八角包梁子三号隧道施工组织设计Word格式文档下载.docx
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净宽：
0.75（左侧人行道）+0.25（左侧侧向宽度）+2×
3.5（行车道）+0.25（右侧侧向宽度）+0.75（右侧人行道）=9.00m
净高：
5.00m
（4）行驶方向：
双向行驶
（5）设计荷载：
公路—Ⅱ级
（6）隧道路面横坡：
2％
（7）隧道设计纵坡：
0.3％≤i＜3％
（8）隧道防水等级：
一级，二次衬砌混凝土抗渗等级不小于S8。
（9）地震基本烈度：
地震动峰值加速度0.2g，地震动反应谱特征周期为0.35s，抗震设防等级Ⅷ度。
3、隧道总体设计
3.1沿线隧道概况
沿线隧道概况见表4—1
隧道设置表表4—1
隧道名称
起讫桩号
长
度
（m）
洞门型式
照明方式
通风方式
绵竹端
茂县端
八角包梁子Ⅲ号隧道
K53+560
422
削竹式
端墙式
灯光照明
自然通风
K53+982
3.2平面线形设计
隧道平面线形服从路线总体布局，并应尽量避开不良地质条件，保证洞口位于山体稳定的区域及尽量保证路线与等高线正交。
由于本项目地形条件复杂，泥石流、崩塌、滑坡、堰塞湖等不良地质现象随处可见，给选线和展线造成了一定的困难。
因此，在隧道平面线形设计时呃，尽量满足洞内外线形一致的要求，当因特殊控制因素不能满足要求时，在洞口前方设置减速等提醒交通标志，确保道路行车安全，满足路线总体布设的安全性、功能性、协调性要求。
隧道平面线形指标见表4—2
隧道平面线形设计指标表4—2
洞内平面线形
洞口
3S要
求
最大
超高
（％）
右偏R-3000
满足
无
3.3纵断面线形设计
隧道纵坡设计主要考虑排水、施工及两端接线等因素。
为方便隧道内排水，隧道内纵坡不应下雨0.3％。
洞外连接线与隧道纵面线形应协调一致，并服从路线总体布设要求。
受地形限制时，从满足隧道运营安全和节约工程投资角度，隧道进出口尽量采用大半径竖曲线。
各隧道纵面线形指标见表4—3。
隧道纵断面线形设计指标表4—3
长度
坡度（％）/坡长（m）
洞口3S要求
1.8/799.950
-2.0/625.00
洞内30m凸变坡点
4、建设条件
4.1地形地貌
隧道位于茂县光明乡胜利村八角包梁子，轴线方向312°
，隧道最大埋深113m。
隧道穿越八角梁子山体，山脊走向北东至南西向，地形坡度25～45°
，坡脊顶部分布宽缓的平台，出口一侧山体地形较陡，为陡坡，而进口一侧略缓，但局部有陡崖、陡坎。
由于受构造挤压作用，山脊高耸。
隧道穿越山脊顶部最高高程2028m，隧道两侧沟底高程1880.5～1895.95m，与坡脊相对高差200～270m，属中高山构造剥蚀地貌。
4.2气象条件
测区内气温属高原大陆季风型气候，年温差较小，日温差和垂直差异较大，茂县年均气温11.1℃，最低气温为1月平均0.4℃，最高气温为7月平均20.7℃，历年最低气温-11.6℃，最高气温32℃，年平均无霜期200天左右。
茂县位于龙门山西北侧岷江涪江干旱河谷区，县城凤仪镇年降水量490.7mm，80％集中在每年5～9月，最大一日降水量75.2mm，年蒸发量1375.3mm。
涪江上源土门乡，是全县降水量最丰沛的地区。
经调查访问，九顶山—兰家岩—轿顶山—观音梁子及土地岭等分水岭地带，夏季气候多变，常有冰雹灾害。
10月中旬为初雪，次年4月为终雪，在海拔1500m以上，冬季常有冰冻现象，背阴山坡及海拔2000m以上冰冻尤为严重。
