1、思劍高速公路帽子坡隧道右線初步設計1設計資料1.1 概述1.1.1 隧道概況帽子坡隧道位于黔東南州鎮遠縣境，是思劍高速公路上的一項控制性工程。隧道采用的是分離式的雙洞設計，依照雙向四車道高速公路標準。其中左洞全長大約1300米，右洞全長1400米。該隧道右洞樁號為C1K1100+300至C1K1101+700。該隧道地質條件惡劣、圍巖差、變化大。隧道自開挖，曾遇到級圍巖、套拱下沉、無法進洞、地質斷層、淺埋段等施工難題。1.1.2 地形地貌帽子坡隧道處于省東部山區，屬黔動東南州。該段表現為、低山形態。由于明顯受到巖性構造的控制，呈溝谷發育且地形起伏比較大。地表的植物大多數是松木和雜木從。該隧道地

2、質情況較為惡劣，地質構造主要為強風化砂質板巖、砂巖、泥夾層與斷裂帶。巖質亂、巖體破碎，呈中、薄層狀結構。1.1.3 水文地質該路段地下水主要是碳酸巖巖溶水和基巖裂隙水。孔隙水相對較少。由水的動力性質、區巖層的特性和地下水的存儲空間等可以把地下水分為四類。分別為：基巖裂隙水、碳酸巖巖溶地下水、空隙潛水和構造裂隙水。因此在雨天施工時，隧道部會有少量地下水。1.1.4 地震由中國地震動參數區規劃圖(GB18306-2001)可得到，場地區地震動反應譜特征周期為0.35s，動峰的加速度小于0.05g。對應地震基本烈度小于VI度。1.2 圍巖級別分段劃分與工程特性帽子坡巖石由于受到風化比較嚴重，呈風化裂

3、隙發育。圍巖的穩定性受到地下水的影響。根據強風化帶縱波的速度可以判斷圍巖是級。根據弱風化帶縱波的速度可以得到圍巖是級，該圍巖的巖體比較破碎。根據圍巖巖體是否完整來判斷圍巖級別是否是級。若巖體破碎，則該處巖體級別是級。碎裂砂巖和碎裂長石石英構成了斷裂帶巖石。斷裂巖中呈現出經擠壓造成的牽引小褶曲。其特點是：帶呈節理裂隙發育，地下水較為活躍和巖石破碎。斷裂巖的位置是由從上向下推測得到。變化圍很大。在具體施工時，不能采用設計工程地質縱斷面圖來進行施工。使用的襯砌結構要由開挖顯示的斷層位置和性質來確定。表1-1 圍巖結構類型1.3 采用的技術標準規(1)公路隧道施工規 (JTJF60-2009)(2)公

4、路隧道通風照明設計規 (JTJ026.1-1999)(3)公路隧道設計規 (JTGD70-2004)(4)公路工程技術標準 (JTGBO1-2003)(5)公路工程抗震設計規 (JTJ004-89)(6)錨桿噴射混凝土支護技術規 (GB50086-2001)(7)地下工程防水技術規 (GB50108-2001)(8)混凝土結構設計規 (GB50010-2002)2 隧道總體設計2.1 隧道位置的選擇2.1.1 隧道洞口位置選擇隧道洞口位置的選擇要考慮多種因素。如：地理條件、洞口所處地勢、隧道周圍的環境以與其他相關施工。隧道洞口施工不能僅僅考慮經濟問題。對于隧道勘測設計來說，洞口位置的選擇是關鍵

5、。洞口位置沒有選好會造成很多影響。如：工期、造價和施工等。對于危機施工和營運安全的問題，一定要好好對待。因此應慎重考慮洞口的邊坡和仰坡的穩定性。隧道右洞所處的地形環境比較優越，洞口位置的確定只需根據“早進晚出”的規則。即進口樁號為C1K1100+300，出口樁號為C1K1101+700。2.1.2 隧道洞身位置選擇隧道位置的選擇也比較重要，盡量避開不穩定的地層。若實在避免不了，那么務必采取有保障的施工。思劍高速帽子坡隧道右線設計長為1400m，進口樁號是C1K1100+300，出口樁號是C1K1101+700。洞口的設計要保證隧道坡面與軸線垂直。2.2 隧道幾何設計2.2.1 隧道線路平面設計

6、隧道中心線越直越好，其決定著隧道平面的好壞。設計過程中應盡量避免曲線。但是由于思劍高速帽子坡隧道進出口高度相差太大，因此隧道中心線只能采用曲線的形式。2.2.2 隧道線路縱斷面設計縱斷面是指隧道的中心線向垂直面作投影。本設計中的坡度設計尤為重要。隧道中的坡道分為兩種：單坡和人字坡。一般對于單方向的隧道，采用單坡。因為單坡有利于通風。當汽車的運行處于下坡時，燃油少，減少有害氣體的排放。但是下坡的坡度也不能大于3%，要不然會給施工帶來不必要的麻煩。2.3 隧道洞身設計2.3.1 隧道橫斷面設計2.3.1.1 隧道建筑限界的確定帽子坡隧道右線是單向雙車道隧道，限制時速為100km/h,建筑限界取值可

