山西省東山供水工程9 隧洞穿高速公路支護(hù)設(shè)計(jì)(山西水利)

1、山西省東山供水工程9#隧洞穿高速公路支護(hù)設(shè)計(jì)(山西水利) 東山供水工程 9#隧洞與高速公路交叉段支護(hù)方案設(shè)計(jì) 周廣林 山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，太原030024 摘要：結(jié)合山西省東山供水工程9#隧洞地質(zhì)及平榆高速公路實(shí)際情況,對(duì)隧洞與高速公路交叉段支護(hù)方案進(jìn)行了介紹,并提出了與普通洞段支護(hù)方案不同的一些技術(shù)特點(diǎn)，為類(lèi)似的工程提供了參考和借鑒。 Abstract:Combined with the project of water supply of Shanxi Dongshan 9# tunnel geological and actual situation of Pingyu exp

2、ressway, introduced the supporting scheme section of tunnel and highway cross, and puts forward some different technical characteristics of tunnel support scheme from the normal section, provides a reference for similar engineering. 關(guān)鍵詞：供水工程；隧洞；高速公路；支護(hù)方案 Key:Water supply engineering;tunnel; highway

3、tunnel; support scheme 1、工程概況 山西省東山供水工程是山西省一項(xiàng)跨流域引調(diào)水工程，實(shí)現(xiàn)了省內(nèi)汾河流域中游與漳河流域上游連通，是山西省大水網(wǎng)規(guī)劃體系中的重要組成局部，為“山西大水網(wǎng)第五橫晉中長(zhǎng)治線的規(guī)劃工程，也是我省“十二五期間重點(diǎn)建設(shè)互連互通工程之一。供水體系分為調(diào)出區(qū)及調(diào)入?yún)^(qū)兩局部，工程從調(diào)出區(qū)3縣的4座水源地調(diào)水，并與調(diào)入?yún)^(qū)5縣市的7座已建水庫(kù)、水源結(jié)合，為調(diào)入?yún)^(qū)補(bǔ)充工、農(nóng)業(yè)用水。 工程主要位于山西省晉中市，晉中市橫跨海河流域和黃河流域，東依太行山與河北省相鄰，西瀕汾河與呂梁市相望，東北與陽(yáng)泉市相連，西南與臨汾市接壤。地理位置處于東經(jīng)1112511408，北緯36

4、403805。調(diào)出區(qū)位于海河流域南運(yùn)河水系的清漳河、濁漳河上，調(diào)水水源有關(guān)河水庫(kù)、云竹水庫(kù)、石匣水庫(kù)以及在建的二期水源工程，涉及的行政區(qū)包括晉中市的左權(quán)縣、榆社縣和長(zhǎng)治市的武鄉(xiāng)縣3縣；調(diào)入?yún)^(qū)主要水體系統(tǒng)位于黃河流域汾河中游，調(diào)入?yún)^(qū)利用的已建水利工程有子洪水庫(kù)、咸陽(yáng)河水庫(kù)、南王水庫(kù)、源神廟水庫(kù)、南王 5 水庫(kù)、下梁水庫(kù)以及大溝水庫(kù)等，涉及的行政區(qū)包括晉中市南部太谷縣、祁縣、平遙縣、介休市、靈石縣5縣市。 2 9#隧洞土洞段簡(jiǎn)介 2.1 隧洞設(shè)計(jì) 9#隧洞土洞段靠近云竹水庫(kù)，上游接8#隧洞，后接9#隧洞巖石洞段，全長(zhǎng)2327m(樁號(hào)YD7+205.92mYD9+478.86m)，隧洞采用馬蹄形斷面

