000a南京里隧道施工图设计说明02.docx
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000a南京里隧道施工图设计说明02
南京里隧道设计说明
一设计原则
1、隧道规划和设计应遵循能充分发挥隧道功能、安全且经济地建设隧道的基本原则。
隧道线位的总体布设尽量避开不良地质段和环境影响敏感区，同时少占农田、耕地。
2、隧道主体结构按永久性建筑设计，具有足够的强度、稳定性和耐久性；建成的隧道能适应营运的需要，并方便管理和养护。
3、隧道土建设计坚持动态设计与信息化施工的思路，及时调整支护参数和施工方案，使支护结构适应于工程实际情况，更加安全、经济。
4、以总体设计方案达到最优为指导思想，加强隧道主体工程设计与营运设施之间的协调，形成合理的综合设计。
5、结合工程特点，积极慎重地采用新技术、新材料以及新工艺，把“技术”与“经济”有效结合，同时体现节能减排，在满足既定的工程标准、功能、安全、环境、运营等因素的要求下，控制好工程投资。
6、强化环境保护设计，尽量保护原有植被、维持原有水系，妥善处理弃碴和废水。
7.隧道洞门设计体现“国门文化”思想，融入地方民族和文化元素。
二设计依据及技术标准
2.1文件
1、云南省交通规划设计研究院《瑞丽至腾冲高速公路瑞丽至陇川段（一期工程）两阶段初步设计，第五册》2012年12月
2、云南省发展和改革委员会文件云发改基础〔2013〕291号《云南省发展和改革委员会关于瑞丽至腾冲高速公路瑞丽至陇川段项目姐勒至南京里隧道出口段（一期工程）两阶段初步设计的批复》2013年2月16日
3.云南省交通规划设计研究院《瑞丽至腾冲高速公路瑞丽至陇川段（一期工程）两阶段施工图设计工程地质勘察报告》2013年3月
2.2规范、标准及手册
1、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
2、《公路隧道设计规范》（JTJD70-2004）
3、《公路隧道施工技术规范》（JTJF60-2009）
4、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）
5、《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）
6、《公路隧道交通工程设计规范》（JTG/TD71-2004）
7、《公路隧道消防技术规程》（DBJ53-14--2005）
8、《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）
9、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
10、《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）
11、《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）
12、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2011）
13、《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）
14、《混凝土结构防火涂料》（GA98-2005）
15、《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）
16、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》交公路发[2007]358号
17.《工程建设标准强制性条文》（公路工程部分）
2.3技术标准
1、公路等级：
高速公路。
2、设计速度：
80km/h。
3、汽车荷载等级：
公路－Ⅰ级；路面设计标准轴载：
BZZ－100。