7、為如下：那么隧道的寬度是：3.752+0.752+0.5+1.0=10.5m根據規可以得到，橫向坡度選擇1.5%2.0%。本設計中選取i=2%，向右側傾斜。由上述可得：建筑限界設計如圖2.1 所示：圖2.1 隧道建筑限界圖(單位：cm)由規可知，隧道里面都要設計緊急停車的地方。由公路隧道設計規，可以得到緊急停車的地方額外建筑限界的設計圖。如圖2.2所示：(a)(b)圖2.2 緊急停車帶的建筑限界、寬度和長度(單位：cm)(a) 寬度構成與建筑限界 (b) 長度 該隧道為上下行分離獨立雙洞的設計。由規可以得到橫向人行、車行通道斷面建筑限界的設計圖。如圖2.3所示：圖2.3 橫向人行、車行通道斷面

8、圖(單位：cm)2.3.2 隧道輪廓線的確定本隧道圍巖條件相對較差。通過將公路隧道施工規與具體施工情況相結合。該隧道的輪廓線是根據三心圓法來實現的。由隧道工程得到的參考值，可以畫出隧道輪廓線。如圖2.4所示：(a) 級級圍巖隧道輪廓圖(b) 級圍巖輪廓圖（單位：cm）圖2.4 隧道輪廓線由于緊急停車帶處于五級圍巖，由規可以得到下列數值：R1=570cm，R2=820cm，R3=150cm，R4=1800cm，R5=747cm，H1=162.4cm，H2=200cm，H2=151.5cm。隧道緊急停車帶橫斷面的圖如圖2.5所示：圖2.5 緊急停車帶段橫斷面圖(單位：cm)3隧道洞門設計3.1 隧

9、道洞門結構3.1.1 概述洞門是一座隧道的出入口，是一座隧道的外在體現。在很多時候，洞門所處的地質環境往往都比較的差，這就意味著，我們要在更加差的環境下制造出更加牢固的結構。因為，在一些關鍵時候，隧道口就相當于生命關口。在進行洞門設計的時候，我們要特別注意做好坡頂的防排水設計，這是在實際情況中，被強調的較多的地方。同時，也要注意坡頂松散土石的滑落，在做好結構設計的同時，也應注意到一些細節的地方。洞門類型的選擇與隧道入口處的地質情況有關聯，在進行隧道設計時，我們應該選擇最合理的洞門形式。我們一直都在提倡人與自然和諧發展，因此，我們也應該盡可能在少破壞原有環境下，做到與周邊景致協調。3.2 隧道洞

10、門設計與驗算3.2.1 隧道洞門設計本隧道洞口入口段隧道入口為V級圍巖，強弱風化砂質頁巖，巖質較軟，巖體較破碎，呈中、薄層狀結構，因此選用翼墻式洞門。仰坡坡率1：1.25。洞門厚度B=1.4m。翼墻厚度1.4m。3.2.2 洞門穩定性與強度驗算翼墻式洞門應檢算以下三點（如圖）：圖3.1 洞門驗算條帶示意圖1、翼墻處條帶“”，靠近洞門處，寬1m。2、端墻最易損壞處條帶“”。3、端墻與翼墻一起作用的條帶“”。3.2.2.1條帶“”的驗算（擋土墻偏心、強度和穩定性）A 壓力計算(1) 各項系數：=45 ，=38.7，=18KN/，f=0.4，=5.7 , H=6.38m, B=1.4m, .(2)

11、土壓力系數計算土壓力系數：(3) 土壓力計算根據公路隧道設計規可取土壓力計算模式不確定性系數為=0.6，KNKNB、穩定性與強度驗算a.傾覆穩定性驗算：ZG=6.38(洞門傾覆穩定性滿足要求)b.滑動穩定性驗算： (滑動穩定性滿足要求)基底應力與合力偏心距的驗算： (偏心距滿足要求)c.基底應力驗算：(滿足規要求)3.2.2.2 條帶“”的檢算（截面偏心、強度）(1) 土壓力計算由圖可知H=7.22m，又=0.224. b=0.5m,B=1.4m，得KNKN(2) 墻身截面偏心驗算：(滿足墻身截面偏心的要求)(3) 墻應力驗算因為出現負值(滿足規要求)3.2.2.3 條帶“”的驗算（滑動穩定性

12、）已知：=0.224，A 土壓力計算對于端墻對于翼墻所以B 穩定性與強度驗算a.傾覆穩定性的驗算滿足傾覆性要求。b.滑動穩定性驗算(滿足滑動穩定性)c.基底合力的偏心距與壓應力的驗算 偏心距:滿足基底合力偏心距要求.基底壓力:有，d.墻身截面偏心的驗算滿足墻身截面偏心要求。通過驗算可知，設計的翼墻式洞門合格、可用。4 防排水設計4.1 水對隧道的危害隧道受水的危害很大，隧道的積水越久水對隧道的腐蝕就越大。這樣就會損壞隧道的結構穩定性。在氣溫比較低的地方，隧道里面若有積水就容易冷凍結冰。由于熱脹冷縮的原理會導致隧道結構受損壞。隧道進水在氣溫比較低的情況下，還會導致路面結冰，給行車帶來不便，易發生

