隧道设计概况.docx

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隧道设计概况

第一章隧道设计概况

第一节工程概况

一、项目地点

某隧道为全线最长的隧道，进口位于某县某乡东水泉村，出口位于某乡某村。

第6B合同段起讫里程桩号左线为ZKll0+270～ZKll2+840，长2570m；右线为YKll0+200～YKll2+825，长2625m。

二、地形地貌

隧址区位于恒山山脉西段，属构造隆起上升区，侵蚀和剥蚀作用强烈，地形破碎，山坡北陡南缓，植被少，山势陡峻，属中山区，山高一般为1500～1800m，相对高差300～800m。

沟梁大部呈北北西向展布，山梁较宽，沟谷多呈“V”形，沟底卵砾石堆积。

隧道出口地形现状见图2-1。

三、气象

隧址区属温带大陆型半干旱气候，春冬期节多风寒冷，夏秋季节雨量集中。

年平均气温15.4℃，最高月平均气温22.9℃（七月），最低月平均气温-8.5℃（一月），极端最高气温38.9℃（1961年6月10日），极端最低气温-24.5℃（1971年12月21日）；年平均降水量445.6mm，年内分布极不均匀，七、八两月降水量占全年的55％，最大年降水量673mm（1959年），最小年降水量219.3mm；年均蒸发量1817.4mm；年平均地面温度10.9℃：

年均风速2.6m/s，最大风速20m/s（1976年12月17日）；无霜期172d。

根据某县和某州气象台观测资料，隧道进口最大冻结深度130～150cm，隧道出口最大冻结深度98～120cm。

四、工程地质条件

（一）地层岩性

隧址区内广泛出露上太古界五台群会岗库组和店房台片麻岩组以及下古生界地层，五台期中酸性侵入岩余岗脑片麻岩组及吕梁期变质辉绿岩，辉绿岩墙分布其中。

新尘界上更新统和全新统沿山前及沟谷零星分布。

太古界五台群金岗库组岩性主要为斜长角闪岩、含榴斜长角闪岩夹含榴角闪黑云变粒岩及两层磁铁石英岩和一层较稳定的含榴蓝晶二云斜长片麻岩。

店房台片麻岩组为一套中细粒黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩夹黑云变粒岩及斜长角闪岩。

为隧道穿越的主要地层。

下古生界寒武～奥陶系馒头组～三山子组地层岩性依次为白云质泥岩、粉砂质泥岩、页岩、鲕粒灰岩夹生物碎屑灰岩及薄层状灰岩、泥晶灰岩、砾屑灰岩、含燧石结核细晶灰岩夹白云质泥灰岩。

馒头组地层为隧道穿越的主要地层。

新生界地层零星分布于山前及沟谷地带，出露地层有上更新统亚砂土～亚黏土和全新统冲、洪积砂、砾、卵石地层。

隧址区内的岩浆岩主要为侵入岩，岩性为五台中期中酸性侵入岩金岗脑黑云角闪斜长片麻岩和变质伟晶岩脉，吕梁早期变质花岗岩和变质辉绿岩脉、吕梁晚期辉绿岩墙和伟晶岩脉。

（二）地质构造

隧址区主要经历了五台期、吕梁期和燕山期构造的影响。

五台期和吕梁期构造在变质岩系中主要表现为大型复式平卧褶皱的形成、叠加和改造。

燕山期构造主要表现为寒武～奥陶系及五台群地层的脆性断裂。

褶皱发育于九层崖南部寒武系馒头组与五台群店房台片麻岩的接触地带。

轴向呈北东向，南翼陡，北翼缓，是区内山南向北强烈挤压所致。

隧址区内共有断层27条，其中切穿洞轴线的13条（F5.F8.F9.F10.F11.F12.F14.F16.F18.F19.F20、F22.F23），表现为高角度的正断层和逆断层，按走向分为北东东向和北西西向，主要为北东东向断层。

其中F5.F12.F16.F18.F19.F20和F22断层均发育宽度不等的破碎带，带内岩体破碎，节理与构造裂隙密集发育，稳定性差，隧道穿越时容易发生掉块或大的坍塌现象。

