老君隧道綜合設(shè)計

專業(yè)：土木工程姓名：馬鴻權(quán)指導(dǎo)教師：軒俊杰

摘要本設(shè)計名稱為“老君隧道綜合設(shè)計”，根據(jù)指導(dǎo)老師的要求及

所給定的隧道擬建區(qū)的交通、氣象、地質(zhì)、水文等條件，按照“新奧法”

施工的要求，對某山嶺高速公路上的老君隧道進行了綜合設(shè)計。

新奧法施工隧道的主要特點是：通過多種測量手段，對開挖后隧

道圍巖進行動態(tài)監(jiān)測，并以此知道隧道支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工。其核

心目的是為了“保護圍巖，調(diào)動和發(fā)揮圍巖的自承能力”。

本設(shè)計主要內(nèi)容包括：路線方案的擬定比選、隧道橫縱斷面設(shè)計、

隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計、路基路面防排水及管線溝槽設(shè)計以及施工組織設(shè)

計，并進行了隧道二次襯砌的結(jié)構(gòu)計算，同時還完成了隧道通風、照

明的計算及設(shè)計。

關(guān)鍵詞公路隧道，新奧法，初期支護，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計，通風、照明

設(shè)計，防排水，監(jiān)控量測，結(jié)構(gòu)計算

ABSTRACT

ComprehensiveDesignoftheLaoJunTunnel

ABSTRACT:Thisdesignnameas"LaoJuntunnelintegrateddesign",

Accordingtotherequirementsofguideteacherandthetransportation,

geologyhydrologyandtheconstructionrequirementsofNATM,the

comprehensivedesignismadeforLaoJunTunnelwhichisincludedina

highwayofthemountainousarea..

TheNewAustrianTunnelingMethodstartconstructionthemain

characteristicsofthetunnelis:Passvariousmeasurementmeans,afterfolio

digthetunnelroundstherocktocarryonthedynamicstatemonitor,and

withthisdesignandtheconstructionthatknowsthatthetunnelpaysto

protecttherock,transferanddeveloptoroundtherockoffromacceptthe

ability.

Thisdesignpaperincludesthefollowingseveralaspects:thedesign

andcontrastofthetunnelroute,thedesignofthetransectandvertical

sectionofthetunnel,theliningstructuredesign,thewaterproofanddrainage

systemofthepavementandsubgrade,thedesignofconstruction

organization,andcalculationofthesecondlining,thepaperalsocontains

thecalculationanddesignofventilationandlightingsystem.

KEYWORD:Roadtunnel;NATM;Waterproofanddrainage

system;Liningstructure;Ventilation;Lighting;Monitoringsurvey;

Structuralcalculation

2

目錄

緒論1

第一章老君隧道設(shè)計說明書2

1.1隧道設(shè)計概況2

1.2隧道主要技術(shù)標準3

1.3隧道設(shè)計標準規(guī)范3

1.4隧道工程水文、地質(zhì)資料4

/.4.1自然地理概況4

1.4.2地質(zhì)構(gòu)造特征4

1.4.3水文地質(zhì)條件7

1.4.4不良土質(zhì)9

1.45隧道圍巖類別..9

1.5方案比選10

/.5.2隧道位置的選擇10

1.6隧道設(shè)計概要11

/.6.1隧道洞口設(shè)計11

1.6.2隧道橫斷面設(shè)計11

1.6.3洞門設(shè)計12

1.6.4襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計n

1.6.5防排水設(shè)計13

1.6.6路面設(shè)計14

1.6.7緊急停車帶設(shè)計14

1.6.8通風照明15

1.6.9環(huán)境保護15

1.6.10施工方法及施工注意事項16

2.1施工準備17

2.2.1掌子面的掘進施工方案18

2.3大管棚預(yù)注漿超前支護設(shè)計20

2.4超前小導(dǎo)管施工設(shè)計..21

2.6V級圍巖初期支護計算26

2.6.1.確定計算參數(shù)(工程類比法)(里程:SK247+465?SK247+525)26

2.6.2計算隧道周邊設(shè)計支護阻力P,與徑向位移u,27

2.6.3.計算初期支護能提供的支護阻力P”,和允許隧道洞壁產(chǎn)生的總徑向位移u29

2.6.4.校核:32

2.7邊墻及仰拱地基支護方法32

2.7.1水平旋噴樁施工設(shè)計及工法33

27.2工法特點33

2.7.3適用范圍34

2.7.4施工工藝34

2.7.5工藝流程與操作要點35

2.7.6主要材料與機具設(shè)備36

2.7.7質(zhì)量標準36

3

2.7.8效益分析37

2.8片石混凝土換填加固37

3.2荷載確定40

3.2.1圍巖豎向均布壓力40

3.2.2圍巖水平均布壓力40

3.3襯砌幾何要素40

3.3.1襯砌幾何尺寸40

3.3.2半拱軸線長度S及分段軸長AS41

3.3.3各分塊截面中心幾何要素41

3.4計算位移43

3.4.1單位位移43

3.4.2載位移一主動荷載在基本結(jié)構(gòu)中引起的位移44

3.4.3載位移一單位彈性抗力與卜=\及相應(yīng)的摩擦力引起的位移47

3.4.4墻底（彈性地基上的剛性梁）位移52

3.4.6計算主動荷載和被動荷載（3=1）分別產(chǎn)生的襯砌內(nèi)力53

3.4.7計算最大抗力值55

3.4.8襯砌最終總內(nèi)力計算及計算結(jié)果校核56

3.4.9襯砌截面強度檢算57

第四章老君隧道通風設(shè)計及計算59

4.1基本資料59

4.2車輛組成60

4.3.1需風量計算（按40km/h計算）60

4.3.2需風量計算（按60km/h計算）64

4.3.3需風量計算（fg80km/h計算）66

4.3.4稀釋空氣中異味的新風量68

4.4通風設(shè)計計算68

4.5交通阻滯狀態(tài)下設(shè)計計算73

第五章老君隧道照明設(shè)計及計算76

5.1基本參數(shù)76

5.2基本指標76

5.2.1入口段76

5.2.2過渡段77

5.2.3中間段77

5.2.4出口段78

5.3照明設(shè)計計算及燈具布置78

5.3.1中間段照明計算78

5.3.2入口段照明計算79

5.3.3過渡段照明計算79

5.3.4出口段照明計算81

致謝與感想105

4

緒論

濕陷性黃土隧道多位黃土土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，孔隙、垂直節(jié)理發(fā)育，

地基承載力不高，具有濕陷性，在遇水侵蝕或較大荷載的作用下，隧

道則產(chǎn)生較大沉降。其基底承載力很難滿足要求，通常需對基底進行

加固。

隧道穿越濕陷性黃土地區(qū)，由于濕陷性黃土的特殊力學性質(zhì)，基

底的承載力通常較難滿足結(jié)構(gòu)的受力要求，建成后的隧道往往產(chǎn)生較

大的基底變形，基底變形除壓縮變形外，更大的變形是濕陷變形，在

隧道使用期內(nèi)如不對基底加固加上周圍水環(huán)境的變化，必將會使隧道

基礎(chǔ)發(fā)生較大的濕陷變形，致使襯砌結(jié)構(gòu)環(huán)、縱向開裂等較為嚴重的

病害，直接威脅到隧道的運營安全。為保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，積極

探索出一條針對風積砂、黃土類地質(zhì)條件下的隧道基底加固技術(shù)顯得

具有非常重要的現(xiàn)實意義。總之，隧道基底的濕陷變形不是以建筑物

的類型確定，而是由黃土濕陷特性所決定，為保證運營安全必須對黃

土隧道洞口具有濕陷性的黃土地段的基底進行有效處理。

濕陷性黃土隧道基底處理原則：根據(jù)濕陷性黃土的工程特性和濕

陷性黃土地區(qū)地基處理的經(jīng)驗，濕陷性黃土隧道基底處理的原則：內(nèi)

