所谓“隧道”,是指“在保留上部地层前提下,公路设计乙级,开挖出能够提供某种用途的地下空间”。
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我国是一个发展中国家,举国正在进行大规模的基础建设活动,尤其是西部大开进行得如火如荼,西部正是我国高原多山地带。由于隧道在缩短线路长度、穿越不良地质地段、提高道路的可靠性和安全性及在运营阶段比路堑因滑坡、落石等病害维修费用少等方面的优点及国防意义上的隐蔽性,因此在未来的几十年内中国必将设计及修建大量的铁路、公路隧道。
这类隧道主要工程特征是:
· 限界标准高,断面较大,通常为双洞结构,故对结构的各种使用功能要求均较高;
· 洞内附属设施标准和要求,如照明、通风、消防与交通监控等设施,要远远高于铁路隧道 。
隧道支护结构的类型:
· 整体式混凝土支护(模注混凝土支护)
· 锚杆支护
· 喷射混凝土支护
· 复合式支护结构
复合式衬砌是与喷锚支护和新奥法施工结合起来进行的。具体做法是先在洞壁表面上喷射一层混凝土(5~20cm厚),有时也同时施加锚杆,凝固以后形成一个薄层的柔性支护结构,允许它有限度地产生变形,把围岩因开挖坑道而引起的形变能量尽量吸收,并把洞壁的位移逐渐地稳定下来,使外衬与围岩共同组成的初步支护体系处于平衡状态,
在施工的同时,及时地量测支护变形的信息,把这些信息反馈到施工和结构的设计中去,据以确定内衬的最佳施作时间和适宜厚度,在外衬变形基本稳定以后,再施作内衬。
复合式衬砌既能调动围岩的自承能力,又可以充分发挥结构的承载能力。
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技术标准
隧道净宽: 0.75+0.25+0.5+2×3.75+0.5+0.25=9.75m
净 高: 5.0m
设计行车速度:80km/h
CO允许浓度: 正常运行 200ppm
发生事故时(15min)250ppm
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设计规范
《公路隧道设计规范》JTJ026-90
《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999
《公路工程技术标准》JTJ001-97
《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001
《地下工程防水技术规范》GB50108-2001 。
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隧道洞门设计
常吉路隧道以“早进洞、晚出洞”为原则,洞门型式结合实际地形、地质情况选定。
结构形式有端墙式洞门和削竹式洞门。
端墙式洞门墙顶依山势设计成流线型,端墙正面镶深色花岗岩,拱圈及帽石正面贴瓷砖进行饰面美化。边仰坡及明洞顶采用植草绿化。
为了施工时顺利进洞,避免大开挖,控制边仰坡高度,在洞门的成洞面均设置了锚喷防护。成洞面仰坡开挖,在施工过程中注意从上到下,边开挖边防护,严禁放大炮。
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隧道结构设计
隧道结构设计以新奥法原理为指导,除明洞外,各类衬砌均采用复合式衬砌。Ⅱ、Ⅲ类围岩初期支护和二次衬砌共同承载,按承载结构设计。Ⅳ类围岩由初期支护受力,二次衬砌按构造要求设计,作为安全储备。隧道以中空锚杆(砂浆锚杆)、喷射砼作为初期支护,以钢筋砼(Ⅱ类围岩)、素砼(Ⅲ、Ⅳ类围岩)作为二次衬砌,初期支护与二次衬砌间设置复合防水层。
明洞设计荷载只考虑回填土荷载及结构自重荷载,顶部回填土不容许超过设计回填厚度,以保证结构工作条件与设计吻合。
隧道内路面为水泥混凝土路面,从人行道起两侧边墙4.0m高范围内铺设瓷砖,其余部分皆涂防火涂料。
