【正文】 要的空間還要考慮仰拱曲率的影響并根據(jù)施工方法確定出安全經(jīng)濟(jì)合理的斷面形式和尺寸 10 多年來(lái)我國(guó)公路隧道建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大各地在設(shè)計(jì)隧道橫斷 面時(shí)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一隧道輪廓有采用單心圓的有三心圓的既有尖拱又有坦拱曲率不一甚至同一條公路上出現(xiàn)幾種不同內(nèi)輪廓的斷面這既影響洞內(nèi)設(shè)施的布置義不利于施工時(shí)襯砌模板的制作而在國(guó)外和我國(guó)的鐵路隧道中已在推動(dòng)斷面標(biāo)準(zhǔn)化因此此次規(guī)范修訂應(yīng)在橫斷面輪廓設(shè)計(jì)方面推行標(biāo)準(zhǔn)化 經(jīng)過(guò)多年的工程實(shí)踐和內(nèi)力分析我們認(rèn)為隧道內(nèi)輪廓統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為拱部為單心半圓側(cè)墻為大半徑圓弧仰拱與側(cè)墻間用小半徑圓弧連接 334 施工計(jì)劃 隧道工程是施工性特別強(qiáng)的工程設(shè)計(jì)與施工密不可分在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)制訂合理的施工計(jì)劃這里所說(shuō)的施工計(jì)劃不是施工單位自身作的具體施工策化 而是影響設(shè)計(jì)所應(yīng)考慮的事項(xiàng) 施工計(jì)劃的一般流程所涉及到的要素相互關(guān)聯(lián)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程在編制時(shí)應(yīng)從粗略階段到詳細(xì)階段并逐步提高各要素的討論精度不斷反饋使各要素有機(jī)地達(dá)到一定程度的平衡 1 隧道施工方法是開(kāi)挖方式開(kāi)挖方法支護(hù)方式洞內(nèi)運(yùn)輸方式輔助方法和通風(fēng)方式等的總稱(chēng)它應(yīng)通過(guò)對(duì)隧道斷面長(zhǎng)度雙洞與否工期地質(zhì)條件自然環(huán)境條件等綜合研究后確定開(kāi)挖方式是指爆破開(kāi)挖掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖人力開(kāi)挖等開(kāi)挖手段開(kāi)挖方法是指全斷面法臺(tái)階法導(dǎo)坑法分部法等開(kāi)挖方法支護(hù)方式有錨桿噴射混凝土鋼支撐鋼筋網(wǎng)構(gòu)件支撐等它們可單獨(dú)使用也可組合使用襯砌混凝土支模方 式有全斷面整體式和分塊拼裝式洞內(nèi)運(yùn)輸方式有無(wú)軌式和有軌道式輔助方法主要是指在穩(wěn)固開(kāi)挖面和處治涌水的超前錨桿小導(dǎo)管管棚藥液注漿凍結(jié)混凝土注漿 2 特長(zhǎng)隧道時(shí)應(yīng)將整個(gè)工程劃分為若干施工區(qū)段以縮短工期和降低工程費(fèi)特長(zhǎng)隧道施工區(qū)段的劃分在我國(guó)歷來(lái)是業(yè)主決定而業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)中涉及到的縱坡水文地質(zhì)條件棄渣以及土石方量平衡等因素不如設(shè)計(jì)者熟悉因此設(shè)計(jì)者有責(zé)任根據(jù)有關(guān)因素提出施工分段的合理長(zhǎng)度和劃分點(diǎn) 3 是否設(shè)置輔助通道應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度地質(zhì)條件等因素綜合考慮一般來(lái)講只有特長(zhǎng)隧道才設(shè)輔助通道并應(yīng)考慮隧道土建施工完成后輔助通道的其它用 途例如作為營(yíng)運(yùn)通風(fēng)的風(fēng)道或避難通道等繼續(xù)發(fā)揮它的作用即多用途的輔助通道才是經(jīng)濟(jì)合理的 4 應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模施工方法施工環(huán)境等決定施工主要機(jī)械設(shè)備 洞內(nèi)主要的機(jī)械和設(shè)備有掘進(jìn)機(jī)大型鑿巖機(jī)支架式?jīng)_鉆錘多臂鉆孔臺(tái)車(chē)鏟斗裝載機(jī)自卸卡車(chē)混凝土攪拌罐車(chē)混凝土噴射機(jī)錨桿鉆孔機(jī)整體式襯砌模板臺(tái)車(chē)抽水泵等 34 襯砌結(jié)構(gòu)選擇 341 襯砌方式 公路隧道作為道路工程永久性構(gòu)筑物應(yīng)避免隧道圍巖日久風(fēng)化和水的侵蝕產(chǎn)生松弛掉塊坍塌甚至圍巖失穩(wěn)危及行車(chē)安全隧道建成后能適應(yīng)長(zhǎng)期營(yíng)運(yùn)的需要隧道投入營(yíng)運(yùn)后補(bǔ)作襯砌加固圍巖非常困難技術(shù)經(jīng)濟(jì)安全方面 都是不合理的因此規(guī)范規(guī)定隧道應(yīng)作襯砌 隧道支護(hù)襯砌有噴錨襯砌整體式襯砌復(fù)合式襯砌 1 