5、，隧洞原設(shè)計(jì)支護(hù)方案為：一次支護(hù)采用鋼拱架普通14#工字鋼，掛8鋼筋網(wǎng)150150mm后噴 150mm厚 C20混凝土；二次襯砌為C25鋼筋混凝土，厚300mm。 2.2 隧洞地質(zhì) 9#隧洞土洞段地面高程1052.401129.70m，圍巖厚度30108m。洞身段巖性為第四系下更新統(tǒng)Q1含砂低液限粘土，濕飽和，地下水位標(biāo)高1043.501084.00m，地下水位埋深8.049.7m，地下水水位位于洞頂以上，存在滴水或滲水現(xiàn)象，圍巖類(lèi)別為類(lèi)。 3 隧洞與平榆高速公路交叉情況 1) 9#隧洞進(jìn)口位置靠近在建的平榆高速公路，路面寬度20m，9#隧洞土洞段在掘進(jìn)過(guò)程中與高速公路交叉一次。 交叉段距離隧

6、洞進(jìn)口位置約435m處，斜穿公路長(zhǎng)約60m見(jiàn)下示意圖A點(diǎn)與D點(diǎn)之間。洞頂以上土層厚35m左右，穿越高速公路處洞頂距路面約39m。 6 2)為了更詳細(xì)了解與高速公路交叉處地質(zhì)資料，在交叉段附近增加了兩個(gè)地質(zhì)鉆孔ZK13-2、ZK13-3；從鉆孔ZK13-3沿洞軸線方向至下游20m段，隧洞為巖石洞段，洞身穿過(guò)三疊系中統(tǒng)二馬營(yíng)組第二亞組灰綠色砂巖夾紫紅色泥巖。圍巖厚度05.4m。巖體較破碎，完整性較差，地下水水位位于洞頂以上，存在滲水或線狀流水問(wèn)題，圍巖類(lèi)別為類(lèi)。圍巖巖體極不穩(wěn)定，施工過(guò)程應(yīng)及時(shí)噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)，必要時(shí)加鋼拱架。建議圍巖巖體單位彈性抗力系數(shù)k0=515104kN/m3，鞏固

7、系數(shù)12。從20m處沿洞軸線至下游鉆孔ZK13-2段，隧洞為土洞段，洞身段巖性為第四系下更新統(tǒng)Q1灰黑色淤泥質(zhì)含砂低液限粘土、級(jí)配不良砂層，濕飽和，呈軟塑狀態(tài)，松散，地下水水位位于洞頂以上，存在滲水或涌水現(xiàn)象，圍巖類(lèi)別為類(lèi)，洞頂及洞身主要以級(jí)配不良砂層為主，開(kāi)挖過(guò)程中易產(chǎn)生塌方，圍巖極不穩(wěn)定，施工過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，并及時(shí)進(jìn)行襯徹。 4 交叉段結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析 9#隧洞土洞段從平榆高速公路下方穿過(guò)，因此需對(duì)隧洞施工過(guò)程對(duì)高速公路是否有影響做應(yīng)力分析計(jì)算。 4.1 隧洞開(kāi)挖對(duì)公路影響分析計(jì)算 4.1.1 隧洞深淺埋深分析計(jì)算 使用隧道工程推薦公式，埋深H=40m情況下 圍巖垂直均布荷載 qv?0.45?

8、2s?1? ?0.45?25?1?19?1?0.2?(4?5)? ?109kPa 式中： qv 圍巖垂直均布荷載 S圍巖級(jí)別 土重度，取19kN/m3 跨度影響系數(shù)可用：?1?i?(Bt?5)計(jì)算，i為與Bt有關(guān)系數(shù)，取0.2 Bt洞室開(kāi)挖寬度，取4m 驗(yàn)證隧洞是否屬于深埋洞室： 7 荷載等效高度Hq?qv 4.1.2 分析 隧洞實(shí)際埋深39m，大于分界深度Hp，因此洞室為深埋洞室，隧洞開(kāi)挖對(duì)覆蓋層擾動(dòng)完全不會(huì)影響到高速公路平安運(yùn)行。 經(jīng)隧洞襯砌計(jì)算，原設(shè)計(jì)的襯砌結(jié)構(gòu)可以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。 4.2 汽車(chē)荷載對(duì)隧洞開(kāi)挖影響分析 4.2.1 計(jì)算 使用建筑地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)附加應(yīng)力擴(kuò)散公式，汽車(chē)荷載簡(jiǎn)化