13、交通事故。除此之外，還會給隧道側壁和拱部的墻壁帶來侵蝕，使隧道里的設施器材的功能和壽命減短。因此，隧道防排水設計是隧道施工中非常重要的設計環節。4.2 隧道防排水要求與原則隧道防排水要求可根據地下工程防水設計規(GB50108-2001)總結如下：(1) 隧道的側壁、頂部、設施區域和行車道不滲水。(2) 隧道有凍害地段的隧道襯砌里面無積水。排水溝不結冰。(3) 隧道兩邊不能有積水，頂部不能滴水影響行車安全。隧道部的服務通道也不能漏水。(4) 若隧道積水減少，滲入地下，給附近居民的日常生活帶來不便。此時應該對隧道的滲水進行圍堵。在做好排水措施的前提下，也要保護好周圍的環境。隧道排水要按照水的性質

14、去分別排放。這樣才會避免排水設施受到阻礙，是排水設施暢通無阻。以此來避免洞積水。隧道的防排水設計應該因地制宜。施工過程中要按照防、排、截和堵的原則進行。隧道外的防排水系統要暢通無阻，將地表水和地下水排出隧道。這樣就給隧道的部設施帶來保障，給行車帶來安全。4.3隧道防排水設計帽子坡隧道地下水并不多。但是由于存在斷層，容易出現突水。針對該隧道所處的實際情況，采取防排水設計的原則是：(1) 隧道外面以排水為主。(2) 隧道的水采用防和排。(3) 對于斷層的突水采用截和堵。(4) 對地下和地表水也采用合理的方法應對。最終使隧道外的排水系統連成一個暢通的排水體系。為了防止排水系統出現阻塞的情況，可以將清

15、潔的水和污水分別排放。這樣就可以保證整個排水系統暢通無阻。隧道無積水，可以增加隧道的各種設施的功能和壽命。還可以給行車帶來方便。4.3.1 排水溝本隧道采用的防排水設計是中心排水溝。如圖4.1所示：圖4.1 防排水圖由于隧道的積水摻雜著泥沙和其他物質，因此要在隧道設置沉砂池。每個沉砂池的間距為50米。檢查井的間距要大于等于250m。隧道的中心水溝檢查井的設計如圖4.2 所示：圖4.2 中央排水溝檢查井4.3.2盲溝隧道應該設置盲溝，盲溝的設置成環向。盲溝間的距離由隧道水量的多少來確定，一般間距為410m。盲溝之間縱橫相連，最終將地下水和地表水匯聚到隧道排水溝一并排出。4.3.3 二次襯砌排水二

16、次襯砌施工中造成的一些縫隙，也會給防排水帶來一定的麻煩。因此，要設計相對可靠的防排水體系。要想設計可靠的防排水系統，不僅僅是按照施工規上的要求。在施工的過程中，要采用防水效果好的材料。4.4隧道洞外防排水設計隧道口外的地表水會沖刷隧道洞口和隧道兩邊的側坡。為了避免這樣的情況發生，可以從規上得到解決方法。根據規的要求可知：(1) 在隧道的洞口和側坡設計與地理環境相應的排水設施。(2) 在隧道的兩側分別開挖排水溝，最終將水引入天然排水溝。(3) 在隧道口和兩側鋪砌砂石，然后用水泥砂漿將砂石固定。5 隧道通風照明設計5.1 通風設計5.1.1隧道基本參數 道路等級：高速公路，分離式單向雙車道（只計算

17、右洞坡度2%）計算行車速度：Vt = 100km/h 空氣密度： = 1.2 / 隧道斷面積： Ar = 80.52 隧道當量直徑：Dr = 10.3 m 設計交通量為：18000輛/高峰日 交通組成：汽油車小型客車 15%小型貨車 18%中型貨車 24%柴油車中型貨車 24%大型客車 13% 大型貨車 6% 隧道平均氣溫： Tm =20 5.1.2 CO排放量(1) 取CO基準排放量為：=0.01/輛.(2) 取分CO的車況系數為：=1.0(3) 當Vt= 80 km/h 時，由 i = 2% = 1.2 = 0.75 具體如表5-1所示：表5-1考慮各工況車速系數工況車速 100 80 6

18、0 402010 1.4 1.2 1.0 1.01.00.8 0.6 0.75 1.0 1.5 3.06.0(4) 平均海拔高度： h=()=972m(5) 海拔修正系數： =0.000556h+0.777778=1.32(6) 交通量組成 ：單洞高峰每小時交通量為1200（輛中型車/高峰小時）。可得：汽油車小型客車 180小型貨車 216中型貨車 288柴油車中型貨車 288大型客車 156大型貨車 72由公式： = (5.1)其中：（） 當=100km/h時，CO排放量為 ：= =(5.2) 同理可得其它速度工況下CO量為：表5-2各工況車速下CO量 （）10080604020101.22

19、1.311.452.184.366.98(7) CO最大排放量：又上表知，=10km/h時 CO量最大，為： (5.3)(8) 稀釋CO的需風量1) 根據規，取CO設計濃度為 = 250ppm 交通阻塞時為300ppm。2) 設計溫度 T = 273+20 = 293 K3) 大氣壓計算式： (5.4)其中：；。4) 稀釋CO的需風量為：() (5.5)5.1.3煙霧排放量(1) 取煙霧基準排放量為 =2.5/輛.(2) 考慮煙霧的車況系數為 = 1.0(3) 各工況速度的修正系數,車密度系數如下表所示5-3考慮煙霧的各工況車速系數工況車速10080604020102.62.62.21.450