噴錨襯砌是噴混凝土支護(hù)噴混凝土＋錨桿支護(hù)噴混凝土＋錨桿鋼筋網(wǎng)支護(hù)噴混凝土＋錨桿鋼筋網(wǎng)＋鋼架支護(hù)的統(tǒng)稱(chēng)是一種加固圍巖控制圍巖變形能充分利用和發(fā)揮圍巖自承能力的支護(hù)襯砌形式具有支護(hù)及時(shí)柔性緊貼圍巖與圍巖共同變形等特點(diǎn)在受力條件下比整體式襯砌優(yōu)越對(duì)加快施工進(jìn)度節(jié)約勞動(dòng)力及原材料降低工程成本等效果顯著能保證圍巖的長(zhǎng)期穩(wěn)定但是由于噴錨襯砌剛度較小在圍巖自穩(wěn)能力較差的 IV～ VI 級(jí)圍巖中穩(wěn)定性和防止水侵蝕方面經(jīng)驗(yàn)不多材料及施工工藝還有待進(jìn) 一步提高因此在 IVVI 級(jí)圍巖中不宜單獨(dú)采用噴錨支護(hù)作永久襯砌 2 整體式襯砌是被廣泛采用的襯砌形式有長(zhǎng)期的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)技術(shù)成熟適應(yīng)多種圍巖條件因此在隧道洞口段淺埋段及圍巖條件很差的軟弱圍巖中采用整體式襯砌較為穩(wěn)妥可靠 3342 復(fù)合式襯砌 1 復(fù)合式襯砌是 由兩層襯砌組合而成的中間設(shè)防水層我國(guó)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路隧道已全部采用復(fù)合式襯砌三級(jí)公路隧道也大量采用其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定防水和襯砌外觀均能滿(mǎn)足公路隧道使用的基本要求適合多種地質(zhì)條件技術(shù)較為成熟是目前公路隧道最好的襯砌結(jié)構(gòu)形式復(fù)合式襯砌已成為公路隧道襯砌的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式因此一般情況下應(yīng)采用復(fù)合式襯砌 2 復(fù)合式襯砌初期支護(hù)多采用噴錨柔性支護(hù)具有支護(hù)及時(shí)柔性的特點(diǎn)并在一定程度上能夠隨著圍巖的變形而變形能很好地發(fā)揮圍巖的自承能力由于噴射混凝土錨桿鋼筋網(wǎng)鋼架等的作用各不相同初期支護(hù)的剛度與其組成成分有密切關(guān)系故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根 據(jù)工程地質(zhì)水文地質(zhì)隧道斷面尺寸覆蓋層厚度等條件選擇初期支護(hù)的組成確定初期支護(hù)的剛度初期支護(hù)是永久襯砌的一部分宜采用全長(zhǎng)粘結(jié)型的各類(lèi)錨桿 3 二次襯砌應(yīng)采用剛度較大整體性好外觀平順的模筑混凝土襯砌為防止應(yīng)力集中宜采用連接圓順等厚的襯砌截面施工也易控制復(fù)合式襯砌中的二次襯砌應(yīng)符合整體式襯砌的相關(guān)規(guī)定 4 一般情況下圍巖開(kāi)挖暴露后周邊圍巖會(huì)產(chǎn)生一定的變形為了使襯砌所承受的變形壓力最小允許圍巖產(chǎn)生一定的變形釋放一定的能量故在確定開(kāi)挖尺寸時(shí)應(yīng)預(yù)留必要的變形量預(yù)留變形量的大小應(yīng)根據(jù)圍巖地質(zhì)條件采用工程類(lèi)比法確定表 31 是根 據(jù)近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)采用的情況和現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)分析提出來(lái)的當(dāng)無(wú)類(lèi)比資料時(shí)可參照使用一般Ⅱ級(jí)圍巖變形量小并且多有超挖所以可不預(yù)留變形量而 III IV 級(jí)圍巖則有不同程度的變形特別是軟弱圍巖含淺埋隧道的情況比較復(fù)雜要確定統(tǒng)一預(yù)留變形量是不合適的在施工期間必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)結(jié)果修正隧道支護(hù)參數(shù)見(jiàn)附表 351 荷載 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式 這種模式是假定已知地壓荷載和地層對(duì)結(jié)構(gòu)變形的約束力前者在淺埋松散巖土荷載條件下為已知后者均為假定的條件下按彈性地基上桿件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)原理進(jìn)行襯砌內(nèi)力計(jì)算這種設(shè)計(jì)方法的概念與地面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相近容易理解計(jì)算也比較簡(jiǎn)單受力明確容易被設(shè)計(jì)人員接受具有一定的實(shí)用性這個(gè)方法在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是我國(guó)中小隧道及淺埋隧道的主要設(shè)計(jì)方法但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐發(fā)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)模式不能反映實(shí)際情況致使支護(hù)結(jié)構(gòu)很厚材料浪費(fèi)很大 