该区的云雾日占全年的三分之一左右，在海拔2000～2500m的高度范围内为雾集区。
当冬季地表温度低于零度时，云雾触及地面凝成冰霜，对陡坡路段的行车将产生不良后果。
4.3工程地质
4.3.1地质岩层
更具区域地质资料，初勘资料和野外地质调查，隧址区底层为第四系全新统（Q4el+pl）松散堆积层，志留系茂县群第五组（Smx5）。
1）第四系全新统（Q4el+pl）堆积层，碎石土：
灰黄色，结构松散，稍密-中密，碎石成分以强风化千枚岩为主，含少量石英岩岩脉碎块、碎石，碎石成分占50-55％，其余为粘土所组成，后3.5-5.8米。
2）第五组（Smx5）:
千枚岩：
灰色，深灰色，灰绿色钎状变晶结构，千枚岩构造属软质岩，含有白色石英岩岩脉及团块，岩脉宽1-3厘米不等，团块呈不规则状，一般大于50厘米，质坚硬，不易风化，多呈透镜体状并突然尖灭。
千枚岩节理片理发育，层间连接性较差，易风化崩解，遇水易软化，浅表层岩体风化强烈。
4.3.2区域地质构造及褶皱
在区域上为龙门山断裂带的后山断裂的茂汶断层的东北段，这周围彭灌复背斜的北翼，主要有甘沟倒转背斜，沙坝倒转向斜。
这些北东向得次级倒转背向斜轴线南西端与茂汶断层锐角相交，组成入字型构造。
茂汶断层为一条北东向的压扭性大断裂，走向北东40°
，倾向315°
-330°
，倾角70°
-80°
，断层破碎带宽20m。
隧址区位于甘沟倒转背斜得西北翼，轴线走向北东40°
-45°
。
为东北向得次级倒转背斜，北西翼倾角42°
-78°
，轴的请详阅315°
，隧址区与茂汶断层相距较远。
4.4水文地质条件
隧址区地下水受岩层、构造和地貌等因素得控制，地下水的补给又与降水等密切相关。
由于隧道处于八角包梁子中上部，第四系地层覆盖较薄，因此，隧址区主要为基岩裂隙水。
隧址区基岩裂隙水：
含水层初露岩性为千枚岩，含英岩岩脉，节理片理发育，有利于地下水的渗透和富集，但由于隧道所穿越的八角包梁子山体位于侵蚀基准面以上较高的部位，底层产状陡（50°
-65°
），加之隧道以上山脊两侧斜坡高陡，地下水接受大气降水补给后，地下水多沿层面节理片理向下补给、经流，并向两侧最低的位置排泄（主沟），地下水主要依靠其隧道以上高程斜坡中上部露头部分和表层土体下渗接收补给，一般露头面较小且多陡坡，降水入渗补给面积有限，具径流途径短，排泄迅速的特点，在隧址区外的主沟坡脚具有泉水产出，泉水流量0.05-0.1升/秒。
并在支沟中间有浸润状水产出，但流量小雨0.01升/秒（进口一侧），在出口段，右侧的支沟见有泉水出露，流量为0.01升/秒。
根据推测，单井涌水量小于100wt/日。
因隧道部分较高，其隧道区储水条件差，地层产状陡，地下水水位线变化大，富水性差。
地下水动态隧季节性变化而变化。
隧道开挖区不含有较大的地下水水流，大多以小股状、线状，局部滴状产出，只要采取有效的排水措施，对洞室开挖影响较少。
据初勘资料，地下水类型多为重碳酸硫酸钙性水，侵蚀性CO2无，PH值为7.41-8.0，地下水对砼无腐蚀性。
4.5地震
勘察区据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）国家标准第1号修改单，动反应谱周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.20g，场地抗震设防烈度8度，根据地震效应区画图。
4.6不良地质
隧址处八角包梁子，两侧自然斜坡高陡，谷坡以上大多被残坡积所覆盖，且地表植被发育，隧道两侧坡形完整，目前自然边坡稳定，无不良地质现象。
