隧道课程设计

  本设计对隧道的设计内容主要包括从地质、地形、经济、环保等方面对路线的方案确定：对隧道平面、纵断面。横断面的设计满足经济、合理、安全、施工容易等要求；满足衬砌能够满足威严压力的要求；排水上遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则。根据隧道进出口地形和工程地质条件，选用经济、美观的洞门形式；在考虑“早进洞、晚出洞”的原则确定洞门位置；选择适合满足本隧道围岩节理发育、围岩不易变形的施工方案；隧道通风、照明的设计和计算

关键词：方案比选 衬砌结构 施工方法 结构计算 排水 洞门 通风 照明

1  概况

1.1 隧道设计依据及标准

1.2 隧道通过地区交通状况的调查

1.3 地质地形勘察

1.4 气候调查

1.5水 电及通讯设施

2  隧道平 纵断面设计

2.1隧道位置选择

2.2平面设计

2.3 隧道纵断面设计

2.4横断面设计

2.5洞门的设计

2.6 洞门的施工与措施

2.7 建筑材料

3  隧道衬砌

3.1 衬砌类型设计

3.2 衬砌内力计算

4  防排水设计及施工

4.1  防排水的原则

4.2 洞内排水

4.3 洞外排水及衬砌防水

4.4 隧道防排水施工技术

5  隧道附属设施的设计

6 洞内路面设计

7  隧道围岩量测

8  施工方案及施工方法

概况

1.1 设计依据及标准

本设计依据中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》JTG D70-2004,人民交通出版社，2004年9月；

中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004,人民交通出版社，2004年；

《隧道结构力学计算》，人民交通出版社，2004年 《隧道工程》，中南大学出版社；公路隧道、世界隧道、岩石力学与工程学报等期刊等有关资料

全线按《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）中规定段双向四车道高速公路标准建设，按设计车速100km/h。此处采用双线隧道。

1.2 交通状况调查

本段所在区域公路交通网很发达，本隧道为联系两地交通的重要地点 

1.3 地形地貌 地质状况及地理位置

隧道为双向四车道直线隧道 位于焦作温县境内 属太行山脉，隧道轴线呈南北于山间展布。东西两侧为山体，山体走向近南北 坡度一般在30到40  地质情况复杂 本隧道围岩一般为四级围岩

1.4 气候调查

隧道位于北温带 气候温和 全年最热在 8 9月温度最高可达35度左右 1 2月为最冷 最低为零下三度左右 

1.5 水 电及通讯设施

隧道位于太行山脉 沿线水电及通讯状况不是很好 在配备大型发电设备的情况下仍能满足施工需要

                         2  隧道平 纵断面设计

2.1 隧道选址

隧道位置的选择满足《公路隧道设计规范》的要求。本隧道按分类属于中隧道，通常在确定线路时，要在多个路线方案中，根据地形图和各种资料进行技术、经济的比较之后，最后确定一条路线，线形对隧道很重要，一般隧道的平面线形以采用直线或大半径曲线为好。隧道位置选择在稳定的地层中，尽量避免穿越工程地质和水文地质极为复杂以及严重不良地段，当必须通过时，要有切实可靠的工程措施。在本隧道中，考虑到洞口出地形有些复杂，但隧道为短隧道，当设置平曲线时，隧道会车视距与停车视距很难满足要求，综合考虑，隧道采用直线形。

2.2平面设计

本隧道为公路隧道，且为直线隧道，所以不考虑隧道曲线的设置和加宽。隧道内禁止超车不考虑超车视距要求；高速公路隧道和一级公路隧道应满足停车视距要求；其他级公路隧道应满足会车视距的要求。此隧道应满足停车视距的要求。

2.3 隧道纵断面设计

隧道纵断面设计综合考虑隧道长度、主要施工方法、通风、排水、洞口位置及隧道进、出口接线等因素。

公路隧道内的纵坡形式，可设置单面坡和人字坡两种。隧道内纵面线应考虑行车安全性，营运通风规模、施工作业效率和排水要求。公路隧道纵坡不应小于0。3%，以利于排水。一般情况下不应大于3%，当采用较大纵坡时，必须对行车安全性、通风设备和营运费用、施工效率的影响等做充分的技术、经济综合论证。

综合以上所述，本隧道属于短隧道，所以选择单向坡对运行通风、排水有利。但在施工中，由于水量较不均匀，在施工中充分考虑设计要求，以求达到更好的施工效率，设计隧道纵坡为2.2%。

2.4横断面设计

隧道横断面设计主要是隧道要满足隧道建筑界限要求的设计。隧道建筑界限是为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定的在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。公路隧道建筑限界包括车道宽度（W）、侧向宽度(L)、人行道宽度(R)等。公路隧道横断面设计，除满足隧道建筑限界的要求外，还应考虑洞内路面排水检修、通风照明、消防、内装监控等设施的所需空间，还要考虑仰坡曲率的影响，并根据施工方法确定出安全经济合理的断面形式和尺寸。隧道为中隧道，故不设紧急停车带。