352 信息化設(shè)計(jì)模式 20世紀(jì) 6070年代隧道支護(hù)設(shè)計(jì)原則已逐漸被新奧法取代逐漸演變出信息化模式其特點(diǎn)是隧道開(kāi)挖后把圍巖和支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)的變化動(dòng)態(tài)作為判定圍巖穩(wěn)定的依據(jù)把施工監(jiān)測(cè)所獲得的信息加以處理并與工程類(lèi)比法相結(jié)合建立一些必要的判斷準(zhǔn)則據(jù)此利用量測(cè)結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)反饋修改支護(hù)設(shè)計(jì)這種設(shè)計(jì)施工現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)為一體并通過(guò) 量測(cè)信息反饋進(jìn)行安全施工決策和支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法就是信息化設(shè)計(jì)方法目前我國(guó)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定襯砌設(shè)計(jì)通過(guò)工程類(lèi)比法和結(jié)構(gòu)計(jì)算綜合分析確定 353 連續(xù)介質(zhì)模型 巖石力學(xué)解析法和數(shù)值法 解析法難以適應(yīng)隧道工程復(fù)雜的地質(zhì)條件目前應(yīng)用較少常用的數(shù)值計(jì)算方法主要是巖石力學(xué)有限元法其次是邊界元法 354 典型類(lèi)比分析法 典型類(lèi)比分析法是當(dāng)代新奧法隧道工程支護(hù)設(shè)計(jì)的一種新技術(shù)是在中國(guó)新奧法隧道工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)信息化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展在隧道開(kāi)挖前應(yīng)用此法對(duì)圍巖的變形特性與破壞形態(tài)作出定量分析和預(yù)測(cè)在施工中利用 圍巖量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行位移反分析修正設(shè)計(jì)應(yīng)用變形率比值判別法對(duì)圍巖穩(wěn)定性支護(hù)效果作出定量判別 由于地質(zhì)條件的千變?nèi)f化上述各種方法各有適用的場(chǎng)合和局限性因此重要隧道在進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)多種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較經(jīng)驗(yàn)方法和理論方法綜合應(yīng)用專(zhuān)家指出對(duì)隧道支護(hù)尚不能完全弄清的復(fù)雜問(wèn)題來(lái)說(shuō)將經(jīng)驗(yàn)與理論相結(jié)合即半經(jīng)驗(yàn)半理論的方法是科學(xué)的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能完全依賴(lài)計(jì)算在目前的情況下很大程度上仍需依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測(cè)這是當(dāng)今隧道工程支護(hù)設(shè)計(jì)最基本的指導(dǎo)思想和原則 36 隧道防排水 公路山嶺隧道工程修建在巖土體內(nèi)不可避免地長(zhǎng)期被水浸濕和滲透 如果地下水具腐蝕性對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)和隧道設(shè)備的腐蝕性更加劇烈路面積水行車(chē)環(huán)境惡化降低輪胎與路面的摩擦力影響行車(chē)安全寒冷地區(qū)尤其是嚴(yán)寒地區(qū)反復(fù)凍融循環(huán)在襯砌內(nèi)部造成襯砌混凝土凍脹開(kāi)裂在襯砌與圍巖之間造成凍脹引起拱墻變形破壞拱墻上懸掛冰柱冰溜侵人凈空在隧底可能凍起并形成冰坡冰錐使行車(chē)滑溜甚至無(wú)法通過(guò)因此隧道工程滲漏水成為隧道施工難點(diǎn)之一是造成當(dāng)前突出的質(zhì)量通病問(wèn)題之根源 361 水對(duì)隧道工程襯砌結(jié)構(gòu)的影響 水對(duì)隧道工程的襯砌結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生一系列有害作用主要有吸濕用毛細(xì)作用侵蝕作用滲透作用凍融作用 吸濕作用任何物質(zhì)在和氣態(tài) 的水蒸氣或液態(tài)的水接觸時(shí)都能將它們吸咐在自己表面上這種現(xiàn)象叫吸濕磚石混凝土等建筑材料都是一種非勻質(zhì)的多孔材料在空氣中和水中都有很強(qiáng)的吸濕作用隧道工程襯砌結(jié)構(gòu)的吸濕作用往往是隧道工程潮濕的主要原因 