隧道关键技术的对策.docx

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关键性技术问题的对策措施

1、提高隧道勘察质量是做好特长隧道设计的关键

本标段隧道穿越断裂破碎地层，此外洞口处于地形偏压、陡崖等不良地质地段。

工程地质勘察分阶段进行并于设计阶段相对应，工程地质勘察的结果分析应建立在综合分析的基础上。

在勘察设计过程中处理好这些不良地质地段的隧道是保证整个工程建设顺利的关键。

隧道工程地质勘察对策措施

●分析区域地质资料，确定区域存在的主要断裂及其展布组合特征，进而确定隧址区内可能存在的断层及其位置，通过现场踏勘和调绘追踪断层出露的位置，同时结合物探对可疑地段进行勘探，布设钻孔加以验证，揭露断层的位置、规模、产状及其物质组成。

●综合分析区域地震构造、地震活动性的基础上，在断层破碎带两侧布设

氡、汞探测点进行场地断层气探测，结合断层样本的放射性14C年代测试，判定隧址区内断层是否为活动断层，是否为发震断层，进行工程地震安全性评价。

2、山区公路隧道形式的选择

山区高速公路为克服地形限制，缩短里程，提高行车速度，往往综合造价、里程、环保等因素选用隧道方式穿过山体。

此时，隧道的形式、轴线及洞门位置的选择就成为线位布设时考虑的重要因素，其直接影响到隧道的长短、洞身

的安全、工程造价、施工的难易程度、营运费用等。

根据山区的地形、地质条件以及路线布设的需要，采用隧道形式一般有：

标准间距的分离隧道、小净距隧道、连拱隧道。

综合几条山区高速公路隧道形式的比选与采用，得出以下结论

●长大隧道一般采用标准间距的分离式隧道；

●若受长隧道进出口地形的严重制约，在洞口段可依地形的需要布设成小净距；

●对于中短隧道，若隧道进出口地形条件许可，应尽量布设成分离隧道

以节省造价，尤其是在路基里程短的隧道群段落更是如此；

●在中短隧道进出口地形困难的情况下，小净距、连拱的隧道形式是较好的选择。

两者相比，若地质条件较好，则应布设成小净距；若地质条件较差，围岩以Ⅳ、Ⅴ级为主，则小净距隧道的造价就比连拱隧道高、且中夹岩体的加固困难大，应选择连拱隧道形式。

2、山区公路隧道轴线及进出口位置的选择

隧道轴线、进出洞口位置的选择，直接关系到隧道的长短、洞身的安全、进出口条件的好坏。

主要有以下几点值得注意。

●充分研究地形地貌及已掌握的地质资料，把隧道洞身置于稳定的地层

中，尽量避免穿越断层、破碎带等不良地质；若难以避免，要尽量与之正交；

●傍山隧道的轴线应尽量向山内移，以避免因覆盖层过薄而导致洞身的偏

压。

评判覆盖层是否过薄的尺度与围岩的级别、山体的横坡度等因素有关。

●隧道轴线尽量与等高线垂直。

正交的洞口不仅使洞口段衬砌结构受力

好，而且边坡、仰坡的开挖量也小；

●洞口应尽量避免落在狭窄的山凹之中。

狭窄的山凹处往往地质条件差，或有挤压破碎带，或是坡积、残积层厚，大大增加了洞门处理的费用及施工的难度。

3、隧道洞外连接线与隧道的协调及洞内纵面线形的设计

隧道洞口内外各3s设计速度行程长度范围的平面线形、纵面线形应一致，其中纵面线形在条件许可时最好取5s设计行车速度。

隧道平面线形特长、长隧道以直线为主，有利于隧道通风和施工。

当需要设为曲线时，不宜采用设超高和加宽的平曲线。

受特殊条件制约时平曲线超高值不宜大于4%。

隧道两端平面要满足接线的要求。

另外分离式隧道之间的横通道的坡度不宜太大，以免造成有毒气体的聚集和在紧急时刻车辆行人转移的不便，从而带来更大的后果。

4、寒冷地区隧道的设计

在寒冷地区，隧道易产生如下冻害现象，这些冻害一旦发生，不仅使隧道衬砌受到破坏，而且挂冰、冻胀还会侵入行车界限危及行车安全，给后期运营带来很大麻烦，隧道的寿命也会大大的缩减。

（1）洞门工程设计

隧道洞门是受冻害比较严重的区域，尤其实明暗洞结合处更为严重。

根据隧道进出口地形（埋深）、地质（冻胀性）、水文地质（降水冻深）和气象（气温风向）条件，并结合开挖边仰坡的稳定性以及隧道走向和风吹雪等因素对隧道的影响，洞门设计为钢筋混凝土双柱墙式结构形式。

明洞采用就地模筑全断面钢筋混凝土衬砌结构形式，根据实际需要可以加长明洞，为了减小冻害对防水层的影响，在明洞上回填一定厚度的土，设立一定的坡度，并在上部铺设0.5米的粘土隔水层，出口洞门墙和明洞基础以下2m换填粗颗粒土石。

