马林头隧道设计第1章 设计原始资料1.1 技术标准及设计标准规范1.1.1 主要技术标准（1） 隧道按规定的远期交通量设计，采用分离式单向行驶三车道隧道（上、下行分离）2） 隧道设计车速，隧道几何线形与净空按100km/h设计，隧道照明设计速度按100km/h设计1.1.2 主要设计标准规范（1） 《公路隧道设计规范》JTJ026-90；（2） 《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999；（3） 《公路工程技术标准》JTJ001-97；（4） 《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89；（5） 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001；（6） 《地下工程防水技术规范》GB50108-2001；（7） 隧道围岩级别按《公路隧道设计规范》JTJ026-901.2 工程概况马林头隧道位于温州绕城高速公路北线第4合同段内，为分离式单向行驶三车道隧道（上下行分离）隧道左洞桩号：K16+115～K18+732，长2617m（其中明洞25m，暗洞2592m）；右洞桩号：K16+085～K18+725，长2640m（其中明洞25m，暗洞2615m）。
暗洞按新奥法施工，明洞按明挖法施工1.3 隧道工程地质概况马林头隧道地貌以丘陵为主，各隧道段地表均为斜坡地形，坡度大致为10°～50°，坡面植被茂盛，局部陡坡地段基岩裸露隧道拟经过处山岭起伏变化较大，地形条件较为复杂主要地质以含碎石亚粘土地层、含粘性土地层、角砾凝灰岩、角砾岩地层为主，巨层厚状、块状构造较多，局部碎块石状地层整体上风化较为严重，节理发育，地层表面为全风化地带，在海拔较低的垭口位置有一定厚度的坡积层断裂带主要为F8和F9断层，F8断层与隧道走向基本垂直，倾角84°，宽度3～5m; F9断层与隧道走向交角很小，受断层影响，该处地质裂隙发育，岩体破碎，局部地段水量可能很大地下水类型主要为基岩裂隙水，水量贫乏经综合评定，隧道围岩大致为III级、IV级、V级详细地质情况参见隧道纵断面设计图 第2章 隧道总体设计2.1 隧道选址综合分析本隧道的地形地质图，根据以下原则对隧道进行选址：（1） 隧道位置应尽可能选择在地质构造简单，节理裂隙不发育，岩性较好，稳定的地层中通过应注意避免岩层软弱结构面、断层，必须通过时，应使隧道的通过长度最小2） 隧道穿越两种岩性迥然不同的岩层接触带时，应避免平行和接近平行，应尽可能垂直或接近垂直方向穿越接触带。
3） 当隧道通过单斜构造时，隧道中线以垂直岩层走向穿越最为有利当隧道中线与非水平岩层走向一致或斜交角很小时，应力求将隧道置于岩性较好、强度较高的层内如岩层倾角较大，又有粘着力较差的软弱夹层时，应注意有产生顺层滑动的可能4） 当隧道通过褶曲构造时，隧道位置选择在褶曲构造一翼或背斜褶皱中轴处通过较为有利不宜将隧道置于向斜轴部通过5） 越岭隧道首先可以从地形角度选择可能穿越的垭口，拟定该垭口处越岭标高及两侧相应的展线方案综合考虑工期、经济效益、技术难度等，选择合适的临界标高6） 选择隧道的临界标高时，应注意下列因素：要尽可能把隧道埋置于较好的地层中；应使洞口位置处于较好的工程地质、水文地质的地方，便于施工场地布置；隧道长度应考虑施工期限和施工技术条件根据以上原则，结合本地段的地形地质情况，马林头隧道的选址归结为以下几个方面：选择合适的临界标高，在保证隧道埋深的前提下尽量减少隧道的长度；洞口段中线尽量选择与地形等高线垂直；因F9断裂带与隧道路线走向交角很小，对隧道影响较大，应该避开；具体问题再具体分析2.2 隧道洞口选择及线形考虑（1） 隧道洞口位置应根据地形、工程地质及水文地质情况，着重考虑隧道仰坡、边坡的稳定，保证施工及运营的安全，并结合洞口有关工程及施工条件，综合研究比选确定。
