1、S61广乐路隧道施工图设计说明沙口隧道方案沙 口 隧 道 施 工 图 设 计 说 明1 对初步设计评审意见的执行情况1)隧址选择基本合理。施工图设计时，应结合定测详勘成果，进一步优化隧道平、纵面线形，合理确定隧道轴线和洞口位置，以保证隧道施工、营运的安全，并节省工程投资。执行情况：对隧道进出口平纵进行了优化调整.2)应加强地质勘察工作，重视水文地质资料的收集的调查,进一步探明隧道纵、横断面的工程地质、水文地质及不良地质情况等,特别应查明隧址区断层破碎带及其活动性、岩溶发育情况及地下暗河等风险,为确定安全、经济、合理及有针对性的设计方案提供详细、真实、准确的基础资料。并应加强动态设计与施工事故应
2、急预案设计。执行情况：已通过详勘进一步查明地质条件,并补充安全预案设计。3)由于本项目隧道开挖跨度较大，且地质条件较差，应综合考虑建设风险、占地及工程造价等因素，进一步分析研究小净距隧道的合理间距。执行情况：通过比选确定了双洞合理间距。4)隧道地质勘察不足，围岩等级划分依据不足。施工图设计时,应根据工程地质详勘成果,核查围岩等级划分,并结合咨询报告和评审会专家意见，经济合理地确定衬砌方案及支护参数。执行情况：已通过详勘进一步查清地质条件，相关参数已进一步优化.5)隧道防、排水设计基本合理.施工图设计时，应根据水文地质资料，进一步优化防、排水设计。隧道洞内排水应按地下水和污水分离排放的原测设置纵
3、向排水系统。执行情况：已按意见执行.6)隧道通风、照明、消防、监控、供电等附属设施设计，应与全线其他合同段隧道设计协调统一,并加强与交通工程的设计协调，统一考虑并优化、完善设计方案,作好相应设施的预留、预埋工作。执行情况：已在施工图进一步优化，设计图中已包括预留预埋设施。2 设计依据及规模2.1 设计技术标准1） 公路等级:高速公路 2） 计算行车速度：120 km/h3） 隧道主洞建筑限界：宽15。5 m （0.75 m + 1.25 m + 33。75m + 1。25 m + 1m)、限高5m2。2 工程规模乐昌至广州高速公路樟市至花东段第T17合同段因路线走向及地形、线形等因素组合要求，
4、在沙口镇附近下穿武广铁路处附近设隧道一处，其工程概况见表1:表1 隧道工程一览表隧道名称起止桩号地 质 概 况纵面线形布置形式洞门型式隧道 全长通风方式照明方式（坡度/ 坡长m）进口出口沙口隧道左洞ZK140+465灰岩1.5/578小 净 距 削竹式削竹式578自然通风电光照明ZK141+043右洞YK140+4151。5%/625削竹式削竹式625YK141+0402.3 设计使用的主要规范、规程和手册1）公路路线设计规范 JTG D20-20062）公路工程技术标准 JTG B01-20033）公路隧道设计规范 JTG D7020044）公路隧道施工技术规范 JTGF602009 5）地
5、下工程防水技术规范 GB501082001 6）公路工程抗震设计规范 JTJ004-897）公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D40-20028）公路隧道通风照明设计规范 JTJF6020099）公路水泥混凝土路面设计规范（JTJ-D402002)10）建筑给水排水设计规范 GB50015200311）室外给水设计规范 GB50013200612）公路隧道交通工程设计规范 JTG/TD71200413）建筑设计防火规范 GB50016200614）建筑灭火器配置设计规范 GB50140200515） 国家其他与隧道设计相关的规范规定2.4 主要新技术、新材料的应用1) 隧道防水的关键是施工缝