外兼顧，先保護后加固。水是造成黃土濕陷變形的主要因素。濕陷性

黃土隧道地基處理方案的設(shè)計，首先要考慮水對濕陷性黃土的影響，

必須做好隧道工程的系統(tǒng)排水與防水問題；其次就是做好濕陷性黃土

地基土的處理工作，增加地基承載力。對黃土而言，進行地基處理的

目的是改善土的工程性質(zhì)，減少土壤的滲透性，壓縮性，控制濕陷性

的發(fā)生。通過換土或加密等各種基底處理方法加固濕陷性黃土隧道基

1

底，或者是消除隧道基底的全部濕陷量，使處理后的基底變?yōu)椴痪哂?/p>

濕陷性；或者是消除基底的部分濕陷量，減小原有基底的總濕陷量，

控制下部未處理地層的濕陷量不超過規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。

第一章老君隧道設(shè)計說明書

1.1隧道設(shè)計概況

老君隧道位于會寧縣老君鄉(xiāng)東梁附近。上行線隧道長1375m,起訖

2

樁號為SK246+920?SK248+295,縱坡為+1.5%>-1.32%人字坡，為直線隧

道；下行線隧道長1270m,起訖樁號為XK246+940?XK248+210,縱坡為

+1.5%、-1.32%人字坡，為直線隧道。

1.2隧道主要技術(shù)標準

1.隧道按規(guī)定的遠景交通量設(shè)計，采用雙洞單向隧道

2.公路等級：山嶺重丘高速公路

3.設(shè)計交通量：1500輛/日(近期)

4.隧道設(shè)計車速：80km/h

5.隧道建筑限界

根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTGD70—2004)規(guī)定確定：

行車道：W—2X3.75m

側(cè)向?qū)挾龋?.50mLR-0.75m

檢修道：J—0.75m

限界凈高：5.00m

隧道凈高：7.032m

檢修道高：0.30m

1.3隧道設(shè)計標準規(guī)范

1.《公路工程技術(shù)標準》(JTGB01—2003)

2.《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ004—89)

3.《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTGD70—2004)

4.《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JU042—94)

5.《公路隧道通風照明設(shè)計規(guī)范》(JTJ026.1—1999)

6.《公路隧道勘測技術(shù)規(guī)范》(JTJ063—85)

3

1.4隧道工程水文、地質(zhì)資料

1.4.1自然地理概況

老君隧道位于廟背后西坡和李家灣村之間，設(shè)計為上下行分離的

雙洞根據(jù)區(qū)域地質(zhì)和綜合勘察資料，該線路隧道兩洞基本平行，兩洞

軸線相距約70米，屬淺埋松軟黃土和弱膠結(jié)巖石型長隧道。隧址區(qū)地

處黃土梁算區(qū)，橫向上為南北向延伸的丘陵，南高北低，縱向上以

SK247+680為界，中間高兩側(cè)低，東、西坡相對較緩，基本對稱。中部

未見沖溝切割地形。地貌上總體屬于盆地邊緣黃土梁郎區(qū)，西鄰大川

溝，東近陳家溝。隧址范圍內(nèi)僅出露第四系更新統(tǒng)風積、沖洪積一般

新黃土和第三系甘肅群泥巖。隧道進出口風積一般新黃土具有自重濕

陷性，沖積一般新黃土呈軟塑狀，具有高壓縮性，沖溝邊分布陷穴，

施工過程易產(chǎn)生擾動，形成高邊坡失穩(wěn)，中間洞身部分地層簡單，巖

層產(chǎn)狀水平，褶皺斷裂不發(fā)育。無滑坡、坍塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，基本

不受地質(zhì)構(gòu)造的影響，該段工程地質(zhì)條件一般。

1.4.2地質(zhì)構(gòu)造特征

1.地層巖性

隧址區(qū)揭露的地層巖性從上到下依次為：

(1)一般新黃土(QLD：淺黃色，稍濕?潮濕，半堅硬?硬塑，

土質(zhì)松散較均勻，結(jié)構(gòu)疏松，大孔隙發(fā)育，具垂直節(jié)理和濕陷性，多

蟲孔及植物根孔，局部含白色鈣質(zhì)粉末，零星見蝸牛殼。揭露層厚

21.0?47.8米，厚度變化大，風積成因，分布于整個隧道，其物理力

4

學指標為：天然含水量W=14.63?19.73%、天然孔隙比eo=0.62~1.05、

塑性指數(shù)Ip=8.93?11.96、液性指數(shù)。=0.00?0.20、壓縮系數(shù)

a=O19?0.43MPa］、壓縮模量Es=5.29?15.52MPa、剪應(yīng)力C=12.0?

29.0KPa、內(nèi)摩擦角6=16.0?28.3°,具中等偏高壓縮性。

(2)飽和黃土(QF)：淺黃、褐黃、棕黃等雜色，飽和，軟塑，局

部硬塑，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)較密實，大孔隙較發(fā)育，具水平層理，粘

粒含量較高。揭露層厚14.18?32.96米，未穿透，厚度變化大，沖積

成因，分布于隧道進出口，其物理力學指標為：天然含水量W=22.16%、

天然孔隙比e°=O68、塑性指數(shù)Ip=9.55、液性指數(shù)比=0.32、壓縮系數(shù)

a=O33MPa-i、壓縮模量Es=5.38MPa、剪應(yīng)力C=18.IKPa、內(nèi)摩擦角6

=17.3。，具中等壓縮性。

(3)一般新黃土(Q3’“)：褐黃、淺黃色，稍濕，半堅硬?硬塑，土

質(zhì)不均勻，具水平層理和濕陷性，粘粒含量較高。揭露層厚6.0米，

呈透鏡體分布，沖積成因，分布于下行線隧道進口，其物理力學指標

為：天然含水量W=14.6?15.5%、天然孔隙比e0=0.913?1.049、塑性

指數(shù)Ip=19.9?20.9、液性指數(shù)IL<0、壓縮系數(shù)a=0.12?0.17MPa'i、

壓縮模量Es=9.51~12.54MPa、剪應(yīng)力C=15.0-24.OKPa、內(nèi)摩擦角6

=30.0?32.0°,具中等壓縮性。

(4)泥巖(E)：局部見砂巖呈透鏡狀夾層，節(jié)理較發(fā)育，總體產(chǎn)狀

平緩，局部產(chǎn)狀略有變化。該層主要伏于一般新黃土覆蓋層下，未見

露頭，揭露厚81.60米。

棕紅色，碎屑沉積，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，層理不清楚，成巖性

差，濕水易軟化，縮水干裂，節(jié)理較發(fā)育，巖體呈厚層狀，巖質(zhì)較均

5

勻，粉砂質(zhì)含量高，其抗壓強度小于5MPa,屬極軟巖。

各層的分布特征、頂?shù)装鍢烁摺雍裨斠娿@孔、探井柱狀圖。

2.地質(zhì)構(gòu)造與地震

本隧址地處隴西旋卷構(gòu)造體系的六盤山旋回褶帶以西，祁呂弧型

褶帶以北，即隴西系向南收斂部位，地應(yīng)力在本區(qū)主要表現(xiàn)近東西向

的擠壓。由于本區(qū)黃土覆蓋層較厚，老的構(gòu)造運動對路線影響很小，

新構(gòu)造運動主要表現(xiàn)為垂直運動。第四系河流階地一般發(fā)育，相對與

河床高差大，一般在40nl左右，且"V”字型溝發(fā)育，切割深度一般在

10?30m之間，沖溝有下切趨勢。

隧址區(qū)節(jié)理裂隙較發(fā)育，線密度較疏，組合后尚不至于形成不良

結(jié)構(gòu)面，故對洞室穩(wěn)定影響有限。

據(jù)既有資料分析和現(xiàn)場調(diào)查，按《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306