4、交通量：
按第20年（2033年）小客车32141pcu/d进行设计。
5、隧道建筑限界
净宽：
0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75=10.25m；净高：
5.0m
6、隧道紧急停车带建筑限界
净宽：
0.75+0.5+2×3.75+3.50+0.75=13.00m；净高：
5.0m
7、车行横通道建筑限界
净宽：
4.5m；净高：
5.0m
8.人行横通道建筑限界
净宽：
2.0m；净高：
2.5m
三初步设计批复意见及相关审查意见及执行情况
意见1：
下阶段（施工图）设计工作应加强工程地质、水文地质勘察工作，查明围岩物理力学特性，综合分析评价围岩稳定性，优化平纵面线形、洞口位置、衬砌和排水设计，加强隧道抗震设计，确保隧道施工、运营安全。
执行情况：
在本阶段，地质勘察工作做了相应加强，对围岩物理力学特性和围岩稳定性均做了分析和评价，隧道在总体、洞门、结构、防排水及抗震等各分项上均做了针对性说明或设计。
意见2：
隧道洞门设计图应补充地质填图，以明确地基承载力是否满足要求，若不满足应增加相应基底处理措施。
执行情况：
已根据隧道详勘资料补充了地质填充（横断面）；另，地基承载力均满足地基承载力要求。
四隧道设置形式
4.1设置形式
序号
隧道名称
布置形式
分幅
起点桩号
止点桩号
隧道长度（m）
备注
1
南京里隧道
双洞两车道分离式
右幅
K6+535
K11+808
5273
左幅
K6+535
K11+805
5270
南京里隧道为一座分离式隧道，左、右幅隧道间净距约为23～38m。
¦右幅隧道：
起止点桩号为K6+535～K11+808，分界段全长5273m；隧道进口端～K6+630.04位于R＝4500m、i＝-2%的右转圆曲线上，K6+630.04～K11+377.19位于直线上，K11+377.19～K11+607.19位于R=2068m、Ls=230m的左转缓和曲线上，K11+607.19～出口端位于R=2068m、i＝+2%的左转圆曲线上；隧道所在路段纵坡：
进口端～K9+700为+1.900%，K9+700～出口端为-0.497%；隧道最大埋深约为410m。
¦左幅隧道：
起止点桩号为K6+535～K11+805，分界段全长5270m；隧道出口端～K6+924.59位于R＝4500m、i＝-2%的右转圆曲线上，K7+924.59～K11+493.98位于直线上，K11+493.98～K11+703.98位于R=1913.98m、Ls=210m的左转缓和曲线上，K11+703.98～进口端位于R=1913.98m、i＝-2%的左转圆曲线上；隧道所在路段纵坡：
出口端～K9+700为+1.900%，K9+700～进口端为-0.501%；隧道最大埋深约为414m。
¦左右幅隧道累计总长10543m。
五工程地质及水文地质特征
南京里隧道位于云南省德宏州瑞丽市棒畹新寨，隧道起点端位于帕色河河谷上游，止点端位于南兰河右岸，均位于山间沟谷内，交通条件较差。
¦地形地貌及隧址区气候情况：
隧址属构造剥蚀低中山浅切割丘陵地貌，地貌受北东－南西向构造控制明显，地形沿北东－南西向的背斜轴及倒转背斜轴呈垄状起伏，绵延数十里；山脊两侧地形不对称，略显西陡（坡度45°）东缓（坡度30°）左右；地表高程950～1600米，最高峰位于隧道洞身地表棒畹新寨东侧广大山顶，高程1585.8米，沟谷切割深度100～500米。
山顶呈浑圆状，山坡平缓，局部见陡崖。
山脊较为宽阔，河谷呈“U”型，局部呈”V”型，谷坡在30°以下；沿线路植被茂密，地表覆土厚度大，基岩出露差。
隧道进出口分别为帕色河、南兰河，常年流水，水量较大；隧址区属南亚热带季风性气候，全年雨水充沛，年平均降水量约1500mm，降雨主要集中在5～10月份（约占全年降水量的90%），其余月份偶有降雨。
¦地质构造与地震：