6、的处理，设计背贴式止水带、带注浆管膨胀止水条、E型橡胶止水带、确保各种结构接缝的防水效果.2) 隧道平面设计采用小净距隧道设计施工理念，在安全合理布线的情况下、尽量减小两隧道洞间距，不但经济环保，同时减少了土地占用面积。3 地质条件及评价3.1 气象水文1）气象线路区属热带、亚热带季风气候区,受季风影响，气候温暖湿润，雨量充沛，夏季湿热，多台风暴雨，冬季干燥，有冷空气袭击，48月为雨季，降水量约占全年降水量的70%，10月至第二年2月为旱季，约占全年降水量的16。1小时最大降水量320mm,多年平均降水量1982.4mm。2）水文区内主要受大气降水影响，强降雨情况下，隧道出洞口一带的地表水容易
7、汇集,可淹没山边简易公路,标高约62.50m.隧道周边无其它地表水体。3.2 地形地貌沙口隧道属岩溶峰丛地貌，为带状孤峰地形，走向呈NE50，长约2500m,最大高程为214.9m，孤峰受后期的溶蚀作用,其上形成凹凸不平大小不一的残峰、漏斗、落水洞、暗河等岩溶现象。整个山体植被茂密，多为灌木.孤峰下部四周为河流堆积地貌，平坦宽阔,分布高程5062m左右。进洞口段位于孤峰东侧斜坡下部，呈陡坡状地形，为顺向坡,地形坡度一般为1530，洞口以上地形逐渐变陡，靠坡顶地形近直立，为陡崖地形；洞轴线与斜坡走向相交角度约45；地面高程约为51。5214。9m，相对高差约163.4m。出洞口段位于孤峰西侧斜坡
8、下部,呈陡坡状地形，为逆向坡，地形坡度一般为4060，靠坡顶地形坡度近直立，局部为陡崖;自然斜坡向南西倾斜,坡面平直，斜坡顺坡向与隧道轴线交角约50；地面高程约为60119。20m,相对高差为59.20m。3.3 地质构造及地震隧道围岩位于北江复向斜北西翼，受局部构造影响，岩层产状951184585。进口岩层产状1187585，近于直立;裂隙较发育；隧道出口端外侧约270m为F2隐伏断层，走向30，沿断层带岩溶落水洞、漏斗发育,对隧道影响不大.据中国地震动参数区划图（GB883062001）,区内地震动峰值加速度为0.05g，地震动反映谱特征周期0。35s，对应的地震基本烈度VI度。据有关资料
9、，区内未发生大于4.75级的地震.3。4 地层岩性隧道穿越地层为泥盆系中统东岗岭组（D2d)，主要岩性为灰黑、深灰色石灰岩为主，次为白云质灰岩、白云岩及少量砂、页岩，厚层状，隧道区覆盖层厚度薄,成洞条件较好.隧址区为灰岩出露地表，第四系全新统人工填土（Q4ml)、残坡积及更新统冲洪积层（Q3al+pl）粉质粘土分布在洞口附近及隧道外侧，隧址区分布的岩土层工程地质基本特征由老到新分述如下：1）第四系人工填土：为素填土，黄褐色，主要为砂岩碎石,次为硫铁矿渣及粘性土,碎石直径2-20cm，个别达35cm,稍湿，中密，土石比4：6.粉质粘土：褐黄黄色,可塑，干强度中等，韧性中等,刀切面较光滑，无摇振反
10、应。土体中间含卵石，磨圆度较好，直径3-7cm，土石比7：3；。2）泥盆中统东山岭组（D2d）深灰色灰岩：隐晶质结构，中厚层状构造,敲击声清脆，质较坚硬。溶隙较发育,其中以陡倾裂隙为主，粘性土充填为主，个别为充填；在XSZK4钻孔揭露:10。911。8m、34.6534.85m分别见溶洞，为粘性土充填。在29。2031.45m段岩心破碎，裂隙发育,倾角7090，延伸性好，裂面张开,岩屑及泥质充填,裂面弯曲.3。5 岩土石物理力学性质隧道区内主要分布岩性灰岩，本次勘察在洞身段钻孔揭露中风化灰岩,在钻孔中采集灰岩岩石样品3组.经统计结果;中风化灰岩岩石单轴饱和抗压强度(frk）为33。65Mpa，