20、.850.850.60.7511.536(4) 拔修正系數為 = 1.0(5) 由計算式： (5.6)其中：當=100km/h時，煙霧排放量： =0.882/s (5.7)同理可算得，其它各工況車速下煙霧排放量，如下表：表5-4稀釋煙霧各車速需風量(/s)10080604020100.8821.1021.2441.2301.4252.851(6) 當=10km/h時，煙霧產生最多，(7) 稀釋煙霧的需風量：1) 取煙霧設計濃度為3.603/s 。2) 取煙霧稀釋系數C=0.007。3) 稀釋煙霧需風量=407() (5.8)其中：5.1.4 稀釋空氣異味的需風量設計隧道換氣為5次/h，則有：

21、(5.9)其中：時間5.1.5 考慮火災時排煙的需風量 取火災排煙風速為 =3，有= 80.523=241.56（） (5.10)由以上得，稀釋隧道的有毒煙霧需要的風量為407.5.1.6風機數量的計算(1) 設計車速： = 100=27.775.(2) 設計風速： =5.(3) 空氣在隧道流動受到的摩擦阻力=61.6() (5.11) 其中：(4) 自然風壓 兩側洞口風壓差值取為 ：=10 (5.12)(5) 交通風產生的風壓為： (5.13) 其中 汽車等效阻抗面積：()隧道車輛數： 則=110.23Pa 令。 (6) 因此隧道所需要的升壓為61.6+10-0 =71.6 Pa (5.14

22、) (7) 1120型射流風機所需臺數 由計算式 = (5.15) 所以 （臺）. 因此，可設置4組8臺風機,每組風機的間距為300m。5.2 照明計算入口段照明長度： (5.16) 式中：，取150，取7.5代入數據算得=139m 。 各區段亮度計算：(1) 入口段亮度：(5.17)式中：（），取0.035洞外亮度()。 入口段亮度計算： =0.0354500=157.5(5.18)(2) 過渡段分別取，有：照明段亮度(3) 中間段中間段的長度.中間段的亮度根據規，取4.5.(4) 出口段取出口段長度為60m,其亮度為22.5，是中間段的五倍亮度。長時間在隧道開車，人眼睛已經適應了隧道昏暗的

23、亮度，在將要開出隧道的時候我們應該設置一段照明亮段，讓人眼適應隧道外的亮度，以免發生剛出洞口時候的產生眩暈的感覺，對行車安全有害。在裝飾方面也應該要注意，在洞門處要選擇折光色調的裝潢，在洞口附近10m的地方不必加強照明。在隧道兩端的燈具設置對稱布置，其他地方設置中線布置，每隔12m布置一處。未消除在隧道的視覺疲勞，也可以在中間段設置不同顏色的燈光，總體采用高壓鈉燈作為照明燈具。燈具的使用壽命要超過10000h,超過IP65的防護級別。5.3 照明控制為使得隧道的光照亮度更有利于行車安全，因此有必要對隧道能的燈具進行人為控制亮度。實際就要求分白天和夜間進行控制，當外面亮度高的時候隧道的亮度也要適

24、當的提高，夜間亮度要適當的調暗。在技術上可以通過時控、光控和兩者一起控制的手段達到有利行車安全照明的目的。隧道安裝三種燈具，分別是：1、應急燈，應急燈就是為防止隧道突然停止供電的特殊情況下，作為應急照明使用。加強燈和全日燈；2、全日燈，作為正常使用的燈具，一般長期保持照亮；3、加強燈，能按照洞外不同亮度的時候，通過控制不同亮燈個數，達到控制亮度與外界亮度協調的目的。6 監控測量6.1 監控測量的目的和意義從新奧法能夠知道，在對隧道進行開挖時可通過儀器測量對周圍環境的影響程度。1、為什么需要監控量測(1) 為監控設計提供依據以與信息a 對圍巖的力學形態的變化規律進行掌握。B與時掌握以與反饋支護的

25、工作狀態，對施工以與作業進行有效指導。(2)對危險情況進行提前預報以與進行監控a 對工程做出預報，確保施工策略與突發情況措施。B對危險情況進行監視，保證施工的安全這個目標。(3) 校對核實隧道工程在理論上的計算結果、對工程類比法進行完善a在對理論和數值進行分析方面，提供數據以與比對指標。b 可以為同類工程的比較提供作為參考的依據。c 對設計隧道工程以與對其施工提供了寶貴的以往經驗。2、監控量測具有非常重要的意義。(1) 保證安全。動態管理周圍巖石和支護的狀態，依照量測得到的有關信息進行科學合理的施工。(2)對施工進行指導。分析量測得到的數據然后進行處理，對隧道周圍巖層最后穩定需要的時間進行預測

26、以與最后確認，對施工的先后順序和二次襯砌的時間進行指正以與修改。(3)對設計的不完善處進行修正。根據隧逼升挖后所獲得的量測信息，進行綜合分析，對施工情況開始的設計進行檢驗是否符合要求并進行修正。(4) 對寶貴經驗進行累積。已經完工的工程項目的量測的結果能夠間接地用在比較相似的新工程里，當做設計和施工的參考依據。6.2 監控測量的任務、方法和容1、監控量測的主要任務(1) 通過對周圍巖石以與支護的觀察以與根據情況動態地進行量測，以便能夠合情理地對隧道施工程序與日常的施工進行安排和管理，保證安全地進行施工，修正設計的參數以與為后面項目的實施積累相關的資料。(2) 通過對周圍巖石以與支護的變位和應力

