隧洞工程施工圖設計闡明1隧洞設計基礎資料1.1設計根據的重要技術原則（1）《水利水電工程等級劃分及洪水原則》（SL252—）；（2）《澆灌與排水工程設計規范》（GB50288-99）；（3）《水工隧洞設計規范》（SL279-）；（4）《澆灌與排水渠系建筑物設計規范》（SL482-）；（5）《水利水電地下工程施工組織設計規范》（SL642—）（6）《水工建筑物地下開挖工程施工規范》（SL378—）；1.2設計根據的技術資料（1）《****工程初步設計匯報》；（2）取水輸水建筑物叢書《隧洞》（中國水利水電出版社12月版）1.3隧洞建筑物級別各級渠道隧洞建筑物級別表表1.3-1渠道名稱渠首設計流量建筑物級別m3/s一流量段上段二流量段三流量段四流量段五流量段六流量段其他干渠、分干渠及支渠2隧洞地質條件2.1隧洞重要工程地質1）進、出口邊坡渠線隧洞大都穿越條形山脊或山丘，各隧洞進、出口位于陡坡坡腳或緩坡地帶，大多基巖裸露，局部覆蓋薄層坡殘積土層。其中龍泉山隧洞和金水橋隧洞進、出口邊坡高分別為16～40m，其中覆蓋層厚0～12m，其邊坡穩定性差，提議清除或采用工程處理措施；下伏基巖為粉砂質泥巖，強～弱風化，軟弱破碎，巖層傾角為5～15°，龍泉山隧洞進、出口和金水橋隧洞出口巖層傾向坡外、為緩傾同向構造的順層邊坡，金水橋隧洞進口巖層傾向坡內、為緩傾反向構造的巖質邊坡，邊坡巖體風化破碎、完整性差，開挖邊坡穩定性差，提議施工中采用合適工程處理措施，設置坡面排水系統。其他隧洞進、出口邊坡高度一般不不小于10m，巖性重要為砂巖或粉砂質泥岸，其巖層產狀大多近水平（傾角0°～3°），為強～弱風化的軟巖或較軟巖，邊坡整體穩定；但由于邊坡巖體風化破碎、完整性差，提議施工中清除坡面覆蓋層和不穩定巖塊后采用合適護坡的處理措施，注意坡面的排水。2）洞室圍巖隧洞穿越地層重要為白堊系蒼溪組（K1c）、白龍組（K1b）關組（Kj）、灌口組（K2g）和侏羅系上統遂寧組（J3s）、蓬萊鎮組（J3p）的地層，巖性重要為砂巖和粉砂質泥巖不等厚互層，除蓬萊鎮組上段（J3p）的砂巖在龍泉隧洞進口后來渠段為中硬巖外，其他均為較軟巖或軟巖。巖層傾角除龍泉山隧洞和金水橋隧洞相對較陡（傾角10°～30°）外，其他巖層產狀近于水平（傾角不不小于5°）。隧洞圍巖為Ⅲ～Ⅴ類，其中Ⅲ類圍巖成洞條件及圍巖穩定性相對很好，施工中局部存在掉塊及小規模坍塌，提議及時支護和襯砌；Ⅳ類圍巖，弱風化砂巖新鮮粉砂質泥巖構成，層狀～薄層狀構造；Ⅴ類圍巖成洞條件及穩定性差，巖層傾角大多不不小于5°，尤其是粉砂質泥巖層間結合力弱，施工中存在洞頂的脫層坍塌問題，提議應加強支護，及時封閉、襯砌。隧洞穿越龍泉山東坡斷裂和西坡斷裂的洞段，圍巖分類為Ⅴ類，穩定性差，開挖后易坍塌失穩，提議及時支護、襯砌；施工開挖揭穿斷層破碎帶存在突水突泥的也許，提議加強排水并采用對應的工程處理措施。龍泉山隧洞和金水橋隧洞穿越斷層不存在抗斷裂帶的問題。龍泉山以東的廣大丘陵區無斷裂構造，構造形跡以寬緩褶皺為主。尤其注意的是本工程龍泉山、金水橋也許存在瓦斯問題，提議龍泉山、金水橋隧洞施工中加強瓦斯監測和人工檢測，并采用防火、防爆（人員培訓、設備改造），及時封堵，尤其是施工通風等防備措施。3）粉砂質泥巖膨脹性隧洞圍巖為侏羅系和白堊系紅色砂、泥巖互層。粉砂質泥巖崩解分類重要屬Ⅱ類和Ⅲ類、少許Ⅰ類和Ⅳ類。