高速公路隧道设计范文.docx

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高速公路隧道设计范文

总体设计概况

2.2.1 隧道总体设计原则

1） 在地形、地貌、地质、社会人文和环境等调查的基础上，综合比选隧道各轴线方案的走向、平纵线、洞口位置等，提出推荐方案。

2） 地质条件很差时，特长隧道的位置应控制路线走向，以避开不良地质地段；长隧道的位置亦应尽可能避开不良地质地段，并与路线走向综合考虑；中、短隧道可服从路线走向。

3） 根据公路等级和设计速度确定车道贺建筑限界。

在满足隧道功能和结构受力良好的前提下，确定经济合理的断面内轮廓。

4） 隧道内外平、纵线形应协调，以满足行车的安全、舒适要求。

5） 根据隧道长度，交通量及其构成、交通方向以及环境保护要求等，选择合理的通风方式，确定通风、照明、交通监控等机电设施的设置规模。

必要时特长隧道应作防灾专项设计。

6） 应结合公路等级、隧道长度、施工方法、工期和营运要求，对隧道内外防排水系统、消防给水系统、辅助同代、弃渣处理、管理、交通工程设施、环境保护等作综合考虑。

7） 当隧道与相邻建筑物互有影响时，应在设计与施工中采取必要的措施。

2.2.2 设计依据

本设计依据JTGD70－2004《公路隧道设计规范》，JTJ001－88《公路工程技术规范》，GBJ86－85《锚喷混凝土支护技术规范》，《公路隧道通风照明设计规范》等进行设计计算。

2.2.3 平纵面线型设计

2.2.3.1 隧道平面线型设计

本隧道为分离式中隧道，平纵方案主要由线路方案控制，隧道位置根据地形、地质条件、环境、造价、功能等因素确定，在综合确定线型指标和造价的前提下，通过实地勘察，充分研究隧道所处地域的地形、地质情况，主要考虑隧道进出口地形条件、隧址区工程地质条件，营运管理设施布置场地等因素拟定隧道方案。

2.3.3.2 隧道纵面线型设计    

隧道纵断面设计综合了隧道长度、主要施工方向、通风、排水、洞口位置以及隧道进出口接线等因素。

平、纵指标概况见表2-1

表2-1 大桥头隧道平、纵指标概况一览表

名称隧道长（m）屯溪端景德镇端左右线间距长（m）

 纵坡（%）／坡长（m）

 桩号高程洞门型式桩号

 高程洞门型式

左线560K85+.620端墙式

 K85+.527削竹式 

17～301.9／890,

1.5／1160

右线522ZK85+.516端墙式ZK85+.394削竹式2.7/635

1.5/985

详细资料见路基设计表及隧道平、纵面设计及其他有关图纸

2.2.3 隧道横断面设计

2.2.3.1 建筑限界

净宽10.25m=0.75m左侧检修道+0.5m左侧侧向宽度+2×3.75m行车道+0.75m右侧侧向宽度+0.75右侧检修道。

净高5.0m

2.2.3.2 内轮廓设计

隧道内轮廓除满足建筑限界要求外，还考虑了通风、照明、监控、通讯、营运、管理等附属设施所需空间，并结合衬砌结构受力要求而拟定。

隧道内各种附属设施均不得侵入建筑限界。

内轮廓设计参数见表2-2。

表2-2 内轮廓设计参数表

内轮廓型式 

内轮廓半径 （m） 

净高（m） 

净宽断面周长（m） 

净空断面积（ ） 

当量直径（m） 

备注（km/h）

单心圆5.567.1631.6866.288.3780

2.2.4 隧身结构设计

2.2.4.1 设计原则

    除洞口段采用明洞结构以外，其余地段各种洞室的支护均按照新奥法原理设计。

Ⅳ、Ⅴ级围岩采用复合式衬砌，以超前管棚或小导管注浆加固地层、工字钢拱架（或格栅拱架）、系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成；而对于Ⅲ级围岩则由系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土为初期支护；钢拱架之间设φ22cm纵向连接钢筋，拱架与围岩密贴。

