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1、南江县安庆矿业隧道工程方案设计河北邯邢矿冶设计院有限公司2014 年 6 月 20 日编制单位：河北邯邢矿冶设计院有限公司院 长：总工程师：项目负责人：参与人员：目 录1、设计概况42、平面路线设计与纵断面设计43、横断面初步设计44、复合衬砌设计及其计算55、排水设计65.1 防水措施75.2 排水措施76、隧道内路基和路面初步设计87、照明设计88、洞门设计98.1 洞口位置选择98.2 洞门型式选择99、III级围岩衬砌结构承载力计算109.1 荷载计算109.2 结构安全性分析1110、IV级围岩复合式衬砌S4a结构承载力计算1310.1 荷载计算1310.2 结构安全性分析1411、
2、IV级围岩复合式衬砌S4b结构承载力计算1911.1 荷载计算1911.2 结构安全性分析2012、爆破设计2212.1 总方案2212.2 隧道施工方法与措施2312.3 隧道开挖参数设计2512.4 隧道开挖爆破安全措施2613、施工组织设计2613.1概述2613.2 施工方法及工艺2713.3 环境保护3713.4 安全措施3814、问题及建议4115 工程量估算与工程造价估算41附录A：设计图纸(A3图幅)44- 4 -1、设计概况拟建隧道设计为山岭重丘区四级公路，设计车速为20km/h，单车道设计，主要用于矿区的矿石运输。隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌、高压钠灯光电照明；
3、隧道洞门型式主要采用端墙式洞门。隧道围岩岩性以花岗岩、糜棱岩、凝灰岩为主，围岩级别以 、级为主，其中进出口段多为级围岩。该隧道对克服地形障碍，改善线形，缩短里程，提高矿料运输效率起到了重要作用。2、平面路线设计与纵断面设计 结合拟建隧道现场的实际需要，路线设计需要考虑矿区干堆场的布置情况，并尽可能的降低工程造价，路线设计方案图2-1所示。设计方案中进口处直线段长度 路线总长度125.05m，隧道进口桩号处的设计高程为775.74m，出口桩号处的设计高程为795.25m，进出口高差19.51m，设计纵坡15.6%。图2-1 隧道平面路线设计方案（预留后期案）3、横断面初步设计设计有隧道一座，隧道
4、起点里程桩号为K0+000，终点里程桩号为K0+125.05，共125.05米，隧道设计宽度为4.5米，设计高度4.5米，拟采用城门洞型（直墙式）。隧道断面组成为：行车道宽度4.5米，路面宽度3.5米，单车道布置，其中左侧排水沟宽度0.5m，右侧电缆沟宽度0.5m，不设人行道，不设侧向余宽。隧道出口段埋深较浅，围岩较破碎，工程地质条件较差，隧道开挖时拟采用超强小导管超前支护，喷射混凝土初期支护和混凝土二次衬砌。III级围岩隧道(S3衬砌结构类型)开挖断面为22.17m2，喷砼衬砌断面面积为1.94m2；隧道进口段IV级围岩隧道(S4a衬砌结构类型)开挖断面为25.55m2，二次衬砌断面面积为3
5、.94m2，初期支护喷射混凝土断面面积为1.38m2；隧道出口段IV级围岩(S4b衬砌结构类型)隧道开挖断面为26.96m2，二次衬砌断面面积为 3.94m2，初期支护喷射混凝土断面面积为2.79m2 。4、复合衬砌设计及其计算根据公路隧道设计规范(JTG D70-2004)，隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。衬砌结构类型和尺寸，应根据使用要求、围岩级别、工程地质和水文地质条件、隧道埋深、结构受力特点，并结合工程施工条件、环境条件，通过工程类比法和结构计算综合分析确定，在施工阶段，还应根
