隧道施工設計

1、設計題目：石家莊隧道工程設計（3組）專業(yè)班級：十/10-1專 業(yè)：除道與地下工程學 號：1005030108姓 名：張繼度指導教師：曹志軍開題日期：2013年11月11日完成日期：2013年11月22日大連交通大學土木與安全工程學院2.1、位置和線形2.2、洞身段地質情況2.3.1、設計標準32、平縱面設計3.3、 橫斷面設計3.5.1、隧道總體施工方法 5.2、洞身施工設計5.3、開挖方法和過程6.4、防排水施工設計8.5、不良地質地段設計對策9.6、輔助施工措施9.7、隧道路面 98、環(huán)境保護 1.0.9、動態(tài)設計1.0.1.0.1、周邊眼的爆破1.0.2、掏槽形式的確定1.0.3、爆破器

2、材的選擇1.1.4、循環(huán)進尺的確定.1.15、爆破參數(shù)的確定.1.14）計算各種炮眼的長度L及同一平面上兩掏槽炮眼眼口間的距離 B: .125）鉆爆參數(shù)表.126）裝藥結構.14參考文獻:1.5一、石家莊隧道工程基本概況1、位置和線形石家莊隧道位于寧武縣石家莊鎮(zhèn)，隧址區(qū)屬構造剝蝕基巖小起伏低中山區(qū)，灌拔高程15501405米，相對高差55米。微地貌為基巖山梁、陡坡，隧址區(qū)基巖 裸露。該隧道位于長度超過3000m的長距離直線上，如果設置分離式隧道，將造成 分離路基長度偏長，隧道前后段路基工程量增加較大，所以設計為雙連拱隧道。進口里程為HK70+220，出口里程為HK70+525，全長305米.隧

3、道位于直線上，隧道 洞內縱坡為00 882%。隧道底板最大埋深55米。屬短隧道。全線采用四車道高速 公路建設，設計速度采用 60Km/h。2、洞身段地質情況洞身段圍巖灰黃色砂巖，強風化至弱風化，巖體較破碎較完整，塊狀厚層狀 結構，圍巖較穩(wěn)定，圍巖級別為IV級。具體圍巖分級見下表：石家莊隧道圍巖分級表里程長度（H）圍巖級別HK70+245HK70+500255IV10石家莊隧道位于寧白公路及石黃公路附近,交通條件較好，隧道進出洞口均與橋梁相連，需修建便道出渣。建議隧道施工方案為從保德端開始施工。石家莊隧道出渣量不大，廢渣可棄于路線北側溝谷.棄渣場頂部需平整，必須設置排水溝，以防止雨水的沖刷.二、

4、石家莊隧道結構設計內容1 、設計標準設計速度： 60Kmh；建筑限界：凈寬9。25米，7高5米；車道數(shù)目與行車方式：采用雙洞雙車道。2 、平縱面設計該隧道位于長度超過3000m 的長距離直線上 ,如果設置分離式隧道,將造成分離路基長度偏長,隧道前后段路基工程量增加較大,所以設計為雙連拱隧道。隧道位于直線上，隧道洞內縱坡為0。 882%。3 、 橫斷面設計隧道全長 305 米，不設置緊急停車帶、車行橫洞和人行橫洞。隧道按新奧法原理設計，采用初期噴、錨、格柵鋼架支護與二次模筑混凝土的復合襯砌方案，并視地層、地質條件增加長、短管棚、超前錨桿等預加固措施，偏壓淺埋地段還應考慮采取地表砂漿錨桿、反壓回填

5、等工程措施.建筑限界設計隧道單洞凈寬9.25米，行車道寬7.50米（2X3.75）,左、右側路緣帶分別寬 為 0。 5 米和0。 75 米。建筑設計參數(shù)表公路等級設計速度(km/h)車道寬度W側向寬度l左側余寬C檢修道J隧道建筑限界凈寬左側Ll右側Lr左側右側高速公路603.50 %0.50.750.2500.759.25根據(jù)公路隧道建筑界限橫斷面組成最小寬度取得上表數(shù)據(jù)檢修道高度h=0.25m,路面橫坡i%=2% ;左頂角寬度El Ll 0.50m ,右頂角寬度Er Lr 0.75m ;建筑限界高度H=5m。襯砌結構設計根據(jù)題目可知隧道采用雙線四車道高速公路建設，故按照兩車道隧道設計復合式襯