11、属较坚硬岩.3.6 水文地质条件3.6。1岩溶发育情况隧道区岩溶的发育受地层岩性与地质构造的控制，主要发育在泥盆系中统东岗岭组之中，在地貌上形成岩溶洼地及槽谷。据地表调查，岩溶发育形态主要为地下暗河、漏斗、落水洞、岩溶洼地及溶槽等，整体上岩溶发育.根据野外地质调查，隧道进口端附近山边见地下暗河出口，标高约45。00m，地下暗河沿走向115的裂隙发育而成,暗河上部宽度约25cm，据调查访问，下部人可钻入,由外向内，规模逐渐增大，暗河最发育处呈厅状，并有多处分支，因出口积水，人无法进入。隧道出口端：地表见5个落水洞，不规则椭圆状，可见深度13m，地表水直接进入落水洞内，可闻水声。孤峰地表见9个岩溶
12、漏斗，呈不规则状，两溶洞位于隧道上方,两溶洞位于隧道附近，其余五个漏斗距隧道较远，对隧道基本不会存在影响。岩溶展布方向与岩层或裂隙走向基本一致。隧道区岩溶的发育情况受岩性及地质构造控制明显，主要呈带状发育分布，发育程度强烈，其发育分布情况基本与构造一致。3。6。2 地下水隧址区第四系松散层厚度较小，其孔隙水不发育，下伏地层为泥盆中统东山岭组（D2d）灰岩，隧址区内的地下水类型主要为碳酸盐类岩溶水.地下水主要赋存于岩溶裂隙及岩溶管道中，且受岩体中构造裂隙分布的均匀程度和岩溶发育的程度控制。灰岩为区内主要的含水层。隧道区岩体强风化带的风化裂隙、岩溶分布区为地下水的补给区,主要接受大气降水的补给，隧
13、道区内地形坡度较大，大气降水主要以坡面片流的形式迅速向低洼处径流,少部分沿地表发育的构造裂隙向地下渗透。由于隧道出口附近地势较低，分布多处岩溶漏斗，大量的地表水在此处汇集，于隧道进口右侧180m处暗河出口排至附近沟谷。由于区内地下水接受补给的来源单一,主要为大气降水，故地下水的动态变化同大气降水密切相关，一般随着降雨量的变化而变化，受大气降水控制显著。在钻进过程中，全孔段漏水，终孔测无水位。总之，地下水流量动态变化大，井泉、溶洞水流量在平水期与丰水期的显著变化就是有力证明。也可以说明岩体溶隙较发育，与下部岩溶管道连通性好。由于拟建隧道路面标高在水平岩溶管道压力影响范围之内.故强降雨季节隧道底板
14、通过岩溶管道、溶隙突水的可能性存在，虽水量不大,但应进行防护。对隧道区地表水进行水质分析评价表明，本区地下水对混凝土无结晶类腐蚀、结晶分解复合类腐蚀，无分解类腐蚀性。由于出口段附近有水样表明地表水有弱分解类腐蚀性,因此，建议施工时打井抽取地下水做为施工用水。3。7 洞身围岩分级根据现场勘察、钻探、物探等多种手段，对隧道洞身围岩进行了详细地质勘探工作,在此基础上，采用公路隧道设计规范JTG D70-2004分级标准对隧道洞身围岩进行了分级，详见下表2：表2 隧道围岩分级一览表里程BQ围 岩分 级ZK140+485 ZK140+500 YK140+435 YK140+460220.4ZK140+5
15、00- ZK140+530YK140+460 YK140+490292.9ZK140+530- ZK140+680YK140+490- YK140+670352。9ZK140+680 ZK140+925YK140+670 YK140+950258ZK140+925- ZK141+005YK140+950- YK141+010356.2ZK141+005- ZK141+033YK141+010- YK141+030273.738 不良地质现象3.8。1 危岩体经地面测绘表明，在隧道进口发现一危岩，位于隧道进口段右侧上方山顶，分布高程约195-200m，岩性为泥盆系中统东岗岭组（D2d）灰岩,呈“
