【正文】 隧道工程項(xiàng)目開挖設(shè)計(jì)方案1 隧道總體設(shè)計(jì)（1）隧道平面及縱斷面設(shè)計(jì) 隧道軸線是根據(jù)隧址區(qū)地形、地貌等因素，在符合路線總體走向的前提下，結(jié)合了隧址區(qū)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、兩端接線及工程造價(jià)等因素綜合確定；隧道平面為雙向四車道分離式隧道；左右線間距的確定主要考慮隧道總體地質(zhì)條件、左右線隧道相互間施工干擾以及洞口接線工程等因素。 隧道縱斷面設(shè)計(jì)主要考慮路線總體走向、隧道工程及接線工程規(guī)模、隧道施工難度、通風(fēng)照明等機(jī)電設(shè)施前期投入及后期運(yùn)營費(fèi)用。 隧道進(jìn)出口平、縱面線形指標(biāo)均滿足3s行程的要求。 （2）緊急停車帶及橫通道設(shè)計(jì) 根據(jù)公路設(shè)計(jì)規(guī)范要求，隧道設(shè)置了2處人行橫通道，1處車行橫通道，左右線隧道各1處緊急停車帶。 （見附圖Ⅰ）。 洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）建筑限界設(shè)計(jì) 依據(jù)現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》及《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合本項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)要求擬定隧道主洞、緊急停車帶、行人橫通道及行車橫通道建筑限界，如圖31所示： 圖31 公路隧道建筑限界圖（單位：cm） H—建筑限界高度 W—行車道寬度 LL—左側(cè)向?qū)挾?LR—右側(cè)向?qū)挾?C—余寬 J—檢修道寬度 R—人行道寬度 h—檢修道或人行道高度 EL—建筑限界左頂角寬度 EL=LL ER—建筑限界右頂角寬度 =(JL)+(LL)+2（W）+(LR)+.(JR)； 主洞建筑限界高為5m；　　　緊急停車帶建筑限界寬為 =(JL)+(LL)+ 2（W）+(加寬)+(LR)+(JR)； 緊急停車帶建筑限界高為5m； 車行橫通道建筑限界寬為 =++； 車行橫通道建筑限界高為 5m； 人行橫通道建筑限界寬為 ； 人行橫通道建筑限界高為 .（2）內(nèi)輪廓設(shè)計(jì) 隧道內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)以建筑限界為基礎(chǔ)，綜合考慮路面超高、襯砌結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、通風(fēng)照明及消防設(shè)施布置空間、溝槽尺寸及隧道內(nèi)裝等擬定斷面形式及具體參數(shù)，內(nèi)輪廓均采用受理?xiàng)l件好的單心圓形式。隧道采用滿足路面超高177。4%的R=555cm內(nèi)輪廓。斷面尺寸見設(shè)計(jì)圖。 隧道緊急停車帶內(nèi)輪廓依據(jù)建筑限界并綜合考慮相關(guān)因素?cái)M定：停車帶內(nèi)輪廓采用三心圓斷面形式，其邊墻部曲線與主洞一致以實(shí)現(xiàn)順適過渡，隧道拱頂采用R=；停車帶內(nèi)輪廓圖詳見設(shè)計(jì)圖。 車行橫通道及人行橫通道，由于路跨度較小且位于較好的圍巖內(nèi)，采用斷面利用率高的直邊墻+半圓拱方案；，具體布置見設(shè)計(jì)圖。（3）明洞襯砌設(shè)計(jì)[1][2] 隧道明洞段采用明挖法施工，整體模筑襯砌結(jié)構(gòu)；明洞段臨時(shí)邊仰坡采用噴錨防護(hù)，噴錨防護(hù)采用噴射混泥土+錨桿+鋼筋網(wǎng)的復(fù)合防護(hù)形式，相關(guān)襯砌結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： 明洞結(jié)構(gòu)支護(hù)參數(shù)表明洞及邊仰坡φ6鋼筋網(wǎng)（cm）C20噴射混凝土（cm）φ22砂漿錨桿C25混凝土二次襯砌（cm）SM—a型襯砌202010@60（鋼筋混凝土）（4）襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1],[2] 本路段隧道襯砌結(jié)構(gòu)均按照新奧法原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，隧道采用復(fù)合式襯砌，即初期支護(hù)采用錨網(wǎng)噴混凝土和鋼拱架，在地質(zhì)條件較差段輔以不同形式的超前支護(hù)，二次襯砌為模筑混凝土或鋼筋混凝土。襯砌設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)通過工程類比和計(jì)算分析綜合確定。