6、砌結構。洞身段圍巖灰黃色砂巖，強風化至弱風化，巖體較破碎較完整,塊狀厚層狀結構，圍巖較穩(wěn)定，圍巖級別為IV級。根據(jù)公路隧道設計規(guī)范 的兩車道隧道復合式襯砌的設計參數(shù)表查得：石家莊隧道復合式襯砌的設計參數(shù)表圍巖級別初 期 支 護二次襯砌厚度(cm)噴射混凝土厚度(cm)錨桿(m)鋼筋網(wǎng)鋼架拱、墻混凝土仰拱混凝土拱部、邊墻仰拱ftg長度間距IV15一拱、墻31拱、墻25 X 25拱、墻3535隧道橫斷面尺寸圖三、石家莊隧道施工方案設計1、隧道總體施工方法道隧道類型為雙連拱隧道。洞身IV級軟弱圍巖地段施工難度較大，必須采取 強有力的輔助施工措施與初期支護相結合，相輔相成，才能完成隧道施工任務。隧 道

7、設計采用的輔助施工措施有：超前長管棚、超前自進式錨桿、超前注漿小導管、 超前砂漿錨桿以及洞室周邊注漿等。石家莊隧道位于寧白公路及石黃公路附近 ，交通條件較好，隧道進出洞口均與 橋梁相連，需修建便道出渣。建議隧道施工方案為從保德端開始施工。石家莊隧 道出渣量不大，廢渣可棄于路線北側溝谷。棄渣場頂部需平整，必須設置排水溝 ，以 防止雨水的沖刷.2、洞身施工設計隧道施工應按新奧法組織實施，主要工序采用機械化作業(yè)，隧道出渣采用無 軌運輸，二次襯砌澆注采用模板臺車，隧道施工開挖總體上要求拱部采用光面爆 破，邊墻部采用預裂爆破，以最大限度地保護周邊巖體的完整性，同時減少超挖量， 提高初期支護的承載能力.雙

8、連拱隧道洞身IV級圍巖采用中導坑輔助施工，中導坑要求全線貫通， 以便修筑中墻， 施工中， 先施做地質及圍巖相對較差的一側隧道，滯后一定時間再施作另一側隧道。隧道施工過程中應注意結合監(jiān)控量測結果，采取相應的措施。隧道二次襯砌應盡快施做，避免日久圍巖松弛失穩(wěn)。雨季是隧道施工事故多發(fā)季節(jié)，隧道開挖應避開雨季，無法避免時應充分作好臨時加固的物質材料與方案準備，以便及時支撐加固 ,避免隧道塌方 .支護方式 : 采用初期噴、 錨、 格柵鋼架支護與二次模筑混凝土的復合襯砌方案。出渣：隧道出渣采用無軌運輸二次襯砌：二次襯砌澆注采用模板臺車.3、開挖方法和過程開挖方法：隧道整體采用中洞法和長臺階法開挖中洞法：先

9、開挖中洞并支護，在中洞內施作隧道中墻混凝土，后開挖兩側的施工方法。使用范圍：隧道開挖全程使用中洞法開挖；長臺階法主要使用在中洞法開挖過程中的兩側洞開挖環(huán)節(jié)中。開挖過程：中洞法：先開挖中洞并支護，在中洞內施作隧道中墻混凝土，后開挖兩側的施工方法。施工要求 :中洞及各部尺寸：中洞法開挖高度為7。35m,開挖寬度為6m；因隧道總長為305m,故先貫通中洞，然后再施工兩側側洞；中洞開挖后及時施作初期支護再分段灌筑中墻混凝土，每一縱向段長度為 8m,在中墻混凝土達到設計強度后方 可拆模，并進行臨時橫向支撐.IV級圍巖三臺階臨時仰拱封閉法施工:上臺階：弱爆破開挖部。噴混凝土封閉學子面。上臺階周邊部 分初噴