16、柱状，长3m，宽1。5m，高6m,体积约27m3，距右隧道中轴线约100m,经分析，危岩处于基本稳定，但安全储备不够,为防止施工爆破震动引发崩塌事故,建议施工前期进行清除为宜。 3.8.2 岩溶水的危害隧道所处位置为一孤峰，为独立的水文地质体系，岩溶以垂直岩溶为主，据物探资料，K140668914段岩溶发育强烈，主要位于顶板上部，暴雨季节进行隧道开挖中发生突水、突泥的可能性较大.特别应注意K140700760、K140870940段岩溶发育通道位置，可能还存在岩体破碎等问题，可能给施工带来一定影响。3。8。3 偏压隧道进口因斜交地形等高线进洞，洞口开挖可能导致边坡偏压变形.4 总体设计4。1
17、设计原则在遵守现行规范、标准的同时，借鉴、参考国内外公路隧道工程的成功经验，结合广乐高速公路隧道工程实际地质、地理、气候情况进行设计，达到安全、经济、合理、环保、技术先进的目的。4.2 平纵设计沙口隧道左右洞进出口均位于半径为2000m的圆曲线上，左右洞进出口均位于直线上,两隧道设计线间距进口为14.6m,出口为15m，左右隧道内纵坡均为1。5.隧道路面横坡正常段为2，进口段左(右）洞路面存在(）3%的超高.4。3 隧道内轮廓设计本隧道采用受力条件好、断面利用率高的三心圆断面。隧道拱半径为8。8 m、曲墙半径为4。8 m，净空面积为109。2 m2。断面采用三心圆断面，隧道拱半径为10。20
18、m、曲墙半径为4。8 m，净空面积为127。53m2。本隧道设有一处人行横通道，人行横通道断面采用曲拱直墙断面，拱部拱半径为1.4m，净空面积为6.24m2。5 洞门设计5.1 洞门设计原则1）按因地制宜、“早进晚出”的原则确定洞口位置,尽可能避开滑坡、崩积体和过高过陡的边仰坡出现，以消除洞口坍塌的隐患。2）尽量减少洞门仰坡开挖高度和挖方范围，最大程度保护洞门环境,使结构与周边环境协调一致。3）综合考虑洞口地形地质、原生植被、洞口排水及边仰坡稳定等因素确定洞门型式。4）由于区域地震基本裂度为度,按度设防，隧道洞口段二次衬砌均采取钢筋砼衬砌。5。2 洞门设计沙口隧道进出口均为裸露基岩(灰岩)。为
19、减小隧道洞门结构对自然景观的破坏，保护原生态，让隧道与自然协调，隧道洞门采用削竹式，使洞口与自然相一致。洞口临时边仰坡防护主要采用喷锚网防护。6 洞身结构设计6。1 明洞设计沙口隧道进口端左右洞明洞长20m,出口端左右洞明洞长15m。明洞段长度包含了削竹式斜切段，其内轮廓与主洞相同，衬砌采用70cm厚C25钢筋混凝土并设置仰拱。6。2 暗挖隧道洞身结构洞身结构根据隧道所处的工程地质条件,按新奥法原理进行设计，采用复合式衬砌,其支护衬砌参数按工程类比，结合有限元分析确定.全线隧道暗挖隧道衬砌按小净距隧道衬砌结构设计，分别对应有XS5a、XS5b、XS4a、XS4b、XS4c、XS3a、XS3b等
20、不同类型，衬砌支护参数详见表2。 洞身各型初期支护以喷射混凝土、锚杆、钢筋网为主要支护手段，V级围岩洞口段采用超前大管棚进行超前支护,洞身段采用超前小导管作为辅助施工措施，IV级围岩洞口段采用超前小导管、洞身段采用超前锚杆做为辅助施工措施；二次衬砌采用整体式混凝土浇筑，软弱围岩地段设置仰拱。表3 小净距隧道衬砌支护参数表衬砌 类别初期支护（拱部及外侧）二次衬砌（cm）喷射混凝土厚度(cm）锚杆（m)【：中空注浆；：药卷】钢筋网A2020B-2525钢架类型及间距（cm）拱、墙仰拱拱、墙仰拱位置长度纵环间距XS5a3030拱、墙4.0、50.51。0双层8，AI22b,5060钢砼XS5b282