建筑横断面如图：

起讫桩号：

左洞：ZK15+50+ZK15+500

右洞：ZK15+30+ZK15+480

隧道全长：450米

设计车速：100km/h；

图[2-1]  公路隧道建筑限界

取设计时速为，则建筑限界高度H＝5.0m。且当时，检修道J的宽度不宜小于1.00m，取，检修道高度h＝0.5m。设检修道时，不设余宽，即：C=0。取行车道宽度W=3.75m×2＝7.5m，侧向宽度为：，建筑限界顶角宽度为：，隧道纵坡不应小于0.3％，不应大于3％，本处取2.2％。

具体建筑限界见图一所示。由《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）4.4.6有：上、下行分离式双洞的公路隧道之间应设置横向通道。本隧道长450m，需设置人行横道，人行横通道的断面建筑限界如下图二所示。

图二  人行横通道的断面建筑限界（单位：mm）

故：隧道限界净宽为：11.5m；

其中：行车道宽度：W=3.75m×2＝7.5m；

侧向宽度为：；

检修道宽度：；

隧道限界净高：5m；

内轮廓形式：单心圆R=6.8m；

净高：7m；

净宽：11.7m；

向外取衬砌厚度0.4m，则：隧道开挖宽度；隧道开挖高度：；

取两分离式洞口之间左右间距为40m；该段隧道的埋深H＝67.087m。

洞口的开挖方式见施工组织设计。

三、围岩压力计算

隧道支护结构的垂直均布压力：

其中：s=4， 为安全起见，取  ，

B>5m,取i＝0.1，，

，

荷载等效高度：；

深、浅埋隧道分界深度：，

故为深埋隧道。

水平均布围岩压力：，取。

2.5 洞门的设计

洞门构造及基础设置应遵循下列规定： 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。 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它工程类比确定。 洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地形及地质条件，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应小于1．0m，嵌入岩石地基的深度不应小于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。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。

                           图[2-3]   削竹式洞门

2.6 洞门施工方法及其措施

洞门施工的工艺流程为：洞门注浆堵水→搭建施工脚手架→管片拆除→基面清理→防水施工→绑扎钢筋、预埋注浆管→模板安装→回填浇注→灌浆→拆除模板。

洞口土石方施工采用人工配合挖掘机分两次开挖，第一次开挖至起拱线位置，待拱顶以上边仰坡防护措施完成后，进行起拱线以下部分开挖。

(a)施工前，按设计进行测量放线，标出起拱线位置及拱脚开挖宽度并用红油漆作出明显标志后，进行开挖作业。

(b)开挖前按要求施作洞口仰坡截、排水系统，然后用挖掘机从上至下逐层顺坡开挖，并用自卸汽车运至弃碴场弃置。

(c)洞口开挖成型后，及时施作锚喷及边坡防护，稳定边坡。

2.7 建筑材料

根据《公路隧道设计规范》，所选取的建筑材料如下：。

（1）直径d<12mm的钢筋采用I级钢，直径d≥12mm的钢筋及锚杆采用II级钢；钢拱架采用20b号及18b号工字钢；注浆钢管及长管棚采用热轧无缝钢管。

（3）在III～IV类围岩地段采用ZW-II型药卷作为锚固剂，超前锚杆采用早强沙浆作为锚固剂。

（4）防水层选用≥400g/m2无纺布与1.2mm厚改性LDPE防水板复合而成。

3  隧道衬砌设计

3.1 衬砌基本尺寸拟定

隧道衬砌内轮廓的形状及尺寸的确定，应根据隧道建筑限界、结构受力条件、施工、营运等方面的要求全面考虑，力求经济合理。一般情况下厚度多在5-20cm之间

3.2 隧道衬砌设计与计算

隧道按构造要求设计，采用直墙式衬砌，拱顶采用单心圆。采用复合式衬砌。

取衬砌中线为计算线，则：隧道计算宽度为12.3m，计算高度为7.2m。

复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间夹放水层组合而成的衬砌形式。复合式衬砌设计应复合下列规定：

1、初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式单独或组合使用，锚杆支护宜采用全长粘结锚杆。

2、二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连接圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。

具体计算参数可查表8.4.2-1得

1、已知资料：

顶拱和边墙的厚度均为0.4m，宽度为1.0m，跨度l＝12.3m，拱的矢高f＝3.7m，垂直均布压力，侧向均布压力，衬砌选用C30混凝土，其弹性模量E=31GPa，围岩弹性抗力系数。