隧道超挖要求控制在设计回填量以内,Ⅱ、Ⅲ类围岩超挖采用C20喷射砼回填,Ⅳ类围岩超挖采用模筑砼回填。
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辅助施工设计
1洞口长管棚
设置在较差的Ⅱ类围岩浅埋地段或偏压地段,采用外径为108mm、壁厚6mm热轧无缝钢管制作,长度30~40m,由基本段为3m、6m的两种无缝钢管采用丝扣连接而成,连接点要求错开。环向间距50cm,注浆采用水泥-水玻璃浆液;定位和导向采用C25号钢筋混凝土套拱,套拱要求在明洞外轮廓线以外施作。要求在长管棚施工完成后,在其保护下再进洞。
2超前注浆小导管
设置在Ⅱ类围岩和Ⅲ类围岩浅埋地段,采用外径为42mm、壁厚3.5mm热轧无缝钢管制作钢花管注浆加固,小导管环向间距30cm注浆采用水泥-水玻璃浆液;要求注浆完成后将小导管尾部焊接在钢拱架上。
3 超前锚杆
设置在Ⅲ类围岩一般地段,用于加固拱部软弱围岩;锚杆采用Φ22砂浆锚杆,锚杆环向间距50cm;要求锚杆保持不小于1.0m的搭接长度,尾部焊接在系统锚杆的尾部。
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防排水设计
区域围岩地下水以裂隙水为主,隧道防排水设计采取防、排、堵相结合的综合治理原则,即在暗洞段复合衬砌间设防水层,在墙脚上设有泄水孔,将滞留在喷层与防水层之间的裂隙水引入隧道洞内纵向排水沟,泄水孔间隔5m。隧道拱部及边墙二次衬砌采用S8防水混凝土作为第二道防水措施,使隧道达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。
地表水采用截水天沟,洞门顶部排水沟,在边墙背后设渗水盲沟,使洞内外形成一个完整畅通的排水系统。
防水层采用1.2mm厚PVC防水卷材+无纺布复合防水层;防水剂采用WG-HEA型防水剂,掺量为水泥用量的8%;施工缝采用BWⅡ缓膨型橡胶止水条,沉降缝采用中埋式橡胶止水带。施工缝和沉降缝处同时设背贴式止水带作为分区域注浆的分隔带。
复合防水板施工应采用无钉工艺施工。
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隧道的附属工程及预埋件设计
隧道内路面采用为水泥混凝土路面,厚27cm,其下设置15cmC15混凝土整平层。车行横洞采用20cm厚水泥砼路面。
隧道内两侧边墙从人行道起4m高范围内铺设瓷砖,其余部分采用12mmS330防火涂料喷涂。
隧道按250m设置人行横洞、750m设车行横洞,(基本每250m有1个横通道)做为巡查、维修、救援通道。
根据隧道长度、纵坡及交通量等,隧道采用自然通风和纵向射流风机通风两种形式,射流风机采用SDS112T-4P-30型射流风机,分近、远期实施。
隧道内全部采用灯光照明。
隧道洞内于道路前进方向右侧,每隔50m左右设一消火栓室,每隔250m左右设一消防设备洞室,前进方向左侧每隔50m左右设置检修动力插座。隧道照明电缆普里卡金属套管在二衬施工时需对应预埋,隧道的照明和消防设计具体见隧道设备标。隧道监控系统设计及交通工程见相关设计图册,隧道施工时必须对照设计图做好有关部件的预埋工作。
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连拱隧道施工步骤
1——开挖中导洞
2——中导洞初期支护
3——中隔墙施工、回填右侧夯填土及回填砼
4——开挖左洞侧导坑
5——左洞侧导坑初期支护
6——开挖左洞上台阶
7——施作左洞上部初期支护
8——开挖左洞下台阶
9——施作左洞防水层、二次衬砌及仰拱
10——开挖右洞侧导坑
11——施作右洞侧导坑初期支护
13——施作右洞上部初期支护
14——开挖右洞下台阶
15——施作右洞防水层、二次衬砌及仰拱