10、混凝土。架立鋼架，并設鎖腳錨桿，安設臨時仰拱鋼架。鉆設徑向錨 桿后復噴混凝土至設計厚度。中臺階：弱爆破開挖部。噴混凝土封閉學子面。臺階周邊部分 初噴混凝土。接長鋼架，并設鎖腳錨桿，安設臨時仰拱鋼架。鉆設徑向錨桿后 復噴混凝土至設計厚度。下臺階：弱爆破開挖部，噴混凝土封閉學子面。臺階周邊部分初 噴混凝土。接長鋼架，仰拱封閉成環(huán)。復噴混凝土至設計厚度.根據(jù)監(jiān)控量測結果分析，待初期支護收斂后，拆除臨時仰拱。灌筑IV部仰拱及V部隧底填充（仰拱及隧底填充要分次施作）第一步：1、施工超前小導管;2、開挖1部：3、施工1部初期支護及臨時仰拱和中墻第二步：1、施工超前小導管；2、開挖2部;3、施工2部初期支護

11、及臨時仰拱。4、防排水施工設計道防排水設計總體上遵循“以排為主，防、排、截、堵相結合”的綜合治理原 則，對地表水、地下水采取妥善的處理，使洞內外形成一個完整的暢通的防排水 系統(tǒng)，達到排水通暢，防水可靠，經(jīng)濟合理、不留后患的目的，保證使用期內行車安 全、設備正常使用。隧道防排水設計主要有以下三個方面：襯砌排水在初期支護與防水層之間每間隔一定距離設置環(huán)向排水管。襯砌防水在初期支護與二次襯砌之間應設置防水板和無紡布，二次襯砌混凝土抗?jié)B等 級為S6:無紡布密度350g/m2防水板應采用易于焊接的防水卷材，厚度 1。5mm,接縫搭接長度120mm.路基排水設置中心排水管，將圍巖滲水有效的排到中心排水管內

12、，以防止地下水上滲到路面層，影響路面層的使用壽命。隧道防水層采用 EVA 防水卷材 +土工布， EVA 防水卷材參數(shù)必須滿足國標18173.1-2000的要求， 防水卷材采用無釘工藝施工， 隧道襯砌采用防水混凝土， 抗 滲標號不小于S8,施工縫采用緩膨型橡膠止水條+背貼式止水帶，沉降縫采用橡膠 止水帶 +背貼式止水帶防水。5、不良地質地段設計對策隧道穿過軟弱地層時,由于軟弱圍巖具有較大的塑性和流變性,隧道在施工過程中圍巖的破壞方式、應力位移釋放機理及支護方式與硬巖隧道相比有較大差別。軟弱圍巖在開挖后自承能力較低，必須采取超前支護措施或預加固圍巖以延長圍巖穩(wěn)定時間進行初期支護 , 以防圍巖深層產(chǎn)

13、生松動破壞。設計和施工必須嚴格執(zhí)行“弱爆破、短開挖、強支護、早閉合、勤量測、襯砌緊跟”的原則。初期支護采用早期支護能力強的可縮型鋼支撐，二次襯砌后期要考慮較大的荷載，應采用鋼筋混凝土結構。6、輔助施工措施石家莊隧道為雙車道隧道，在洞口淺埋地段及VIV級軟弱圍巖地段施工難度較大，必須采取強有力的輔助施工措施與初期支護相結合,相輔相成，才能完成隧石施工任務。 隧石設計采用的輔助施工措施有： 超前長管棚、 超前自進式錨桿、 超前注漿小導管、超前砂漿錨桿以及洞室周邊注漿等.7、隧石路面隧石內路面結構采用復合式瀝青混凝土， 4 厘米細粒式SBS 改性瀝青混凝土上面層， 6厘米中粒式瀝青混凝土下面層,26