锚杆打设应尽量垂直于岩层层面。

二次衬砌一般情况下采用素混凝土，以便施工，但是当设计荷载较大，特别是浅埋、软弱围岩等地段，后期变形荷载较大时则必须采用混凝土，以确保隧道支护结构的安全。

二次衬砌施作的合理时间应根据施工监测数据确定，尽可能发挥初期支护的承载能力，但又不能超过其承载能力，充分发挥、利用围岩的自稳能力。

支护结构设计要综合考虑地形地质条件及施工工艺与施工方法，不仅要考虑使用过程中的安全问题，而且还应结合施工方法考虑施工过程中的安全问题。

对于软弱围岩地段、洞口地段以及小径距隧道，要作好围岩稳定分析、结构内力分析、结构内力计算、强度与稳定性校核工作。

断面型式：

围岩级别大于或等于Ⅳ级时，采用曲墙带仰拱衬砌，围岩级别小于或等于Ⅲ级时，采用曲墙无仰拱衬砌。

2.2.5 工程概况

黄祁高速大桥头隧道位于祁门县大桥头村西北角，位于拟建公路85km处。

本隧道设计为分离式（岩质）中隧道，隧道左线屯溪桩号k85+287m，设计标高为185.620m；景德镇端桩号k85+847m，设计标高为194.527m，隧道长560m，最大埋深为62.48m：

隧道纵坡为1.90%和1.50%，变坡点k85+390m；隧道平面上呈缓和曲线展布，曲线半径R=2500m左转。

总体走向屯溪端洞口段为279°，景德镇端洞口段均为267°.左线屯溪端桩号ZK85+301m，设计标高为183.516m；景德镇端桩号ZK85+823m，设计标高194.394m，隧道长522m，最大埋深为70.45m；隧道纵坡为2.70%和1.50%，变坡点为ZK85+555m.隧道平面上呈缓和曲线展布，曲线半径R=32000m右转，总体走向屯溪端洞口段为279°，景德镇端洞口段为270°。

隧道设计净宽×高为10.25×5.0m，设计速度为80km／h。

详勘采用工程地质调绘、钻探、物探等手段，详细查明了隧址区线路工程岩性、地质构造、水文地质特征，地形、地貌及工程岩体物理力学性质和相关力学参数与指标，为施工图设计提供准确的基础资料。

 第三章 施工准备工作

3.1 施工准备工作

3.1.1 劳动力组织措施

1）按照工程特点和工期目标要求,合理组织劳动力按期进场施工.

2）确保施工高峰期,劳动力数量和技术能力满足施工工期需求.

3）劳动力组织必须合理组织,挖掘最大施工潜能,充分发挥主观能动性.

4）根据季节变化特点,采取经济措施,确保农忙季节劳动力满足施工需要。

劳动安排表如表3-1。

表3-1 劳动力安排表

序号工班名称劳力安排承担任务

1开挖工班25负责洞身上台阶开挖，配合挖掘机扒碴，修整壁面，清理仰拱基底及工作面钻孔爆破工作。

2风水电保障工班2负责洞内外水电的保障维修与检查、洞内排水工作

3支护工班35安装锚杆、铺设钢筋网、安装钢架、喷射砼、超前小导管及大管棚加固施工

4运输工班15出碴、卸碴、配合挖掘机或装载机装碴以及材料运输

5测量工班3负责开挖炮眼的布置、净空检查，围岩量测

6钢筋加工工班10负责锚杆、钢支撑、小导管、钢筋网等构件的加工

7衬砌工班25负责防水层的铺设、衬砌台车定位，砼浇筑台车整修、砼养护

8安全员1负责洞内外安全

 合计116 

3.1.2 材料组织措施

1）本工程材料需求量大,必须确定长期稳定的采购、供应渠道,确保材料充足供应；

2）对需求量大的材料,必须派专材料人员进驻料源地组织供应；

3）材料运输采用单位和社会车辆共同组织运输,实施优势互补,均衡运输；

4）对新材料和紧缺的材料必须提前组织供货,以适应市场变化；

5）施工现场必须设置材料储备场地和储存仓库。

3.1.3 机械组织措施

1）采用大型、高效、配套、性能优良的设备，以施工机械化保障施工快速化，以保证工期；

2）配备专业设备维修人员，备足易损配件，在工地设配件库，建立机修车间，加强对设备的维修和保养，确保设备始终处于完好状态。

保障水、电供应，架设必要临时电力线，并配备足够的运输车辆，通风、排水及备用发电设备。

确保工程不间断施工；

3）作好设备的选型和配件供应工作，设备选型力求实用、高效、耐用、易修，型号宜少不宜杂，以便于统一管理，设一定数量的备用设备，防止待机误工，在施工中备足易损件，做到随坏随修；