27、的量測，掌握周圍巖石的支護的變化信息而且在第一時間進行反饋，修改支護系統設計，指導施工作業和管理等。(3) 通過對監控測量數據的處理以與計算后，進行預測和反饋，以確保施工時的所有的安全以與隧道周圍巖石與支護襯砌結構的穩定。(4) 對已有的隧道工程的監測結果，可以分析和應用到其他相類似的工程項目里，成為 指導設計以與進行施工的非常重要依據。2、監控量測的方法和容(1) 土地質況和支護的狀況：一般是針對巖石性質、結構面產狀與支護的裂縫粗細等進行觀察。主要工具一般有：地質羅盤以與數碼相機。布置通常是在開挖后以與在進行初期的支護后進行的。(2) 周圍的長度通常是在開始挖掘后的洞的墻壁上安置測試點，以便

28、收斂計量測點之間的距離，我們一般把兩次測定的距離的差值定為這個時段的收斂值。布置即：30m 一斷面，每斷面3測點。周邊位移測線布置圖如下：圖6.1 周邊位移測線布置(3) 我們通常將拱頂下沉隧道拱頂壁垂直方向的絕對位移值定為拱頂下沉量。在開始挖掘后的拱頂壁面上安置測試點，由于已經知道的高程水準點，用懸吊的鋼尺以與水準儀量出測點的高程，高程之差（兩次）就是所謂的拱頂下沉量。布置：每30m 一個斷面。(4) 錨桿或錨索力與抵抗拔力的有關工具有：不同類型的電測錨桿、錨桿測力計與拉拔器。布置：每10m 一斷面，每斷面三根錨桿（或者大于三）。(5) 地表下沉如果在隧道淺埋地段，那么每5m50m設置一斷面

29、，每個斷面安置10 個測點。如下圖所示，采用水準儀和塔尺進行量測。(6) 周圍巖石的部的位移如果剛剛處于測試斷面位置，則安放位移計來量測，每隔5100m一斷面，一個斷面5 個測點。(7) 支護、襯砌力在開始支護與第二次襯砌部安置應變儀，二次襯砌的鋼筋采用鋼筋應力計焊接。每斷面11 個測點。(8) 鋼支撐外力與力在鋼支撐側面來連接鋼筋應力計或表面應變計，或在橫斷面上安放壓力盒時，需要進行量測。每1015m 一鋼支撐，一對測力計。6.3 測量點布置(1) 關于量測點的安裝以與設置需要確保初始值在爆破發生后的二十四小時以與下一輪循環的爆破前完成，測取初讀數。(2) 測試點應該設置在離被挖掘的地面2m

30、的圍之，并且小于或者等于循環的進尺，需要細心保護免受下一循環爆破的破壞。(3) 每個距離量測的測量點通常安置在同一個斷面，測點統一在一起，測設結果能夠相互印證，一同進行分析以與應用。(4) 周圍巖石承受壓力量測，除應與錨桿軸力量測孔相對應布置外，還需要于具有代表性的部位設測點，以便了解支護體系在整個斷面上的受力狀態和支護作用。(5) 錨桿軸力量測在局部加強錨桿地段，要在加強區域有代表性位置設置測錨桿。具體測點布置如圖6.2：圖6.2 測點布置圖6.4 營運階段的監控量測在公路隧道運營的階段進行的監控量測在公路隧道運營的圍，有對交通進行的監控、管理設施以與安全。公路隧道運營階段所包括的交通監控以

31、與管理系統技術，其主要包含公路隧道交通監控系統以與其的功能；對于通風與照明控制；對于火災發生的檢測與消防；還有在隧道發生異常時的報警設施和中央管理設施。7 施工設計山嶺隧道的圍巖一般為硬巖，故采用礦山法開挖。新奧法能夠最大化的利用圍巖的自穩能力。圖解新奧法： 7.1 洞口施工7.1.1 截水溝施工7.1.2 洞口土石方的施工(1) 把對施工表皮環境清理干凈。 (2)(3) 進行開挖作業。(4) 清理坡面上的浮泥、虛碴，并修整坡面凹凸不平的地方。7.1.3 洞口邊仰坡的防護根據進、出口邊、仰坡土石的軟硬，采用不同的刷坡方法。對坡積土層采用人工鋤頭刷坡；對松動巖層采用風鎬刷坡；對較堅硬巖石采用風鉆

32、打眼，松動性爆破刷坡。刷坡嚴格按設計要求的坡比從上而下分段進行，刷坡時每段高度以不大于3m 為宜。每段邊、仰坡刷坡經檢查達到設計要求后，與時進行錨桿、掛網和噴射砼的防護。7.1.4 進洞方法進洞方法采用臺階法，上部開挖進尺控制在1.5m以，并嚴格控制爆破藥量。施工支護采用超前錨桿與系統錨桿相結合，掛網噴射混凝土。架設間距為1.0m的格柵鋼拱架。全斷面開挖出來并施作完施工支護后，適時施作整體式模注混凝土襯砌。超前錨桿采用早強水泥砂漿錨桿，錨桿長度為5m，間距50cm，錨孔直徑40mm。填充砂漿采用M20早強砂漿。超前錨桿設置圍為隧道拱部外弧全長的1/2。7.2 明洞施工根據早進晚出的原則，隧道進