路线区域上处于青、藏、滇、缅、印尼“歹”字型构造体系的西支中段偏北部位，构造线呈NE－SW向延伸，向NE与三江经向构造带中南段、南岭纬向构造带西延部分相接、复合。
隧址区内主要构造为王子树－南京里倒转背斜，该背斜核部轴线呈210～230°走向，褶皱发育于寒武系变质岩内，自王子树至南京里，SE翼产状倒转，两翼岩层均倾向NW。
根据区域地质资料及地表地质调绘，背斜核部轴线大致与路线交于K8+852，交角约70°。
岩层产状倾向285～360°，倾角6～35°；岩体节理裂隙发育，隧道进口附近节理产状155°∠85°、90°∠40°，隧道出口附近节理产状23°∠76°、132°∠80°。
✧地震：
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），路线所经区域地震动峰值加速度为0.20g，地震动反映谱特征周期为0.45s，对应地震基本烈度为Ⅷ度，各人工构造物应按相关地震动参数抗震设防。
¦地层与岩性：
拟建隧道区范围内主要地层分述如下。
✧第四系全新统（Q4），冲洪积层（Q4al+pl）：
粉质黏土（单元层代号为①）：
灰色、褐灰色，硬塑状。
含10～20%全风化～强风化片麻岩角砾，粒径5～10mm，最大20mm。
土质不均，切面粗糙。
属Ⅱ级普通土。
地基承载力基本容许值fa0=200kPa，桩侧土的摩阻力标准值qik=60kPa。
细砂（单元层代号为②）：
灰绿、灰色，稍密，饱和。
砂质不纯，分选差，含10～20%全风化～强风化片麻岩角砾，粒径20～40mm。
呈透镜体状分布于测区内，厚度不均，属Ⅰ级松土。
承载力基本容许值fa0=190kPa，摩阻力标准值qik=40kPa。
碎石（单元层代号为③）：
灰、灰褐色，稍密，潮湿，碎石含量约50～55%，粒径3～5cm，棱角状～次棱角状，石质为片麻岩、变质砂岩等。
呈透镜或层状分布于测区内，厚度不均，属Ⅱ级普通土。
地基承载力基本容许值fa0=350kPa，摩阻力标准值qik=90kPa。
漂石（单元层代号为④）：
灰、灰褐色，稍密，饱和，漂石含量约60～75%，粒径15～25cm，最大30cm，棱角状～次棱角状，石质为片麻岩、变质砂岩等。
呈透镜或层状分布于测区内，厚度不均，属Ⅳ级软石。
地基承载力基本容许值fa0=500kPa，摩阻力标准值qik=160kPa。
✧第四系全新统（Q4），残坡积层（Q4el+dl）：
粉质粘土（单元层代号为⑤）：
灰黄、灰褐色，硬塑。
含15～25%全风化～强风化片麻岩角砾，粒径5～20mm，最大40mm。
土质不均匀，切口粗糙。
地基承载力基本容许值fa0=220kPa，摩阻力标准值qik=65kPa。
块石（单元层代号为⑥）：
灰色，稍密状，饱和，块石含量约60～75%，粒径15～25cm，最大30cm，棱角状，石质为片麻岩、变质砂岩等。
呈透镜或层状分布于测区内，厚度不均，属Ⅳ级软石。
地基承载力基本容许值fa0=400kPa，摩阻力标准值qik=100kPa。
✧寒武系（∈）
全风化片麻岩（单元层代号为⑦）：
灰色、灰褐色，原岩结构已破坏，局部有风化残余结构。
钻孔岩心成土状。
地基承载力基本容许值fa0=280kPa，摩阻力标准值qik=90kPa。
强风化片麻岩（单元层代号为⑧）：
灰色，灰色，岩质较硬，岩芯呈土夹碎石状。
地基承载力基本容许值fa0=600kPa，摩阻力标准值qik=180kPa。
中风化片麻岩（单元层代号为⑨）：
灰色、灰白色夹黑色条纹、斑点，中～厚层结构，片麻状构造。
岩质坚硬，节理、裂隙较发育，岩体较破碎。
地基承载力基本容许值2200kPa。
¦隧道地下水主要为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水两种类型，以大气降水的入渗补给为主。
✧松散岩类孔隙水主要赋存于第四系残坡积粉质黏土孔隙中。