—2001劃分，本標段地震動峰值加速度為0.20g(相當于地震基本烈

度vm度)，地震動反應(yīng)譜周期為0.45s。

3.圍巖分段工程地質(zhì)評價

上行線圍巖情況：

(DSK246+920?SK247+465段：該段圍巖長545米，埋深8?94米，

一般新黃土，局部泥巖強風化層，富含第四紀孔隙水，多呈飽和狀，

呈易蠕動的松軟結(jié)構(gòu)，圍巖極易坍塌變形，受大氣降水和黃土層孔隙

水影響，有滲水或滴水。屬VI級圍巖。

(2)SK247+465?SK247+525段：該段圍巖長60米，埋深94?110米，

泥巖強?弱風化層，節(jié)理裂隙極發(fā)育，呈碎石狀松散結(jié)構(gòu)，圍巖易坍

塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌，受大氣降水和黃土層孔隙水影響，局部有滲水

6

現(xiàn)象。屬V級圍巖。

(3)SK247+525?SK247+920段：該段圍巖長395米，埋深87?145米,

弱?微風化泥巖，零星夾有砂巖夾層，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，粉砂質(zhì)含量高，成

巖作用差，巖石單軸抗壓強度Rb=O.36Mpa,v-=0.33,屬極軟巖。巖體

呈大塊壓密結(jié)構(gòu)，局部為塊、碎石鑲嵌結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性尚可，該類圍巖

不含地下水，洞室潮濕，局部有滲水、滴水現(xiàn)象。屬IV級圍巖。

(4)SK247+920?SK248+010段：該段圍巖長90米，埋深70?87米，

泥巖強?弱風化層，少量飽和黃土，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈碎石狀松散結(jié)

構(gòu)，局部為塊、碎石鑲嵌結(jié)構(gòu)，圍巖易坍塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌，受大

氣降水和黃土層孔隙水影響，局部有滲水現(xiàn)象。屬V級圍巖。

(5)SK248+010?SK248+295段：該段圍巖長285米，埋深7?70米，

一般新黃土，局部泥巖強風化層，富含第四紀孔隙水，多呈飽和狀，

呈易蠕動的松軟結(jié)構(gòu)，圍巖極易坍塌變形，受大氣降水和黃土層孔隙

水影響，有滲水或滴水現(xiàn)象。屬VI級圍巖。

1.4.3水文地質(zhì)條件

1.地表水概況

隧址區(qū)屬黃河流域渭河水系。隧道穿越近北西一南東走向的山丘系陳

家溝與大川溝的分水嶺，隧道中部沖溝中未發(fā)現(xiàn)流出地表水，僅在陳

家溝與大川溝中發(fā)現(xiàn)季節(jié)性流水，水流量較小，枯水期易斷流。

2.地下水類型及補、徑、排條件

從地形地貌及堆積物的成因、物質(zhì)組成以及地下水出露情況看，地

下水含水層以地表覆蓋層為主，呈不連續(xù)的片狀，水位線不連續(xù)，富

水性弱，無穩(wěn)定地下水位。一般泥巖基本上不含水，可視為相對隔水

7

巖層。按巖性、地下水出露情況、富水性推測地下水類型以孔隙、裂

隙潛水為主，且水位受季節(jié)影響，動態(tài)變化大。

隧址區(qū)地表植被不發(fā)育，斜坡相對較緩，沖溝不發(fā)育，地表排泄

條件相對較好。天然狀態(tài)下，陳家溝、大川溝侵蝕基準面上，主要接

受大氣降水的入滲補給。降水大部分沿地表斜坡流入溝谷，少量垂直

入滲到地表覆蓋層孔隙、裂隙中，在相對隔水層附近受阻形成暫時性

地下水，其中一部分沿潛水面向溝谷流動，形成滲水或間歇性流水，

排泄到地表水中。地下水的流向基本與溝谷坡向一致，但坡度稍緩。

3.地下水影響預(yù)測

通過區(qū)域水文地質(zhì)條件分析、工程地質(zhì)調(diào)繪，我們認為：隧址區(qū)

地下水以覆蓋層松散堆積物為賦水空間，呈不連續(xù)的含水體，徑流方

向由山脊流向河谷。

綜上所述：IV級圍巖段，圍巖不含地下水，洞室僅有潮濕濕潤感,

節(jié)理發(fā)育等局部有滲水、滴水現(xiàn)象；V?VI級圍巖段，洞室淺埋，土

體垂直節(jié)理發(fā)育，大孔隙很多，尤其是相對隔水層附近，圍巖含少量

地下水，隨著大氣降水的入滲，洞室以滲水、滴水為主，局部會有線

狀滴水，水文地質(zhì)條件相對較簡單。

4.地下水水質(zhì)

經(jīng)對隧址區(qū)的地下水取樣進行水質(zhì)簡分析(水質(zhì)分析結(jié)果見附

表)。水的PH值為8.12,不含侵蝕性C02,水化學類型為HC03-SO—Na

型。按照《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTJ064-98)附錄D：《環(huán)境介質(zhì)

對混凝土腐蝕的評價標準》，隧址區(qū)地下水對混凝土具結(jié)晶類中等腐

8

蝕。

1.4.4不良土質(zhì)

1.飽和黃土

黃土為淺黃、褐黃色，局部微帶紅色，飽和，軟塑，局部潮濕，

硬塑，土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)較密實，大孔隙較發(fā)育，具水平層理，沖積

成因，分布于隧道進出口，其物理力學指標為：天然含水量W=22.85?

25.85%、天然孔隙比e0=0.71?0.76、塑性指數(shù)L=ll.65?13.26、液

性指數(shù)h=0.23?0.42、壓縮系數(shù)a=0.17?0.57MPaT、壓縮模量

Es=7.01—10.05MPa>剪應(yīng)力C=13.0?23.85KPa、內(nèi)摩擦角6=12.0?