4）充分发挥机械施工高效率的特点,做到施工、保养统筹兼顾,关键控制性工程必须采用大型机械设备的优势,以缩短节点工期。

3.1.4 其他组织措施

1）积极做好地质超前勘探,提早做好施工方案和技术交底工作；

2）积极做好与驻地设计代表和监理的工作关系,提高各方工作效率,以缩短设计变更和质量检查的中间环节；

3）组织科研活动,为施工阶段提供技术支持；

4）不断完善施工组织体系,为施工提供必须的组织保证。

3.1.5 用水

在大桥头隧道洞口附近有一小沟渠，山区水量较丰富，可在附近建一取水井，以供施工需求。

做好洞口及各施工现场污水净化和排放，特别是做好洞外排水系统，防止污水污染山林和沟渠。

3.1.6 用电

利用当地电网，将高压线路引入施工现场，前期采用发电机自发电供电；待高压线路架设调试后供电，自发电为备用电力。

3.2 施工场地布置

3.2.1 布置原则

临时工程修建本着尽量利用既有设施， 节约用地、少占耕地、满足施工、方便并利于生产管理的原则进行布置，临时工程设施尽量布置在征地规划红线内，且尽量集中设置，减少重复建设。

同时避开山体滑坡、泥石流，跨沟谷设便桥时，应考虑季节性洪水流量和水位情况结合现场既有条件，充分利用当地水、电、路资源。

临时工程布置需注重环保和生态平衡，尽量减少对当地群众的生产、生活的干扰，以创建标准文明工地的原则布置施工总平面。

1）弃渣场

    弃渣场宜设在空地的低洼处，并尽量少占用农田。

弃渣不得流失，坍塌而影响下流工农业设施及相邻建筑物。

2）材料库

    材料库应尽量布置在运输道路附近，务使倒装少；运距短，运输与施工互不干扰。

3）机械房

    通风机、空压机不宜距洞口过远，以免管路增长，增大损失；混凝土搅拌机应靠近砂、石料堆放点及装料入洞运输线旁；机修房应设在各种机械中心地区，避免机械厂距离搬运。

4）办公室等生活用房距洞口不宜过远，并应集中布置，有利于指挥生产，

但也不宜过近，以免影响办公和休息。

5）管线布置最好不跨运输线路，以免埋设及架空困难。

6）炸药、雷管、油料为危险品及易燃品。

炸药库与雷管库应分开修建，并应保持一段距离。

7）所有库房及生活用房的布置，均应充分考虑安全因素，如因避开坡面坍滑、危岩落石及泥石流等的危害，还应考虑防潮、防水、防洪（特别是水泥、炸药库）；并注意库房场地高程与洞口设计高程间运送方便的关系

另外，施工便道不临时用地本着加强环境保护，少占耕地，不破坏植被，并经可能减少对居民生活的干扰的原则，结合工程项目、现场地形地貌等特点，因地制宜设置临时设施，降低工程成本。