图三  隧道衬砌计算模型（单位：m）

2、拱顶的计算

（1）几何尺寸

R=6.8m，，sin＝0.02，cos＝0.4556，，

边墙的弹性标值： 

（边墙属于长梁）。

（2）计算各项特征数值（计算过程参考《地下结构静力计算》一书）

（a）拱的单位变位

由式（3-18）与附表53，得：

，

，

；

（b）拱的载变位

由式（3-19）与附表54，得：

，

；

（c）拱的弹性抗力变位

由式（4-8）与附表57，得：

，

；

（d）墙顶（拱脚）的单位变位

边墙属于长梁，按式（4-15）计算墙顶的单位变位。

，

，

；

因为边墙属于长梁，且不承受水平荷载，故：

。

（e）左半拱上的荷载引起墙顶处的竖向力、水平力和力矩

由于竖向均布荷载：

，

由于弹性抗力：按式（4-7a）与附表57，得：

，

，

；

将以上算出的各项数值代入式（4-4）中，则得：

，

，

（3）求解多余力

将以上算出得各A值代入式（4-3），得：

，

，

解出：

，

；

下面求弹性抗力。

由式（4-2）的第二式求出墙顶（拱脚）的水平位移为

代入式（4-6）：

解得： 

因此，得多余力和如下：

，

；

（4）求拱顶的内力

由于对称关系，将左半拱分为四等段，计算0～4各截面的弯矩M和轴力N，见图4-10（a），按下式计算：

；

式中按式（4-7）与附表57计算，结果见表1所示。

表1数值表

表2拱轴线的坐标

边墙属于长梁，按式（4-14）进行计算。由于对称，仅取左边墙。

边墙的弹性标值。

墙顶的力矩及水平力按式（4-10）计算，得： 

墙顶的竖向力为：

将坐标原点取在墙顶，分边墙为四等段，求4～8各截面的弯矩、轴力和弹性抗力。

由式（4-14）：

每等段的边墙自重为：

故4-8各截面的轴力为：

函数可从附表3查出，计算结果见表5。

表5 边墙的

根据假定，墙下端不能产生水平位移，故该处的弹性抗力应等于零，而计算结果不为零，这是由于计算误差所致。

4防排水设计及施工

4.1 防排水的原则

隧道防排水系统遵循“以排为主，防排结合，因地制宜，综合治理”的原则，设计要求达到：排水畅通，防水可靠，施工方便，保证运营期间隧道内不渗不漏，保证衬砌结构和洞内设备的正常使用以及行车安全。

4.2 洞内排水

(一)防水板 改性LDPE防水板主要物理机械性能指标如下： 断裂拉伸强度：17.7NPa，扯断伸长率％：727，低温弯折性：－35℃，不透水性：0.3Mpa(30min无渗漏)。防水板厚度1.2mm，幅宽2.2m。土工布与防水板设在一起。土工布采用450g/m2，其主要性能指标如下：断裂强度：纵横向≥14KN/m，撕破强度：纵横向≥0.38KN，断裂伸长率％：纵横向25——100，CBR顶破强力：2.53KN。

 (二)排水半管

 以φ2.6mm钢丝绕制成φ100mm、螺距3cm的弹簧圈，外有复合膜包裹，半管耐压值(扁平率10％)：≥800；复合膜：纵横抗拉强度(N/5cm)≥100，伸长率％：25－100，抗渗漏性：0.3MPa(30min无渗漏)。

 (三)纵横向排水管

 纵横向排水管采用HDPEφ116打孔双壁波纹管，眼孔直径6－8mm。

 4.3 洞外排水及衬砌防水

1)洞外排水

 洞门上方设截排水沟，将地表水引入路基边沟或洞门外端自然沟谷，以此形成完善的洞外排水系统。

2)衬砌防水

隧道明洞段采用粘土隔水层作为第一道防水线防止地表水渗漏，明洞衬砌外铺设土工布及防水板作为第二道防水措施；暗洞隧道在初期支护和二次衬砌间铺设土工布和防水板，防水板铺设范围由隧道拱顶至边墙下部的HDPEφ116打孔双壁波纹管内；二次衬砌沉降缝采用中埋式橡胶止水带止水，施工缝采用注浆管膨润土橡胶遇水膨胀止水条。

 3)衬砌排水

 初期支护根据地下水量大小按规定间距设置Yas排水半管将汇水以引入衬砌两侧墙脚外侧设置的打孔双壁波纹管中，在纵向间距50米设置一个检查井，从检查井引入路面两侧边沟内排出洞外。纵向波纹管及路面两侧边沟间隔适当距离设置检查井及沉淀池，方便维修及利用高压水冲洗疏通。在二次衬砌表面每个施工缝环向预留宽5cm，深3cm的矩形槽，与两侧人行道预留矩形槽相接，使少量的渗漏水流入两侧排水边沟。

 4)路面基层排水

 在路面下设置20厘米厚水泥处置碎石排水基层，将水引入路面两侧边沟或中心排水沟。

4.4 隧道防排水施工技术

1排水系统

 初期支护中，根据围岩量测结果，分2－4层喷射混凝土，在先期喷射混凝土表面发现有束流地下水处，采用Yas排水半管贴面排水，初期支护完成后，在其表面渗漏水范围内每纵向3米间距，无水地段每5米间距，上、中、下各打50mm的引水管并在半管外周包裹水泥砂浆及时封闭，使其与隧道衬砌墙脚纵向排水管连通。第一层喷射混凝土完成后，表面仍有渗漏水，需在渗漏水处安设第二道排水半管，处理方法同上，然后喷射第二层混凝土，第三层至直设计厚度，要求初期支护完成后，表达式面无渗漏现象，才能进行防水层的施工。