22.0°,具中等?高壓縮性。富含第四紀孔隙水，多呈飽和狀，呈易蠕

動的松軟結(jié)構(gòu)，圍巖極易坍塌變形，受大氣降水和黃土層孔隙水影響,

有滲水或滴水。

2.濕陷性黃土

根據(jù)鉆孔采取原狀土樣，室內(nèi)土工試驗資料顯示，依據(jù)《濕陷性

黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025-2004)判定，擬建隧址區(qū)屬自重濕陷性

場地，場地地基土的濕陷等級為IV級很嚴重，濕陷性黃土厚度為

17.00?32.50mo

1.4.5隧道圍巖類別

1.隧道圍巖級別劃分依據(jù)和原則

圍巖分級是以圍巖穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，往往把坑

道圍巖的穩(wěn)定性轉(zhuǎn)化為對支護結(jié)構(gòu)的荷載一圍巖壓力來處理，也就是

說，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中所關(guān)注的往往是圍巖壓力的大小及其性質(zhì)(分布情

況，圍巖壓力方向、分布情況等)。圍巖級別不同，其穩(wěn)定性也不同，

相應(yīng)的圍巖壓力也不同。

臥龍隧道圍巖分級的綜合評判方法宜采用兩步分級，并按以下順

序進行：

(1)根據(jù)巖石的堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素的定性特

征和定量的巖體基本質(zhì)量指標BQ,綜合進行初步分級。

(2)對圍巖進行詳細定級時，應(yīng)在巖體基本質(zhì)量分級基礎(chǔ)上考慮修

正因素的影響，修正巖體基本質(zhì)量指標值。

9

(3)按修正后的巖體基本質(zhì)量指標【BQ】，結(jié)合巖體的定性特征綜

合評判、確定圍巖的詳細分級。

1.5方案比選

1.5.1隧道平面線性遵循的原則：

1.在地形、地貌、地質(zhì)、氣象、社會人文和環(huán)境等調(diào)查的基礎(chǔ)上,

綜合必選隧道各軸線方案的走向、平縱線性、洞口位置等，提出推薦

方案。

2.地質(zhì)條件很差時，特長隧道的位置應(yīng)控制線路走向，以避開不

良地質(zhì)段；長隧道的位置亦應(yīng)盡可能避開不良地質(zhì)段，并與路線走向

綜合考慮；中、短隧道可服從路線走向。

3.根據(jù)公路等級和設(shè)計速度確定車道數(shù)和建造界限。在滿足隧道

功能和結(jié)構(gòu)受力良好的前提下，確定經(jīng)濟合理的斷面和內(nèi)輪廓。

4.隧道內(nèi)外平、縱線型應(yīng)協(xié)調(diào)，以滿足行車的安全、舒適要求。

5.根據(jù)隧道長度、交通量及其構(gòu)成、交通方向以及環(huán)保要求等，

選擇合理的通風方式，確定通風、照明、交通監(jiān)控等機電的設(shè)置規(guī)模。

必要是特長隧道應(yīng)作防災(zāi)專項設(shè)計。

6.應(yīng)結(jié)合公路等級、隧道長度、施工方法、工期和運營要求，對

隧道內(nèi)外防排水系統(tǒng)、消防積水系統(tǒng)、輔助通道、棄渣處理、管理設(shè)

施、交通工程設(shè)施、環(huán)境保護等作綜合考慮。

7.當隧道與相鄰建造物互相有影響時，應(yīng)在設(shè)計與施工中采取必

要的措施。

1.5.2隧道位置的選擇

1.隧道位置應(yīng)選擇在穩(wěn)定的巖層中，盡量避免穿越工程地質(zhì)和水

文地質(zhì)極為復(fù)雜以及嚴重不良地質(zhì)段；當必須通過時，應(yīng)有確實可靠

的工作措施。

2.穿越分水嶺的長、特長隧道，應(yīng)在較大面積地質(zhì)測繪的綜合地

質(zhì)勘測的基礎(chǔ)上確定路線走向和平面位置。對可能穿越的怔口，應(yīng)擬

定不同的越嶺高程及其相應(yīng)的展線方案，結(jié)合路線線性施工、運營條

件等因素，進行全面技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。

3.線路沿河傍山地段，當以隧道通過時，其位置宜向山側(cè)內(nèi)移，

避免隧道一側(cè)洞壁過薄，河流沖刷和不良地質(zhì)對隧道穩(wěn)定的不利影響。

10

應(yīng)對長隧道方案與短隧道群或橋隧群方案進行技術(shù)比較。

4.隧道洞口不宜設(shè)在滑坡、巖堆、危巖落石、泥石流等不良地質(zhì)

及排水困難的溝谷低洼處或不穩(wěn)定的懸崖陡壁下。應(yīng)遵循“早進晚出”

的原則，合理選定洞口位置，避免在洞口形成高邊坡和高仰坡。

5.瀕臨水庫地區(qū)的隧道，其洞口路肩設(shè)計高程應(yīng)高出水庫計算洪

水位（含浪高和壅水高）不小于0.5m,同時應(yīng)注意由于水的長期浸泡

造成庫壁坍塌對隧道穩(wěn)定的不利影響，并采取相應(yīng)工程措施。

本隧道設(shè)計因其重要性考慮，本設(shè)計所采用的方案線性緩和，平

縱面合理，外形美觀所以相對合理。

1.6隧道設(shè)計概要

1.6.1隧道洞口設(shè)計

在洞口工程設(shè)計中，將洞口工程作為一項重要的景觀設(shè)計，同時

滿足安全功能與景觀功能，從而實現(xiàn)隧道景觀與自然景觀的有機結(jié)合。

根據(jù)洞口地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件，著重考慮邊、仰坡的穩(wěn)定，

同時貫徹“早進洞、晚出洞”的原則，確定洞門位置和形式，使其與

周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致，隧道洞門均采用削竹式洞門。隧道洞口工程設(shè)計

始終堅持“保護生態(tài)、保護環(huán)境”的設(shè)計理念，隧道洞口開挖避免了

大挖大刷，較好地控制了隧道仰坡高度，隧道邊坡及仰坡主要采用菱

形框架內(nèi)種草的綠色護面。菱形框架護腳地基均采用60cm厚水泥石灰

穩(wěn)定土（水泥6%,石灰4%）換填，地基承載力不小于200kpa。隧道洞

門端墻及帽石采用粗料石飾板貼面，明洞拱圈外緣采用漢白玉飾面。

在有條件的地方，隧道上下行線間設(shè)了回車匝道，以確保隧道運營管理

安全、方便。

1.6.2隧道橫斷面設(shè)計

根據(jù)隧道所處地形、地質(zhì)條件按分離式設(shè)計，每幅為單向雙車道。

隧道建筑限界：行車道寬度7.5m,左側(cè)硬路肩寬度0.5m,右側(cè)硬路肩

寬度0.75m,檢修道寬度各為0.75m,建筑限界凈寬為10.25m,限界高

度5m。緊急停車帶的寬度包括右側(cè)硬路肩為3.5m,隧道緊急停車帶建

筑限界凈寬為13.00m,凈高5.0m。隧道主洞及緊急停車帶橫斷面均采

用《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTGD70-2004）設(shè)計速度v=80Km/h的標準

斷面。主洞拱部采用R=543cm單心半圓，側(cè)墻采用R=793cm大半徑圓

弧，仰拱半徑為1500cm,仰拱與側(cè)墻間采用R=100cm小半徑圓弧連接。

11

隧道緊急停車帶拱頂部采用R=737cm圓弧，拱下部采用R=543cm圓弧,

側(cè)墻采用R=793cm大半徑圓弧，仰拱半徑為1800cm,仰拱與側(cè)墻間采

用R=150cm小半徑圓弧連接。主洞內(nèi)路面寬度為8.75m,拱頂高7.032m;

緊急停車帶路面寬度為11.5m,拱頂高762.Icmo行車橫洞斷面按三心

圓曲墻式襯砌設(shè)計，建筑限界凈寬4m,凈高5m。人行橫洞斷面為單心

圓直墻式襯砌設(shè)計，建筑限界凈寬2m,凈高2.5m。

1.6.3洞門設(shè)計

為保證營運安全，并與環(huán)境協(xié)調(diào)，根據(jù)隧道進出口地形和工程地

質(zhì)條件，結(jié)合開挖邊仰坡的穩(wěn)定性和路塹支擋及排水條件，設(shè)置削竹

式洞門，并修飾周圍景觀使洞門與之協(xié)調(diào)，洞門與隧道軸線正交，洞

門結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足抗震要求。

1.6.4襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計

老君隧道采用“新奧法”原理設(shè)計，襯砌形式為：以錨噴混凝土

作為初期支護，內(nèi)層用模注混凝土作為二次襯砌的復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，

