隧道施工設(shè)計

設(shè)計題目：石家莊隧道工程設(shè)計（3組）專業(yè)班級：土隧10-1專業(yè)：隧道與地下工程學(xué)號：姓名：張繼曌指導(dǎo)教師：曹志軍開題日期：2023年11月11日完畢日期：2023年11月22日大連交通大學(xué)土木與安全工程學(xué)院TOC\o"1-3"\h\u25299一、石家莊隧道工程基本概況 2112461、位置和線形 2144242、洞身段地質(zhì)情況 27385二、石家莊隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容 3203001、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 3247012、平縱面設(shè)計 366523、橫斷面設(shè)計 312858三、石家莊隧道施工方案設(shè)計 4142121、隧道總體施工方法 4105062、洞身施工設(shè)計 5199643、開挖方法和過程 5147274、防排水施工設(shè)計 7212365、不良地質(zhì)地段設(shè)計對策 8289176、輔助施工措施 873647、隧道路面 8311808、環(huán)境保護 8111439、動態(tài)設(shè)計 915697四、石家莊隧道爆破設(shè)計 9202371、周邊眼的爆破 9213122、掏槽形式的擬定 9134843、爆破器材的選擇 9142394、循環(huán)進尺的擬定 971165、爆破參數(shù)的擬定 10164214)計算各種炮眼的長度L及同一平面上兩掏槽炮眼眼口間的距離B： 11226985）鉆爆參數(shù)表 11219806)裝藥結(jié)構(gòu) 1217327參考文獻： 13一、石家莊隧道工程基本概況1、位置和線形石家莊隧道位于寧武縣石家莊鎮(zhèn)，隧址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕基巖小起伏低中山區(qū)，海拔高程1550-1405米，相對高差55米。微地貌為基巖山梁、陡坡，隧址區(qū)基巖裸露。該隧道位于長度超過3000m的長距離直線上，假如設(shè)立分離式隧道，將導(dǎo)致分離路基長度偏長，隧道前后段路基工程量增長較大，所以設(shè)計為雙連拱隧道。進口里程為HK70+220，出口里程為HK70+525，全長305米。隧道位于直線上，隧道洞內(nèi)縱坡為0.882%。隧道底板最大埋深55米。屬短隧道。全線采用四車道高速公路建設(shè)，設(shè)計速度采用60Km/h。2、洞身段地質(zhì)情況洞身段圍巖灰黃色砂巖，強風(fēng)化至弱風(fēng)化，巖體較破碎～較完整，塊狀～厚層狀結(jié)構(gòu)，圍巖較穩(wěn)定，圍巖級別為Ⅳ級。具體圍巖分級見下表：石家莊隧道圍巖分級表里程長度（H）圍巖級別HK70+245~HK70+500255Ⅳ石家莊隧道位于寧白公路及石黃公路附近，交通條件較好，隧道進出洞口均與橋梁相連，需修建便道出渣。建議隧道施工方案為從保德端開始施工。石家莊隧道出渣量不大，廢渣可棄于路線北側(cè)溝谷。棄渣場頂部需平整，必須設(shè)立排水溝，以防止雨水的沖刷。二、石家莊隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容1、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)①設(shè)計速度：60Km／h；②建筑限界：凈寬9.25米，凈高5米；③車道數(shù)目與行車方式：采用雙洞雙車道。2、平縱面設(shè)計該隧道位于長度超過3000m的長距離直線上，假如設(shè)立分離式隧道，將導(dǎo)致分離路基長度偏長，隧道前后段路基工程量增長較大，所以設(shè)計為雙連拱隧道。隧道位于直線上，隧道洞內(nèi)縱坡為0.882%。3、橫斷面設(shè)計隧道全長305米，不設(shè)立緊急停車帶、車行橫洞和人行橫洞。隧道按新奧法原理設(shè)計，采用初期噴、錨、格柵鋼架支護與二次模筑混凝土的復(fù)合襯砌方案，并視地層、地質(zhì)條件增長長、短管棚、超前錨桿等預(yù)加固措施，偏壓淺埋地段還應(yīng)考慮采用地表砂漿錨桿、反壓回填等工程措施。建筑限界設(shè)計隧道單洞凈寬9.25米，行車道寬7.50米（2×3.75），左、右側(cè)路緣帶分別寬為0.5米和0.75米。建筑設(shè)計參數(shù)表公路等級設(shè)計速度（km/h)車道寬度

