ⅱ、Ⅲ级围岩，故采用台阶分部开挖法。台阶分部开挖法又称环形开挖留核心土法，适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。上部留核心土可以支挡开挖工作面，增强开挖工作面的稳定，核心土及下部开挖在拱部初期支护下进行，施工安全性较好。一般环形开挖进尺为0.5~1.0m，不宜过长，上下台阶可用单臂掘进机开挖，开挖和支护顺序见图7-5：图7-5台阶分部开挖法83 其优点是上下台阶干扰小，施工速度可加快。其缺点有开挖中围岩要经受多次扰动，而且断面分块多，支护结构形成全断面封闭的时间长，将可能使围岩变形增大，需要结合辅助施工措施对开挖工作面及前方岩体进行预支护或预加固。2、掘进方法该隧道为山岭隧道，考虑到经济及施工进度，主要采用钻爆法掘进，浅埋段和进洞开挖在必要时采用人工掘进。钻爆法开挖掘进时采用光面爆破法。爆破作业时，先根据爆破设计中的参数进行爆破，在爆破作业中不断积累经验并修正设计爆破参数，以达到最佳爆破效果。爆破设计（1）钻爆参数的确定本隧道光面爆破掘进采用如下表的参数：表7-2爆破参数表围岩级别炮眼直径（mm）炮眼深度（m）装药不偶合系数D周边眼间距E（cm）周边眼最小抵抗线V（cm）相对距离E/V周边眼装药集中度q（kg/m）Ⅱ453.01.464800.80.35Ⅲ422.51.564800.80.35Ⅳ381.21.756700.80.25（2）爆破器材的选用光面爆破的器材主要有：炸药、非电塑料导爆系统、毫秒雷管和导爆管等。本隧道光面爆破的周边眼对所其使用的炸药的要求有：炸药要选择低爆速、低密度、低猛度、高爆力、小直径、传播性能良好的炸药。光面爆破的周边使用的雷管选用的要求有：选择分段多，起爆同时性好的毫秒雷管。根据上述要求选用的器材如下：2号岩石炸药，药卷直径分别为28mm、22mm、20mm，炸药爆速为2100m/s；在掏槽眼采用毫秒雷管，其余炮眼采用间隔为100~200ms83 的等差雷管，其振动速度为毫秒雷管采用振速的60%，并利用雷管自身的误差进行降振。导爆管：采用普通、抗水的导爆管。（3）起爆顺序：光面爆破分区起爆顺序是：掏槽眼—辅助眼—周边眼—底板眼。（4）炮眼设计①炮眼数目—炮眼数量，不包括未装药的空眼数—单位炸药消耗量，一般取—开挖面面积—装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值—每米药卷的炸药质量，表7-3炮眼数量参考值岩石级别开挖面积/m24~67~910~1213~1540~43软石（Ⅳ~Ⅴ）10~1315~1617~1920~24—次坚石（Ⅲ~Ⅳ）11~1616~2018~2523~30—坚石（Ⅱ~Ⅲ）12~1817~2421~3027~3575~90炮眼布置图见图7-6.83 1—掏槽眼2—周边眼3—辅助眼4—底板眼图7-6炮眼布置图注：本炮眼布置图适合全断面开挖法施工，如Ⅱ、Ⅲ级围岩②掏槽眼：采用双临空平行直眼掏槽，中空眼钻孔由小钻头改为大钻头将钻孔扩大，掏槽眼布置在开挖中心线左侧1.0m，高度为1.2m的位置。掏槽眼深度比其他炮眼深0.2m。③周边眼间距E根据上表取用，周边眼至内圈眼距离为0.6m，采用不偶合和间隔装药结构，不偶合系数见上表。周边眼设计位置考虑0.04的外插斜率。④底板眼：底板眼间距0.6m。⑤其它炮眼：采用横向间距0.8m，竖向间距1m。（5）钻孔钻孔采用风动凿岩机进行钻孔作业。钻孔作业方法步骤:①钻孔前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按照钻爆设计实施。②定人、定位、对周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。③严格控制炮眼间距，误差不得大于6cm，方向相互平行，严禁相互交错，炮眼利用率达90%以上，软岩开挖轮廓要圆顺、符合隧道设计轮廓线尺寸的要求。83 ④严格控制周边眼钻孔外插角度，相邻两茬炮之间错台不大于10cm。3、出渣与运输施工单位的出渣运输作业应符合下列要求：（1）装渣设备能在隧道开挖断面内发挥高效率，其装渣能力应与每次开挖土石方量及运输车辆的容量相适应。（2）机械装渣作业应严格按操作规程进行，不得损坏已有的支护及临时设备。在台阶或棚架上向下扒渣时，应保证渣堆稳定，防止滑坍伤人。（3）卸渣作业应根据弃渣场地形条件、弃渣利用情况、车辆类型，妥善布置卸渣线，卸渣应在布置的卸渣线上依次进行。