兩層襯砌之間設(shè)置防水層，對于軟弱圍巖及斷層破碎帶采取適當?shù)念A(yù)

支護措施，保證開挖面的穩(wěn)定和初期支護的施作。根據(jù)該隧道的工程

地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，采用工程類比法的方法擬定了各類圍巖（深、

淺埋）的襯砌參數(shù)，同時根據(jù)各類圍巖的物理力學指標，采用有限元

法驗算襯砌結(jié)構(gòu)強度，并根據(jù)結(jié)果修正初擬的襯砌參數(shù)，最后確定了

本隧道的各類圍巖的襯砌參數(shù)見下表。

表1.2各類圍巖的襯砌參數(shù)表

12

二次襯砌

初期支護

（cm）

襯砌皤

噴射錨桿（m）預(yù)支護措施

類型

長鋼筋

混凝土

位間鋼架

度網(wǎng)

土厚凝土

由置距

拱、世

拱氤6062。42超強注漿小導(dǎo)管，間距

SIV22、31*1墻（鋼（鋼40cm,每環(huán)29/30根，斜插角

場-lab1@15*柵鋼筋）筋）15°,長度為2m。

位、-hrt

拱拱、4567。42超強注漿小導(dǎo)管，間距

墻

SV22、3.51*1墻、（鋼（鋼40cm,每環(huán)33/34根，斜插角

聞@15*

如仰拱筋）筋）15°,長度為2m。

15

圍巖較差地段設(shè)8nl長689大管棚

超前注漿支護，搭接長度為

拱、2.75m,斜插角第一環(huán)為0.5°,

拱、3585

墻其余為5°,環(huán)向間距為40m,每

SVI50墻、（鋼（鋼

@15*環(huán)32/33根。在圍巖較好地段，

仰拱筋）筋）

15每根拱頂設(shè)。42小導(dǎo)管超前注漿

支護，斜插角為15°,環(huán)向間距

為35cm,每環(huán)37/38根。

在隧道進出口淺埋段，根據(jù)圍巖類別、破碎程度及地下水情況分

別采用了不同形式的預(yù)支護措施，使淺埋圍巖在隧道開挖后及時形成

壓力拱，確保開挖后的裸洞具有一定的自穩(wěn)時間以利初期支護的施作,

同時具有止水的作用。施工時應(yīng)先進行水泥單漿液的現(xiàn)場注漿試驗，

試驗用水泥單漿液添加5%（重量比）水玻璃，如注漿效果良好能夠達

到固結(jié)圍巖、堵水之目的，可以改用上述試驗的水泥漿液注漿，否則,

按設(shè)計用的水泥、水玻璃雙液進行現(xiàn)場注漿試驗，注漿參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場

試驗結(jié)果按實際情況調(diào)整，以利施工。無論采用何種漿液，注漿結(jié)束

標準必須滿足設(shè)計圖要求。

明洞襯砌結(jié)構(gòu)為整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。明洞結(jié)構(gòu)計算方法采用

荷載結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)作用在支護結(jié)構(gòu)上的荷載按彈性地基上的拱形平

面桿系結(jié)構(gòu)計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，并以此來進行截面設(shè)計和配筋設(shè)計。

1.6.5防排水設(shè)計

隧道防排水采取以排為主，防、排、截、堵相結(jié)合的綜合治理原

則，達到排水通暢、防水可靠、經(jīng)濟合理、不留后患的目的。對地表

水、地下水均采用完善的系統(tǒng)進行處理，使洞內(nèi)外形成一個完整的排

水系統(tǒng)。

洞內(nèi)、外防排水

13

隧道洞口均設(shè)置截水溝、排水溝疏導(dǎo)地表水，洞頂排水溝距邊、

仰坡開挖線距離不小于2m。各級碎落臺均設(shè)10cm厚C15混凝土壓頂，

明洞回填頂面設(shè)置1m厚粘土隔水層,下設(shè)一層JFM-1加筋復(fù)合土工膜。

排水構(gòu)造物開挖基坑后，對基底進行夯實,壓實度不小于90機排水設(shè)

施每隔10m或地質(zhì)變化處設(shè)一道瀝青麻絮沉降縫。排水設(shè)施底部均鋪

設(shè)一層JFM-1加筋復(fù)合土工膜，其搭接長度不小于50cm。排水構(gòu)造物

縱坡大于10%時，每隔4nl設(shè)一道底寬1m的防滑坎。

洞內(nèi)防排水設(shè)施主要有：隧道暗埋段完成一次襯砌或初期支護后，

模注襯砌外全斷面鋪設(shè)1mm厚EVA復(fù)合防水板，IV級圍巖襯砌施工縫

處設(shè)遇水膨脹止水條，V、VI級圍巖襯砌施工縫處設(shè)橡膠止水帶。襯

砌墻腳外側(cè)設(shè)縱向波紋管及碎石集水場、仰拱內(nèi)設(shè)置縱向透水管、仰

拱下設(shè)置橫向波紋管，通過橫向波紋管將水導(dǎo)入仰拱下中心水溝，然

后排出洞外。仰拱內(nèi)橫向排水管在V、VI級圍巖間距為5m,IV級圍巖

間距為10m。仰拱下橫向排水管在VI級圍巖間距為5m,在V級圍巖間

距為10m,在IV級圍巖間距為30m。裂隙水發(fā)育段每5m設(shè)一道環(huán)向透水

盲溝，其余地段襯砌每20m設(shè)一道環(huán)向透水盲溝，環(huán)向透水盲溝均與

墻腳盲溝連通，縱、環(huán)向排水管以及縱、橫向排水管均采用三通連接。

1.6.6路面設(shè)計

隧道采用復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，上面層采用4cm細粒式瀝青混(AC-13

I),中面層采用5cm中粒式瀝青混凝土(AC-20I),下面層采用25cm

厚C35水泥混凝土，上面層應(yīng)選用抗滑、耐磨石料，其石料磨光值應(yīng)

大于42,構(gòu)造深度TC值20.6mll1。在兩面層之間須灑布粘層油，粘層油

宜采用經(jīng)試驗確定快裂的灑布型乳化瀝青PC-3型,

上面層采用克拉瑪依SBS(「C)型改性瀝青，中面層采用克拉瑪依

AH-90型石油瀝青。改性瀝青應(yīng)符合《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》

表5.2.1改性瀝青技術(shù)要求的規(guī)定，石油瀝青應(yīng)符合《公路瀝青路面

施工技術(shù)規(guī)范》附錄C表C.1重交通道路石油瀝青技術(shù)要求的規(guī)定。

隧道瀝青路面材料的級配應(yīng)符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》表5.1.4

-1的要求，施工時必須嚴格按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要

求，做路面混合料的配合比、穩(wěn)定性、壓實度等的試驗，檢驗。施工

必須嚴格按規(guī)范要求進行。

1.6.7緊急停車帶設(shè)計

隧道緊急停車帶拱頂部采用R=737cm圓弧，拱下部采用R=543cm

圓弧，側(cè)墻采用R=793cm大半徑圓弧，仰拱半徑為1800cm,仰拱與側(cè)