（2）衬砌结构设计

①净空断面确定

隧道净空断面除满足高速公路建筑限界的要求外，并适当考虑通风、照明、防灾监控、运营管理设施及保温层所占空间，结合高寒区较大温差易产生非均匀性冻胀以及结构受力特点，隧道内轮廓线设计为单心圆。



②复合式衬砌

高寒区公路隧道考虑到围岩收敛变形、衬砌冻胀以及施工等必要的预留量，二次衬砌采用变截面单心圆。

除洞口段一定长度采用明洞结构外，其余地段各种洞室的支护结构均按照新奥法原理设计，衬砌设计参数以工程类比法并结合计算分析确定，采用复合式衬砌，以锚杆、喷混凝土或钢筋网喷混凝土、钢拱架为初期支护，再设无纺布垫层和防水板作为防水层，其中无纺布的连接必须用焊接方式，以适应巨大的温差给然后运用双层衬砌隔热处理法，先修筑一层隔热层，再模筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护，在二次衬砌外再铺设铺设一层隔热层。

两层铺设厚度根据当地水文地质气象数据，推定出距洞门冻结区域，然后计算出隔热材料沿纵向的厚度，二次衬砌施作的合理时间应根据施工监测数据确定，尽可能发挥围岩自承力，但又不能超过其承载能力。

在洞口300米内不论围岩级别大小，均采用带仰拱全断面封闭式衬砌。

（3）保温设计

隧道的水害、冻害影响因素十分复杂，要达到排水畅通、防水可靠、经济合理、不留后患的目的，保温设计至关重要。

为确保隧道衬砌背面排水系统在冬季排水通畅，在喷混凝土面上铺设防水板后，喷射泡烷等隔热材料，再在内轮廓线表面全断面铺设硬质泡沫塑料型材（主要保温）、干法硅酸铝纤维板（复合保温及防火层）和玻璃钢（保护层）复合保温结构。

（4）防排水设计

高寒区隧道防水设计是在初期支护与二次衬砌之间全断面铺设无纺布防水板垫层和防水板。

衬砌施工缝、沉降缝设计中埋式高标准止水带。

在围岩破碎或者断层破碎带中压注水泥砂浆、纯水泥浆或者化学浆液加固围岩并减少地下水的流

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出。

隧道排水除在衬砌两侧墙脚和仰拱中心下设计弹簧排水盲沟外，沿隧道行车道边缘下埋置深度5m的无压防寒泄水洞。

两侧墙脚排水管纵向间隔一定间距也同样与无压防寒泄水洞中的横洞连通，全隧道形成了完整地排水系统网络，疏通了衬砌外围岩的裂隙水和地下水，使隧道衬砌结构处于无水压状态之下而消除或尽可能减小冻胀破坏。

在排水出口设计椎体式保温出水口，即在排水口外清除草皮和杂物换填干砌片石和碎石，再在上面回填隧道弃渣和泥炭等保温滤层。

5、不良地质地段的隧道设计

（1）山区隧道埋深大，岩体应力大，在可发生岩爆地段宜设计辅助施工措施：

a、在洞室周边钻孔或切缝，以减小周边应力；

b、使洞室形状为圆形或接近圆形，加强光面爆破等以减少应力集中；

c、超前小导洞开挖，以减小周边岩体变形能量积蓄的速度，从而有充分的时间释放；

d、加强初期支护以防止洞室周边岩体破坏；

f、在初期支护喷射混凝土内设置钢筋网以及钢纤维以提高初期支护的韧性，防止突发事故

（2）隧道穿过软弱地层时

a应加强超前支护，在接近断层及接触带时，加强地质预报，采用TSP202地质超前预报仪进行测试分析，结合管棚、小导管、炮眼钻进及岩性情况进行综合分析，准确判定出开挖前方工程地质、水文地质、围岩松动情况及围岩类别，提供相应的图表资料和提出合理性施工方案建议。

b、必要时利用钢拱架和超前导管注浆防护；

c、减少循环进尺，采用无爆开挖或松动放炮，尽量减少对围岩的扰动；d、及时支护，做到随挖随护；

e、加强施工组织管理，严格施工工序，并组织好物资供应工作；



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f、加强施工量测，及时反馈信息。

如果岩体稳定性受地下水的影响较大则应采取超前注浆或周边注浆；如果岩体具备一定膨胀性则不仅要加强衬砌，阻止地下水渗流，而且还要扩大预留变形量，设置可伸缩钢支撑等方法解决，如果存在有害气体则应采用全封闭的气密性衬砌等。

（3）、隧道洞口处于偏压、陡崖以及不良地质地段时

应根据情况分别对待：

洞口处于偏压地形条件时不能强求正断面进洞（上下分离隧道）或左右洞在同一桩号处进洞（连拱隧道）；洞口处于陡崖地段时，为防止陡崖发生崩塌，危及施工与运营安全，因此设计上应考虑提前进洞甚至在人工覆盖层的保护下进洞，并适当加长明洞等；洞口处于不良地质地段时，一般可采用超前长管棚、地表加固等措施进洞，并根据地形地质情况适当加强支护。