3.2.2 临时建筑物位置的确定

营地尽量少占耕地、林地。

经理部生活、办公设施租用地方房屋。

隧道生产房屋及设施，利用巴家岭隧道附近较平坦山地平整后使用，同时作为施工生产场地。

详见附图。

 第四章  洞口施工

4.1 洞口地质与地形

4.1.1 屯溪端洞口段围岩地质

左线屯溪端洞口段ZK85+301～ZK85+337,其中ZK85+313为亚粘土，土质不均，呈散体状结构，极不稳定，施工宜预清理，该段宜按明洞处理。

ZK85+313～ZK85+337为强风化板岩，原岩结构构造部分被破坏，裂隙发育，稳定性差，围岩级别Ⅳ级。

地层产状为208°∠50°，岩层走向与洞轴线交角较小（交角约19°），对洞口段洞室围岩稳定性影响较大，拱部不稳，无支护易坍塌。

洞口段洞门上方工程仰坡较陡，对沿坡面分布的残坡积亚粘土层，应进行清理，或布设栏护设施，预防坡面松散层下滑或崩塌。

右线屯溪洞口段K85+287～K85+309。

K85+287～K85+309为强风化板岩，原岩结构构造部分被破坏，裂隙块状结构，裂隙发育，稳定性极差，围岩级别Ⅳ级。

208°∠50°，岩层走向与洞轴线交角较小（交角约19°），对洞口段洞室稳定性影响较大，拱部不稳，无支护易坍塌。

洞口段洞门上方工程仰坡较陡，强风化层裂隙发育，岩体破碎，应布设护栏设施，预防坡面上部风化岩的松散层下滑。

4.1.2 景德镇段洞口段围岩地质

左线景德镇段洞口段ZK85+793～ZK85+823,其中ZK85+793～ZK85+823为亚粘土层，土质不均，呈散体状结构，极不稳定，施工宜预清理，该段宜按明洞处理。

ZK85+793+ZK85+805为强风化板岩，节理裂隙发育，裂隙块状结构，岩体稳定性及完整性差，围岩级别Ⅳ级。

岩层产状327°∠69°，与洞轴线交角43°，且其中产状为160°∠41°的该组节理与洞轴线交角较小（交角约为20°），对洞口段洞室围岩稳定性影响较大，拱部及侧壁不稳，无支护易坍塌。

洞口段山体自然边坡坡度﹥30°，工程仰坡较陡，坡面上覆盖亚粘土松散层易形成工程滑塌，施工应预以重视。

右线景德镇端洞口段K85+797～K85+847，其中K85+797～K85+847为亚粘土层，土质不均，呈散体状结构，极不稳定，施工宜预清理，该段宜按明洞处理。

K85+797～K85+822为强风化板岩，节理裂隙发育，裂隙块状结构，岩体稳定性及完整性差，围岩级别Ⅳ级。

岩层产状327°∠69°，与洞轴线交角43°，且其中产状为160°∠41°的该组节理与洞轴线交角较小（交角约为17°），对洞口段洞室围岩稳定性影响较大，拱部及侧壁不稳，无支护易坍塌。

洞口段山体自然边坡坡度﹥40°，工程仰坡较陡，坡面上覆亚粘性土松散层易形成工程滑塌，设计施工应予以重视。

根据隧道进出口地形及工程地质条件，结合开挖边、仰坡稳定性洞口防排水需要，本着“早进晚出”、“零开挖、零埋深”、“不破坏就是最大的保护”的原则确定各隧道洞口位置。

洞门型式的选择力求结构简洁，并考虑使用功能，本着“与地形、环境协调、经济、美观并有利于视线诱导”的原则来确定洞门型式，洞门型式采用了削竹式和明洞式，并优先采用“绿色洞门”。

隧道洞口处接长明洞，以尽量减少对洞口自然景观的破坏。

4.1.3 洞口施工注意事项

    1）本隧道两端洞口均为桥隧相连，洞口施工作业面小、难度较大。

须先完成洞口桥台后方可施工明洞及洞口，再进洞。

开挖时应及时进行挂网、锚喷支护，桥台及暗洞工作面开挖应控制开挖；

2）洞口施工前应作好洞顶截水沟及洞口区的临时截、排水系统，以及冲刷洞口；

3）洞门墙基础必须置于稳固的地基上，若地基承载力不足，应换填基底或注浆加固处理；

4）洞口施工中应尽量减少扰动周围岩体，尽早做好洞口边坡、仰坡的防护剂隧道洞门，确保洞口安全。

4.2 洞口形式

洞口形式选用削竹式洞门。

4.3 洞口施工

4.3.1 断裂带加固

进行地表注浆处理：

1）预注浆浆液采用1：

1水泥浆，注浆管采用φ65×5mmPVC打孔塑料管，埋入原地面不小于1.5m，管壁每隔15cm交错布眼，孔眼直径10mm，孔心间距300cm梅花形布置，注浆压力不小于2MPa；