节理在隧址区普遍分布。

（三）隧道围岩情况

1.按设计资料，雁门关隧道左、右线断层分布情况见表2-1.表2-2。

ZK110+270-ZK112+830断层分布表表2-1

五、隧址区水文地质条件

（一）地表水

隧址区内无常年性河流，但分布有数量较多的泉水，其中较大的泉有九龙泉（66L/s）青龙泉（20L/s）等。

新庄石峡沟和东水泉沟十多年前在雨期常暴发洪水，近年来未发生过。

（二）地下水

隧址区地下水类型有松散岩类孔隙水、变质岩类裂隙水和碳酸盐岩岩溶裂隙水三种。

根据雁门关隧道隧址区钻孔与泉水采样分析，碳酸盐岩岩溶水对混凝土无腐蚀性，变质岩裂隙水对混凝土为无～弱结晶类腐蚀（钻孔ZK3一带为弱结晶类腐蚀）。

采用径流模数法和水动力法分段计算隧道涌水量，左线隧道涌水量总计为2261.6m3/d（0.54lm3/d.m），右线隧道涌水量总计为2245.3m3/d（0.531m3/d.m）。

六、隧址区地应力场

在雁门关隧道钻孔ZKl、ZK2.ZK3.ZK4和ZK5进行水压致裂法原地应力测量，结果表明：

隧址区最大水平主应力方向为NNE向，与区域构造应力主压力方向基本一致，和隧道轴线夹角为4°～30°：

最大水平主应力值为3.42～20.91MPa，隧址区内地应力变化大，且分布复杂。

在变质岩深埋段，尤其是左线ZKl09+734～ZKll0+628.右线YKl09+705～YKll0+587段，岩石性脆、强度高，ZK2孔最大水平主应力达20.91MPa，隧道丌挖时可能发生岩爆。

影响地应力值的因素主要为埋深、岩性、构造和地形等。

七、地温

通过对雁门关隧道ZKl、ZK3.ZK4和ZK5钻孔的连续观测，随着深度的增加，地温相应升高。

隧道段地温值为9～14.5℃。

满足隧道施工作业要求。

八、地震烈度

根据《中国地震烈度区划图》（1990年）资料，隧址区地震烈度为Ⅶ度。

九、不良地质现象

隧址区不良地质现象主要有断层涌水、软岩、断层破碎带、片理、岩溶等。

地下水：

隧道开挖至F9和F10断层时，可能出现突水危险。

ZK112＋548～ZK112+788和YK112+557～YK112+806段富存岩溶裂隙水，单宽涌水量2.416～2.532m3/d.m,涌水量较大，特别是F22断裂带，由于其一侧阻水，形成集水廊道，当洞室开挖至F22断层破裂带时，可能会发生严重的岩溶裂隙水突水。

隧道洞身除出口端之外，均在地下水位以下，隧道开挖时，地下水涌向洞身，将会产生渗透压力，影响隧道围岩稳定。

膨胀性软岩：

隧道ZK110+678-ZK110+838.ZK111+788-ZK112+828和YK110+670-YK110+787.YK111+757-YK112+627间围岩岩性为寒武系馒头组泥页岩，据设计资料提示，软化系数为0.19～0.40,吸水率为2.25～2.94，线膨胀率为2.78～3.47%,抗水、抗冻、抗风化性差，遇水易于软化和泥化，而且容易产生体积膨胀或较大的塑性变形。

当有断层时，大气降水和上覆地下水可通过断裂导水入渗至泥页岩层，使工程地质条件进一步恶化，是工程施工难点之一。

断层破碎带：

F12.F16.F18.F19.F20和F22断层均为发育宽度不等的破碎带，断层破碎带内岩石多为角砾岩、碎块岩、断层泥等。

带内岩体破碎、节理裂隙极发育，呈散体结构，力学强度低，稳定性差，洞身开挖时易产生掉块坍塌及涌水现象，是工程施工难点之二。

除地下水、软岩、断层破碎带对工程产生不利影响外，围岩片理结构产状以及岩溶对洞身开挖也会产生顺层剪切和突水现象，阻碍工程进展。

开挖段落可能发生岩爆，在施工中也要引起高度重视。

第二节主要技术标准

本项目按新建高速公路标准修建，其主要技术指标见表2-5。

第三节隧道设计概况

雁门关隧道为特长深埋直线隧道，洞内纵坡采用人字坡，按上、下行分离式断面设置，测设中线间距50m。

隧道内轮廓采用单心圆断面，洞身段衬砌结构按新奥法原理设计，初期支护采用喷、锚、网支护，两次衬砌采用现浇混凝土，并结合地层地质条件辅以长短管棚、超前锚杆等预加固措施。

隧道采用EVA水层防水，环向、纵向排水管引水，中心排水沟排水，对可能发生涌水的段落采用预注浆堵水与排放相结合的措施。

洞门均采用端墙式，并作了景观设计。

洞内采用水泥混凝土路面，衬砌内表面采用防火涂料喷涂。

第四节本合同段主要工程数量

本合同段主要工程量见表2-6。