一般情况隧道宜早进洞、晚出洞2） 洞口段所在位置为坡积层地质，地形缓和，埋深较浅，应采用有效措施，做好防排水工作，不应采取刷坡清方，以免破坏山体稳定，招致坍方、滑坡病害必要时宜接长明洞，确保施工和运营安全3） 马林头隧道为长隧道，洞口位置选择应结合施工方法综合考虑，则应具有较好的交通条件和外部电源条件4） 隧道线路应力求与地形等高线垂直或近似垂直进洞如不能满足上述要求时，应以大角度斜交进洞为宜根据上面的分析，结合地质图，本隧道洞口段均位于坡积层上，且坡度较缓，围岩极差，因此应考虑避免大挖大刷，早进洞，晚出洞综合考虑地形地质以及路线需要， 将仰义端左洞口设在K16+115处，标高设计为PH=29.49m，右洞口设在K16+085处，标高设计为PH=28.89m；北白象端左洞口设在K18+732处，标高设计为PH=64.61m,右洞口设在K18+725处，标高设计为PH=64.60m综合隧道地址和洞口位置的选择，该隧道的左、右线桩号为：左洞：K16+115～K18+732，右洞：K16+085～K18+725左右线平面均设为直线2.3 纵断面设计本隧道的基本坡道形式设为单坡坡道形式的选择依据和纵坡坡度的主要控制因素为通风问题和对汽车行驶的利害。
隧道的纵坡以不防碍排水的缓坡为宜，坡度过大，对汽车行驶、隧道施工和养护管理都不利单向通行的隧道设计成单坡对通风是非常有利的，因汽车都是单坡行驶，发动机产生的有害气体少，对通风也很有利马林头隧道位于温州城区附近，车流量很大，且隧道埋深较大，围岩很差，设置竖井通风施工难度较大；隧道围岩地下水主要以裂隙水为主，水量贫乏，对施工无太大影响；马林头隧道由于路线需要，进出口段高程相差很大，设置人字坡将会使隧道长度增加；鉴于以上原因，该隧道决定采用有变坡点的单坡，坡度设置如下：左洞：K16+115～K16+720为2%的上坡，K16+720～K18+732为1.2%的上坡，中间竖曲线的指标为： R=7000m,T=28000m,E=0.56m；右洞：K16+085～K16+720为2%的上坡，K16+720～K18+725为1.2%的上坡，中间竖曲线的指标：R=7000m,T=28000m,E=0.56m2.4 横断面设计2.4.1 建筑限界马林头隧道的建筑限界按100km/h时速进行设计，建筑限界取值确定如下：图2.1 隧道建筑限界（单位：m）建筑限界横断面宽度如下表： 表2-1 建筑限界设置 （单位：m）设计速度（km/h）车道宽度W侧向宽度检修道J顶角宽度左侧右侧左侧右侧左侧右侧1003x3.750.501.001.001.000.501.002.4.2 紧急停车带马林头隧道为长隧道，所以在行车方向的右侧设置紧急停车带。
紧急停车带的设置间距取750m，停车带的路面横坡取为水平紧急停车带的建筑限界、宽度和长度见下图：2.4.3 横向通道上下行分离独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道人行横通道间距设为500m，车行横通道间距设置为750m，与紧急停车带对应布置其建筑限界如下： 图2.2 紧急停车带建筑限界、宽度、长度（单位：m） 图2.3 a）人行横通道建筑限界 b）车行通道建筑限界 （单位：m）2.4.4 内轮廓设计根据建筑限界，利用三心圆，得出各断面内轮廓如下图： 图2.4 隧道正常断面内轮廓图 （单位：m）图2.5 隧道紧急停车带内轮廓图（单位：m）图2.6 横向通道内轮廓图 （单位：m）第3章 隧道洞门设计及强度 