2）现场施工过程中不得加水并加设止浆阀防止浆液外泛；

3）本段地层为软弱地层，采用分段后退式注浆，每阶段为1.5～2m，注浆顺序为先边孔后中孔，横向每隔3个孔注浆一个，纵向每隔2个注浆一个依次而注最后注满所有孔；

4）外侧注浆管倾斜一定角度，保证注浆范围横向超出隧道仰拱一定范围，注浆管间距为150×150cm。

4.3.2 地表预加固

进洞施工前，在边、仰坡开挖边缘外做好截水沟，以拦截地表水，并和洞外既有地面排水系统连接畅通，防止地表水渗入开挖面，影响洞口边、仰坡的稳定性。

洞口边、仰按设计要求由上而下分层开挖，开挖后立即初喷4cm混凝土，布设φ8钢筋网，再施作φ22砂浆锚杆进行边坡锚固，间距1.5m×1.5m，与网片连成整体，最后复喷10cm混凝土封闭。

4.3.3 大管棚施工

洞口段为Ⅴ级围岩，较软弱破碎，围岩稳定性差。

在暗挖施工前先施作φ108超前支护注浆管棚，以加固地层，增强围岩自稳能力。

4.3.4 明洞段施工方案

    明洞段，根据地形、地质情况采用明挖方式，施工前应先作截水沟，对坡面的不稳定岩石进行清除或不稳定坡体作必要的加固，开挖边仰坡应从上到下边开挖边喷锚防护，严禁暴露时间过长。

洞口段开挖至明暗面处后，须先对成洞面、边仰坡喷锚防护据施作护拱（若有）与超前加固后再进洞。

明洞衬砌结构按照先仰拱、后墙拱的浇筑顺序施工，当混凝土强度达到70%后，拱部才可对称分层、夯填碎石土。

4.3.5 洞口施工方案

本隧道左、右线洞门设计均为削竹式洞门，当明洞施工完毕，即施工正洞洞门。

洞门要避开雨季进行施工。

洞门施工与明洞两侧回填同步，明洞拱角以下采用浆砌片石回填，洞门边仰坡选用粘性好，无杂质、无大石块的粘土回填。

洞门施工：

为增强洞口稳定，保证洞内正常施工，当明洞衬砌砼强度达75％以上时，开始施作防水层，进行明洞两侧回填，施工进口洞门。

施工工序为：

仰坡防护→洞门施工放样→洞门（明洞）浆砌片石回填→洞门夯填土→洞门边仰坡修整→洞门边仰坡植草→洞顶排水沟。

具体施工措施如下：

洞门边仰坡回填时，开挖的坡面应凿成宽0.5m的台阶，并清除松动土石，用粗糙透水材料填塞，增加摩擦力以保持稳定。

拱部回填土石应分层夯实，厚度不大于0.3m，其两侧回填的土面高差不大于0.5m,回填至拱顶齐平后，应满铺分层向上填筑。

用机械回填时，先由人工填至拱顶以上0.7m厚度，方能用机械填筑。

填筑完毕，根据设计要求整修边、仰坡，种植草皮，做好浆砌片石铺砌。

如果洞门回填遇到不良地质时，应及时报请设计、监理单位核实，慎重处理，做到不留隐患。

4.3.6 洞口开挖土石方的规定

1）进洞前应尽早完成洞口排水系统；

2）按设计要求进行边坡、仰坡放线，自上而下逐段开挖，不得掏底开挖或上下重叠开挖；

3）清除洞口上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等，不留后患；

4）石质地层拉槽爆破后，应及时清除松动石块；土质地层开挖后应及时夯实整平边仰坡；

5）洞门端墙处的土石方，应视地层稳定程度、洞口施工季节和隧道施工方法等选择施工时机和施工方法；

6）洞口施工宜避开降雨期和融雪期，在严寒地区施工应按冬季施工的有关规定办理；

7）不得采用深眼大爆破开挖边仰坡；

8）开挖中应随时检查边仰坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度，保证边仰坡稳定和施工安全；

9）开挖的土石方不得弃在危害边坡及其他建筑物稳定的地点，并不得影响运输的安全；

10）洞口支挡工程应结合土石方开挖一并完成