（4）卸渣场地应修筑永久排水设施和其他防护工程，确保地表径流不致冲蚀弃渣堆。（5）因隧道长度较长，开挖中应采用有轨运输，减少机械的烟雾排放量。4、初期支护施工初期支护主要作业为打锚杆、挂钢筋网和喷射混凝土。施工顺序大致为：先喷射5cm混凝土—钻孔安设锚杆—挂钢筋网—喷射剩余厚度混凝土。（1）锚杆施工要点：①检查锚杆材料、类型、规格、质量以及性能是否与设计相符；按设计要求截取砂浆锚杆杆体，并整直、除锈和除油。②钻孔前必须根据设计要求定出孔位，作出标记，孔位允许偏差为mm，孔深允许偏差为mm，孔径大于杆体直径15mm。③钻孔要求圆且直，钻孔方向尽量与岩层主要结构面垂直。④砂浆配合比为：，砂的最大粒径为3mm。砂浆必须拌和均匀，一次拌和的砂浆必须在初凝前用完。⑤灌浆作业中，注浆管应插至距孔底为5cm左右，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。如孔口无砂浆流出，应将杆体拔出重新注浆。如有特殊原因注浆中途暂停超过30min时，必须用水润滑灌浆罐及其管路，保证灌浆罐通畅。⑥在局部有水地段，如遇孔内流水，可在附近另行钻孔安设锚杆。（2）喷射混凝土采用湿喷法，水平输送距离限制为40m83 ，避免设备管路因距离太长塞堵。其施工要点如下：①选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂或粗砂，粒径5~12mm连续级配碎（卵）石，化验合格的拌和用水。喷射混凝土配合比：灰骨比：1:4，骨料含砂率：50%，水灰比：0.4。②喷射混凝土严格按照设计配合比拌合和及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。③喷射混凝土前,认真检查隧道断面尺寸,对欠挖部分及所有开裂、破碎、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚渣。④喷射混凝土分段、分块、先墙后拱、自下而上的顺序进行；喷射作业时，喷嘴做反复缓慢的螺旋运动，螺旋直径约20~30m，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少混凝土的回弹量。⑤隧道喷射混凝土厚度﹥5cm时，分两层作业。第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1小时后进行，需冲洗第一层混凝土面。两次喷射注意找平岩面，以便于铺设防水层。⑥喷射混凝土终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于14天，喷射混凝土后开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4小时.⑦在已喷射混凝土的表面上，不允许混凝土开裂、漏水、也不允许钢筋网、锚杆外露。（3）钢筋网施工隧道钢筋网预先在洞外钢结构厂加工成型。钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀。安装搭接长度为1～2个网格，采用焊接。砂层地段先铺挂钢筋网，沿环向压紧后再喷混凝土。钢筋网随受喷面起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于3cm。与锚杆或其它固定装置连接牢固。开始喷射时，缩短喷头至受喷面的距离，并调整喷射角度，钢筋保护层厚度不得小于4cm。喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时，应及时清除。（4）钢拱架安装在Ⅳ级围岩段施工时，需用到钢拱架支撑。钢架按设计预先在洞外钢结构厂加工成型，在洞内用螺栓连接成整体。格栅钢拱架作为初期支护的加强措施，与Ⅳ级围岩衬砌配合使用，该隧道洞口段，格栅钢拱架纵向间距1.0榀/m，格栅钢拱架间沿纵向用Ф12钢筋联接，纵向联接筋环向间距为1.0m83 。格栅钢拱架应与附近锚杆点焊联接，洞外分段焊接，洞内组装用螺栓联接，点焊加固。①制作加工格栅钢架采用胎模焊接。钢拱架加工的焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。每榀钢拱架加工完成后放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲小于2cm。