21、8拱、墙4.0、50。51。0双层8，AI20b，5055钢砼XS4a2626拱、墙3.5、4.50.751。0双层8，AI18，7550钢砼XS4b26拱、墙3。5、4.50.751.2单层8，AI18，7545钢砼45砼XS3b15拱、墙3。01.21.2单层8，B-40砼6.3 横通道沙口隧道在隧道中部设人行横通道一处，人行横通道与隧道设计线垂直相交.人行横通道衬砌支护参数详见表3。 表4 人行横通道衬砌支护参数表通道分类衬砌类别初期支护二衬(cm）喷射混凝土锚杆（m）钢筋网钢架类型间距拱墙仰拱厚度（cm）【:中空；：药卷】2020拱、墙仰拱位置长度纵、环向间距（cm）SR4121.51
22、1拱部单层635砼6。4 预留变形量隧道采用新奥法施工，各级围岩条件下开挖预留变形量详见表5.表5 隧道预留变形量表分类围岩类别预留变形量(cm)隧道主洞V151285人行横洞IV57 不良地质地段处治根据详勘资料，本隧道可能存在的不良地质问题有：1）岩溶涌水突泥；2）隧道与溶洞相交；3）偏压；4）危岩体。对于1、2两种不良地质，处治的原则首先是应采取必要的超前探测措施摸清不良地质体的范围和可能造成的危害程度，然后再因地制宜制定处治方案。7.1 对于岩溶涌水突泥的处治措施如下:进洞施工后，首先应结合详勘成果,采用TSP、EKKO等超前物手段和超前钻孔，探明前方岩溶发育情部,特别是应通过超前钻洞
23、查清是否有可能发生涌水突泥，对于可能发生的断落，可采用全断面超前帷幕注浆方案进行穿越，通过全断面帷幕注浆或局部断面预注浆的方法，提高围岩的承载能力和抗渗透能力，避免地下水过量流失对地表生态、居民生活和工农业生产造成影响。7。2 对于隧道与溶洞相交的处治措施如下：1)小型溶洞处治对出露于拱部、边墙及底板的发育有限的、溶蚀充填物易于清理的小型溶洞，原则上采用回填的方式处理. 当溶洞位于隧道顶部时，措施如下：凿除与圬工接触的基岩表面的溶蚀物，对溶洞洞壁采用锚杆、钢筋网、喷砼封闭支护,喷砼采用C25喷射砼，厚度10cm；钢筋网为6。5钢筋网,网格间距20cm20cm;锚杆为22砂浆锚杆，间距1m，每根
24、长度为3m，梅花形布置。于衬砌外侧施作C20护拱,厚1m,并在护拱上预留12个100孔洞。通过预留孔向顶部吹入1m厚砂子作为缓冲层。 当溶洞位于隧道侧面时，先采用干砌片石回填，再用1m厚M10浆砌片石进行封堵. 当溶洞位于隧道仰拱底的溶洞时,措施如下：当基底溶洞充填物的厚度小于3.0m时，采用换填方法,对溶洞下部采用干砌片石换填,上部1m采用M10浆砌片石换填。当基底溶洞充填物的厚度为隧道仰拱以下3。010.0m时，采用注浆加固法，选用直径为76无缝钢花管，钻孔深入基岩1m左右,孔间距为1.5m，进行注浆加固，注浆材料选用C30水泥砂浆。2）大型溶洞处治对洞体深浚充填丰满、或难于回填、或不宜填
25、塞的大型溶洞,原则上应因地制宜进行处理。 洞体深浚、充填丰满的大型溶洞，即隧道从溶蚀充填体中穿过。应按预注浆、管超前、强支护、梁跨越的方式进行处理.初拟预注浆：全断面帏幕预注浆或全断面周边预注浆；管超前：108大管棚，环距50cm,强支护:C25喷射混凝土25cm、22B型钢拱间距80cm、6.5双层钢筋网、42径向小导管环距80cm;梁垮越:起拱线以上按横向拱设计，厚度不小于65cm（C25钢筋混凝土），起拱线以下的边墙、底板,按纵向梁板设计,底板厚度不小于60cm(C30钢筋混凝土）。 出露于隧道边墙及底板、不能堵塞的大型溶洞（岩溶管道）,按梁跨方式处理,梁跨的具体设计根据探明的岩溶特征而