 施工技术要点：

(1)铺设前，先测量长度，修整基面。若砼喷面不光滑或有凸出的铁线、钢管架，应进行整修处理。

 (2)安装时应保证Yas排水半管与岩面密贴、固定牢。

(3)拱部施工时将排水半管预留到边墙下，端部用无纺布包裹，防止进水泥浆，便于边墙施工时接长。

(4)将环向Yas排水半管接入纵向波纹管上的碎石内，水经碎石进入HDPE打孔双壁波纹管内。

2防水系统

1)防水板铺设

清除初期支护表面钢筋网片等凸出部分先切断后用锤铆平抹砂浆；锚杆有凸出部分时，螺头顶预留5mm切断后。用塑料帽处理；补喷混凝土的凸凹量不超过正负5cm。初期支护表面符合要求后先铺设土工布，土工布紧贴喷射混凝土面平铺，用射钉上水泥钉锚固，平均拱顶3－4/m2点，边墙2-3/m2点；水泥钉与土工布间设热熔衬垫；在铺设JS21.2mm防水板时采用专用热熔器热熔在衬垫上，两者的粘结剥离强度不小于防水板的抗拉强度；防水板之间采用热熔粘结，搭接不小于10cm，且粘接剥离强度不小于防水板拉伸强度的80％。

 2)防水板施工注意事项：

1绑扎钢筋和安装模板及台车时，防止碰撞和刮破防水板；挡头板的支撑在接触到防水板处须加设橡皮垫层； 

 2合理确定防水板的松紧程度，留出一定的富余量，防止在灌注混凝土时拱顶的防水板绷紧，造成混凝土封顶厚度不够或由于泵送混凝土的压力破坏防水板；相临两幅防水板的吊挂松紧度要一致便于焊接；

 3绑扎钢筋和安装预埋件，应防止碰撞和刮破防水板；挡头板的支撑在接触到防水板处必须加设橡皮垫层；浇注发现损伤应立即修补；

3)特殊情况下的处理办法：

1在浇灌混凝土过程中若发现防水板铺设绷得过紧，为避免破裂，可根据范围大小，将该处塑料防水板破开，另裁一块防水板插进破口内使其紧贴岩壁，然后再将新旧两块防水板焊接成整体。

 2大面积漏水地段先用油布、薄膜、塑料布等材料，将水引离施工工作面，待防水板铺设到适当位置，再行拆除，引水顺防水板后流下。

4)接缝焊接

防水板的搭接宽度大于10cm。焊接时由电热楔将两防水层加热熔化，然后由上下驱动施压辊压在一起。焊缝宽度不得小于10cm。焊接防水板前取样进行实验，以确定合适的焊接温度、速度；纵横向交接时应避免出现十字焊缝。相临两幅防水板应交错铺设，交错距离不得小于80mm，以保证防水板的所有接缝为三层搭接的T字形。焊接T字形的接头处，应先将一侧的两幅防水板焊接好，用裁纸刀将焊缝两侧小边裁去，用热风焊将错台熔平再与另一幅焊接。

 5)防水混凝土

 防水混凝土强度C25，抗渗等级为S6，二次衬砌采用整体衬砌台车施工，长度为9m，混凝土的坍落度16－19cm。混凝土由灌车运送，输送泵泵送到台车内，混凝土从台车的各个窗口对称浇筑，在拱脚以下的混凝土采用插入式振动棒震捣，拱脚以上采用附着式振动器震捣。

 6)止水条及橡胶止水带

为确保二次衬砌的防水效果，在施工缝处设置BW－96型遇水膨胀橡胶止水条(20×15mm)，止水条采用水泥钉固定在端部混凝土居中位置。在沉降缝、伸缩缝处设置DW－50型橡胶止水带(300×5mm)。在台车的端部设置铰接挡头板，用于固定橡胶止水带，使其到二次衬砌的表面距离20cm，以满足止水带的设置要求。止水条及止水带的敷设如图4。