钢架在开挖或喷混凝土后及时架设。②钢架架设工艺要求安装前清除底脚下的虚碴及杂物。钢拱架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5cm，垂直度误差为±2°。③沿钢拱架外缘每隔2m用钢楔或混凝土预制块楔紧。④钢拱架底脚置于牢固的基础上。钢拱架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固，钢架之间按设计纵向连接。⑤钢拱架与喷混凝土应形成一体，钢拱架与围岩间的间隙用喷混凝土充填密实；各种形式的钢拱架全部要被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm。⑥其它注意事项：a安装前分批检查验收加工质量。b清除干净底脚处浮渣，超挖处加设木垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔。c按设计焊接定位系筋及纵向连接，接头板拧紧螺栓，确保安装钢架质量。d严格控制钢拱架的中线及标高尺寸。e钢拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与钢架密贴、牢固、稳固。f确保初喷质量，拱架在初喷5cm后架立。5、二次衬砌施工（1）钢筋施工施工准备：钢筋进场后进行复检，将检测报告报监理工程师审查；钢筋现场堆放采取下垫上盖等措施防止钢筋锈蚀。为保证钢筋工程的及时性、准确性，根据图纸、规范要求，及时技术交底，做到放样及时、准确，能指导施工；钢筋工必须持证上岗，保证钢筋加工质量。83 钢筋加工：开工前及时向监理工程师提交加工方案、加工材料明细表。加工时钢筋平直，无局部曲折。钢筋表面应洁净，无损伤、油漆和锈蚀。钢筋级别、钢号和直径必须符合设计要求。钢筋安装：钢筋的安装位置、间距、保护层及各部钢筋大小尺寸符合设计图规定。钢筋制作及安装严格按有关规程、规范及设计图纸要求，由钢结构加工厂统一制作。（2）拱墙衬砌混凝土施工该隧道衬砌采用全断面钢模整体式液压衬砌台车，采用混凝土输送泵泵送作业，由下向上，对称分层，先墙后拱灌筑，入模倾落自由高度不超过2.0m，插入式振捣棒振捣。混凝土在拌合站集中拌合，混凝土运输车送输、泵送入模、机械振捣。混凝土运输采用混凝土罐车输送，挡头模板采用制式钢模，确保施工缝处混凝土质量。混凝土由本标段统一规划的自动计量拌和站生产，采取商品化混凝土供应模式，就近供应。混凝土灌筑前做好钢筋的布设工作，钢筋角隅处要加强振捣，并做好防水层铺设及各类预埋件、预留孔、沟、槽、管路的设置。混凝土衬砌施工作业程序见表7-4：表7-4混凝土衬砌施工作业程序图序号施工步骤说明1仰拱混凝土初期支护1.仰拱每节长6-8m，并立端头模板2.浇注仰拱混凝土2钢筋防水板1.施作拱边墙防水层(用工作台车)2.绑扎拱、墙钢筋31.验收防水层及钢筋2.凿毛施工缝，清洗干净3.台车就位，并检查尺寸达到设计要求4.灌注混凝土83 （3）注浆回填为确保初期支护与二次衬砌密实无空洞，在初期支护完成后二次衬砌前对初期支护背后进行地质雷达检测，发现空洞后采取注浆回填；二次衬砌时，在拱部每隔一定距离预埋一根注浆管，注浆管采取保护措施，防止混凝土进入将其堵死，在衬砌混凝土强度达到后进行注浆，注浆材料选用水泥砂浆，注浆从低标高注浆孔开始，注浆压力不小于1Mpa或高标高拱顶注浆孔冒浆为止。（4）仰拱(填充、底板)施工为保证施工安全，仰拱混凝土应及时施作，支护尽早闭合成环，整体受力，确保支护结构稳定。在隧道正洞Ⅳ级围岩、沙土质洞段中，待喷锚支护全断面施作完成后，根据围岩收敛量测结果，拆除临时支护，开挖并灌筑仰拱及填充混凝土，一次灌筑仰拱混凝土长度6～8m。①施工方法为保证施工质量，仰拱混凝土进行全幅整体浇筑，同时解决出碴、进料运输与仰拱施工干扰及仰拱混凝土在未达到要求强度之前承受荷载的问题，采用仰拱栈桥进行施工。移动仰拱栈桥示意图见下图。图7-7移动仰拱栈桥示意图②仰拱和底板施工：施工前，应将隧底虚碴、杂物、泥浆、积水等清除，并用高压风将隧底吹洗干净，超挖应采用同级混凝土回填；仰拱超前拱墙二次衬砌，其超前距离保持3倍以上衬砌循环作业长度；底板、仰拱的整体浇筑采用防干扰作业平台保证作业空间；仰拱成型采用浮放模板支架；仰拱、底板混凝土整体浇筑，一次成型；83 填充混凝土在仰拱混凝土终凝后浇筑，不得同时浇筑，仰拱拱座与墙基同时浇筑，排水侧沟与边墙同时浇筑；仰拱施工缝和变形缝作防水处理；填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行，填充混凝土强度达到设计强度的100％后允许车辆通行。