毛細(xì)作用大部分物質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)中有許多肉眼看不見(jiàn)的縫隙即毛細(xì)管這些毛細(xì)管形狀不一粗細(xì)不同遇水后只要彼此有附著力〔362 公路隧道防水等級(jí)劃分 我國(guó)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 J77 02690 對(duì)防排水的規(guī)定一般公路隧道應(yīng)做到 1 拱部不滴水邊墻不漏水 2 路面不冒水不積水設(shè)備箱洞處不滲水 3 凍害地區(qū)隧道襯砌背后不積水排水溝不凍結(jié) 汽車(chē)專(zhuān)用公路隧道則應(yīng)達(dá)到拱部墻部及設(shè)備箱洞處均不滲水 國(guó)標(biāo)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》現(xiàn) 10887 對(duì)防水分為四個(gè)等級(jí)城市公路隧道高等級(jí)公路隧道劃在二級(jí)水下隧道和一般公路隧道劃在三級(jí) 第四章 隧道設(shè)計(jì)說(shuō)明 41 設(shè)計(jì)原則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 411 設(shè)計(jì)原則及依據(jù) 《公路隧道施工技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范》 95 《公路隧道勘測(cè)規(guī)范》 85 《公路工程地質(zhì)勘測(cè)規(guī)范》 86 《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 98 《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 2021 《公路路面設(shè)計(jì)規(guī) 范》 2021 《錨桿噴射混凝土支護(hù)規(guī)范》 《公路路基設(shè)計(jì)手冊(cè)》 《巖石學(xué)》 《巖體力學(xué)》 《隧道工程》 《公路隧道設(shè)計(jì)與施工新法》 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》 412 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1 隧道設(shè)計(jì)按遠(yuǎn)期交通量 2020 年 設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)車(chē)速隧道幾何線形與凈空按 80 kmh 設(shè)計(jì) 3 隧道凈空隧道凈寬 單洞 基本總寬度 105m 隧道建筑 限界凈高 55m 檢修道凈高 25m 42 工程概況 1 陡嶺子隧道位于鳳城市劉家河鄉(xiāng)南分左右兩條隧道右線為丹東至本溪方向隧道起點(diǎn)樁號(hào)為 K67835 設(shè)計(jì)高程為 12811 米隧道終點(diǎn)為 K68525 設(shè)計(jì)高程為13147米隧道全長(zhǎng) 690米隧道縱坡為 060左線為本溪至丹東方向隧道起點(diǎn)樁號(hào)為K67765 設(shè)計(jì)高程為 12919 米隧道的終點(diǎn)樁號(hào)為 K68499 設(shè)計(jì)高程為 13177 米隧道全長(zhǎng) 734 米隧道縱坡為 0419 隧道測(cè)設(shè)中線不平行兩條隧道均位于直線段上 2 本地區(qū)地震烈度為Ⅵ度設(shè)計(jì)時(shí)按Ⅶ度設(shè)防 3 地質(zhì)概況 地形地貌隧道區(qū)地貌屬剝蝕高丘 形狀呈饅頭狀或渾圓狀沖溝發(fā)育總體呈中間高兩邊低之勢(shì)隧道軸線山頂與隧道底部最大高差 95 米地形坡度 826176。在 304 國(guó)道兩側(cè)可見(jiàn)斷層面擦痕斷層破碎帶物質(zhì)強(qiáng)烈破碎片理化 B 節(jié)理節(jié)理以剪節(jié)理為主部分為張節(jié)理以平直為主部分節(jié)理被硅質(zhì)泥質(zhì)充填淺部較深部發(fā)育其中淺部以風(fēng)化裂隙為主深部以構(gòu)造裂隙為主 14 自然條件 141 氣象水文 陡嶺隧道 穿越丘陵區(qū)山嶺表部為第四系殘坡積層其下為基巖地下水以基巖裂隙水為主淺部風(fēng)化裂隙發(fā)育透水性較好深部以構(gòu)造裂隙為主多充填透水性差地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給天然狀態(tài)下向溝谷低洼處排泄水位埋藏淺淺水面與地形坡度一致 總體水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)隧道洞身位置在地下水位以下在隧道開(kāi)挖過(guò)程中破碎帶節(jié)理裂隙發(fā)育帶會(huì)有滴水或滲水現(xiàn)象局部可能有小股涌水 地下水的水化學(xué)類(lèi)型為 HCO3SO4Ca 型水 PH 值為 777 對(duì)砼無(wú)化學(xué)性侵蝕 142 地形地貌 隧道區(qū)地貌屬剝蝕高丘形狀呈饅頭狀或渾圓狀沖溝發(fā)育總體呈中間高兩邊低之勢(shì)隧道軸線山頂與隧道 底部最大高差 95 米地形坡度 826176。 最大凍結(jié)深度為１０米地震烈度為度