【正文】 隧道工程項目開挖設計方案1 隧道總體設計（1）隧道平面及縱斷面設計 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。 隧道縱斷面設計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、通風照明等機電設施前期投入及后期運營費用。 隧道進出口平、縱面線形指標均滿足3s行程的要求。 （2）緊急停車帶及橫通道設計 根據(jù)公路設計規(guī)范要求，隧道設置了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)設計 （1）建筑限界設計 依據(jù)現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標準》及《公路隧道設計規(guī)范》，結(jié)合本項目技術(shù)標準及相關(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)輪廓設計 隧道內(nèi)輪廓設計以建筑限界為基礎，綜合考慮路面超高、襯砌結(jié)構(gòu)受力特點、通風照明及消防設施布置空間、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)輪廓均采用受理條件好的單心圓形式。隧道采用滿足路面超高177。4%的R=555cm內(nèi)輪廓。斷面尺寸見設計圖。 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)因素擬定：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現(xiàn)順適過渡，隧道拱頂采用R=；停車帶內(nèi)輪廓圖詳見設計圖。 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；，具體布置見設計圖。（3）明洞襯砌設計[1][2] 隧道明洞段采用明挖法施工，整體模筑襯砌結(jié)構(gòu)；明洞段臨時邊仰坡采用噴錨防護，噴錨防護采用噴射混泥土+錨桿+鋼筋網(wǎng)的復合防護形式，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)設計[1],[2] 本路段隧道襯砌結(jié)構(gòu)均按照新奧法原理進行設計，隧道采用復合式襯砌，即初期支護采用錨網(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，二次襯砌為模筑混凝土或鋼筋混凝土。襯砌設計支護參數(shù)通過工程類比和計算分析綜合確定。隧道襯砌設計的主要原則為：① 初期支護：對于Ⅳ～Ⅴ級圍巖由工字鋼拱架（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，而對于Ⅲ級圍巖則由系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土組成。對于Ⅴ級洞口段圍巖軟弱、壓力較大的段落則根據(jù)實際情況設置臨時仰拱以控制圍巖變形。② 超前支護：本路段隧道設計采用的超前支護措施主要有超前打管棚、超前小導管。超前的管棚一般設于兩端洞口，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；超前小導管：適用于V級圍巖或IV級較差圍巖段，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間應根據(jù)圍巖地質(zhì)情況和施工監(jiān)測數(shù)據(jù)確定。設計時結(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參數(shù)見下表： 明洞支護、襯砌參數(shù)表襯砌類型 支護參數(shù)S—VaS—VbS—VcS—IVaS—IVbS—IVcS—IIIa初期支護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超前支護小導管型號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120b118118114格柵格柵間距（cm）606080100100120—預留變形量（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、白云巖中進行隧道開挖時會遇到隱伏性巖溶、溶洞。施工中必須重視超前探測，及時采用相應處治措施。對于巖溶水量較小，與外界無水力聯(lián)系的溶洞，可用排水管將水導入中心水溝。如果巖溶水量較大，無法一時排干，且與外界有水力聯(lián)系時，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)形式進行處治，注意在襯砌背后設有充足的疏排措施。 （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。設計采用加強襯砌方案，施工時應做好施工組織，避免載重車在拱頂頻繁通過；采用合理的施工方案，降低爆破施工對圍巖的擾動；加強對地表、圍巖、初期支護狀態(tài)的施工監(jiān)測，根據(jù)地層情況對拱頂圍巖進行加固，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行后續(xù)施工，避免因施工工藝不當導致地面下沉、開裂和二次產(chǎn)生縱、斜向裂縫及拱腳錯位。 隧道防排水設計（1）洞身防排水設計原則 隧道防排水設計以“防、排、堵、截相結(jié)合”的原則，達到排水通暢、防水可靠、經(jīng)濟合理、不留后患的目的；在保證隧道放排水效果的前提下，加強防水、堵水措施，盡量減小隧址區(qū)地下水的流失、避免對水文地質(zhì)環(huán)境造成重大影響。 （2）洞身排水措施 1） 在初期支護中根據(jù)地下水量大小按規(guī)定間距設置環(huán)向排水管將水引入襯砌兩側(cè)墻腳設置的縱向排水花管中，設計是按每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)邊墻初期支護底部設置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)設置排水溝，作為隧道的縱向排水溝排出路面；路面下設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)，橫向引水管設置間距數(shù)量按10m一道計算。 5）縱向排水花管、中心排水溝及路面兩側(cè)邊溝間隔適當距離設置檢查井，方便維修及利用高壓水沖洗疏通。 （3）洞身防水措施 1）+350/m2無紡布組成復合防水層；明洞及洞門段采用350g/m2無紡布++350/m2無紡布復合防水層。 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)變化處設沉降縫。 （4）洞口排水設計 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)；進洞方向為降坡的隧道洞口，％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，同時也必須考慮機械設備情況、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)濟效益等因素；在做法上要加強管理，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之一，就是在有限空間內(nèi)，必須使有效設備和人員，協(xié)調(diào)而高效的發(fā)揮作用，才能在單位時間內(nèi)取得良好的效果，它涉及的因素很多，如施工機具及其配套綜合能力、機具設備是否與所采用的施工方案相適應、施工方案是否與所處地質(zhì)環(huán)境和支護手段協(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度各項指標完成的因素?，F(xiàn)列出幾種常用的隧道開挖方法，以進行優(yōu)化比選。（1）臺階法臺階法是指在不同的時間內(nèi)，把隧道斷面分成兩部分進行開挖。如圖32所示。圖32 臺階法開挖順序1．上半部開挖 這一施工法分為正、反臺階兩種方法施工。根據(jù)臺階長度的不同可以劃分為長臺階法、短臺階法和超短臺階法三種，應根據(jù)要求選用合理的開挖方法。臺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階三個部分，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：由于上部留有核心土支擋著開挖面， 圖33 分部開挖預留核心土法 而且能迅速及時地施作拱部初期支護，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下進行的，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. 先行導坑中部開挖 3. 先行導坑下部開挖 5. 后行導坑中部開挖 6. 后行導坑下部開挖對于隧道，可以先開通側(cè)壁導坑開挖后行導坑上、中、下三部分，隔各臺階間的距離可根據(jù)圍巖情況采用短臺階法或超短臺階法。當圍巖級別較好時，每側(cè)導坑均可只設上、下臺階。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)壁導坑法（眼鏡法）該方法施工順序如圖35所示。圖35 雙側(cè)壁導坑法開挖順序 此法雖然開挖斷面分塊較多，對圍巖的擾動次數(shù)增加，且初期支護全斷面的時間長，但每個