根據試驗成果，白堊系地層（K）強～弱風化粉砂質泥巖具弱膨脹性，新鮮粉砂質泥巖的膨脹性具有不均一性、但總體具有一定膨脹性，大多屬弱膨脹巖。侏羅系上統蓬萊鎮組（J3p2、J3p1）、遂寧組地層（J3s）強風化、弱風化粉砂質泥巖普遍具弱膨脹性；新鮮粉砂質泥巖的膨脹性由于巖性不均一導致其膨脹性的具有不均一性，類比南充干渠和武都引水二期工程侏羅系蓬萊鎮組（J3p2、J3p1）和遂寧組地層（J3s）粉砂質泥巖的膨脹試驗成果資料，以及升鐘水庫總干渠、西梓干渠和武引一期工程運行狀況，侏羅系的新鮮粉砂質泥巖在圍巖濕度條件及含水率變化時、產生的脹縮現象明顯。粉砂質泥巖膨脹變形和破壞一般體現為：頂拱、邊墻的膨脹開裂，洞底膨脹反鼓開裂等膨脹破壞。因此，提議粉砂質泥巖洞段施工中及時封閉、襯砌成洞，盡量防止圍巖含水量尤其是干、濕交替條件的變化，減少超挖，尤其是頂拱空腔應回填密實，頂拱和邊墻加強襯砌，洞底采用反底襯砌等工程處理措施，克制粉砂質泥巖洞段的圍巖膨脹變形和破壞。4）地下水隧洞由砂巖和粉砂質泥巖不等厚互層構成。巖層產狀近于水平，巖層傾角大多＜5°。巖體透水性差異較大，一般砂巖為相對含水層，粉砂質泥巖為隔水層。龍泉山以西低山地貌區，隧洞埋深度相對較大，砂巖（含水層）和粉砂質泥巖（隔水層）相間成層分布，地下水一般具有多層含水層，因此，隧洞埋深較大的洞段，地下水也不是很豐富。龍泉山以東丘陵區，地下水位相對貧乏，對成洞無大的影響。但隧洞進、出口風化帶巖體、有地表水影響較強的洞段及其他各短隧洞、褶皺核部洞段，地下水和地表水聯絡親密，尤其是在雨季地下水活動往往比較強烈，提議施工中加強排水，對粉砂質泥巖洞段開挖后及時封閉、襯砌處理。隧洞穿越斷層（尤其是龍泉驛斷層和紅花塘斷層）和褶皺核部洞段，利于地下水集聚，開挖后易坍塌失穩，施工開挖揭穿斷層破碎帶或褶皺核部存在突水突泥的也許，提議加強排水并采用對應的工程處理措施。2.2隧洞圍巖工程地質分類工程區隧洞穿越地層重要為白堊系蒼溪組（K1c）、白龍組（K1b）關組（Kj）、灌口組（K2g）和侏羅系上統遂寧組（J3s）、蓬萊鎮組（J3p）的地層，巖性重要為砂巖和粉砂質泥巖不等厚互層，除蓬萊鎮組上段（J3p）的砂巖在龍泉隧洞進口后來渠段為中硬巖外，其他均為較軟巖或軟巖。隧洞圍巖分類采用《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-）和《中小型水利水電工程地質勘察規范》（SL55-）中圍巖工程地質分類原則，以巖體構造為基礎，綜合考慮巖石強度、巖體完整程度、構造面特性及其與洞軸線的組合關系、地下水影響等原因，對洞身圍巖進行評價和分類。隧洞圍巖分類表表2.2-1圍巖類別巖性巖體構造圍巖重要工程地質特性圍巖穩定性評價Ⅲ新鮮砂巖中厚層∫厚層狀巖石為較軟巖，新鮮，厚層～巨厚層狀，巖性均一，無軟弱夾層，巖體完整，裂隙不發育，閉合無充填，無控制性軟弱構造面，巖體抗風化能力較低，暴露大氣和濕水后，強度減少較快，一般地下水活動輕微，洞線與巖層走向夾角＞30°。當地下水中等活動時應降為Ⅳ類。穩定性總體很好；局部受軟弱構造面組合控制，穩定性較差，可產生掉塊。較軟巖強度局限性，局部會產生塑性變形或小至中等坍落，可短期穩定。中硬巖，中厚層狀構造，巖體完整性較差，裂隙較發育，有貫穿性軟弱構造面，地下水活動中等，沿裂隙面或軟弱構造面有大量滴水或線流，洞線與巖層走向夾角不小于30°。