W側(cè)向?qū)挾萀左側(cè)余寬

C檢修道J隧道建筑

限界凈寬左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)高速公路603.50×20.50.750.2500.759.25

根據(jù)《公路隧道建筑界線橫斷面組成最小寬度》取得上表數(shù)據(jù);

檢修道高度h=0.25m，路面橫坡i%=2%;

左頂角寬度，右頂角寬度；

建筑限界高度H=5m。襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)題目可知隧道采用雙線四車道高速公路建設(shè)，故按照兩車道隧道設(shè)計復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。洞身段圍巖灰黃色砂巖，強風(fēng)化至弱風(fēng)化，巖體較破碎～較完整，塊狀～厚層狀結(jié)構(gòu)，圍巖較穩(wěn)定，圍巖級別為Ⅳ級。根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》的《兩車道隧道復(fù)合式襯砌的設(shè)計參數(shù)表》查得：石家莊隧道復(fù)合式襯砌的設(shè)計參數(shù)表圍巖級別初期支護二次襯砌厚度（cm）噴射混凝土厚度（cm)錨桿（m)鋼筋網(wǎng)鋼架拱、墻

混凝土仰拱

混凝土拱部、邊墻仰拱位置長度間距Ⅳ15—拱、墻31拱、墻

@25×25拱、墻3535隧道橫斷面尺寸圖三、石家莊隧道施工方案設(shè)計1、隧道總體施工方法隧隧道類型為雙連拱隧道。洞身Ⅳ級軟弱圍巖地段施工難度較大,必須采用強有力的輔助施工措施與初期支護相結(jié)合,相輔相成,才干完畢隧道施工任務(wù)。隧道設(shè)計采用的輔助施工措施有:超前長管棚、超前自進式錨桿、超前注漿小導(dǎo)管、超前砂漿錨桿以及洞室周邊注漿等。石家莊隧道位于寧白公路及石黃公路附近，交通條件較好，隧道進出洞口均與橋梁相連，需修建便道出渣。建議隧道施工方案為從保德端開始施工。石家莊隧道出渣量不大，廢渣可棄于路線北側(cè)溝谷。棄渣場頂部需平整，必須設(shè)立排水溝，以防止雨水的沖刷。2、洞身施工設(shè)計隧道施工應(yīng)按新奧法組織實行，重要工序采用機械化作業(yè)，隧道出渣采用無軌運送，二次襯砌澆注采用模板臺車，隧道施工開挖總體上規(guī)定拱部采用光面爆破，邊墻部采用預(yù)裂爆破，以最大限度地保護周邊巖體的完整性，同時減少超挖量，提高初期支護的承載能力。雙連拱隧道洞身Ⅳ級圍巖采用中導(dǎo)坑輔助施工，中導(dǎo)坑規(guī)定全線貫通，以便修筑中墻，施工中，先施做地質(zhì)及圍巖相對較差的一側(cè)隧道，滯后一定期間再施作另一側(cè)隧道。隧道施工過程中應(yīng)注意結(jié)合監(jiān)控量測結(jié)果，采用相應(yīng)的措施。隧道二次襯砌應(yīng)盡快施做，避免日久圍巖松弛失穩(wěn)。雨季是隧道施工事故多發(fā)季節(jié)，隧道開挖應(yīng)避開雨季，無法避免時應(yīng)充足作好臨時加固的物質(zhì)材料與方案準(zhǔn)備，以便及時支撐加固，避免隧道塌方。支護方式:采用初期噴、錨、格柵鋼架支護與二次模筑混凝土的復(fù)合襯砌方案。出渣：隧道出渣采用無軌運送二次襯砌：二次襯砌澆注采用模板臺車.3、開挖方法和過程開挖方法：隧道整體采用中洞法和長臺階法開挖中洞法：先開挖中洞并支護，在中洞內(nèi)施作隧道中墻混凝土，后開挖兩側(cè)的施工方法。