（6）沉降缝和施工缝处理在围岩类别变化处或特殊地段应设沉降缝，沉降缝应设在施工缝处，复合式衬砌中，发现围岩对衬砌有不良影响的硬、软岩分界处应设沉降缝。在洞口地段应设置伸缩缝。地下水丰富的隧道中，所有的沉降缝和伸缩缝均应进行防水处理。在二次衬砌施工缝中加设BW型吸水膨胀止水条，用铁钉或木钉将止水条钉牢在上一组衬砌的堵头板位置中间，钉设要牢固，防止二次衬砌混凝土浇筑时止水条掉落。（7）二次衬砌混凝土强度达到2.5MPa时，进行拆模。（8）洞内防水板、土工布施工用自制的轨式铺挂台车，铺挂土工布和防水板，首先将土工布和防水板按照要求折叠好运进洞内，用台车上的卷扬机提升到台车顶上环向展开，由中间向两侧吊挂，依次向前铺挂，要求防水板粘接牢固，密不透水，搭接长度不小于10cm，取15cm，无纺布可以不搭接，但必须连续铺设。7.5施工注意事项7.5.1质量保证措施1、明确质量目标、方针该工程的质量目标为“确保质量等级优良，保证省部优，争创国优”。质量方针：“永恒追求更好，向顾客提供满意的优质产品”。2、建立质量管理组织机构及工程质量管理责任制。3、建立质量情报信息网络，加强质量管理。4、强化质量教育，增强全员创优意识。5、制定创优规划完善质量保证体系。6、加强组织建设严格质量管理制度。7、强化计量工作完善检测手段。8、坚持标准化管理，严格质量控制。9、突出重点严格质量管理点管理。10、开展小组活动克服各种质量通病。83 11、控制隧道超、欠挖。（1）根据不同围岩情况，选择合理的钻爆参数，选择最佳爆破器材，完善爆破工艺，提高爆破质量。（2）提高布孔、钻眼精度，特别是直接影响超欠挖的周边眼精度，必须按设计轮廓钻眼。保证周边眼装药质量，严格控制炮孔装药量，炮口炮泥堵塞要好。建立严格的施工管理制度来保证控制超欠挖技术的实施。12、控制初期支护质量（1）严格操作初期支护，确保支护及时。（2）保证钢拱架的架设质量及拱脚处的地基有足够的承载能力，若拱脚处地基松软，加设垫板或混凝土垫块。（3）及时检查、量测，对有异状或变形较大处进行处理、加固。13、控制混凝土施工质量。（1）明确分工，责任到人。设专职工程师负责混凝土施工质量；试验室负责原材料质量把关、拌合质量的监控；班组长负责混凝土的运输、浇灌及振捣作业；设专人进行混凝土养生，使混凝土施工全过程均处于受控状态。（2）严格施工过程质量，采用自动电子计量装置准确配料，现场规范操作。14、控制防水层施工质量（1）确保粘（焊）接质量，必须经过严格检查（直观检查、充气检查、破坏性检查），确定合格后方准铺设。（2）铺设过程中发现防水板有破损时，必须及时修补。两个循环接头处的粘（焊）接派专人负责检查，以确保接缝质量。（3）二次衬砌立模完成后，一定要对防水板进行全面检查，确认良好后再灌筑混凝土。灌筑混凝土时防止破坏防水板，振动棒不得接触防水层。7.5.2保证施工工艺主要措施1、坚持技术交底制度。每分项工程开工前，由该项工程的主管工程师对各工艺环节的操作人员进行技术交底。讲清设计要求、技术标准、定位方法、功能作用、施工参数、操作要点和注意事项，使所有操作人员心中有数。2、坚持工艺试验制度。83 本隧道拟采用的新工艺、设计采用的新设计、重要的常规施工工艺等在第一次实施前，均安排试验单元进行工艺试验。坚持“一切经过试验、一切用数据说话”的原则，优选施工参数，优化资源配置。3、坚持工艺过程三检制度。每道工序均严格进行自检、互检和交接检；上道工序不合格，下道工序不接收。4、坚持隐蔽工程检查签证制度。凡隐蔽工程项目，在内部三检合格后，按规定报请监理工程师复检，检查结果填写表格，双方签字。5、坚持“四不施工”“三不交接”。“四不施工”即：未进行技术交底不施工；图纸及技术要求不清楚不施工；测量控制标志和资料未经换手复核不施工；上道工序未进行三检不施工。“三不交接”即：三检无记录不交接；技术人员未签字不交接；施工记录不全不交接。7.5.3保证工期的主要措施1、建立保证工期的组织机构2、实现工期目标的保证措施（1）建立岗位责任制，实施进度监控管理。（2）合理配置资源，满足进度要求。（3）优化施工方案，科学组织施工。