14

墻間采用R=150cm小半徑圓弧連接。路面寬度為11.5m,拱頂高

762.lcmo

1.6.8通風照明

1、通風2、照明

（具體見通風、照明詳細設(shè)計）

1.6.9環(huán)境保護

施工過程中制定完善的環(huán)保、水保措施和環(huán)境風險防范措施，確

保工程所處的環(huán)境不受污染和破壞。環(huán)保、水保要本著“三同時”原

則與工程本體同步實施。

1.在編制實施性施工組織設(shè)計時，施工方案與環(huán)保問題同時考慮,

對易污染環(huán)境的施工項目如：棄渣場、施工垃圾、揚塵、施工噪音等

制定具體可行的措施，從施工安排上全力做到不多占用土地，少破壞

植被，不污染河流，不隨意堆放垃圾，減少施工揚塵。臨時用地盡量

少用或不占用耕地，用完后一定要求復(fù)耕或綠化處理，永久用地范圍

內(nèi)的裸露地表用植被防護并保證其成活率。

2.做好環(huán)保調(diào)查，了解當?shù)丨h(huán)保內(nèi)容與要求，嚴格執(zhí)行建設(shè)單位

與當?shù)丨h(huán)保部門簽訂的有關(guān)協(xié)議，建立環(huán)保檢查制度，把環(huán)保措施層

層落實，做到責任到人，獎罰分明。

3.在布置施工現(xiàn)場時，對鋼筋加工場、混凝土拌和站、剛構(gòu)件預(yù)

制等設(shè)施盡量遠離居民區(qū)，以減少視覺和噪音污染。機械車輛途經(jīng)居

住場所、學校時應(yīng)減速慢行，不鳴喇叭。

4.將棄渣盡量集中堆放，減少棄渣場的數(shù)量。

5.隧道施工中對地下水環(huán)境有一定的影響，隧道工程通過采用防

水混凝土、帷幕注漿等工程措施來控制施工涌水，并且通過施工期實

時監(jiān)測，隨時補充、完善堵水設(shè)計，并積極采取防護措施有效控制工

程引起的地下水漏失，采用的注漿堵水材料不能對水造成污染和危害。

6.生活污水經(jīng)收集并采用二級生化或化糞池等措施進行凈化處

理，經(jīng)檢查符合標準后按當?shù)丨h(huán)保部門規(guī)定要求排放。生產(chǎn)及生活垃

圾定點存放，經(jīng)集中收集后運至環(huán)保部門指定的地點掩埋。及時清理

并保持生產(chǎn)、生活區(qū)環(huán)境衛(wèi)生，嚴格禁止隨意傾倒垃圾，同時認真搞

好周圍環(huán)境的綠化工作。

15

1.6.10施工方法及施工注意事項

1.施工方法

(1)明洞施工方案

(2)暗洞施工方案

(3)圍巖監(jiān)控量測

2.施工中注意事項

(1)隧道施工必須嚴格執(zhí)行《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》

(JTJ0425-94)的各項規(guī)定要求；

(2)隧道應(yīng)該遵循“早進洞、晚出洞”原則，不得大挖大刷，確

保邊坡及仰坡穩(wěn)定；

(3)復(fù)合式襯砌施工時，嚴格執(zhí)行圍巖的監(jiān)控量測程序，初期支

護必須跟上，并且以圍巖的監(jiān)控量測信息指導(dǎo)設(shè)計與施工；

(4)施工中時刻注意：若圍巖級別劃分與實際不符合時，應(yīng)及時

提出，以便設(shè)計施工密切配合，妥善處理，避免冒頂和塌方；

(5)初期支護鋼支撐和ps格構(gòu)梁盡可能與圍巖密貼，與鎖腳錨

桿焊接成整體，超挖時必須用噴射混凝土充填密實；

(6)初期支護中，根據(jù)圍巖量測結(jié)果，分成2?4層噴射混凝土，

在先期噴射混凝土表面發(fā)現(xiàn)有束流地下水處，采用彈簧排水管貼面排

水，并在軟管外周噴射混凝土及時密封，使其與隧道襯砌墻角縱向排

水管連通，要求初期支護完成后，表面無滲漏，才能進行防水層的施

工；

(7)隧道運營期間的監(jiān)控照明等設(shè)施，施工中必須做好預(yù)埋件的

埋設(shè)工作；

(8)隧道施工必須按照《公路公程施工安全技術(shù)規(guī)范》

(JTJ076-95)執(zhí)行，要求安全施工，避免傷亡和設(shè)備受損；

(9)隧道施工時，首先施作洞門工程和明洞工程，包括截排水溝,

洞門邊仰坡防護工程，洞門工程和明洞回填工程等，待其完成后，方

可進洞。且明洞和洞門工程施工時盡可能避開雨季；

(10)隧道進出口埋深淺，覆蓋層薄，地質(zhì)條件差，明洞可以視

實際開挖邊仰坡穩(wěn)定情況酌情調(diào)整；

16

第二章老君隧道V級圍巖初期支護計算

2.1施工準備

隧道施工前應(yīng)做好現(xiàn)場調(diào)查研究，核對設(shè)計文件和編制施工組織設(shè)計等

工作。施工前，應(yīng)深入工地做好以下調(diào)查工作：

1.預(yù)測隧道施工對地表和地下已設(shè)結(jié)構(gòu)物的影響；

2.對交通運輸和施工運輸便道進行方案必選；

3.施工場地布置于洞口相鄰工程、棄渣利用、農(nóng)田水利、征地等的關(guān)系；

4.建筑物、道路工程、水利工程和電訊、電力線等設(shè)施的拆遷情況和數(shù)

量；

5.調(diào)查和測試水源、水質(zhì)并擬定供水方案；

6.天然筑路材料（粘土、砂礫、石料）的產(chǎn)地、數(shù)量、質(zhì)量鑒定及供應(yīng)

方案；

7.可利用電源、動力、通信、機具車輛維修、消防、勞動力、生活供應(yīng)

及醫(yī)療衛(wèi)生條件。

注意事項：

1.掌握工程的重點和難點，了解隧道方案的選定和設(shè)計經(jīng)過；

2.重點復(fù)查對隧道和環(huán)境保護影響較大的地形、地貌、工程地質(zhì)及水文

地質(zhì)條件是否符合實際，保護措施是否恰當；

3.核對隧道平面、縱斷面設(shè)計，了解隧道與所在區(qū)段的總平面、縱斷面

的設(shè)計關(guān)系；

4.核對洞門位置、式樣、襯砌類型是否與洞門周圍環(huán)境相適應(yīng)；

5.核對設(shè)計文件中確定的施工方法、技術(shù)措施與施工實際條件是否相符

合；

6.核對洞外排水系統(tǒng)和設(shè)施的布置是否與地形、地貌、水文、氣象等條

件相適應(yīng)。

2.2隧道開挖方法設(shè)計

17

2.2.1掌子面的掘進施工方案

1.大管棚的施工：現(xiàn)在掌子面上短坑距貫通還剩余24米，根據(jù)現(xiàn)場的

實際情況來看，如果管棚一次穿過對面并搭接到對面一襯后面4米的話，管

棚總長度要28米，施工難度較大，而且實際效果也并不好。因此考慮大管

棚還是分二次施工，第一次施工12米，待掘進8米時，再進行第二次管棚

施工，本次管棚一次達到對面并搭接到一襯后面4米，總長為20米，這樣

施工起來比較好控制，并且在穿過對面仰坡沉陷區(qū)域時不至于下沉太大，同

時將對面一襯4米范圍內(nèi)才用中120mm鋼管進行臨時支撐。

大管棚采用中89*6的鋼管，間距按30cm控制，仰角按2。控制，施做

范圍為：右側(cè)圍巖較好，從拱腰開始到拱頂，左側(cè)圍巖較差，從拱腳開始到

拱頂，管棚施工完后進行注漿。

2.掌子面開挖：左側(cè)采用四臺階法，即左側(cè)下導(dǎo)分四步開挖到底，右側(cè)