残坡积层中的孔隙水为季节性上层滞水，富水性弱，补给来源以大气降水为主，排泄于下伏基岩裂隙及沟谷、箐沟中。
✧基岩裂隙水主要赋存于寒武系（∈）片麻岩、片岩等变质岩裂隙内，分布于整个隧道段；由于线路横穿高黎贡山山脉南延段余脉，沟谷切割深度不大，山顶呈浑圆状，山坡平缓，沿线路植被茂密，有利于大气降水的入渗补给，地层富水性中等。
✧水化学特征：
本次勘察在K9+869右40m、K10+277左686m附近采取地表水水样进行室内水质简分析，根据试验结果，按《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011〕标准判定：
该水在Ⅱ类环境中对混凝土结构具微腐蚀性，在A类条件下对混凝土结构具中等腐蚀性，在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。
✧隧道涌水量：
隧道下伏寒武系（∈）片麻岩、片岩等变质岩。
根据本隧道的勘察现状，水文地质条件，结合地形、构造等地质特征以及所搜集的测区水文地质资料，选用降水入渗法、地下水动力法计算隧道涌水量。
综合两种方法的计算结果，预测隧道正常涌水量约为16000m3/d，雨季隧道（单洞）最大涌水量约为24000m3/d。
¦不良地质作用及特殊岩（土）：
测区无不良地质，未见特殊岩土分布。
¦洞口边坡稳定性：
✧隧道起点端位于帕色河右岸半山坡上，坡向约156°，坡面坡角约30°。
据地质调查资料及钻探揭露，隧道进口处围岩主要由第四系残坡积（Q4el+dl）粉质粘土及寒武系（∈）片麻岩、片岩全风化层组成，粉质粘土层厚约10m，全风化层厚约8m。
隧道左幅、右幅均以明挖进洞，应注意加强边坡支护；右幅隧道进口以后山坡转向，隧道基本顺坡而行，横断面地势左高又低，右侧凌空，斜坡横向稳定性差，建议对右幅右侧斜坡进行支挡加固。
✧隧道止点端位于南兰河南岸山坡上，坡向约333°，坡面坡角约30°。
据地质调查资料及钻探揭露，隧道出口处围岩主要由第四系残坡积（Q4el+dl）粉质粘土及寒武系（∈）片麻岩、片岩全风化层组成，粉质粘土层厚约10m，全风化层厚约10m。
隧道左幅、右幅出口均为明挖，应注意加强边坡支护。
¦围岩分级：
隧道穿越岩土体主要围岩级别为Ⅲ～Ⅴ级，表5.1所示为围岩段落划分一览表，表5.2所示为各级围岩所占比例情况。
表5.1隧道围岩段落划分一览表
右幅
左幅
序
号
起点
里程
止点
里程
围岩
级别
长度
（m）
序
号
起点
里程
止点
里程
围岩
级别
长度
（m）
1
K6+535
K6+920
Ⅴ
385
1
K6+535
K6+920
Ⅴ
385
2
K6+920
K7+160
Ⅳ
240
2
K6+920
K7+160
Ⅳ
240
3
K7+160
K7+260
Ⅲ
100
3
K7+160
K7+260
Ⅲ
100
4
K7+260
K7+600
Ⅳ
340
4
K7+260
K7+600
Ⅳ
340
5
K7+600
K8+440
Ⅲ
840
5
K7+600
K8+440
Ⅲ
840
6
K8+440
K8+540
Ⅳ
100
6
K8+440
K8+540
Ⅳ
100
7
K8+540
K8+680
Ⅲ
140
7
K8+540
K8+680
Ⅲ
140
8
K8+680
K8+760
Ⅳ
80
8
K8+680
K8+760
Ⅳ
80
9
K8+760
K8+900
Ⅲ
140
9
K8+760
K8+900
Ⅲ
140
10
K8+900
K9+020
Ⅳ
120
10
K8+900
K9+020
Ⅳ
120
11
K9+020
K9+300
Ⅲ
280
11
K9+020
K9+300
Ⅲ
280
12
K9+300
K9+420
Ⅳ
120
12
K9+300
K9+420
Ⅳ
120
13
K9+420
K9+570
Ⅲ
150
13
K9+420
K9+570
Ⅲ
150
14
K9+570
K9+650
Ⅳ