使用范圍：隧道開挖全程使用中洞法開挖；長臺階法重要使用在中洞法開挖過程中的兩側(cè)洞開挖環(huán)節(jié)中。開挖過程：中洞法：先開挖中洞并支護，在中洞內(nèi)施作隧道中墻混凝土，后開挖兩側(cè)的施工方法。施工規(guī)定：中洞及各部尺寸：中洞法開挖高度為7.35m，開挖寬度為6m；因隧道總長為305m，故先貫通中洞，然后再施工兩側(cè)側(cè)洞；中洞開挖后及時施作初期支護，再分段灌筑中墻混凝土，每一縱向段長度為8m，在中墻混凝土達成設(shè)計強度后方可拆模，并進行臨時橫向支撐。④Ⅳ級圍巖三臺階臨時仰拱封閉法施工：上臺階：⑴弱爆破開挖①部。⑵噴混凝土封閉掌子面。⑶上臺階周邊部分初噴混凝土。⑷架立鋼架，并設(shè)鎖腳錨桿，安設(shè)臨時仰拱鋼架。⑸鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。中臺階：⑴弱爆破開挖②部。⑵噴混凝土封閉掌子面。⑶臺階周邊部分初噴混凝土。⑷接長鋼架，并設(shè)鎖腳錨桿，安設(shè)臨時仰拱鋼架。⑸鉆設(shè)徑向錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。下臺階：⑴弱爆破開挖③部，⑵噴混凝土封閉掌子面。⑶臺階周邊部分初噴混凝土。⑷接長鋼架，仰拱封閉成環(huán)。⑸復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。⑴根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果分析，待初期支護收斂后，拆除臨時仰拱。⑵灌筑Ⅳ部仰拱及Ⅴ部隧底填充（仰拱及隧底填充要分次施作）。第一步：1、施工超前小導(dǎo)管；2、開挖1部：3、施工1部初期支護及臨時仰拱和中墻。第二步：施工超前小導(dǎo)管；開挖2部；施工2部初期支護及臨時仰拱。第三步：施工超前小導(dǎo)管；開挖3部；施工3部初期支護及臨時仰拱。第四步：拆除側(cè)壁導(dǎo)坑臨時支護構(gòu)件；施工二次襯砌。4、防排水施工設(shè)計道防排水設(shè)計總體上遵循“以排為主，防、排、截、堵相結(jié)合”的綜合治理原則，對地表水、地下水采用妥善的解決，使洞內(nèi)外形成一個完整的暢通的防排水系統(tǒng)，達成排水通暢，防水可靠，經(jīng)濟合理、不留后患的目的，保證使用期內(nèi)行車安全、設(shè)備正常使用。隧道防排水設(shè)計重要有以下三個方面：襯砌排水在初期支護與防水層之間每間隔一定距離設(shè)立環(huán)向排水管。襯砌防水在初期支護與二次襯砌之間應(yīng)設(shè)立防水板和無紡布，二次襯砌混凝土抗?jié)B等級為S6：無紡布密度防水板應(yīng)采用易于焊接的防水卷材，厚度1.5mm，接縫搭接長度120mm。路基排水設(shè)立中心排水管，將圍巖滲水有效的排到中心排水管內(nèi)，以防止地下水上滲到路面層，影響路面層的使用壽命。隧道防水層采用EVA防水卷材+土工布，EVA防水卷材參數(shù)必須滿足國標(biāo)18173.1-2023的規(guī)定，防水卷材采用無釘工藝施工，隧道襯砌采用防水混凝土，抗?jié)B標(biāo)號不小于S8,施工縫采用緩膨型橡膠止水條+背貼式止水帶，沉降縫采用橡膠止水帶+背貼式止水帶防水。5、不良地質(zhì)地段設(shè)計對策隧道穿過軟弱地層時，由于軟弱圍巖具有較大的塑性和流變性，隧道在施工過程中圍巖的破壞方式、應(yīng)力位移釋放機理及支護方式與硬巖隧道相比有較大差別。