33、出口往往要采用接長式明洞來保護洞口的安全。由于明洞埋置較淺，為了加大施工空間采用先墻后拱法開挖。如圖7.1所示： 圖7.1明洞先墻后拱法 1 臺階1開挖 2 臺階2開挖 3 臺階3開挖 4 灌注邊墻 5灌注拱部7.3 洞身開挖根據各種開挖方法的特點，結合本隧道的工程地質條件，并考慮本隧道為兩車道隧道，斷面較小，選擇開挖方法如下：洞口段級圍巖選用短臺階法，這種方法是分成上下兩個斷面開挖，兩個斷面相距較近，上臺階長度小于5倍但大于11.5倍洞寬，上下斷面基本可以采用平行作業，其作業順序為在上斷面開挖一個進尺，然后再在下斷面開挖一個進尺。短臺階法能縮短支護結構閉合的時間，改善初期支護的受力條件，當遇

34、到軟弱圍巖時需慎重考慮，必要時應采用輔助施工措施穩定開挖工作面，以保證施工安全。短臺階法開挖順序如圖 7.2所示：圖7.2 短臺階法開挖1上半部開挖 2拱部噴錨支護 3拱部襯砌 4下半部中央部開挖5邊墻部開挖 6邊墻部噴錨支護與襯砌上臺階超前50m以上或大于5倍洞寬。施工順序與短臺階法一樣，上、下部可配備同類機械進行平行作業。長臺階法開挖順序如圖7.3所示：1上半部開挖 2拱部噴錨支護 3拱部襯砌 4下半部中央部開挖5邊墻部開挖 6邊墻部噴錨支護與襯砌圖7.3 長臺階法開挖7.4 爆破設計光面爆破流程：圖7.4光面爆破工藝流程圖確定爆破參數、級圍巖 長臺階法開挖：(1) 上臺階炮眼布置：1)

35、掏槽眼：布置如圖 7.4：設循環進尺為2m，則掏槽炮眼深度2(1+15%)2.3m，其余眼深為2m。空心圓圈代表不裝藥。數字按順序帶起爆順序。圖7.4 掏槽眼布置圖2) 上臺階其他炮眼布置：（面積：47.76）光面爆破，見圖7.5圖7.5 上半斷面炮眼布置圖周邊眼：間距E=50cm，周邊眼至圈眼距離為60cm，抵抗線W=75cm,周邊眼裝藥集中度為0.25kg/m。采用不偶合和間隔裝藥結構，不偶合系數為1.8。將20200mm 藥卷按設計的裝藥集中度預先加工小藥卷，并把藥卷按3050cm 間距綁在竹片上，用導爆索串起即可。圈眼：間距75 厘米，底板眼：間距100 厘米。其它炮眼：采用橫向間距0

36、.9m，豎向間距0.8m。(2) 下臺階炮眼布置：（面積：25.14 m2）見圖7.6圖7.6 下半斷面炮眼布置圖周邊眼：間距E=50cm，周邊眼至圈眼距離為60cm，抵抗線W=75cm,周邊眼裝藥集中度為0.30kg/m。采用不偶合和間隔裝藥結構，不偶合系數為1.4。將20200mm 藥卷按設計的裝藥集中度預先加工小藥卷，并把藥卷按3050cm 間距綁在竹片上，用導爆索串起即可。7.5 隧道支護施工7.5.1 初期支護本隧道的初期支護采用錨噴支護，其可以充分發揮圍巖的自承能力。其中：(1) 級圍巖采用22水泥沙漿的錨桿長度3.0m的錨桿，采用梅花型布置，布置間距縱向1.07m ,環向1.07

37、m。噴射混凝土采用C25噴射混凝土，厚度80mm。(2) 級圍巖采用WTD25中空注漿錨桿，其長度為3.0m，采用梅花型布置；布置間距縱向1.05m ,環向1.05m.噴射混凝土采用C25噴射混凝土，厚度150mm。(3) 級圍巖采用WTD25中空注漿錨桿。它的錨桿長度為4.0m，采用梅花型布置，布置間距縱向0.95m ,環向0.95m。噴射混凝土采用C20噴射混凝土，厚度200mm。7.5.2 二次支護隧道的二次襯砌是為了保證隧道在服務年限中的穩定、耐久，以與作為安全儲備的工程措施。本隧道的二次襯砌采用或鋼筋混凝土材料。施工要點難點：1) 初期支護輪廓與二次襯砌外輪廓間應緊密結合。由于超挖、

38、坍塌等原因造成兩者之間有空隙時，可采用同級混凝土、貧混凝土回填密實；當空隙較大時，也可用背板、鋼支架、鋼支撐等。拱頂背后不可能回填的很密實，可用單液水泥漿進行壓漿。2) 應對仰拱的和底板的施作時間，分塊施工順序和與運輸的干擾問題進行合理安排。仰拱和底板可以縱向分條、橫向分段灌筑。縱向通常可分為左右兩部分，交替進行；橫向分段長度應視邊墻施工縫、伸縮縫、沉降縫與運輸要求確定。灌筑仰拱和底板時，必須把隧道底部的虛渣、雜物與淤泥清除干凈，排除積水。超挖部分應用同級混凝土或片石混凝土灌筑密實。7.6 輔助施工本隧道的輔助施工有：預支護措施 預留核心土在洞口開挖時；超前錨桿在級圍巖的開挖過程中；預加固措施