Ⅳ弱風化砂巖新鮮粉砂質泥巖層狀∫薄層狀巖性為較軟巖或軟巖，弱風化砂巖，新鮮粉砂質泥巖，巖體節理裂隙發育，巖體較完整～完整，層間結合力差，抗風化能力低，暴露大氣和濕水后，強度減少較快，地下水活動輕微。洞線與巖層走向夾角＞30°。當地下水中等活動時應降為Ⅴ類。圍巖穩定性差，自穩時間很短，拱頂常有坍落，邊墻也有掉塊或塌落。夾砂巖、泥巖薄層段局部層間結合力差，存在垮塌的也許。時間效應明顯，施工中也許產生較大的變形破壞，軟巖流變明顯，可產生較大的塑性變形。Ⅴ強風化巖體、弱風化粉砂質泥巖、斷層破碎帶、褶皺核部、有地表水體影響較強、地下水活動強烈洞段等碎裂構造碎塊狀構造薄層狀構造強風化巖體，弱風化粉砂質泥巖，巖體破碎，完整性差，節理裂隙發育，普遍張開松弛，部分充填泥、巖屑等。地下水活動中等至強烈，加速巖體風化和減少構造面抗剪強度，極易發生垮塌。巖層傾角＜30°。圍巖極不穩定，風化巖體受裂隙及層面控制，拱頂及邊墻極易產生垮塌。風化狀態的粉砂質泥巖以及斷層破碎帶在地下水的作用下，將出現邊墻及頂拱垮塌，甚至出現冒頂和地面塌陷。2.3隧洞圍巖提議值渠系隧洞圍巖提議值表表2.3-2圍巖類別密度γ抗剪斷強度變形模量E泊松比μ結實系數fk單位彈性系數Ko（無壓）洞臉邊坡開挖坡比f′C′g/cm3MPaGPaMPa/cm臨時永久Ⅲ2.2～2.30.65～0.750.3～0.42～30.25～0.33～55～61:0.31:0.5Ⅳ2.1～2.20.55～0.600.1～0.30.5～1.50.25～0.352～31～31:0.51:0.75Ⅴ2.0～2.10.40～0.450.02～0.030.1～0.30.35～0.401～20.4～0.61:0751:1提議開挖坡比合用于坡高不不小于8m，不小于8m則應設置馬道。3隧洞構造設計3.1斷面型式根據初設審批成果，為便于施工，隧洞均布置為無壓城門洞型式，圓拱直墻型，頂拱圓心角為180°。各隧洞詳細斷面尺寸根據對應的流量，通過水力學計算確定。3.2糙率隧洞為渠系輸水建筑物，均為現澆砼或鋼筋砼襯砌，設計糙率為0.014，隧洞施工后，過水斷面糙率應滿足設計規定。3.3隧洞進、出口設計隧洞進、出口一般采用漸變段（矩形渠除外）與前后明渠銜接，漸變段為C15素砼，漸變段長度一般為進口10~15m，出口15~20m（詳見各隧洞構造布置圖），進口由貼坡式斷面漸變為衡重式直立斷面與隧洞相接（出口反之）隧洞進、出口洞臉設計采用在隧洞進、出口上部設砼直墻，用以標示隧洞名稱，直墻背后設排水溝。由于隧洞為無壓洞，對進口上覆圍巖厚度規定較低，施工時應盡量遵照“早進洞、晚出洞”的原則，隧洞掛口布置應盡量少開挖邊坡，突出其生態環境保護的特點。對必要開挖形成的邊坡，應進行支護處理。對覆蓋層邊坡可采用漿砌石襯砌，對巖石邊坡則采用噴錨支護（邊坡支護詳見設計圖紙），邊坡若超過8m高應根據現場詳細地質地形條件設置馬道。3.4隧洞永久襯砌為保證砼襯砌與圍巖緊密結合，保證構造安全，必須清除所有松動巖塊及洞渣后，方可進行砼襯砌。Ⅲ類圍巖洞段：采用底板和邊墻分離的型式（分離式）襯砌，頂拱和邊墻為25cm厚C20W4F50素砼，底板為C15W4F50素砼，厚20cm，對于部分洞徑較大的隧洞，在直墻和底板連接處設置30×30cm貼角砼；Ⅳ類圍巖洞段：采用全封閉式C20W4F50鋼筋砼構造襯砌，襯砌厚度根據不一樣流量段大小確定為30～40cm，對于部分洞徑較大的隧洞，在直墻和底板連接處設置30×30cm貼角砼；Ⅴ類圍巖洞段：采用全封閉式C20W4F50鋼筋砼構造襯砌，襯砌厚度根據不一樣流量段大小確定為30～45cm，對于部分洞徑較大的隧洞，在直墻和底板連接處設30×30cm貼角砼。