施工技术要点：

 (1)止水条的敷设应牢固：横平竖直、弧线圆顺、表面平齐、无扭曲。

 (2)橡胶止水带不得被钉子、钢筋及石子等刺破。破损应修补或更换。

 (3)在固定止水带和灌注混凝土过程中应防止止水带偏移。

 (4)加强震捣，排除止水带两侧气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合。

 (5)止水带长度尽量减少接头。如需搭接，其搭接长度≥10cm。

二次衬砌施工缝环向预留宽5cm，深3cm矩形槽，与两侧人行道板预留矩形槽相接，使少量渗漏水流入两侧排水边沟。

 施工技术要点：

(1)铺设前，先测量长度，修整基面。若砼喷面不光滑或有凸出的铁线、钢管架，应进行整修处理。

 (2)安装时应保证Yas排水半管与岩面密贴、固定牢。

 (3)拱部施工时将排水半管预留到边墙下，端部用无纺布包裹，防止进水泥浆，便于边墙施工时接长。

(4)将环向Yas排水半管接入纵向波纹管上的碎石内，水经碎石进入HDPE打孔双壁波纹管内。

2防水系统

1)防水板铺设

 清除初期支护表面钢筋网片等凸出部分先切断后用锤铆平抹砂浆；锚杆有凸出部分时，螺头顶预留5mm切断后。用塑料帽处理；补喷混凝土的凸凹量不超过正负5cm。初期支护表面符合要求后先铺设土工布，土工布紧贴喷射混凝土面平铺，用射钉上水泥钉锚固，平均拱顶3－4/m2点，边墙2-3/m2点；水泥钉与土工布间设热熔衬垫；在铺设JS21.2mm防水板时采用专用热熔器热熔在衬垫上，两者的粘结剥离强度不小于防水板的抗拉强度；防水板之间采用热熔粘结，搭接不小于10cm，且粘接剥离强度不小于防水板拉伸强度的80％。

 2)防水板施工注意事项：

1绑扎钢筋和安装模板及台车时，防止碰撞和刮破防水板；挡头板的支撑在接触到防水板处须加设橡皮垫层； 

 2合理确定防水板的松紧程度，留出一定的富余量，防止在灌注混凝土时拱顶的防水板绷紧，造成混凝土封顶厚度不够或由于泵送混凝土的压力破坏防水板；相临两幅防水板的吊挂松紧度要一致便于焊接；

3绑扎钢筋和安装预埋件，应防止碰撞和刮破防水板；挡头板的支撑在接触到防水板处必须加设橡皮垫层；浇注发现损伤应立即修补；

 3)特殊情况下的处理办法：

1在浇灌混凝土过程中若发现防水板铺设绷得过紧，为避免破裂，可根据范围大小，将该处塑料防水板破开，另裁一块防水板插进破口内使其紧贴岩壁，然后再将新旧两块防水板焊接成整体。

2大面积漏水地段先用油布、薄膜、塑料布等材料，将水引离施工工作面，待防水板铺设到适当位置，再行拆除，引水顺防水板后流下。

4)接缝焊接

防水板的搭接宽度大于10cm。焊接时由电热楔将两防水层加热熔化，然后由上下驱动施压辊压在一起。焊缝宽度不得小于10cm。焊接防水板前取样进行实验，以确定合适的焊接温度、速度；纵横向交接时应避免出现十字焊缝。相临两幅防水板应交错铺设，交错距离不得小于80mm，以保证防水板的所有接缝为三层搭接的T字形。焊接T字形的接头处，应先将一侧的两幅防水板焊接好，用裁纸刀将焊缝两侧小边裁去，用热风焊将错台熔平再与另一幅焊接。

5)防水混凝土

 防水混凝土强度C25，抗渗等级为S6，二次衬砌采用整体衬砌台车施工，长度为9m，混凝土的坍落度16－19cm。混凝土由灌车运送，输送泵泵送到台车内，混凝土从台车的各个窗口对称浇筑，在拱脚以下的混凝土采用插入式振动棒震捣，拱脚以上采用附着式振动器震捣。

 6)止水条及橡胶止水带

为确保二次衬砌的防水效果，在施工缝处设置BW－96型遇水膨胀橡胶止水条(20×15mm)，止水条采用水泥钉固定在端部混凝土居中位置。在沉降缝、伸缩缝处设置DW－50型橡胶止水带(300×5mm)。在台车的端部设置铰接挡头板，用于固定橡胶止水带，使其到二次衬砌的表面距离20cm，以满足止水带的设置要求。

施工技术要点：

(1)止水条的敷设应牢固：横平竖直、弧线圆顺、表面平齐、无扭曲。

(2)橡胶止水带不得被钉子、钢筋及石子等刺破。破损应修补或更换。

(3)在固定止水带和灌注混凝土过程中应防止止水带偏移。

(4)加强震捣，排除止水带两侧气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合。

 (5)止水带长度尽量减少接头。如需搭接，其搭接长度≥10cm。

二次衬砌施工缝环向预留宽5cm，深3cm矩形槽，与两侧人行道板预留矩形槽相接，使少量渗漏水流入两侧排水边沟。

5通风、照明系统、运行设施及其设计

隧道内附属建筑要保证安全通行 使隧道能正常使用 且保证施工使得安全。在隧道口安装1台MFA60P2-S通风机供风，通风管使用φ1000负压柔性风管，悬挂于隧道拱腰部位，压入式通风。当隧道施工长度大于500m时，增加1台通风机抽出式通风，通风管使用φ600的胶皮风管悬挂在另一侧边墙上。对隧道照明、通讯、信号以及电力等设施，必须要有一定的保护措施 还要注意隧道内施工时及运营时的防尘处理。