80
14
K9+570
K9+650
Ⅳ
80
15
K9+650
K9+970
Ⅲ
320
15
K9+650
K9+970
Ⅲ
320
16
K9+970
K10+050
Ⅳ
80
16
K9+970
K10+050
Ⅳ
80
17
K10+050
K10+250
Ⅴ
200
17
K10+050
K10+250
Ⅴ
200
18
K10+250
K10+425
Ⅳ
175
18
K10+250
K10+425
Ⅳ
175
19
K10+425
K10+690
Ⅲ
265
19
K10+425
K10+690
Ⅲ
265
20
K10+690
K10+780
Ⅳ
90
20
K10+690
K10+780
Ⅳ
90
21
K10+780
K11+100
Ⅲ
320
21
K10+780
K11+100
Ⅲ
320
22
K11+100
K11+440
Ⅳ
340
22
K11+100
K11+440
Ⅳ
340
23
K11+440
K11+808
Ⅴ
368
23
K11+440
K11+805
Ⅴ
365
表5.2隧道各级围岩长度及比例一览表
序号
围岩
级别
右幅
左幅
全隧
长度
（m）
所占
比例
长度
（m）
所占
比例
长度
（m）
所占
比例
1
Ⅴ级
953
18.07%
950
18.03%
1903
18.05%
2
Ⅳ级
1765
33.47%
1765
33.49%
3530
33.48%
3
Ⅲ级
2555
48.45%
2555
48.48%
5110
48.47%
六主体工程设计
6.1内轮廓设计
内轮廓（净空断面）几何尺寸，在满足隧道（及横通道）建筑限界要求的前提下，还应提供隧道（及横通道）内装、通风、照明等附属设施所需的必要空间，并考虑一定预留富裕量（施工误差）。
根据我院多年的山岭公路隧道工程设计实践与经验，本着“结构受力均匀、施工技术成熟、工程造价合理”的原则，通过对单心圆/三心圆拱部与曲墙/直墙侧墙等组合方案进行综合比较分析，本隧道主洞设计采用单心圆曲墙式断面型式，紧急停车带设计采用三心圆曲墙式断面型式，横通道设计采用单心圆直墙式断面型式。
此外，对软弱岩土体围岩段，支护结构均设置仰拱；仰拱采用大半径圆弧坦拱型式，其最小矢跨比按1/12控制；仰拱与侧墙间采用小半径圆弧（按最小半径为120cm控制）连接。
隧道建筑限界及内轮廓几何尺寸按高速公路80km/h标准的要求拟定，主洞、紧急停车带及横通道的内轮廓主要尺寸参数如下：
1、主洞：
采用r1=5.50m的单心圆衬砌断面，内轮廓净空宽度11.00m、净空高度7.10m。
2、紧急停车带：
采用r1=7.86m、r2＝5.50m的三心圆衬砌断面，内轮廓净空宽度13.80m、净空高度7.51m。
3、人行横通道：
采用拱顶为r1=1.20m半圆、边墙为直墙的衬砌断面，内轮廓净空宽度2.40m、净空高度3.15m。
4.车行横通道：
采用拱顶为r1=2.35m半圆、边墙为直墙的衬砌断面，内轮廓净空宽度4.70m、净空高度6.25m。
6.2洞口工程及洞门设计
6.2.1洞口位置与洞门形式
洞口位置的确定本着“早进洞、晚出洞”的原则，并尽可能地降低洞口边坡及仰坡的开挖高度，以保证山体的稳定，同时减小对洞口自然环境的破坏。
本项目位于中缅边境，设计要体现“国门文化”思想；同时，该隧道属于山岭隧道，设计还应体现“弱化人工痕迹、保留自然风貌、融入地域文化”的理念。
对因洞口施工而破坏的自然环境，将尽可能地结合洞口防护与绿化工程、洞门装饰及洞口景观设计对其进行恢复；在对当地自然人文和民族文化及其建筑进行调查的基础上，通过洞门装饰体现地域文化元素。
本隧道四个洞口均采用明洞与小帽墙相结合的洞门型式，即在明洞口设置具当地民族建筑风格的洞门端帽墙，以备装饰需要。
隧道的各洞口洞门型式详见隧道表，其景观设计（含隧道铭牌）见另册。
6.2.2洞口外联络通道