39、有預注漿加固地層和地表噴錨加固。7.7 施工組織設計7.7.1 工程概況帽子坡隧為單向雙車道賽道，隧道全長1292米，限制速度為100km/h。穿越的山嶺主要有III、IV、V級圍巖。7.7.2 安全管理組織機構圖7.7 安全管理組織機構7.7.3 人員配置隧道的施工人員初步預計為200 員，分為4 個班，分別為爆破開挖班、出渣班、初支班、二襯班。爆破開挖班，出渣班，初支班人員分為兩部分，兩班倒進行循環施工，二襯班等隧道圍巖穩定后按時施做。隧道外施工人員分為裝卸班、運輸班、攪拌班、三班倒作業，保證24 小時不間斷作業。同時后勤部門需保證原材料采購，工地水電供應，施工人員的飲食問題。水，電和原材

40、料保證供應。7.7.4 施工工藝流程圖7.8 施工工藝流程圖8 襯砌設計(專題設計)8.1一般規定 隧道結構上的荷載應按下表8.1分類表8-1 隧道荷載分類編號荷 載 分 類荷 載 名 稱1永 久 荷 載圍巖壓力2土壓力3結構自重4結構附加恒載5混凝土收縮和徐變的影響力6水壓力7 可 變 荷 載基本可變荷載公路車輛荷載，人群荷載8立交公路車輛荷載與其所產生的沖擊力、土壓力9立交鐵路列車活載與其所產生的沖擊力、土壓力10其他可變荷載立交渡槽流水壓力11溫度變化的影響力 12凍脹力13施工荷載14偶 然 荷 載落石沖擊力15地震力荷載的確定不僅和隧道本身地貌形狀地質條件有關，還和修建隧道的方法、隧

41、道的構造、周圍的建筑結構有關系。在實際的操作中，若出現荷載確定有誤的情況，我們應該盡早更改過來。針對一些復雜的情況，應該進行實地考察再作判斷。8.2 支護結構8.2.1 概述在實際的民用行車隧道中，不管巖質多好，我們都應該要進行隧道襯砌支護。因為，在某些情況下，巖質在裸露的環境中，空氣、水汽這些都會裸露的巖石造成很大的危害，以至風化掉落。并且，不斷變化的流水情況，會讓巖層變的更加脆弱，最終導致失穩。我們不能等到出現這些情況的時候再去補缺，這樣會造成很多浪費，而且這時再做襯砌也會受到很多技術的限制。因此，在一開始進行設計的時候，就要做到隧道牢固耐用。襯(1)整體式襯砌這種襯砌方式在過去的隧道中經

42、常會用到，它強調的是結構本身的強度，不利用圍巖自身承重能力。公路隧道一般采用曲墻式襯砌，這樣形式的襯砌受力更加均衡，可以緩解主要受力部件作用不均衡的情況，有利于提高。對于地質較差的情況，在進行襯砌設計的時候不進要考慮拱圈和墻面襯砌，為使得整個結構的受力均衡，還要考慮設置仰拱。這就能使得整個結構封閉起來，穩定襯砌結構。在設計時值得注意的是，輪廓線要平滑過渡，這樣可以避免應力集中的現象。 (2)復合式襯砌 這種襯砌在實際中是應用的最多的。它能夠更好的契合實際的工程，防止變形和防止隧道漏水是隧道襯砌的兩個功能，復合式襯砌在這兩方面都能做到很好。它既充分體現了的初期支護的優點，也能夠很好的提高二襯的可

43、靠性。特別是在一些圍巖情況較差的地質中，這種襯砌方式應用的更加廣泛。 (3)噴錨襯砌錨噴支護作為隧道的永久襯砌，一般考慮是在級以上圍巖中采用。可將錨噴支護作為初期支護配合第二次模注混凝土襯砌,形成復合襯砌。錨噴襯砌的輪廓線,宜采用曲墻式的斷面形式,這是為了使開挖時外輪廓線圓順,盡可能減少圍巖中的應力集中,減少圍巖緣的拉應力,盡可能消除圍巖對支護的集中荷載,使支護只承受較均勻的形變壓力,使噴層支護都處于受壓狀態而不產生彎矩。錨噴襯砌外輪廓線除考慮錨噴變形量外宜再預留20cm。其理由是:錨噴支護作為永久襯砌,目前在設計和施工方面都經驗不足,需要完善的地方還很多。錨噴支護作為柔性支護結構,厚度較薄,

44、變形量較大,預留變形量能保證以后有可能進行補強和達到應有的補強厚度而留有余地。另處,還估計到如錨噴襯砌改變為復合襯砌時,應能保證復合襯砌的二次襯砌最小厚度20cm。8.2.2 隧道襯砌設計8.2.2.1 隧道洞身段襯砌設計帽子坡隧道支護結構采用復合式襯砌，分初期支護和二次支護，初期支護采用噴錨支護， 其優點是能充分發揮噴錨支護快速、與時、與圍巖密貼的特點，充分發揮圍巖的自承能力，使二次襯砌所受的力減少到最小。復合式襯砌在初期支護與二次襯砌之間鋪設防水層，解決隧道襯砌滲漏水問題；二次襯砌通常采用模筑混凝土襯砌，具有長期可靠的作用，能保證隧道整平，滿足隧道對外觀的基本要求。襯砌結構設計如下：(1)