4.7隧道进出口地段工程地质评价
进口位于八角包梁子北东侧山脊中下部，洞口仰坡15-20°
，横坡左高右低，隧道轴线与坡面斜交进入，属坡面斜交型。
进口地段均被第四系残坡积所覆盖，岩性为碎石土，厚约3.0m，下伏为强风化的千枚岩，浅部岩体风华强烈，强风化带厚10-12m。
其下为弱风化的千枚岩，岩体较完整，洞口段地形较平缓，无不良地质现象，自然边坡稳定。
出口位于八角包梁子南侧山坡下部，支沟右端，洞口仰坡15-30°
，中上部为陡坡，横坡10-20°
，隧道轴线与坡面正交形式最为理想。
出口段的下部及仰坡均被第四系残坡积所覆盖，岩性为碎石土厚2-3.0m。
该层结构松散，堆积于较陡的斜坡之上，其下为强风化的千枚岩，强风化带厚4～5m。
挂口成洞条件较差。
目前自然边坡稳定。
7、隧道设计
7.1建筑界限与内轮廓设计
（1）建筑限界
依据现行《公路工程技术标准》及《公路隧道设计规范》拟定隧道建筑界限。
本路段设计行车速度40km/h，建筑限界宽9.00m（其中左侧人行道宽0.75吗，左侧侧向宽度0.25m，行车道宽3.50m×
2，右侧侧向宽度0.25m，右侧人行道宽0.75m），净高5m，建筑限界如图5-1：
图5-1隧道建筑限界图
（2）内轮廓设计
隧道内轮廓以建筑限界为基础，综合考虑路面超高、衬砌结构受力特点、照明及消防设施布置空间、沟槽尺寸及隧道内装等拟定断面形式及具体参数。
在满足建筑限界、运营设备安装空间、方便维修保养等条件下，力求使净空断面利用率高，结构受力合理。
经对衬砌受力、造价等因素比较，根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）和《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），并结合本线技术标准和特点拟定。
主洞内轮廓采用三心圆区边墙结构，衬砌内轮廓净高7.00m，净宽9.60m，路面以上净空面积为56.73㎡，内轮廓设计如图5-2：
图5-2主洞内轮廓图
7.2洞门设计
隧道洞门位置（平面、高程）的选择应综合考虑地形、地貌、地质环境的影响及路线总体的要求，结合洞口排水及边坡稳定的要求，遵循“早进洞，晚出洞”的原则控制边坡、仰坡高度，减少对地表植被的破坏和隧道营运期的病害。
洞门形式依据地形特点、底层稳定情况进行拟定，并适当考虑装饰方案，力求安全美观、简洁明快、进洞自然顺畅，并充分体现当地风俗文化。
在形式上主要采用端墙式，削竹式，隧道洞门形式见表4-1：
隧道设置表表4-1
洞门形式
7.3主体结构设计
（1）明洞
明洞采用整体式现浇防水钢筋混凝土衬砌结构。
明洞开挖形成的临时边仰坡采用喷锚防护；
明洞衬砌建成后两侧边墙底以上4.0m范围采用M7.5浆砌片石回填以使结构受力均匀。
要求明洞基底置于稳定基岩上，浆砌片石上分层夯填碎石土，拱顶回填厚度以1.5m为宜。
回填土顶面夯填50cm厚粘土隔水层，以防止地表水下渗。
明洞结构具体参数见表5-1：
明洞结构支护参数表表5-1
明洞及边仰坡
Ф6钢筋网（cm）
C20喷射砼（cm）
药卷锚杆
C25防水钢筋砼二衬（cm）
S0形衬砌
@25×
25
10cm
L=3m@1.0×
1.0
60cm（有仰拱）
备注
临时边仰坡防护
（2）暗洞
根据隧道所处的工程地质条件，按新奥法原理设计洞身结构。
隧道支护采用复合式衬砌结构，初期支护以锚杆、喷射混凝土、钢拱架及钢筋网组成综合防护体系；
二次衬砌采用模注防水混凝土（防水钢筋混凝土）结构；