对于分离式双洞隧道，当洞外左右线高差不大，无结构物干扰且地形条件允许时，进出口路基间均设置洞口外联络通道；地形不利时也宜设置简易的洞口外联络通道；经现场调查和比选，本隧道在瑞丽端距洞口约100m左右的位置，在陇川端距洞口约200m左右的位置各设置一处“X”型联络通道。
6.3支护设计
6.3.1明洞段支护设计
隧道洞口段结合地形、地质、洞口排水以及道路交叉等情况均设置长度不等的明洞结构段。
明洞均采用钢筋混凝土整体式衬砌结构。
为保证洞口稳定性和减少洞口开挖，隧道岩体结构类型呈散体状或碎裂状结构的Ⅴ级围岩段均设置超前大管棚作为辅助进洞措施。
6.3.2洞身段支护设计
隧道洞身段支护衬砌按新奥法原理设计，采用初期支护和二次衬砌相结合的复合式衬砌，即以锚杆、湿喷混凝土、格栅钢架、型钢钢架等组成初期支护，模筑混凝土为二次衬砌。
复合式衬砌分为洞口加强段/浅埋段复合式衬砌和深埋段复合式衬砌。
初期支护：
对于Ⅴ~Ⅳ级围岩，由径向锚杆、喷射混凝土、钢筋网及工字钢钢架（或格栅钢架）组成；对于Ⅲ级围岩，由径向锚杆及喷射混凝土组成。
钢架之间用纵向钢筋连接，并与径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土形成为一个整体体，与围岩密贴，形成承载结构。
二次衬砌一般采用素混凝土结构，当设计荷载较大，特别是在浅埋段或软弱围岩地段，后期变形荷载较大，须采用钢筋混凝土结构，以确保隧道支护结构的安全。
在初支和二衬之间铺设透水排水管、土工布及防水卷材。
衬砌结构支护设计采用工程类比法，结合构造要求，根据围岩级别和洞室埋深条件拟定相应的支护类型，并通过必要的理论分析计算进行校核，确定支护衬砌参数。
本隧道设计采用的主要支护参数分别如表6.1所示。
表6.1隧道主要支护参数设计表
支护
类型
围岩级别
及
适用情况
初期支护
二次衬砌
预留
变形
量
喷射混凝土
锚杆（m）
钢筋网
钢架
拱、墙
（cm）
仰拱
（cm）
（cm）
间距
拱、墙
仰拱
位置
长度
间距
（mm）
（cm）
（mm）
Sma
明洞
60
钢筋混凝土
S5a
Ⅴ级浅埋
25
25
拱、墙
3.0
1.0×0.6
8@200×200
（拱、墙部）
60
（I18）
50
钢筋混凝土
150
S5b
Ⅴ级深埋
25
25
拱、墙
3.5
1.0×0.8
8@200×200
（拱、墙部）
80
（I18）
50
钢筋混凝土
120
S5c
Ⅴ级
断层、破碎带
27
27
拱、墙
4.0
1.0×0.6
8@200×200
（拱、墙部）
60
（I20a）
60
钢筋混凝土
150
S4a
Ⅳ级较差段
22
22
拱、墙
2.5
1.0×0.8
8@250×250
（拱、墙部）
80
（I16）
45
钢筋混凝土
120
S4b
Ⅳ级一般段
22
—
拱、墙
3.0
1.0×1.0
8@250×250
（拱、墙部）
100
（格栅）
40
混凝土
100
S4c
Ⅳ级较好段
15
—
拱、墙
2.5
1.2×1.2
12@250×250
（拱部）
—
35
混凝土
80
S3a
Ⅲ级较差段
12
—
拱部
2.5
1.2×1.2
—
—
35
混凝土
—
60
S3b
Ⅲ级一般段
10
—
拱部
2.0
1.5×1.5
—
—
35
混凝土
—
30
S4jt
Ⅳ级紧急停车带
24
—
拱、墙
3.5
1.0×0.8
8@200×200
（拱、墙部）
80
（I18）
50
钢筋混凝土
120
S3jt
Ⅲ级紧急停车带
18
—
拱部
3.0
1.0×1.0
8@250×250
（拱部）
80
（格栅）
45
混凝土
80
本隧道采用的辅助工程措施主要有：
管棚、超前小导管。
¤管棚：
适用于隧道岩体结构类型呈散体状或碎裂状结构的Ⅴ级围岩进洞段；管棚采用节长5~6m、φ108×6热轧
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