（4）开展劳动竞赛，引入竞争机制。（5）加强调度指挥，强化协调力度。（6）做好施工保障工作。①协调好与政府和附近群众的关系，充分利用我部多年国内各地的施工经验，把工作做到前面，以减少对群众的干扰，为施工全面展开创造条件。②细致了解掌握当地水文天气等方面的信息，制定可行的特殊季节施工措施，合理安排施工顺序，落实到位，保证进度。③切实落实施工安全防护措施，以安全保进度。④保证施工质量，避免因反复报检、返工等质量原因影响工程进度，抓质量、促进度是目前保证工期的有效手段。⑤83 加强设备管理与维护，提高设备的完好率、利用率和施工机械化作业程度。做好设备的选型和配件供应工作，贯彻高效耐用和宜修的原则；型号宜少不宜多，备足易损件。⑥加强材料供应工作，避免因停工待料而影响工期。3、备用和替换设备保证措施（1）项目经理部均成立设备管理领导小组，队设专职设备管理员。负责机械设备管理、调配、考评及负责设备保养、维修等日常工作。（2）加强设备日常管理工作，落实设备管理责任制，所有设备操作员必须持证上岗。加强机械设备维护保养工作，通过日常的维修保养，充分提高设备的完好率和利用率。上场的机械设备的完好率确保100%。（3）备用设备和替换设备（已包括在拟投入主要机械设备表内），按封存标准封存，并进行轮换保养，备用发电机安装就位，确保可随时启用。（4）替换下来的机械设备，立即组织抢修，达到完好标准后封存。（5）备用和替换设备与正常投入施工的机械设备同时进场。83 第八章隧道施工监控和量测监控量测是在施工过程中，使用各种仪器设备和量测元件，对地表沉降，围岩与支护结构的变形、应力、应变进行量测，据此来判断隧道开挖对地表环境的影响范围和程度，围岩稳定性和支护的工作状态，是指导施工的重要手段。8.1监控量测的目的现场监控量测，是在隧道施工过程中，对围岩和支护系统的稳定状态进行监测，为喷锚支护和二次砼衬砌的参数调整提供依据，把量测的数据经整理和分析及时反馈到设计和施工中，进一步优化设计和施工方案，以达到安全、经济、快速施工的目的，围岩量测是施工管理中的一个重要环节，可以积累第一手资料，为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计、变更施工方法、今后的设计和施工提供参考依据，是施工安全和质量的保障。8.2监控量测的内容及量测方法监控量测项目分为必测项目和选测项目。必测项目有：洞内观察、周边相对位移和拱顶沉降，选测项目有：地表沉降、围岩内部变形、锚杆内力、锚杆抗拔力、围岩压力、支护和衬砌应力、钢架内力及所承受的荷载、围岩弹性波速度。如表8.1所示。表8.1隧道现场监控量测项目及量测方法项目名称方法及工具布置量测间隔时间1-15天16天-1个月1-3个月3个月以后必测项目地质和初期支护观察岩性、结构面产状及支护裂隙观察开挖后及初期支护后进行每次爆破后进行水平净空收敛收敛计每10-50M一个断面，每断面2对测点1-2次/天1-2次/2天1-2次/周1-3次/月拱顶下沉水平仪、铟钢尺或测杆每10-50M一个断面，每断面3对测点1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月83 续表8.1隧道现场监控量测项目及量测方法项目名称方法及工具布置量测间隔时间1-15天16天-1个月1-3个月3个月以后选测项目锚杆轴力各类电测锚杆测力计每30-50M一个断面，每断面至少3根锚杆1-2次/周--1-2次/月--围岩内位移（洞内设点）洞内钻孔中安设单点或多点式位移计每30-100M一个断面，每断面2-11对测点1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月支护、衬砌内应力、表面应力及裂隙量测混凝土内应变计应力计压力盒代表性地段量测每断面宜为11测点1次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月钢支撑内力及外力支柱压力计或其他测力计每10-50M榀钢支撑一对测力计1次/天--1-2次/周1-3次/月地表下沉水平仪、水准尺每5-50M一个断面，每断面至少3个测点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8.3监控量测设计8.3.1洞内观察1、隧道开挖后，立即进行工程地质状况的观察，内容包括：工作面附近围岩岩性，断层破碎带、变质带及岩石种类的观察；节理发育程度、接触面充填物的性质、开挖面稳定状态的观察；开挖面有无松散坍塌剥落现象、有无地下水等观察。