9、為均布荷載，最大汽車(chē)荷載取為35kN/ m2，假設(shè)汽車(chē)覆蓋面積L=8m,B=2m,在埋深39m處，附加應(yīng)力系數(shù)查得為0.004，因此在隧洞與公路交叉處，汽車(chē)荷載造成的附加應(yīng)力約為350.004=0.14kPa。 4.2.2 分析 此數(shù)值與圍巖本身應(yīng)力相比幾乎可以忽略不計(jì)，因此可以不考慮對(duì)隧洞襯砌結(jié)構(gòu)的影響。 5 交叉段加強(qiáng)支護(hù)措施 經(jīng)過(guò)以上計(jì)算分析，隧洞開(kāi)挖對(duì)高速公路正常平安運(yùn)行不造成任何影響；為進(jìn)一步確保隧洞施工平安及公路正常運(yùn)行，在原設(shè)計(jì)支護(hù)方案根底上再對(duì)交叉段隧洞進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，并對(duì)施工過(guò)程采取一定措施。 5.1 交叉段隧洞加強(qiáng)支護(hù)措施 1與公路交叉段一次支護(hù)采用臺(tái)階開(kāi)挖搭管棚加18#工字

10、鋼鋼拱架全斷面支撐的支護(hù)方案，支護(hù)間距為0.5m； 2鋼拱架拱頂設(shè)42超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)3.5m，間距400mm，搭接長(zhǎng)度不小于1.0m； 3每?jī)砷摴凹苤g增焊6根12#工字鋼，安裝鋼拱架時(shí)可設(shè)置25鎖腳錨桿，錨桿每根長(zhǎng)2m，每榀拱架最多可布設(shè)6根；拱頂及直墻設(shè)8鋼筋網(wǎng)間距150150，噴C20混凝土厚200mm；底部鋼拱架之間采用C20混凝土填平，厚180mm； 4隧洞底部視地下水情況挖深10.5m，并進(jìn)行片石夯填作為根底； 5隧洞與高速公路交叉段兩邊各延伸10m采用以上支護(hù)措施，共計(jì)支護(hù)長(zhǎng)度約80m。 調(diào)整后加強(qiáng)支護(hù)方案圖: 8 5.2 施工控制措施 1、切實(shí)做好工程施工前的準(zhǔn)備工作，施工員

11、、技術(shù)骨干必須熟悉圖紙、施工標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，確保施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。 2、加強(qiáng)施工中的質(zhì)量控制和檢查工作，配合測(cè)量員搞好測(cè)量定位、放線，確保結(jié)構(gòu)軸線、幾何尺寸、形狀、標(biāo)高、位置正確。 3、認(rèn)真做好各工種與工序、工序與工序之間的自檢、互檢交檢工作，并做好記錄，實(shí)行工序交接傳遞制度，對(duì)達(dá)不到合格標(biāo)準(zhǔn)的工序，不得進(jìn)入下道工序施工。 1、加強(qiáng)平安監(jiān)督、檢測(cè)力度，并要求全體施工人員自覺(jué)遵守操作規(guī)程和各項(xiàng)平安制度，防止平安事故發(fā)生。 2 、配專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員每日對(duì)洞內(nèi)進(jìn)行沉降觀測(cè)，并記好筆錄，發(fā)現(xiàn)沉降嚴(yán)重及時(shí)上報(bào)部 9 門(mén)負(fù)責(zé)人。 3、現(xiàn)場(chǎng)施工員及質(zhì)檢員，實(shí)行旁站監(jiān)督，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)上報(bào)部門(mén)負(fù)責(zé)人，發(fā)生緊急情況迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)，防止造成平安事故發(fā)生。 隧洞掘進(jìn)過(guò)程中，遵循確保平安的原那么，采用短進(jìn)尺、快封閉、強(qiáng)支護(hù)、二次襯砌及時(shí)跟進(jìn)的原那么，并指定專(zhuān)人做好地表沉陷、頂拱下沉、周邊位移等施工監(jiān)控工作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)溝通處理。 6 結(jié)語(yǔ) 隧洞穿越高速公路段一次支護(hù)經(jīng)