初期支护与二次衬砌组成隧道承载结构。
支护参数按工程类比法拟定，结合理论计算与有限元分析确定，施工阶段根据现场监控量测结果进行调整和优化。
根据隧道埋深、围岩级别，并考虑动态施工设计，本隧道主洞共设计了六种复合式陈其结构形式：
S5+、S5、S4+、S4、S3+、S3。
复合式衬砌参数首先根据围岩级别、工程地质、地形及埋置深度、结构跨度及施工方法等以工程类比拟定；
然后选取隧道结构分析模型，应用有限元综合程序对施工过程进行模拟分析，定性的掌握围岩及结构的应力发展与变形破坏过程，进一步调整支护参数；
其次采用“荷载-结构”弹性抗力计算模式，应用隧道结构计算程序进行内力分析计算及强度校核；
最后施工阶段根据现场监控量测结果进行调整和优化。
参数见表5-2
隧道主洞复合式衬砌支护设计参数表5-2
衬砌类型
一般使用条件
初期支护
二次衬砌C20砼
辅助施工
锚杆
钢筋网
C20喷射砼
钢拱架
S5+
Ⅴ级浅埋及偏压
D25注浆锚杆L=3.0m（纵）0.65×
1.0m（环）
Φ8钢筋网20×
20cm
厚25cm
（预留变形12cm）
HW150型钢@65cm
拱墙部、仰拱45cm（钢筋砼）
管棚、超前小导管
S5
Ⅴ级深埋
D25注浆锚杆L=3.0m（纵）0.75×
（拱、墙，预留变形12cm）
HW150型钢@75cm
超前小导管
S4+
Ⅳ级浅埋及偏压
Φ22药卷锚杆L=3.0m（纵）0.75×
厚22cm
（预留变形8cm）
格栅支撑@75cm
拱墙部40cm
仰拱
45cm
S4
Ⅳ级深埋
Φ22药卷锚杆L=3.0m（纵）1.0×
格栅支撑@100cm
拱部40cm
超前锚杆
S3+
Ⅲ级基础差
Φ22药卷锚杆L=2.5m（纵）1.0×
1.2m（环）
Φ8钢筋网25×
25cm拱部
厚15cm
（预留变形7cm）
/
拱墙、仰拱35cm
S3
Ⅲ级
Φ22药卷锚杆L=2.5m拱部（纵）1.2×
厚10cm
（预留变形5cm）
拱、墙35cm
初期支护：
Ⅳ～Ⅴ级围岩的初期支护由钢拱架（或钢筋格栅）、系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成，Ⅲ级围岩的初期支护由系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成。
钢拱架之间采用纵向钢筋连接，并与系统锚杆及钢筋网捍为一体，与围岩密贴，形成承载结构。
二次衬砌：
对于隧道Ⅴ级围岩地段，由于岩体风化严重，节理发育、自稳时间短，洞室开挖跨度较大，二次衬砌按承担上部土压力覆土荷载计算需采用C25钢筋混凝土结构。
对于Ⅳ级围岩一般地段和Ⅲ级围岩地段，由于该段岩体比较稳定，能够在一定程度上形成稳定的承载拱因此结构按承担部分土压力覆土荷载计算可采用C25素混凝土结构；
对于浅埋Ⅳ级围岩及洞身富水性较强的构造破碎带，由于埋深浅，结构面发育，再加上地下水的作用，采用C25钢筋混凝土结构。
在施工过程中必须注意初期支护的变形与稳定监测，根据检测数据合理确定二次衬砌的施做时间，尽可能的发挥初期支护的承载能力。
（3）辅助施工
本路段隧道采用的辅助施工措施主要有：
洞口超前长管棚、洞身超前小导管加固和超前锚杆。
1）超前长管棚：
适用于两端洞口，通过注浆提高围岩自身承载能力，提高岩体对结构的弹性抗力，改善结构受力条件。
管棚钢管均采用Φ108×
6mm热轧无缝钢筋，环向间距40cm。
接头用长15cm的丝扣直接对口连接。
当长管棚钢管已深入微风化岩层时可以适当缩短长管棚长度。