14、厘米水泥混凝土面板， 15厘米低標號混凝土整平層。8、環(huán)境保護隧道設計充分體現(xiàn)“以人為本、生態(tài)路、環(huán)保路、旅游路 ”的主體設計理念， 隧道進出洞口設計和施工盡量減少開挖，充分體現(xiàn)“早進洞晚出洞”的原則，保護洞口自然環(huán)境。隧道施工廢水需凈化排放，隧道運營期間的洞內清洗水和地下水分 開排放；噪音和粉塵要有處理措施；隧道棄渣首先考慮在利用作為混凝土骨料或 路基填料，剩余部分集中堆放并做好坡腳防護，工程完工后可在棄渣場表面進行 植樹造林，以美化環(huán)境。9、動態(tài)設計隧道通過施工地質超前預報、圍巖監(jiān)控量測，研究圍巖的收斂變形量測，拱 頂下沉量測，仰拱底鼓量測，圍巖壓力量測，鋼拱內力量測等，了解各分步施工 中

15、隧道襯砌結構受力狀態(tài)，結合對量測數(shù)據(jù)的科學分析和論證，合理調整支護參 數(shù)，優(yōu)化設計，保證工程的安全性、經(jīng)濟性達到最佳狀態(tài)。四、石家莊隧道爆破設計1、周邊眼的爆破在IV級、v級圍巖地段采用光面爆破，控制超欠挖，減少對圍巖的擾動2、掏槽形式的確定計劃采用四眼菱形斜眼掏槽，垂直楔形掏槽.垂直楔形掏槽爆破參數(shù)表圍巖級別aa (cm)b (cm)炮眼數(shù)量（個）11IV級700703043、爆破17器材的選擇炸藥：干燥地段采用2#巖石硝俊炸藥，藥卷直徑35mm。雷管：在正常地段采用非電毫秒雷管。4、循環(huán)進尺的確定主要根據(jù)地質條件考慮，IV級圍巖每循環(huán)開挖進尺控制在2。44m5、爆破參數(shù)的確定1）炮眼直徑：

16、38mm2）炮眼深度L:L - - 3.33m0.9 實施施工中取3。5m。 每一循環(huán)進尺為3。5>0.9=3.15m. 故掏槽眼及眼底深度l掏、底3.5 0.10 3.6m。 輔助眼、幫眼、頂眼深度l輔、幫、頂3.50m。 ）炮眼數(shù)目N:依據(jù)爆破工程師手冊（隧道）；qSq-單位炸藥消耗量（IV級圍巖1。1 kg/m3） 一 ，2S一開挖面積（IV級圍巖 68。75m ）-每1m藥卷炸藥質量（IV級圍巖0.45）r每米炮眼長度裝藥量（藥卷直徑 35mm,取0。96）中導坑炮眼數(shù)：（S=15。625m2）K1 qs （1.1 15,625）N 39.8 40（個）r 0.45 0.96側洞

17、炮眼數(shù)：（一側S=26o 56m2）68 （個）N qS 一 箋56 67.60.45 0.964）計算各種炮眼的長度L及同一平面上兩掏槽炮眼眼口間的距離B:最長掏槽炮眼長度：l掏 sin3.60 3.83 3.80msin 70最外層掏槽炮眼眼口的距離 B為：B 2cb 2 3.8 cos70 0.35 2.95m為鉆眼方便，根據(jù)圍巖情況，各周邊眼眼口均距開挖輪廓線5cm,其眼底超出開挖輪廓線10cm。5）鉆爆參數(shù)表炮眼綜合參數(shù)表項目掏槽眼輔助眼周邊眼中洞炮眼數(shù)目4個7個29個側洞炮眼數(shù)目7X2個18X2 個43X2個炮眼深度3。6m3。5m3。5 3.6m炮眼直徑38mm38mm30mm藥卷直徑33mm33mm25mm炮眼傾角70°90°90°炮眼長度3。8m3。5m3.5 3。6m裝藥量1。 05kg0.97kg0o 88kg藥卷數(shù)量7