6、据现场监控量测调整支护参数，必要时通过实验分析确定。复合衬砌设计和施工密切相关，需通过现场监控量测，掌握围岩和支护的形变和应力状态，不断调整和修改设计，确定截面闭合时间，保证施工期的安全。隧道衬砌结构型式均采用“新奥法”复合式衬砌，衬砌设计参数以工程类比法并结合计算分析确定，断面型式采用城门洞型（直墙式），不设仰拱。支护参数根据围岩类别、工程地质、水文地质条件、地形及埋置深度、结构跨度及施工方法等多种因素综合拟定，采用荷载结构计算模式，要求二次衬砌采用拱墙一次施作，现场模筑。本隧道衬砌结构按照施工方式和作用在支护上的荷载的不同，分为浅埋段复合式衬砌和深埋段复合衬砌，并结合地质情况进行优化。级围
7、岩采用径向系统锚杆，钢筋网喷射混凝土支护体系，不设二衬。对于进（出）口段（级围岩），初期支护采用系统锚杆、超前小导管支护，钢拱架支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。表4-1 复合衬砌支护参数衬砌类型初期支护二次衬砌超前支护系统锚杆钢筋网喷射混凝土钢架S322砂浆锚杆，L=2.5m，纵距120cm环距120cm6.5钢筋网（间距2525cm）15cm C25S4a22砂浆锚杆，L=2.5m，纵距120cm环距120cm6.5钢筋网（间距2525cm）10cm C2530cm厚C30模筑混凝土483.5mm导管L=4.0m外插角5-10度间距240cm(纵向)40cm(环向)S4b22砂浆锚杆，L=
8、2.5m，纵距120cm环距120cm6.5钢筋网（间距2525cm）20cm C20H-150150710钢拱架(h=15cm)纵距100cm30cm厚C30模筑混凝土483.5mm导管L=4.0m外插角5-10度间距240cm(纵向)40cm(环向)复合衬砌承载能力由系统锚杆、喷射混凝土层、钢拱架及二次衬砌共同组成，系统锚杆根据锚杆长度、密度及锚杆类型而形成的有效承载拱分析承载能力，钢拱架按容许应力法分析其承载能力，二次衬砌按钢筋混凝土结构分析其承载能力。隧道衬砌结构计算中，二次衬砌作为安全储备，在一定围岩条件下承受荷载，级围岩条件下二衬承载50%围岩荷载，III级围岩条件下只设20cm厚
9、初支，不设二衬，围岩荷载完全由初支承担，使用荷载结构法进行计算。5、排水设计隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则。设计中采用的措施要求达到：排水通畅、防水可靠、施工方便,经济合理，不留后患，使隧道洞内基本干燥，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全，形成完整的防排水体系。保证隧道结构物及营运设备的正常使用及行车安全，隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水体系。5.1 防水措施 （1）洞内进出口IV级围岩段复合式衬砌采用1.2mm厚改性EVA防水板防水和300g/土工布组成的复合防水层，作为第一道防水措施，土工布与防水板间的连
10、接采用双缝焊机的焊接技术，接缝处留10cm长搭接长度，以备质量检查。铺设时采用无钉热合铺设法。隧道二次衬砌满足抗渗不低于要求。 （2）防水板的敷设从变强下不设置的引水管处至拱顶部连续施作，全隧道铺满，施工中应注意保护防水板的完整性； （3）二次衬砌变形缝、施工缝均采用中埋式止水条。5.2 排水措施按照地下水与地面水分开引排的原则进行设计：（1）隧道内设置纵向排水管、环向排水管、横向排水管、环向盲管等形成岩体环向排水管纵向排水管横向盲管路侧暗沟洞外一个完整的闭合回路，使岩体内的渗水可以畅通的排出，另外对于集中出水点，可预埋半管。对于路面排水，设置开口式边沟，为防止预制块接缝间漏水，在接缝间设置防