根據地質資料揭示，工程區粉砂質泥巖總體具有一定膨脹性，大多屬弱膨脹巖，設計對圍巖有、無弱膨脹力均進行了設計計算。施工時對圍巖的分類及有、無微膨脹力的劃分，應根據現場開挖揭示后，由現場地質工程師確定，并選用對應的襯砌斷面及鋼筋圖。必要時微膨脹力大小可采用室內試驗確定。詳細布置詳見各流量段隧洞構造及鋼筋圖。3.5隧洞分縫及止水隧洞襯砌縱向原則上每12m設一構造縫，并在圍巖分類變化處設置構造縫，縫寬2cm，采用高密度聚乙烯泡沫板嵌縫，并設置橡膠止水帶，Ⅲ類圍巖設計為分離式構造，底板和邊墻之間設置縱向橡膠止水帶，縱向止水帶與橫向止水帶應進行硫化搭接。為節省工程投資，根據業主組織的專家征詢意見，對于地下水位高于洞頂的Ⅲ類圍巖段，僅作構造縫處理，不設置橡膠止水帶（詳見對應圖紙）。現場開挖揭示后，應根據現場狀況深入界定范圍。3.6隧洞灌漿隧洞永久襯砌后應在頂拱120°范圍內進行回填灌漿，灌漿孔深入基巖0.1m，以保證隧洞襯砌砼與圍巖緊密結合，回填灌漿需滿足對應的規范和設計圖紙規定（根據配筋計算的邊界條件，灌漿壓力不得不小于0.2MPa），詳細灌漿參數根據現場灌漿試驗確定。隧洞為無壓隧洞，不考慮對隧洞進行固結灌漿。3.7隧洞排水隧洞多通過灌區的高地及分水嶺，隧洞所在山體地下水相對不豐富，隧洞在頂拱部位設置排水孔，排水孔最低處高于隧洞加大流量對應水位，排水孔排距3m，孔徑5cm，深入基巖3m，砼內采用預埋PVC管，施工后應保證排水孔暢通。4隧洞施工注意事項：4.1隧洞掛口隧洞掛口施工時應盡量遵照“早進洞、晚出洞”的原則，原則上洞頂以上有2m以上圍巖厚度即可以考慮進行掛口，盡量的減少邊坡開挖與支護。由于隧洞進、出口段基本為Ⅳ、Ⅴ類圍巖，邊坡穩定性較差，施工時可以根據圍巖詳細狀況，考慮設置超前錨桿支護及鋼拱架支撐等臨時措施，以保證安全掛口進洞。隧洞掛口位置應與現場設計代表、地質工程師及監理工程師等共同確認。4.2隧洞開挖隧洞開挖提議按照如下技術規定實行：（1）洞室開挖爆破應采用光面爆破技術，并控制同步起爆藥量，減少對圍巖的擾動，開挖尺寸應符合地下工程施工規范規定，對于軟弱巖石可采用合適欠挖結合人工修鑿方式，控制超挖。需作為交通通道且不能及時封閉覆蓋的隧洞底板軟弱巖石部分應考慮預留部分巖石待混凝土澆筑前開挖清理。（2）開挖爆破一般原則：Ⅲ類圍巖采用深進尺、少循環掘進（深控制爆破）；Ⅳ類圍巖采用短進尺、多循環掘進，局部地段需采用淺孔小藥量爆破；Ⅴ類圍巖按不良地質地段施工，淺鉆孔、多循環、弱爆破。爆破時應對的處理孔徑與孔距、線裝藥密度、不偶合系數之間的關系及合適的預留保護層及炮眼布置。（3）爆破參數：施工單位應根據地質狀況變化調整鉆孔和爆破技術、修正爆破參數，以適應巖石條件的變化，并保證爆破后獲得很好的開挖面。但鉆孔爆破技術和參數的變化，均應報經項目監理同意。（4）爆破組織設計：因圍巖地質條件不一樣，襯砌需近距離跟進時，爆破應注意對已成建筑物的影響，應采用少藥量、弱爆破，爆破時間應考慮砼齡期強度規定。（5）地質狀況出現變化，尤其是突變時應及時向業主、監理、設計反饋，以便共商應對措施。4.3隧洞臨時支護承包人