采用三臺階法，每根進尺按50cm控制，開挖過程中要將大管棚下面的土體

全部清除，將大管棚全部露出，防止管棚下面的余土在后續(xù)施工中發(fā)生掉塊

現(xiàn)象，存在安全隱患。由于左側(cè)圍巖軟弱，為防止拱腳下沉，在安裝拱架前,

在拱腳處垂直向下梅花形打設(shè)5根鋼管，鋼管上面放置鋼板，將拱腳置于鋼

板上，同時拱腳出打設(shè)兩對鎖腳鋼管，將拱架件的連接筋間距有原來的1米

改為50cm。

3步距控制：將二襯和掌子面的距離控制在6-7米范圍內(nèi)，要保證核心

土的長度5米左右，確保掌子面的穩(wěn)定，一襯每前進3米，二襯就要跟進3

米。

4臨時支護：對于掌子面和二襯之間的一襯仍采用鋼管進行臨時支撐,

確保開挖下導(dǎo)坑時拱頂不下沉。

5排水：將二襯后面埋沒的透水軟管加密為每2米一根，接入仰拱和排

水管道，施工過程中的滲流水采用管道集中排水，避免水侵泡拱腳處。

2.2.2老君隧道的開挖方法（采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法）

18

圖2.1雙側(cè)壁導(dǎo)坑法示意圖

在開挖導(dǎo)坑時，盡量減少對圍巖的擾動，導(dǎo)坑斷面近似橢圓，周邊輪廓

圓順，避免應(yīng)力集中。初期支護采用格柵鋼架、掛網(wǎng)、噴混凝土柔性支護體

系，及時施作，使斷面及早閉合，以充分利用圍巖的自承能力，控制圍巖變

形。建立一整套圍巖支護結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測系統(tǒng)，進行信息化施工管理，隨時掌

握施工過程中的動態(tài)變化，合理安排，調(diào)整施工工藝和設(shè)計參數(shù)，確保施工

安全。

1.開挖面分部形式：

一般將斷面分成四塊：左、右側(cè)壁導(dǎo)坑1、上部核心土2、下臺階（3）。

導(dǎo)坑尺寸側(cè)壁導(dǎo)坑尺寸應(yīng)本著充分利用臺階的支撐作用，并考慮機械設(shè)備和

施工條件而定。但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3O高度以到起拱線為宜,

這樣，導(dǎo)坑可分二次開挖和支護，不需要架設(shè)工作平臺，人工架立鋼支撐也

較方便。導(dǎo)坑與臺階的距離沒有硬性規(guī)定，但一般應(yīng)以導(dǎo)坑施工和臺階施工

不發(fā)生干擾為原則，所以在短隧道中可先挖通導(dǎo)坑，而后再開挖臺階。上、

下臺階的距離則視圍巖情況參照短臺階法或超短臺階法擬定。左、右側(cè)導(dǎo)坑

錯開的距離，應(yīng)根據(jù)開挖一側(cè)導(dǎo)坑所引起的圍巖應(yīng)力重分布的影響不致波及

另一側(cè)已成導(dǎo)坑的原則確定。

2.施工作業(yè)順序為；

（1）開挖一側(cè)導(dǎo)坑，并及時地將其初次支護閉合；

（2）相隔適當距離后開挖另一側(cè)導(dǎo)坑，并建造初次支護；

（3）開挖上部核心土，建造拱部初次支護，拱腳支承在兩側(cè)壁導(dǎo)坑的初

次支護；。

（4）開挖下臺階，建造底部的初次支護，使初次支護全斷面閉合；

（5）拆除導(dǎo)坑臨空部分的初次支護；

（6）建造內(nèi)層襯砌。

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3.優(yōu)缺點及適用條件:

當隧道跨度很大，地表沉陷要求嚴格，圍巖條件特別差，單側(cè)壁導(dǎo)坑法

難以控制圍巖變形時，可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。現(xiàn)場實測表明，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

所引起的地表沉陷僅為短臺階法的1/2。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雖然開挖斷面分塊多，

擾動大，初次支護全斷面閉合的時間長，但每個分塊都是在開挖后立即各自

閉合的，所以在施工中間變形幾乎不發(fā)展。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工安全，但速度

較慢，成本較高。

2.3大管棚預(yù)注漿超前支護設(shè)計

因此采用大管棚超前預(yù)加固處理大管棚預(yù)注漿超前支護有如下優(yōu)點：

大管棚剛度大、結(jié)構(gòu)強度高、所形成的拱棚承載能力強；

1.一次支護長度大，可以減少超前支護的次數(shù)，縮短施工時間；由工程

經(jīng)驗得知，大管棚預(yù)注漿支護效果可靠，勞動消耗相對較少，雖然材料費用

高，但安全系數(shù)也相對提高，可望能有效保持隧道周邊圍巖的穩(wěn)定，確保施

工萬無一失。

2.考慮施工費用、漿液凝固時間等，確定單排管棚，環(huán)距40cm,100mm

孔徑，①89、壁厚4.5mm的碳素無縫鋼管，搭接長度2.75m,斜插角第一環(huán)

為0.50其余為50,每根長8m,每環(huán)32?33根；第一次先施作40m長管棚，

開挖進洞后再根據(jù)實際地質(zhì)情況，確定是繼續(xù)打設(shè)大管棚還是改作小導(dǎo)管注

漿支護施工。

大管棚注漿超前支護施工流程：

1.疏導(dǎo)洞身附近水源，砌筑頂溝，開挖洞門邊坡后及時噴射混凝土，保

證隧道洞口巖體穩(wěn)定。

2.按要求加工管棚鋼管。選用，①89mm、壁厚4.5mm的碳素無縫鋼管，

每節(jié)長8m,在管上按梅花形布置鉆中10mm注漿孔，間距40cm（離掌子面1m

及搭接2m范圍內(nèi)不設(shè)注漿孔，作為下段注漿的止?jié){墻）。

3.沿隧道開挖輪廓線外側(cè)30cm處，拱頂117°范圍內(nèi)布置管棚鋼管鉆孔

位置，環(huán)向間距40cm。鉆機就位，調(diào)到適宜的操作高度。鉆孔的外插角控制

在1°?1.5°內(nèi)。鉆頭采用100mm十字合金鉆頭，取巖芯鉆進。施工時為防

止鋼管小孔堵塞，影響注漿效果，先用套管連接鉆頭，鉆孔成型后在安裝插

管棚鋼管。

4.因鋼管一次長度有限，故采用邊打入、邊焊接的方式安置管棚（可借

助挖掘機臂桿推送）。

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5.檢查注漿系統(tǒng)，進行注水試驗。觀察有無竄水、漏水現(xiàn)象，保證注漿