钢管设置于衬砌拱部120°
范围内，管心与衬砌设计外轮廓线间距大于30cm，平行路面中线布置。
要求钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm，沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50％，相邻钢管接头数至少须错开1.0m。
为增强钢管的刚度，注浆完成后管内应以30号水泥砂浆填充。
为了保证钻孔方向，在明洞衬砌外设80cm厚C25钢架混凝土套拱，套拱纵向长2.0m。
考虑钻进中的下垂，钻孔方向应较钢管设计方向上篇1°
～2°
钻孔位置及方向均应用测量仪器测定。
在钻进过程中也必须用测斜仪测定钢管偏斜度，发现偏斜有可能超限，应及时纠正，以免影响开挖和支护。
2）超前小导管：
适用于Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩洞口段，洞身浅埋、偏压地段。
小导管采用外径42mm，长350cm的热轧无缝钢筋，环向间距约40cm，外插角控制在10°
～30°
左右，尾端须支撑于钢架上，每排小导管纵向至少需搭接1.0m。
为增强围岩的稳定性，通过小导管注水泥浆。
3）超前锚杆：
设置在Ⅳ级围岩地段，用以支托拱上部临空的围岩，起插板作用。
锚杆采用长350cm的Φ22钢筋（HRB335），环向间距约40cm。
实际施工时锚杆方向应根据岩体结构面产状确定，以尽量使锚杆穿透更多的结构面为原则，外插角可采用5°
不等。
采用早强砂浆作为粘接材料，每排锚杆的纵向搭接长度也要求不小于1.0m。
4）结构计算
按地层结构法在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力，并按荷载结构法计算二次衬砌，据以验算地层结构的稳定性进而调整支护参数。
根据隧道结构设计的实际情况，洞口Ⅴ级围岩段荷载按照浅埋隧道围岩压力计算方法，然后按照弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌内力，以便进行结构界面强度和裂缝校核。
对Ⅳ级深埋偏好及Ⅲ级围岩地段符合衬砌，采用二维平面应变单元和适合岩土材料的强度理论评价方法，分阶段模拟施工开挖过程，给出相应的应力释放率，计算各阶段受力工况，从而提出一套合理的施工开挖步骤和施工方式，并对围岩稳定性的可靠度作出评价。
7.4隧道抗震设计
（1）抗震设防标准：
隧道区地震动峰值加速度0.2g，地震动反应谱特征周期为0.35s，抗震设防等级Ⅷ度。
（2）抗震设防部位：
根据隧道的围岩级别、开挖跨度、埋深以及隧道所处地震基本烈度情况，设计中主要在洞口工程、浅埋偏压段洞身衬砌、断层破碎带隧道衬砌、崩塌体段衬砌部位采取抗震措施。
（3）抗震设防措施
1）尽量降低洞口段边仰坡开挖高度，并采取可靠的喷锚网与护面墙等防护措施，位于悬崖陡坡下的隧道洞口采用接长明洞或其他防止落石的措施。
2）隧道洞门及衬砌建筑材料采用C25混凝土，端墙式洞门与拱圈之间用插筋连成整体，增加其抗震稳定性。
3）隧道洞口、浅埋、破碎带以及崩塌体地段，采用加强衬砌结构形式。
二次衬砌（拱墙、仰拱）均采用钢筋混凝土结构，加强辅助施工措施；
设置端墙式或台阶式洞门时，墙体设置一定的斜度或洞门前端设置挡墙结构。
4）设防段采用曲墙带仰拱的复合式衬砌结构断面；
在围岩条件变化较明显的地段，间设置变形缝，兼做抗震缝。
5）设防段衬砌背后做压浆处理。
6）严格施工工序，减少掩体扰动，减少他塌方，对于超挖空洞、塌方地段须回填密实。