26、定。 对横穿隧道洞身、不能阻塞的大型溶洞(如地下暗河)，应考虑泄水洞的方式进行处理，泄水洞的平纵面设计应据现场情况而定,其出水口与溶洞（地下暗河)的下游相联或引自地表，应在充分的技术、经济比选后确定。泄水洞净空应考虑排水、施工等因素。3)落水洞处治隧道与与落水洞相遇时,应根据落水洞大小，参照上述（1）、(2)的处治措施，但必须注意落水洞的原始排水通道的保护与恢复,防止落水洞成为积水洞,对隧道衬砌结构和长期运营带来安全.7.3 对于洞口偏压： 对于洞口偏压,主要采取修建偏压明洞、反压回填、加强开挖初期支护等方式处理.7.4 对于危岩体：对于隧道进口危岩体，主要采用爆破解除、人工清危的方式处理。应
27、注意的是，在爆破解除危岩体时，应采取措施确保下方县道381的通行安全.8 防排水设计隧道防排水按“防、排、截、堵相结合，因地制宜,综合治理”的原则进行设计。8.1 洞口防排水 结合洞口的地形情况,洞口边仰坡坡口外5m左右设截水沟，防止雨水对坡面、洞口的危害;洞口雨水不得进入隧道，经截、排水沟汇入临近路基涵洞或自然沟渠中。8。2 洞身防排水明洞防水是在明洞衬砌背后涂刷一道沥青，设1。5mm厚单面自粘式ECB防水卷材和无纺布后回填.隧道洞身防水是在二次衬砌与初期支护之间铺设无纺布和1.5mm厚单面自粘式ECB防水卷材组成复合防水层，在施工缝和沉降缝位置通过背贴式止水带和E型橡胶止水带或止水条加强防
28、水，二次衬砌混凝土抗渗标号不小于S10； 隧道衬砌排水是在衬砌拱背防水层与喷射混凝土层之间设纵环向盲沟。纵向盲沟设在边墙底部,沿隧道两侧,全隧道贯通。环向盲沟沿隧道拱背环向布设，每10m一道,在边墙脚与纵向盲沟相连.在遇有地下水较大的地段或有集中渗水地段则加密环向盲沟。衬砌背后的地下水通过环向盲沟、无纺布汇集到纵向盲沟以后，通过每10m一道（双侧）布置的横向排水管,将地下水引入侧沟排出洞外。洞内路缘边沟主要排放消防及清洗水。使地下水和污染水分离排放。 隧道路基下设纵、横向排水管排除路基下方渗水，消除地下水对路面结构的破坏.横向排水管按510m纵向设置，纵向排水管设置3道,纵横向排水管通过三通相
29、连，横向排水管与下坡侧侧排水沟连通。隧道堵水适于可能发生涌（突）水的地段，根据国内外堵水经验和隧道的具体情况，在采用超前探水等物理勘探手段,查明隧道前方地下水分布状况及水量后，适时采取预注浆，将地下水尽可能封堵在围岩内,使坑道开挖不出现大量涌水，为隧道后续施工和洞室稳定创造条件，同时防止运营期间地下水资源流失,减少隧道工程对山体自然环境的破环。注浆压力为静水压力23倍，注浆材料为水泥-水玻璃双液浆，浆液浓度应据地质及水文条件进行调整。初拟为：C：S（体积比)=1：（0。6-1。0)，水泥浆水灰比0。8：1-1：1，水玻璃模数2.6-2.8，水玻璃浓度35Be。注浆压力初拟为0。5-1。5Mpa
30、，具体可根据现场裂隙发育程度进行调整。9 路面及内装设计9。1 路面隧道采用沥青混凝土复合式路面。上面层为4cm厚沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13），下面层为6cm厚(AC20C）中粒式沥青混凝土。面层下设25cm普通水泥混凝土板，混凝土板下设15cm厚C20贫砼底基层.为防止隧道清洗水下渗淤积，在下面层下设置0。8cm乳化沥青稀浆封层。沥青混凝土有关设计参数和施工要求与洞外沥青混凝土路面相同，主车道水泥砼路面板设计抗弯拉强度不应小于5Mpa，行车横通道水泥砼路面板设计抗弯拉强度不应小于4Mpa，基层(调平层)水泥混凝土抗弯拉强度不应小于1.8Mpa。胀缝设置于与柔性路面相接处的最后一道横缝处,采用滑动传力杆；横向缩缝采用假缝，在邻近胀缝的3条缩缝内设置传力杆。若设置横向施工缝，宜设置在缩缝处，采用平缝加传力杆.一般横向缩缝采用假缝,不设传