45、 襯砌斷面采用曲邊墻拱形斷面。(2) 在III、IV、V級圍巖地段設置仰供。(3) 隧道洞口段加強襯砌。(4) 在圍巖級別較差的地段應該向圍巖級別較好的地段有效延長10m。期支護采用噴錨支表8-2兩車道復合式襯砌的設計參數圍巖級別初期支護二次襯砌厚度（cm）噴射混凝土厚度（cm）錨桿（m）鋼筋網鋼架拱墻混 凝 土仰拱混凝土拱部、邊墻仰拱位置長度間距5局部2.0305-8局部2.0-2.5308-12拱、墻2.0-3.01.0-1.5局部25253512-15拱、墻2.5-3.01.0-1.2拱、墻2525拱、墻 354515-25拱、墻3.0-4.00.8-1.2拱、墻2020拱、墻、仰拱 4

46、5 45通過試驗、計算確定1初期支護初期支護采用噴錨支護，由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和剛拱架等支護形式組合使用，根據不同的圍巖級別區別組合。錨桿支護采用全長粘結錨桿。鋼架為工字鋼，在洞口以0.5米的間距安設。由工程類比法，結合公路隧道設計規,初期支護噴射混凝土材料采用C25級混凝土,支護參數取值如下表：表8-3 初期支護參數表圍巖級別噴射混凝土（cm）錨桿（m）鋼筋網剛拱架拱墻位置長度間距桿體材料8拱墻3.01.0720MnSi鋼筋拱墻252510拱墻3.01.0520MnSi鋼筋拱墻2525拱墻20拱墻3.50.9520MnSi鋼筋拱墻2525拱墻2 二次襯砌二次襯砌采用現澆模筑混凝土，二次

47、襯砌厚度設置如下表：表8-4 二次襯砌參數表圍巖級別拱墻混凝土(cm)仰拱混凝土(cm)混凝土級別3035素混凝土C254545 素混凝土C254545鋼筋混凝土C25鋼筋混凝土3.預留變形量預留變形量的大小可根據圍巖級別、斷面大小、埋置深度、施工方法和支護情況等，采用工程類比法預測。具體參數如下表：表8-5預留變形量()圍巖級別兩車道隧道預留變形量8 50 100防水層選用的材料為EVA土工膜+無紡土工布。 注 ：(1) 錨桿采用梅花型布置。 (2) 仰拱回填:C10片石混凝土。(3) 預留變形量回填:洞身拱部,邊墻,仰拱超挖部分均采用C25混凝土回填。(4) 帽子坡隧道整體所處的地質條件比

48、較差，為保持隧道整體受力良好，防止出現變形過大的現象出現，在所有的圍巖級別地質中都設置仰拱。各級圍巖襯砌圖： III級圍巖襯砌圖 IV級圍巖襯砌圖 V級圍巖襯砌圖8.2.2.2 人行橫通道襯砌設計 人行橫通道斷面積小，相對隧道斷面較穩定，所以根據規與工程類比設其初期支護采用厚10cm的C25凝土，局部錨桿。二次襯砌采用厚30cm的C25鋼筋混凝土。8.3 圍巖壓力圍巖壓力是周圍巖體作用于隧道和地下洞室襯砌或支護上的荷載，也稱為地層壓力。它是作用于隧道支撐或襯砌結構上的主要荷載之一。圍巖壓力一般分為：松動壓力和形變壓力。由于松散或脫落巖塊自重作用在支護結構上的壓力叫松動壓力。形變壓力是使圍巖在與

49、支護結構的共同變形過程中對支護結構施加的接觸壓力。8.4 荷載確定斷面參數確定隧道高度h=輪廓線高度+襯砌厚度+預留變形量隧道跨度b=輪廓線寬度+襯砌厚度+預留變形量得出：級圍巖h = 8.67+0.02+0.43=9.12mb =10.7 +0.04+0.86=11.6m級圍巖h =0.05+0.55=9.27mb =10.7 + 0.1+1.1=11.9mV 級圍巖h =8.67+0.1+0.65=9.42mb =10.7+0.2+1.3=12.2m8.4.1 垂直壓力的計算 (8.1) (8.2)式中： S圍巖級別； B隧道開挖寬度；iB 每增加1m 時圍巖壓力的增減率，以B=5m 的圍

50、巖垂直均布壓力為準，當B5m 時，取i=0.2，當B5m 時，取i=0.1；q垂直均布壓力, 圍巖重度；h坍落拱高度。(1) 級圍巖的垂直壓力計算：隧道開挖寬度 B=11.6m，開挖高度H=9.12m，H/B=0.7861.7根據規，i=0.1,(2) 級圍巖的垂直壓力計算：隧道開挖寬度B=11.9m，開挖高度H=9.27m，H/B=0.7791.7根據規，i=0.1,，由式(8.1)、(8.2)計算如下：(3) 級圍巖的垂直壓力計算：隧道開挖寬度 B=12.2m，開挖高度 H=9.42m，H/B=0.0.7721.7根據規，i=0.1,，由式(8.1)、(8.2)計算如下：8.5 隧道深淺埋分界淺埋和深埋隧道的分界,按荷載等效高度值,并結合地質條件、施工方法等因素綜合判定.荷載等效高度值的計算公式如下： (8.3)式中：淺埋隧道分界深度(m)荷載等效高度(m),在采用礦山法施工的條件下，級圍巖取級圍巖取。(1)級圍巖段的深淺埋分界：(2)級圍巖段的深淺埋分界：(3)級圍巖段的深淺埋分界：樁號圍巖級別埋深方式