7.5隧道防排水设计
（1）设计原则
在隧道防、排水设计中，根据隧道所处具体位置及地下水发育情况，考虑环保要求，贯彻“防、排、截、堵相结合，因地制宜、综合治理”的设计原则，达到防水可靠、排水通畅、经济合理、不留后患的目的；
在保证隧道防排水效果的前提下，加强防水措施，减小对隧址区水文环境的影响。
（2）洞口防排水设计
洞门上方设置洞顶排水沟及洞外截水沟，以引排洞门上方的坡面水。
当洞口路面纵坡下坡方向朝向隧道时，在路基边沟设置反坡，避免洞外水流入隧道。
明洞及洞门衬砌采用防水钢筋混凝土，3cm厚M7.5水泥砂浆+300g/㎡无纺布+1.2mm厚EVA防水卷材，以保障防水效果。
明洞回填足够厚度的碎石土，其顶面夯填厚度不小于50厘米的粘土层以防止地表水下渗，边墙外侧底部设置纵向排水管。
做好洞口外沿的挡水凸檐。
（3）洞身防水设计
结构自防水：
采用复合式衬砌，以隧道开挖过程中的注浆堵水及超前管棚或小导管加固地层为第一道防水线，以锚喷支护封闭岩面裂隙形成第二道防水线。
二次衬砌采用防水混凝土，掺入防水剂，抗渗标号不低于S8，以模注混凝土或钢筋混凝土作为最后一道防水线。
在初期支护与二次衬砌之间设置300g/㎡无纺布+1.2mm厚EVA防水卷材，以有效防止地下水进入隧道内部。
三缝（施工缝、沉降缝、伸缩缝）是衬砌防水的关键部位。
在二次衬砌的施工缝处设置橡胶止水条，在二次衬砌的伸缩缝几沉降缝处设置橡胶止水带。
（4）洞身排水设计
洞身衬砌排水按照地下水与路面水分开引排的原则进行设计。
在隧道初期支护与防水板之间背后按10m的纵向间距（可根据情况加密）设置半圆软式透水管，将水引入边墙两侧Φ110毫米纵向排水管集水，然后通过Φ110毫米横向排水管将水引入洞内路面以下的Φ30排水盲沟排出洞外。
排水沟纵坡与隧道纵坡一致。
在围岩渗漏水集中处加设Φ100mm半圆排水管，将水引至墙角纵向排水管。
在无仰拱路段每10米在路面下布设一处MF12塑料盲沟（有仰拱地段设置在施工缝和变形缝处），作为疏通路面下地下水的通道。
路面冲洗水通过路拱横坡排入边沟，在洞外引入路基排水边沟，净化处理后排放。
7.6内装设计
隧道内部装饰应满足国家建筑消防设计施工的有关规范和规定，满足洞内消防需要，又和洞内照明相和谐，贯彻“安全、经济、使用”的原则。
隧道侧壁检修道以上3.5m采用白色反光型水泥漆，表面反射率不小于70％；
侧壁3.5m以上及隧道拱部采用深色隧道专用防火涂料装饰，耐火极限时间不小于210分钟。
同时在长期潮湿条件下不脱落、不干裂、不起层，在常温及高温下不释放有害气体。
防火涂料技术要求应满足《混凝土结构防火涂料》（GA98-2005）相关规定。
涂料喷涂前应首先对拱、墙混凝土表面进行除尘去污，为确保混凝土衬砌结构耐火极限，要求分4～5次喷涂防火涂层，温室下每次涂抹间隔不小于24h，喷涂至设计厚度后做抹平处理以确保面层施工平顺，涂层厚度不小于20mm。
7.7路基路面设计
隧道内路基应为路面结构提供均匀之承，贯彻“稳定、迷失、运至”的设计原则。
稳定的岩质地基可以直接作为路基。
岩质差需要设置仰拱时，必须保证仰拱填料满足相关要求，才能直接铺设基层和面层。
隧道内路面应具有足够的强度和平整、耐久、抗滑和耐磨性能。
洞内采用复合式路面。
路面结构形式为：
上面层为4cm厚细粒式改性沥青混凝土（AC-13）、中面层为6cm厚中粒式沥青
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