以上观察内容均需做好记录。2、初期支护完成后，对初期支护的状况进行观察，内容包括支护锚杆是否被拉曲，喷层是否产生裂缝，剥离和剪切破坏，钢支撑有无被压曲现象等。洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定以及地表水渗透等的观察。8.3.2周边相对位移和拱顶沉降83 周边相对位移与拱顶沉降统称收敛。是隧道内各种量测中最重要的项目。根据量测结果判定拱顶及周边围岩的稳定性、初期支护及施工的合理性、灌注二次衬砌的时间。拱顶沉降与周边相对位移量测原则上设在同一断面上进行，量测测点的间距如表9.2所示。表8.2周边相对位移、拱顶下沉的测点间距（单位：m）围岩条件洞口附近埋深小于2B施工进展200m前施工进展200m后硬岩地层（断层破碎带除外）10102030软岩地层（不产生很大塑性地压）10102030软岩地层（产生很大塑性地压）10102030土、砂101010～2020具体布置见图8.1。图8.1观测点布置图8.3.3地表沉降量测因为隧道洞口Ⅳ级围岩为软弱地层，稳定性比较差，那么在覆土层比较薄的地段，应量测地表沉降。地表沉降测试断面间距如表8.3所示。83 表8.3地表沉降断面间距埋深h与洞室跨度B关系2B1.0mm/d1.0～0.2mm/d<0.2mm/d单点位移>0.5mm/d0.5～0.1mm/d<0.1mm/d拱顶位移>1.0mm/d1.0～0.2mm/d<0.2mm/d隧道周边任意一点的实测相对位移值，或用回归分析推算的最终位移值，均应小于表8.4所列数值。《公路隧道施工技术规范》（TGF60-2009）规定了可作为现场量测数据分析与应用中的依据，同时可根据实测数据的分析进行修正。表8.5隧道周边允许相对位移覆盖层厚度围岩类别<5050～300>300Ⅳ0.10～0.300.20～0.500.40～1.20Ⅲ0.15～0.500.40～1.200.80～2.00Ⅱ0.20～0.800.60～1.601.00～3.00注：①相对位移是指实测位移值与两测点间距离之比或拱顶位移实测值与隧道宽度之比。②脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。③Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩可按工程类比初步选定允许值范围。④本表所列数值可在施工过程中通过实测和资料积累作适当修正。8.4.3拱顶沉降分析拱顶沉降分析可以采用与周边位移相似的分析方法，来判定拱顶的稳定性，如果沉降速度加快，呈现非稳定性发展，则要采取措施来补强拱顶。8.4.4地表沉降分析地表下沉监测对于地面有建筑物的浅埋隧道地段和城市地下工程尤为重要。若量测结果表明地表下沉量较大，或出现增加的趋势，则应采取加强支护和调整施工措施，可考虑适当加喷混凝土、增设锚杆、加挂钢筋网、加钢支撑、超前支护，或缩短开挖循环进尺、提前封闭仰拱，甚至预注浆加固围岩等。83 图8.5洞内施工量测图框8.5量测管理1、隧道现场监控量测应成立专门量测小组，由施工单位或委托其单位承担量测任务。2、量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养维修工作，并及时将量测信息反馈于施工和设计。现场监控量测应按量测计划认真组织实施，并与其它施工环节紧密配合，不得中断工作。3、各预埋测点应牢固可靠，易于识别并妥善保护，不得任意撤换和破坏。4、竣工文件中应包括下列量测资料。（1）现场监控量测计划。（2）实际测点布置图。（3）围岩和支护的位移-时间曲线图、空间关系曲线图以及量测记录汇总表。（4）经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录。83 结论该隧道是XX高速公路中的一座分离式隧道，通过查阅相关资料和书籍，并参考一些工程实例，确定了设计方案并进行了相关验算，完成以下设计任务：1、隧道断面尺寸设计根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）有关规定，确定该公路隧道隧道的内轮廓尺寸以及该隧道的建筑限界。