稳定性验算3.1洞口段地质评价3.1.1 仰义端根据隧道纵断面设计图，仰义端左洞口段隧道地表为斜坡地形，坡度10°～25°，坡面植被茂盛⑦1层褐黄色残积含碎石亚粘土，软塑-硬塑状，碎砾石粒径以5～30mm为主，土质不均，夹有块石，厚度约为1.0～0.6m；下伏J3x青灰色晶屑熔结凝灰岩，巨层厚状；⑧2强风化层，厚度为0.5～1.5m，绿灰色，灰黄色，具原岩结构，节理裂隙发育，岩芯砂砾状、碎块状；⑧3弱风化层，厚度13.0～25.0m，灰兰色，凝灰结构，块状结构，节理裂隙很发育，岩芯以短柱状为主，柱长一般为10～20cm，局部碎块状，RQD=40-60%，Kv=0.73-0.82，u=0.22-0.19，[BQ]=350。
隧道洞口段经过⑦1层含碎石亚粘土、⑦2层含粘性土碎石、⑧2强风化层、⑧3弱风化层晶屑熔结凝灰岩洞口处主要为⑦1坡积层，洞口上方第四系覆盖层厚度较大，风化强烈，隧道围岩稳定性差，综合评定为Ⅴ级围岩地下水类型为基岩裂隙水，水量贫乏，雨季时接受上覆残坡层地下水入渗补给，沿节理渗入隧道而出现渗水现象仰义端右洞口段隧道地形地质类型与左洞基本相似3.1.2 北白象端 北白象左洞口段隧道地表为斜坡地形，坡度25°～35°，破面植被茂盛；基岩出露，为J3x青灰色流纹质晶屑熔结凝会岩，巨层厚状，⑧1全风化层，厚2～8m，灰黄、褐灰色，湿、可塑状，原岩已风化成砾砂，粘性土状，偶夹有未完全风化碎石；⑧2强风化层，厚2～12m，黄褐色，湿、密实状，原岩已风化成碎块石状，局部砂砾状，岩芯呈碎石状，偶见有40～70mm短柱状；⑧3弱风化层，厚0～6m，灰兰色，凝灰结构，块状构造，节理裂隙很发育，岩芯以短柱状为主，柱长一般为5～20cm，局部碎块状，RQD=20～50%，岩体呈碎石状压碎结构；隧道设计出口里程在左K18+732.0，隧道洞顶埋深0～15m，通过⑧1层、⑧2层、⑧3层，围岩稳定性差，综合评定出口段围岩级别为Ⅴ级，地下水类型为基岩裂隙水，水量较贫乏，易沿节理渗入隧道而出现滴水现象。
北白象右洞口隧道段地表为斜坡地形，坡度为25°～35°，坡面植被茂盛，⑦1层褐黄色残坡积含碎石亚粘土，厚度约为1.0～3.0m；下伏J3x青灰色流纹质凝灰岩，巨厚层状，⑧2强风化层，厚度0.5～2.0m，节理极发育，岩石破碎；⑧3弱风化层，厚度5～ 8.7m，节理发育，岩体呈碎石状亚碎结构；⑧4微风化层，节理较发育，岩体呈大块状砌体结构，属硬质岩，Kv=0.52～0.81，u=0.25～0.19，[BQ]=410隧道通过⑧3弱风化层，3倍洞径内围岩主要为⑦1层、⑧2、⑧3和⑧4层，围岩稳定性差，综合评定本段隧道围岩为Ⅴ级围岩，地下水类型为基岩裂隙水，水量较贫乏，易沿节理渗入隧道出现滴水现象3.2 洞门设计3.2.1洞门类型选择3.2.1.1 仰义端仰义端洞口段地表为缓斜坡地形，10°～25°，左、右洞进口处均处在坡积层内，围岩级别为Ⅴ级，围岩极差，隧道上覆地层厚度很薄但该处地形平缓，地势开阔，便于施工场地的布置，且洞口段地下水贫乏，不用设置特殊防排水措施因此，考虑到支护和施工上的便利，仰义端左、右洞洞口段均设置明洞，左、右洞洞门形式选择为削竹式洞门削竹式洞门基本参数设置详见削竹式洞门图。
3.2.1.2 北白象端 北白象端洞口段地表为斜坡地形，坡度为25°～35°，围岩级别为Ⅴ级，地质状况很差，上覆土层较厚，围岩压力较大且马林头隧道为绕城高速公路隧道，隧道很长，考虑到隧道的雄伟美观，配合城郊建设，故考虑设置柱式洞门3.2.2 洞门设计3.2.2.1 削竹式洞门设计削竹式洞门所用材料，截面参数均与明洞一致，详见明洞设计3.2.2.2 柱式洞门设计（1） 参数设定柱式洞门墙身材料采用M7.5水泥砂浆砌片石，坡度设为1：0.1，墙身厚度取为1。