隧道长450m 按照要求应设计行人行车横洞及预留洞室。由于隧道所在行人较多 可适量加大洞室数量

为了隧道中发生故障的车辆能及时离开干道进行避让与处理，同时还应考虑紧急停车带的设计

6  洞内路面设计

路面工程不是整个标段的控制工程，但是整个路面工程的施工质量却是关键环节，特别是洞内的路面砼一定要保证质量。为整个线路运营创造良好条件。

水泥砼路面整平层施工

路面整平层施工工艺流程图

标高测量与控制：根据安装模型进度，在立模前一天将纵、横缝交叉点打入钢筋桩，钢杆高出路面30cm，用红油漆在钢筋上划出标高标记，作好记录作为复测依据。立模完成后，砼灌注前，应分别用经纬仪拉小白线等方法复测模板顺直度，用水平仪检测模板标高。模板加工

模板根据路面设计厚度采用28号轻型槽钢加工成型，型钢口必须打磨平整，以保证型钢立面平整，上口平直，拉传力杆直径，位置根据设计在槽钢高度上钻孔设定，模板外侧设定位卡环。

安装模板：根据路面下基层表面上弹划的墨线，确定模板位置，利用钢筋桩标高点临时固定模板，然后用钢筋桩标明和定位环固定模板。安装完毕，检查合格后，涂抹脱模剂。

立模方法：正洞路面宽度为7.5m，大于5m，分左半线和右半线两次立模，连续浇灌砼的施工方法。导洞和横通道路面宽5.0m，采用一次性立模灌注。

拆模：砼灌注完成12小时后即可拆模，拆模时先拆除支撑，用锤振松模板脱离砼，拆模时不能损坏砼棱角，局部不能拆除的模板可用侧链向外牵拉，避免损坏成型砼，拆卸完模板及时清理，以备下次倒用。

砼施工技术要求

整平层10号砼厚为 20cm~22cm，可以1次性灌注，砼摊铺采用人工摊铺、整平。对混合料的振捣，每一位置的持续时间，应以混合料停止下沉，不再冒气泡，并泛出砂浆为准，不宜过振，振捣时应振动梁为主同时辅以人工局部找平，并应随时检查模板有无下沉、变形或松动。整平层浇筑完毕后，及时养生、养生采用麻布或草帘覆盖后洒水养护。

（b）水泥砼路面面层施工

①在整平层施工完成后，进行测量放线、立模（工艺同整平层施工一致）。

②隧道内路面面层砼为35号防水砼，面层厚度为26cm，采用1次性浇筑，机械摊铺作业。

③砼浇筑

吸水：在提浆后的砼表面铺设滤布，在滤布上铺设气垫薄膜吸水，用素水泥浆密吸垫周边，以免漏气，安装吸头，起动吸水机真空泵，真空度控制在40～550mmHg(60～73Kpa)。

抹面：吸水完成后立即用粗抹机抹光，用靠尺检查路面平整度，满足要求后进行压槽作业。

压槽：抹面完成后进行横向压纹处理。

拆模：砼浇注完成12小时后，即可拆模进行养护。

切缝：砼浇注24小时后，即可沿路面分幅弹墨线进行切缝作业，施工时必须保持有充足的水份，切割完成后及时将切缝清扫干净。

（c）接缝

纵向设置平缝纵缝并调协拉杆，对已浇砼板的缝壁应涂刷沥青，并应避免涂在拉杆上。横向按设计要求设置横缝。

（d）施工缝

正洞混凝土灌注，连续作业，尽量减少施工缝；对施工缝要预埋连接钢筋处理。

（e）填缝

缝槽应在养生期满后及时填缝，填缝前保证缝内干燥清洁，防止砂石等杂物掉入缝内并经监理工程师检合批准方能填缝。

填缝料做到与砼缝壁粘附紧密，其灌注深度为3～4cm时，可填入孔柔性衬底材料

隧道围岩监控量测

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。

2. 监控量测工具方法及监测项目表量测工具收敛计选用洛阳产的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。

3. 监控量测施工流程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。

1、施工方案

隧道采用钻爆法施工。洞口土石方采用，挖掘机挖装，自卸汽车运输的方法施工。隧道均采用无轨运输，施工时坚持“短进尺，弱爆破，快封闭，勤量测”的原则；首先进行明洞、洞口土石方及边仰坡施工，并施作防排水及坡面防护，洞口土石方采用机械开挖，部分辅以凿岩机钻眼，小炮控制开挖，人工刷整边坡，自卸汽车运输的方法施工。洞身施工，隧道衬砌按仰拱超前，拱墙一次衬砌。

喷射砼采用湿喷工艺，降低回弹量和粉尘；隧道衬砌采用液压钢模衬砌台车，按仰拱超前，拱墙一次衬砌，砼集中拌和，砼运输车运输至作各业面，泵送砼入模，插入式捣固器与附着式捣固器联合振捣。隧道通风采用压入式风机通风。施工中加强围岩的监控量测，运用先进的量测、探测技术，指导施工。