2、选定洞门形式并进行结构设计根据地质条件选择翼墙式洞门，并进行洞门抗滑移验算、洞门抗倾覆验算、基底合力偏心矩与承载力验算、墙身截面偏心矩验算。3、洞身支护方式设计隧道洞身采用复合式衬砌，即由喷锚初期支护、防水层以及模筑混凝土二次支护组成。4、隧道开挖、钻爆设计根据有关规定，对Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩进行了钻爆设计，Ⅳ级围岩采用长台阶钻爆开挖，Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面钻爆开挖。5、隧道通风简单设计根据有关规定，对隧道运营期间的通风进行相关设计，包括通风方式的选择，需风量的计算和通风机的选择。6、隧道施工组织设计从质量保证、安全保证、施工保证等方面提出相应的措施以确保工程的有序进行；7、绘制有关图纸包括隧道洞门设计图、洞身衬砌断面图、二衬钢筋网布置图以及防排水系统等有关图纸。83 参考文献[1]陈秋南主编.隧道工程[M].机械工业出版社，2007年[2]王毅才主编.隧道工程[M].人民交通出版社，2006年[3]徐干成.白洪才.郑颖人.刘朝主编.地下工程支护结构[M].中国水利出版社，2001年[4]沈蒲生主编.混凝土结构设计原理（第2版）[M].高等教育出版社，2002年[5]郑颖人主编.地下工程锚喷支护指南[M].中国铁道出版社[6]张庆贺、朱合华.主编土木工程专业毕业设计指南·隧道及地下工程分册[M].中国水利出版社，1999年[7]高尔新、杨仁树主编.爆破工程[M].中国矿业大学出版社，1999年[8]龚文惠主编.土力学[M].华中科技大学出版社，2006年[9]彭立敏、刘小兵主编.交通隧道工程[M].中南大学出版社，2003年[10]夏永旭、王永东主编.隧道结构内力计算[M].人民交通出版社，2004[11]陈建平、吴立等主编.地下建筑工程设计与施工[M].中国地质大学出版社，2000年[12]重庆建筑工程学院等四校合编.岩层地下建筑结构[M].中国建筑工业出版社，1982年[13]刘佑荣、唐辉明主编.岩体力学[M].中国地质大学出版社，1999[14]《公路路线设计规范》（JTJ011-94）[15]《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）[16]《公路隧道施工技术规范》（2004版）[17]《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22：90）[18]《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）[19]《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1—1999）[20]《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）[21]《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）[22]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50026-2001）[23]《工程建设标准强制性条文》(公路工程部分)（JTJ026.1－1999）[24]原国家冶金工业局.《锚杆喷射混凝土设计规范》中国计划出版社，2001年83 致谢经过三个多月的时间，我终于完成了我的毕业设计：该公路隧道左线结构与施工组织设计。通过这次设计，完善了我对隧道专业知识的理解，加强了我对电脑绘图和文字排版的操作，提高了我对设计过程的认识。总之这次设计的收获是巨大而显著的，将会对我以后的工作产生深远的影响。在这里我要特别的感谢我的指导老师张斌伟老师对我此次设计给予的帮助。是您在我遇到难题时帮我一一化解，同时给我提出的无数宝贵的意见和建议，让我能如此顺利的完成这次设计。同时我还要感谢学院各位领导和所有教过我知识的老师，是您们教会了我各种知识，特别是有关的专业知识，才使我有完成这次设计的基础。这些知识将会继续影响我以后的生活和工作。另外我还要感谢和我一起做设计的各位同学。大家一起积极讨论的情景依然历历在目，这使得我在做设计的过程中没有感到过烦闷，而且这样的讨论更加加深了我对设计知识的理解。十分感谢各位，祝大家身体健康，工作顺利，事业步步高升。83'