質(zhì)量。

注漿采用兩臺注漿泵按從兩側(cè)向拱中的順序壓注。開始低壓注漿，然后

慢慢升壓、穩(wěn)定，終壓0.2?0.4Mpa,持續(xù)15?25min。隨即用水玻璃漿液（或

用止?jié){塞）封堵注漿管孔口，卸下注漿系統(tǒng)、清洗、移為壓注下一孔。

6.注漿全部完畢，約在8h后檢查注漿效果，如有漿液未充滿孔眼者需

要進行補注，24h后方可開挖作業(yè)。

此后的作業(yè)為：隧道開挖一安設(shè)剛支撐一錨噴支護一先墻后拱襯砌。大

管棚示意圖如圖2-6.1。

圖2-2大管棚示意圖（單位：cm）

圖2-3導(dǎo)管大樣圖（單位：cm）

2.4超前小導(dǎo)管施工設(shè)計

超前小導(dǎo)管注漿超前支護是施工中較常用方法，小導(dǎo)管通常用①38mm—

中50mm的焊接鋼管制成，導(dǎo)管沿上半斷面周圍輪廓線布置，間距0.2—0.3m,

仰角控制在10~15°o臥龍隧道在圍巖較好地段，每根拱頂設(shè)中42小導(dǎo)管

超前注漿支護，斜插角為15。，環(huán)向間距為35cm,每環(huán)37/38根。鋼管尾

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端與鋼拱架焊接。

注漿小導(dǎo)管管頭為30度的錐體，管長5m,其中端頭花管長2.5m,花管

部分鉆有①10mm的孔眼，每排4個孔，交叉排列，間距20cm左右。注漿小

導(dǎo)管用風鉆打入。

注漿材料及配合比應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求，通過現(xiàn)場實驗確定。水

泥漿或水泥水玻璃漿液，主要適用滲透系數(shù)大于10-4cm/s的填土層、砂土

層和夾砂的粘土層；對于大于10-5cm/s的細砂層可采用化學漿液（聚氨醋

類、丙烯儆胺類）。

注漿K量應(yīng)根據(jù)地層孔隙率確定，一般可按照下列公式計算：

Q=RnHnBa式中

Q一漿液注漿量

R一漿液有效擴散半徑（m）；

H一注漿段長度（m）；

n—土體孔隙率（或巖石裂隙率）％,（土、砂土n=30婷60%）；

B一漿液充填率：6=0.3?0.9,（土、砂土，8=0.3—0.5）；

a—超耗系數(shù)（含超注量、冒漿、損耗等），a=1.2—1.5

在局部碎石土中最好采用水泥水玻璃雙漿液，水灰比控制在0.8：1—

1：1,水玻璃濃度35Be~40Be,水泥漿與水玻璃漿的體積比為1:0.6—1：1,

凝膠肘間在Imin左右。經(jīng)過注漿，在漿液擴散范圍內(nèi)，砂石均被膠結(jié)，7d

抗壓強度可達到5MPa?I5MPa。在隧道輪廓線以外，形成一個厚0.6m~l.2m

的硬殼。提高了施工安全條件，增強了圍巖的穩(wěn)定性，方便了初期支護的錨

桿噴射混凝土作業(yè)。

控制注漿壓力是這項作業(yè)的又一重要技術(shù)環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、工程

所需加固范圍等，通過現(xiàn)場試驗確定，一般控制在l.OMPa?1.5MPa之間。

施工過程：由于老君隧道開挖過程中常常伴隨掉大塊，造成較大超挖，

施工進度非常緩慢，而且對施工安全有很大影響。如果不利用小導(dǎo)管進行超

前支護，很難保證工期和施工安全。在對當?shù)氐刭|(zhì)情況進行詳細勘察后，得

出圍巖壓力較小，塊狀巖體間結(jié)合松散。控制圍巖變形，防止拱頂松動掉大

塊是主要目的。經(jīng)論證最終決定采用小導(dǎo)管注漿加固，分臺階開挖法。

小導(dǎo)管采用①50的無縫鋼管制成小導(dǎo)管。每根小導(dǎo)管6m,管頭呈30°

的錐形體，端頭花管長4m,花管部分鉆有中8nlm的孔眼，交叉排列，孔間距

15厘米。

按照設(shè)計外插角要控制在10°,以使?jié){液擴散能達到預(yù)定效果。小導(dǎo)管

環(huán)向間距0.33m,排距2m,搭接長度4.03m。

注漿是超前支護過程中一個很重要的環(huán)節(jié)，直接影響加固效果和超挖控

制效果。首先，在掌子面噴射厚10cm混凝土作為止?jié){墻。通過現(xiàn)場試驗確

定注單液水泥漿最為經(jīng)濟適用，試驗中水灰比l：l,7d抗壓強度可達到7MPa。

施工中添加適當量速凝劑以加速凝固。注漿順序本著“先兩邊，后中間，先

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下后上”的原則逐次對小導(dǎo)管進行注漿。然后，等待一段時間就可以按照設(shè)

計進行分臺階開挖。

注意事項:在小導(dǎo)管超前支護的施工過程中，適當安排施工工序，合理

選擇小導(dǎo)管的直徑、長度、外插角等參數(shù)成為影響施工進度、施工質(zhì)量的關(guān)

鍵。同時，根據(jù)實踐經(jīng)驗對選擇小導(dǎo)管規(guī)格參數(shù)和布置參數(shù)進行一系列優(yōu)化,

在保證施工質(zhì)量的前提下減少循環(huán)次數(shù)。

2.5圍巖壓力計算

2.5.1斷面參數(shù)確定

隧道高度北內(nèi)輪廓線高度+襯砌厚度+初支厚度+預(yù)留變形量

隧道跨度8=內(nèi)輪廓線寬度+襯砌厚度+初支厚度+預(yù)留變形量

表2.1預(yù)留變形量（單位：mm）

圍巖級別兩車道隧道

V150

得出：

V級圍巖H=8.63+2X0.85+2X0.12=10.57m

B=10.86+2X0.85+2X0.12=12.80m

2.5.2計算垂直均布壓力：

垂直均布壓力計算式：

qx=yxh

而/z=0.45x25-1x[l+z(B-5)]

將(4-2)代入(4-1)得

^=0.45x2^xZx[l+z(B-5)]

式中：/為圍巖重度,此處：V級圍巖7=14.3KN//

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i為每增加1m時圍巖壓力的增減率，以B=5m的圍巖垂直均布壓力為準

當B〈5m時，取i=0.2,當B>5m時，取i=0.1。i=0.2,

B為隧道開挖高度，V級圍巖B=10.86+2X0.85+2X0.12=12.80m

s為圍巖級別，V級圍巖s=5。

IV級圍巖段圍巖均布壓力計算

已知

開挖寬度B=10.86+2X0.85+2X0.12=12.80m

開挖高度H=8.63+2X0.85+2X0.12=10.57m

圍巖容重片14.3KN/m3

B>5m,取i=0.1

經(jīng)計算

0=14.3X0.45X25Tx[i+o.ix(12.00-5)]

2

=183.2688KN/m

2.5.3淺埋和深埋隧道的分界

淺埋和深埋隧道的分界，按荷載等效高度值，并結(jié)合地質(zhì)條件、

施工方法等因素綜合判定。荷載等效高度值計算公式如下：

Hp=(2-2.5)\

式中：Hp——淺埋隧道分界深度(m)

hq——荷載等效高度(m),%=%，q為由式(2-3)算出的深

Y

埋隧道垂直均布壓力(KN/m2)；Y為圍巖的重度(KN/m3)

在礦山法施工條件下，IV-VI級圍巖取/=2.5%

24

因此，V級圍巖的等效荷載高度值為

183-2688

hc=^==12.816/n

9/14.3

故，淺埋隧道分界深度應(yīng)

Hp=2.5^=2.5X12.816=32.04m

老君隧道V級圍巖，里程樁號SK247+465?SK247+525段，該段計算長

度為60米，埋深94?110米，均大于故屬于深埋，按深埋公式進行圍

巖壓力計算。圍巖壓力圖如下

2.5.4圍巖壓力計算

由式(2