11、水板。（2）岩面环向布设型环向排水管，以引徘围岩渗漏水至基底纵向水管内，使隧道内排水良好。（3）防水板背面根据围岩级别每隔一定间距铺设环向5cmHDPE波纹管，将二衬背后积水排至边墙底部的10cmHDPE双壁打孔纵向波纹管中，并通过每隔一定间距设置的10cmHDPE双壁打孔纵向波纹管横向排水将水引入路侧排水暗沟排除洞外。（4）纵向排水管、路基侧向排水暗沟的纵坡与隧道的纵坡一致。（5）在洞内路面一侧设置了预制边水沟以排除路面积水，边沟纵坡与隧道纵坡一致。（6）洞内路基排水：为了防止路面地层地下水上升到路面影响行车安全，在整个隧道基层每间隔一定间距设置一道10cmHDPE双壁打孔纵向波纹管作为排水
12、暗沟。 （7）隧道、辅助坑道的洞口及明洞应设置截水沟和排水沟，洞口仰坡、仰坡应采取保护措施，防止地表水的下渗和冲刷。 （8）对于出水量较大的地段，采用超前注浆堵水，浆液采用水泥和水玻璃混合浆液，以加快其凝固速度。 （9）由于隧道所在区域冬季较为寒冷，故采取路侧排水管深埋的措施。6、隧道内路基和路面初步设计隧道路基应稳定、密实、匀质，为路面结构提供均匀的支撑，隧道路面应具有足够的强度和平整、耐久、抗滑、耐磨等性能。考虑火灾工况下减少烟雾和有害气体，减少照明、节约能源，路面采用C25水泥混凝土路面，隧道路面采用2%的单向横坡，路面水泥板厚度采用25cm，面层下设15cm厚水泥稳定碎石排水层。基层底
13、下为土基，土基压实度和强度应符合强度要求。7、照明设计为使司机行车安全、舒适，解决隧道进出口的“黑洞”、“白框”效应，综合考虑环境条件、交通状况、土建结构设计、供电条件、建设与营运费用等因素，一般情况下的照明拟采用：进（出）口：功率400W的高压钠灯，布设间距2米，布设个数10个，布设于拱顶处；中间：功率250W的高压钠灯，布设间距5米，布设个数16个，布设于拱顶处。照明布置见表7-1所示。隧道采用高压钠灯照明，其防护等级不低于IP65，并配有自充式电具作为应急照明使用。隧道墙壁装饰采用防水涂料全断面喷涂。表7-1 照明布置项目高压钠灯布设个数布设间距总功率进口400W102m4000W中间2
14、50W165m4000W出口400W105m4000W合计个数36功率12kW8、洞门设计8.1 洞口位置选择洞口位置应根据地形地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条件、营运要求，通过经济、技术比较确定。（1）洞门部分在地质上通常是不稳定的。应考虑避开滑坡、崩塌、泥石流等不良地质地段，洞口位置应设于山坡稳定、地质条件较好处。（2）要遵循“早进洞晚出洞”的原则选择洞口位置，且不得大挖大刷，确保边坡及仰坡稳定。（3）为使洞口段衬砌结构受力条件较好，应使隧道中线与地形等高线尽量正交，正交洞口的边、仰坡开挖较小而且均衡，洞口的边坡、仰坡必须保证稳定。（4）隧道在洞口附近考虑施工场地、弃渣场地以及便道的位置，对组织施工时的难易程度和进度有很大影响。（5）洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设置排水沟及截水沟，并和路基排水，并和排水系统综合考虑设置。（6）洞门设计尤其要和自然环境相协调。8.2 洞门型式选择隧道洞门形式的选择和隧道洞口的地形，地质条件以及隧道照明需要有关，洞门附近围岩一般比较松碎松软，所以应根据实际情况，选择合适的洞门形式，并对边仰坡进行适当护坡。洞门是隧道的咽喉，也是外露部分，要适当进行洞门和洞口环境的美化和协调。山岭隧道常用的洞门形式主要有端墙式、翼墙式、台阶式、柱式、削竹式和喇叭口式。本隧道洞门采用端墙式，洞门设计见附录A。9、II