2、施工方法及其措施

(1)洞口施工

洞口土石方施工采用人工配合挖掘机分两次开挖，第一次开挖至起拱线位置，待拱顶以上边仰坡防护措施完成后，进行起拱线以下部分开挖。

(a)施工前，按设计进行测量放线，标出起拱线位置及拱脚开挖宽度并用红油漆作出明显标志后，进行开挖作业。

(b)开挖前按要求施作洞口仰坡截、排水系统，然后用挖掘机从上至下逐层顺坡开挖，并用自卸汽车运至弃碴场弃置。

(c)洞口开挖成型后，及时施作锚喷及边坡防护，稳定边坡。

(2)明洞钢筋砼施工

明洞土石方开挖完成后，绑扎仰拱钢筋，灌注仰拱混凝土，砼达到设计强度后，衬砌台车就位并安装明洞洞身段模型，绑扎边墙及拱部钢筋，砼输送泵一次连续浇注成形。

（3）洞身开挖施工方法

为保证隧道进洞施工安全，进洞前，安装型钢支架、关模并浇筑套拱混凝土，然后施作超前管棚注浆加固围岩。采用弧形导坑法进洞，用挖掘机为主要开挖机具。进洞后，转换工序，进行洞内Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级围岩施工。

隧道洞口开挖面呈多向受力状态，容易发生坍塌事故,为保证隧道破口时施工安全和结构稳定，设超前管棚注浆加固围岩。大管棚采用DP120型跟管钻机钻管孔，将加工好压浆孔钢管随钻头跟进孔内，用丝扣接长钢管，确保管孔位置正确，避免“沉头”和串孔。

加快各工序的施工进度，及时封闭，及时成环，喷砼加厚。

（b）施工顺序

测量布眼→钻上导坑炮眼→上部开挖→上部初期支护→台车钻下导坑炮眼→下部开挖→下部初期支护→防水层施工→仰拱施工→二次衬砌（模筑砼）→管沟施工→路面施工。

（c）洞身开挖

①钻爆设计说明

隧道爆破作业采用微振动光面控制爆破，钻眼采用简易凿岩台车。

本设计为Ⅳ级开挖的炮孔布置，装药参数，装药结构及起爆顺序和起爆方式的设计。

每次爆破进尺根据围岩状况确定：每次爆破后均对围岩及其稳定性作出评估，其结果作为下一循环进尺的依据。

爆破器材选择

采用击发导爆管轴向起爆、非电毫秒雷管及导爆索并联孔内微差起爆体系。炸药采用乳化炸药。光面爆破专用炸药构造简图如下图所示。

③爆破效果监测及爆破设计调整

每循环爆破后，对残眼长度、爆碴集中度和块度、周边孔痕迹率、岩面平整度、循环间衔接台阶高度、围岩稳定性以及断面轮廓、超欠挖情况等爆破效果参数进行量测与描述，并根据爆破效果适当调整循环进尺、周边孔、内圈孔间距及抵抗线、掘进孔密集度及炸药用量、掏槽孔布置及掏槽孔深度等爆破设计参数。爆破设计见附件7《爆破设计图》所示。

④爆破后找顶

每座隧道每班配不少于2名的找顶工找顶。消除下道工序的施工隐患，并为初期支护加强度提供依据。

（5）超前支护与初期支护

(a)超前小导管注浆加固地层

小导管注浆作业包括打孔布管、封面、注浆三道工序。

①打孔布管：采用凿岩风钻或台车打眼打孔，孔眼长度大于小导管长度。小导管顶部成尖锥状，尾部焊箍，管壁按梅花形布置小孔，尾部置于钢架腹部，增加共同支护能力。

②封面：注浆前，喷射砼封闭工作面，以防漏浆。

③注浆：采用水泥浆液注浆，在孔口设置止浆塞，浆液配合比由现场试验确定，注浆时先注无水孔，后注有水孔，从拱顶向下注，如遇窜浆或跑浆，则间隔一孔或几孔注浆。

(b)中空注浆锚杆施工

①隧道开挖后即按设计要求初喷砼后，即进行锚杆钻孔作业。

②中空式注浆锚杆采用风钻打眼。打眼时须严格按设计要求控制孔眼位置，间距及外插角。施工时采用TAPS断面仪严格放线控制。

③锚杆孔成孔后即可安装已加工制作好的锚杆。

④严格控制好注浆压力和注浆量，并及时施工监测资料和施工现场的实际情况修正参数。

(c)锚杆钢筋网

严格按设计要求和围岩类别设置长度和密度足够的锚杆，并在开挖后尽快安设。锚杆钻孔、安设方向与岩面垂直。注浆锚杆安设就位后，用注浆机注入水泥浆。药卷锚杆采用凿岩机械将锚杆和放药卷入孔中。钢筋网的铺设要与开挖面紧贴，挂网前应先初喷一层砼，钢筋网与锚杆电焊牢固，钢筋网挂好后，再复喷砼至设计厚度。