軟弱圍巖在開挖后自承能力較低，必須采用超前支護措施或預(yù)加固圍巖以延長圍巖穩(wěn)定期間進行初期支護，以防圍巖深層產(chǎn)生松動破壞。設(shè)計和施工必須嚴(yán)格執(zhí)行“弱爆破、短開挖、強支護、早閉合、勤量測、襯砌緊跟”的原則。初期支護采用初期支護能力強的可縮型鋼支撐，二次襯砌后期要考慮較大的荷載，應(yīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。6、輔助施工措施石家莊隧道為雙車道隧道,在洞口淺埋地段及Ⅴ～Ⅳ級軟弱圍巖地段施工難度較大,必須采用強有力的輔助施工措施與初期支護相結(jié)合,相輔相成,才干完畢隧道施工任務(wù)。隧道設(shè)計采用的輔助施工措施有:超前長管棚、超前自進式錨桿、超前注漿小導(dǎo)管、超前砂漿錨桿以及洞室周邊注漿等。7、隧道路面隧道內(nèi)路面結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式瀝青混凝土，4厘米細粒式SBS改性瀝青混凝土上面層，6厘米中粒式瀝青混凝土下面層，26厘米水泥混凝土面板，15厘米低標(biāo)號混凝土整平層。8、環(huán)境保護隧道設(shè)計充足體現(xiàn)“以人為本、生態(tài)路、環(huán)保路、旅游路”的主體設(shè)計理念，隧道進出洞口設(shè)計和施工盡量減少開挖，充足體現(xiàn)“早進洞晚出洞”的原則，保護洞口自然環(huán)境。隧道施工廢水需凈化排放，隧道運營期間的洞內(nèi)清洗水和地下水分開排放；噪音和粉塵要有解決措施；隧道棄渣一方面考慮在運用作為混凝土骨料或路基填料，剩余部分集中堆放并做好坡腳防護，工程竣工后可在棄渣場表面進行植樹造林，以美化環(huán)境。9、動態(tài)設(shè)計隧道通過施工地質(zhì)超前預(yù)報、圍巖監(jiān)控量測，研究圍巖的收斂變形量測，拱頂下沉量測，仰拱底鼓量測，圍巖壓力量測，鋼拱內(nèi)力量測等，了解各分步施工中隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，結(jié)合對量測數(shù)據(jù)的科學(xué)分析和論證，合理調(diào)整支護參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計，保證工程的安全性、經(jīng)濟性達成最佳狀態(tài)。四、石家莊隧道爆破設(shè)計1、周邊眼的爆破在Ⅳ級、Ⅴ級圍巖地段采用光面爆破，控制超欠挖，減少對圍巖的擾動。2、掏槽形式的擬定計劃采用四眼菱形斜眼掏槽,垂直楔形掏槽。垂直楔形掏槽爆破參數(shù)表圍巖級別αa(cm)b(cm)炮眼數(shù)量（個）Ⅳ級70°703043、爆破器材的選擇炸藥：干燥地段采用2#巖石硝銨炸藥，藥卷直徑35mm。雷管：在正常地段采用非電毫秒雷管。4、循環(huán)進尺的擬定重要根據(jù)地質(zhì)條件考慮，Ⅳ級圍巖每循環(huán)開挖進尺控制在2.4～4m5、爆破參數(shù)的擬定1)炮眼直徑：38mm2)炮眼深度L:

實行施工中取3.5m。

每一循環(huán)進尺為3.5×0.9=3.15m。

故掏槽眼及眼底深度。

輔助眼、幫眼、頂眼深度。3)炮眼數(shù)目N：依據(jù)《爆破工程師手冊（隧道）》；q-單位炸藥消耗量(Ⅳ級圍巖1.1kg/m3)s-開挖面積(Ⅳ級圍巖68.75)-每1m藥卷炸藥質(zhì)量（Ⅳ級圍巖0.45）r-每米炮眼長度裝藥量(藥卷直徑35mm，取0.96）中導(dǎo)坑炮眼數(shù)：（S=15.625）側(cè)洞炮眼數(shù)：（一側(cè)S=26.56)