隧道襯砌設(shè)計(jì)的主要原則為：① 初期支護(hù)：對(duì)于Ⅳ～Ⅴ級(jí)圍巖由工字鋼拱架（或格柵鋼架）、系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土組成，并輔以不同形式的超前支護(hù)，而對(duì)于Ⅲ級(jí)圍巖則由系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土組成。對(duì)于Ⅴ級(jí)洞口段圍巖軟弱、壓力較大的段落則根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置臨時(shí)仰拱以控制圍巖變形。② 超前支護(hù)：本路段隧道設(shè)計(jì)采用的超前支護(hù)措施主要有超前打管棚、超前小導(dǎo)管。超前的管棚一般設(shè)于兩端洞口，防止隧道開挖塌方和仰坡變形，惠水端洞口左右線均采用16m長超前管棚，興仁端洞口左右線均采用28m 長超前管棚；超前小導(dǎo)管：適用于V級(jí)圍巖或IV級(jí)較差圍巖段，主要防止隧道開挖發(fā)生塌方。③ 二次襯砌：一般情況下采用素混凝土，以方便施工，但在淺埋軟弱圍巖地段則采用鋼筋混凝土，以確保隧道結(jié)構(gòu)的安全。二次襯砌施作的合理時(shí)間應(yīng)根據(jù)圍巖地質(zhì)情況和施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定。設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合隧道的地質(zhì)、地形及所處位置選擇合理的襯砌類型，主要襯砌類型的支護(hù)參數(shù)見下表： 明洞支護(hù)、襯砌參數(shù)表襯砌類型 支護(hù)參數(shù)S—VaS—VbS—VcS—IVaS—IVbS—IVcS—IIIa初期支護(hù)C20噴混凝土（cm）26242420161610錨桿長度（cm）（中空）L=（中空）L=（中空）L=（中空）L=（中空）L=（中空）L=（中空）L=間距（cm）601206012080120100120100120120100120120超前支護(hù)小導(dǎo)管型號(hào)φ424 L=φ424 L=φ424 L=φ424 L=———間距（cm）24040240402404020040———φ8鋼筋網(wǎng)（cm）2020(雙層)2020(雙層)2020(雙層)2525252525252525鋼架型號(hào)120b118118114格柵格柵間距（cm）606080100100120—預(yù)留變形量（cm）121087755二次襯砌拱部（cm）50（鋼筋）50（鋼筋）45（鋼筋）40404035邊墻（cm）50（鋼筋）50（鋼筋）45（鋼筋）40404035仰拱（cm）50（鋼筋）50（鋼筋）45（鋼筋）404040—（見附圖Ⅱ）特殊區(qū)段處理 （1）巖溶、溶洞 在厚大的石灰?guī)r、白云巖中進(jìn)行隧道開挖時(shí)會(huì)遇到隱伏性巖溶、溶洞。施工中必須重視超前探測(cè)，及時(shí)采用相應(yīng)處治措施。對(duì)于巖溶水量較小，與外界無水力聯(lián)系的溶洞，可用排水管將水導(dǎo)入中心水溝。如果巖溶水量較大，無法一時(shí)排干，且與外界有水力聯(lián)系時(shí)，盡量不要破壞現(xiàn)有的溶洞水平衡。根據(jù)溶洞出現(xiàn)的位置、大小、形態(tài)、充填狀況等不同，采用不同的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行處治，注意在襯砌背后設(shè)有充足的疏排措施。 （2）出口下穿省道段 隧道出口段下穿即有省道，該段埋深為12～14m。設(shè)計(jì)采用加強(qiáng)襯砌方案，施工時(shí)應(yīng)做好施工組織，避免載重車在拱頂頻繁通過；采用合理的施工方案，降低爆破施工對(duì)圍巖的擾動(dòng)；加強(qiáng)對(duì)地表、圍巖、初期支護(hù)狀態(tài)的施工監(jiān)測(cè)，根據(jù)地層情況對(duì)拱頂圍巖進(jìn)行加固，開挖后盡快完成拱頂施作，與拱墻及早形成封閉式承載體系，及早施作給段二次襯砌后再進(jìn)行后續(xù)施工，避免因施工工藝不當(dāng)導(dǎo)致地面下沉、開裂和二次產(chǎn)生縱、斜向裂縫及拱腳錯(cuò)位。 隧道防排水設(shè)計(jì)（1）洞身防排水設(shè)計(jì)原則 隧道防排水設(shè)計(jì)以“防、排、堵、截相結(jié)合”的原則，達(dá)到排水通暢、防水可靠、經(jīng)濟(jì)合理、不留后患的目的；在保證隧道放排水效果的前提下，加強(qiáng)防水、堵水措施，盡量減小隧址區(qū)地下水的流失、避免對(duì)水文地質(zhì)環(huán)境造成重大影響。 （2）洞身排水措施 1） 在初期支護(hù)中根據(jù)地下水量大小按規(guī)定間距設(shè)置環(huán)向排水管將水引入襯砌兩側(cè)墻腳設(shè)置的縱向排水花管中，設(shè)計(jì)是按每10m一道，施工中可根據(jù)裂隙水發(fā)育情況調(diào)整間距； 2）隧道兩側(cè)邊墻初期支護(hù)底部設(shè)置φ110HDPE雙壁打孔波紋管作為縱向排水管以引排襯砌后地下水； 3）隧道路面左右兩側(cè)設(shè)置排水溝，作為隧道的縱向排水溝排出路面；路面下設(shè)置中心排水溝排出地下水； 4）隧道縱向根據(jù)開挖后地下水情況設(shè)置φ110HDPE橫向引水管將墻背縱向排水管中的水引排至隧道中心水溝內(nèi)，橫向引水管設(shè)置間距數(shù)量按10m一道計(jì)算。 5）縱向排水花管、中心排水溝及路面兩側(cè)邊溝間隔適當(dāng)距離設(shè)置檢查井，方便維修及利用高壓水沖洗疏通。 （3）洞身防水措施 1）+350/m2無紡布組成復(fù)合防水層；明洞及洞門段采用350g/m2無紡布++350/m2無紡布復(fù)合防水層。 2） 二次襯砌采用抗?jié)B混凝土澆筑，保證二次襯砌抗?jié)B等級(jí)不低于S8. 3） 隧道施工縫采用帶注漿管的膨脹止水條、沉降縫采用橡膠止水帶。在襯砌結(jié)構(gòu)變化處設(shè)沉降縫。 （4）洞口排水設(shè)計(jì) 為防止過多的地表水匯集至洞門頂部，在洞口邊仰坡坡頂外5m設(shè)置洞外截水溝，將其以外的水流截排至天然水溝或路面邊溝內(nèi)；進(jìn)洞方向?yàn)榻灯碌乃淼蓝纯?，％反坡，以防止洞外路基段匯水流入隧道內(nèi)。 隧道開挖方案的分析及優(yōu)化選擇 常用的隧道開挖方法[3],[4] 隧道開挖方法主要是根據(jù)隧道的地質(zhì)條件決定的，同時(shí)也必須考慮機(jī)械設(shè)備情況、材料情況、技術(shù)水平、隧道長度、斷面積大小、工期要求及經(jīng)濟(jì)效益等因素；在做法上要加強(qiáng)管理，能做到均衡生產(chǎn)，符合快速、優(yōu)質(zhì)、安全、節(jié)約的原則。 隧道工程不同于其他工程的顯著特點(diǎn)之一，就是在有限空間內(nèi)，必須使有效設(shè)備和人員，協(xié)調(diào)而高效的發(fā)揮作用，才能在單位時(shí)間內(nèi)取得良好的效果，它涉及的因素很多，如施工機(jī)具及其配套綜合能力、機(jī)具設(shè)備是否與所采用的施工方案相適應(yīng)、施工方案是否與所處地質(zhì)環(huán)境和支護(hù)手段協(xié)調(diào)、領(lǐng)先工序與后續(xù)工序的配合、組織指揮和管理水平，這些都是影響施工進(jìn)度各項(xiàng)指標(biāo)完成的因素?，F(xiàn)列出幾種常用的隧道開挖方法，以進(jìn)行優(yōu)化比選。（1）臺(tái)階法臺(tái)階法是指在不同的時(shí)間內(nèi)，把隧道斷面分成兩部分進(jìn)行開挖。如圖32所示。圖32 臺(tái)階法開挖順序1．上半部開挖 這一施工法分為正、反臺(tái)階兩種方法施工。根據(jù)臺(tái)階長度的不同可以劃分為長臺(tái)階法、短臺(tái)階法和超短臺(tái)階法三種，應(yīng)根據(jù)要求選用合理的開挖方法。臺(tái)階法使用與淺埋或特淺埋隧道、大跨度隧道、圍巖軟弱、巖石破碎、構(gòu)造復(fù)雜及圍巖自穩(wěn)能力差的隧道等。（2）分步開挖留核心土法 這種方法將斷面分成環(huán)形拱部、上部核心土和下部臺(tái)階三個(gè)部分，施工順序如圖33所示。該方法主要適用于土質(zhì)圍巖及軟弱圍巖，主要優(yōu)點(diǎn)：由于上部留有核心土支擋著開挖面， 圖33 分部開挖預(yù)留核心土法 而且能迅速及時(shí)地施作拱部初期支護(hù)，所以開挖工作面穩(wěn)定性較好，核心土和下部開挖都是在拱部初期支護(hù)下進(jìn)行的，施工安全行好（3）中墻隔法（CD法）該方法施工順序如圖34所示。圖34 CD法開挖順序圖 2. 先行導(dǎo)坑中部開挖 3. 先行導(dǎo)坑下部開挖 5. 后行導(dǎo)坑中部開挖 6. 后行導(dǎo)坑下部開挖對(duì)于隧道，可以先開通側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后行導(dǎo)坑上、中、下三部分，隔各臺(tái)階間的距離可根據(jù)圍巖情況采用短臺(tái)階法或超短臺(tái)階法。當(dāng)圍巖級(jí)別較好時(shí)，每側(cè)導(dǎo)坑均可只設(shè)上、下臺(tái)階。此法適用于斷面跨度大、地表沉陷難以控制的軟弱松散圍巖中的淺埋隧道。（4）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡法）該方法施工順序如圖35所示。圖35 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖順序 此法雖然開挖斷面分塊較多，對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)增加，且初期支護(hù)全斷面的時(shí)間長，但每個(gè)