(d)型钢钢架施工

钢架在洞口1∶1样台上制作焊接成型后运入洞内进行安装。钢架每榀由各单元组成。钢架安装前先对岩面初喷砼后，测设隧道中线，确定标高，然后再测其横向位置，用红油漆作出明显标志，钢架安装方向垂直于隧道中线。

钢架安装时，各单元之间采用螺栓通过连接板进行连接，同时为确定钢架与钢架之间的整体稳定性，每榀钢架之间沿环向设置钢筋进行连接。

(e)湿喷砼施工方法

原材料备制

①锚杆材料：锚杆材料采用20锰硅钢筋或注浆锚杆，钢筋直径Φ22㎜，按设计要求规定的材质、规格备料，并进行调直、除锈、除油，以保证砂浆锚杆的施工质量和施工的顺利进行。

②水泥；普通水泥砂浆选用普通硅酸盐水泥，在自稳时间短的围岩条件下，宜用早强水泥浆锚杆。③砂：宜采用清洁、坚硬的中细砂，粒径直不宜大于3㎜，使用前应过筛。④配合比：普通水泥砂浆的配合比：水泥：砂宜为1：1～1：1.5（重量比），水灰比宜为0.45～0.50；

　⑤砂浆备制：砂浆应拌合均匀，随拌随用。一次拌和的砂浆应在初凝前用完，并严防石块杂物混入，主要为了保证砂浆本身的质量及砂浆与锚杆杆体、砂浆与孔壁的粘结强度，也就是为了保证锚杆的锚固力和锚固效果。

②湿喷砼施工方法

A喷射机械安装好后，先注水、通风、清除管道内杂物，同时用高压风吹扫岩面，清除岩面尘埃。

B上料保证连续性，校正配料的输出比。

C操作顺序：喷射时先开液态速凝剂泵，再开风，后送料，以凝结效果好，回弹量小，表面湿润光泽为准。

D喷射机的工作风压严格控制在0.5～0.75Mpa范围内，从拱脚到边墙脚风压由高到低，拱部的风压为0.4～0.65Mpa，边墙的风压为0.3～0.5Mpa。

E严格控制喷嘴与岩面的距离和角度。喷嘴与岩面垂直，有钢筋时角度适当放偏，喷嘴与岩面距离控制在0.8～1.2m范围以内。

F喷射时自下而上，即先墙脚后墙顶，先拱脚后拱顶，避免死角，料束呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形，每次蛇形喷射长度为3～4m。

（6）隧道二次衬砌

二次衬砌根据围岩不同分别采用钢筋砼或砼。

(a)正洞施工方法

正洞二次衬砌工艺流程如下图：

(b)钢筋制作安装

二次衬砌钢筋在1∶1的制作样台上，分单元分片制作成形，各单元间预留足够的搭接长度。运至施工现场安装时，将每片钢筋用纵向钢筋联结成一个整体，连接采用绑扎焊接，纵向钢筋应预留一定长度以便与下组衬砌钢筋的联接，并设加强连接筋。搭设作业台架，便于边拱钢筋的安装。

(c)砼施工

①模板：本合同段隧道每作业面配备一台衬砌台车和一套模板，平移式交错作二次衬砌（每节衬砌长度12m）。

②砼的拌制：在洞口设置拌和站，供应砼；

③砼的运输：采用3台规格为6m3的搅拌运输车进行砼运输供应；

④砼的浇注：采用砼输送泵泵送浇注砼，并备用一台砼输送泵。

⑤砼的振捣：选用插入式捣固器和高频附着式振捣器进行砼振捣。

衬砌台车施工见右图：

(d)衬砌背后注浆

为防止二次衬砌与外防水层之间形成空隙，采用在二次衬砌背后压浆的施工措施进行处理。

①压浆孔设在拱顶，每5m隧道预留1个注浆孔。

②压浆孔底部孔口紧贴外防水层，为确保压浆孔不被堵塞以及不剌破防水层，采用预留注浆孔措施。

③二次衬砌砼灌注56天后，从注浆管逐孔压入1∶1水泥浆液，充填二次衬砌与外防水层之间的间隙。

(e)仰拱施工

①仰拱清底：仰拱开挖完成后，将仰拱顶面标高在边墙上标示，根据仰拱设计断面检查实际断面尺寸，利用采用人工配合清除仰拱局部欠挖，检查合格后进行仰拱施工。

②仰拱施工：仰拱砼在模型安装后，用砼运输车运至工作面，插入式捣固器振捣，及时养护。

③填充砼施工：在仰拱砼强度达到设计强度后进行填充砼施工。采用砼运输车运至工作面，插入式捣固器振捣，根据仰拱顶面标高人工找平顶面并拖毛，及时养护。

(f)管沟施工

隧道管沟随仰拱一次开挖成型外，开挖后及时清帮，并尽快立模灌注砼衬砌。（7）隧道防排水