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本科毕业设计说明书通省隧道衬砌支护及施工组织设计STRUCTUREANDCONSTRUCTIONORGANIZATIONDESIGNOFTONGSHENGTUNNELLININGIII 通省隧道衬砌支护及施工组织设计摘要我国经济的高速发展，使得人们对交通设施建设的标准也越来越来高，在道路的修建中也越来越来重视行车的舒适性和环保，同时也要求提高其抵抗灾害的能力。因此，为了顺应地形减少对环境的破坏满足线形要求，保证行车的安全经济，本设计根据湖北省十堰市夷陵地区的水文地质条件，选定隧道施工方案。在设计中，主要进行了隧道的结构、防排水及施工组织设计。首先是各种隧道工程施工方法简介，然后进行合理的隧道几何设计和结构设计计算，并且通过计算分析说明其支护结构的合理性；防排水方面，是在满足隧道适用性以及衬砌结构、路面、设备耐久性条件下，选择合适的防排水材料和设施以及设计防排水系统；施工组织设计中主要安排了监控量测、施工进度安排防排水等，并介绍了具体施工方法及其详细的施作过程。关键词：隧道工程;衬砌;结构;防排水;施工组织III STRUCTUREANDCONSTRUCTIONORGANIZATIONDESIGNOFTONGSHENGTUNNELLININGABSTRACTTherapiddevelopmentofChina'seconomy,makestransportfacilitiesconstructionstandardsandmoretohigh,builtoftheroadismoreandmoretopayattentiontointhecomfortandenvironmentalprotection,butalsorequiresimprovingitsabilitytoresistdisasters.Therefore,inordertofollowtheterraintoreduceenvironmentaldamagemeetalignmentrequirements,ensuringsafeeconomic.Inthegraduationdesign,thetunnelingmethodandsupportingstructurearedesignedbasedonthehydrogeologicalconditionofYilingdistrictlocatedinShiyancityinHubeiProvince.Inthedesignofthetunnelstructure,drainageandconstructionorganizationdesign.FirstistheIntroductiontotheconstructionmethodofTunnelEngineering,determinetheentrancelocation,andthenmakereasonabletunnelgeometrydesignandstructuredesign,analysisanditssupportstructureofrationality;Waterproofanddrainage,istomeettunnelapplicabilityandliningstructureandthedurabilityofpavementandequipmentconditions,Choiceofdrainagematerialsandfacilitiesagainsttherightandthedesignofwaterproofanddrainagesystem;coordinatemajorarrangedsupervision,constructionscheduleanddrainage,andsoon,anddescribesspecificconstructionmethodsanddetailedproceduresfortheapplication.KEYWORDS:Tunnelingengineering；Lining；Structure;Waterproofanddrainage；ConstructionorganizationIII 目录摘要IABSTRACTII1概述11.1我国山岭隧道的发展状况11.2近年来隧道修建状况12山岭隧道施工方法42.1矿山法42.1.1概念42.1.2施工方法42.2新奥法72.2.1发展72.2.2新奥法施工特点72.2.3新奥法理论要点及施工要点82.2.4新奥法的主要支护手段与施工顺序92.2.5新奥法适用范围102.3盾构法112.3.1概念112.3.2施工方法及工艺要求112.3.3线路安全保证措施142.3.4施工监测及纠偏152.3.5桥式盾构法施工特别强调事项162.4几种施工方法的区别及优缺点163工程概况194隧道截面设计及计算214.1设计图及围岩压力计算214.2半拱轴线长度S及分段轴线长ΔS224.3载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移264.4载位移334.5墙底位移384.6解力法方程384.7计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力394.8最大抗力值的求解414.9计算衬砌总内力424.10截面强度检算434.11配筋计算444.12弯矩及内力图465隧道洞门结构设计475.1洞门设计475.1.1洞门类型选择47ii 5.1.2洞门设计475.1.3洞门建筑材料476隧道施工开挖方法及掘进方式设计496.1隧道开挖方法496.2隧道掘进方式507隧道防、排水设计及隧道附属设施设计527.1防水设计527.1.1防排水标准527.1.2防水措施527.2隧道洞内排水537.2.1围岩疏导排水537.2.2路侧边沟排水537.2.3侧向排水沟547.3洞口与明洞防排水547.3.1洞口防排水547.3.2明洞防排水547.4洞内横通道557.5内检修道、设备洞室557.6洞内路面557.6.1正线隧道路面557.6.2人行横道路面557.7其它系统558隧道施工组织设计578.1施工方案578.2施工方法及措施578.2.1洞口施工578.2.2明洞钢筋砼施工578.2.3洞身开挖施工方法578.2.4隧道通风及排水588.2.5超前支护与初期支护598.2.6隧道二次衬砌608.2.7内砼路面施工方法及洞内附属施工618.3施工注意事项629结论6410参考文献6511致谢66ii 1概述1.1我国山岭隧道的发展状况隧道修建技术是涵盖多种专业、交叉性很强的综合技术。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。我国隧道修建技术的发展，大体上可划分为三个时期：第一阶段——基本是人力开挖、利用锤、钎、镐等作为工具，手工操作、技术落后的时期。工人劳动强度大，效率很低，无法修建长大隧道，应对地质灾害的能力极其微弱。第二阶段——隧道施工转入中、小型机械施工，隧道设计、施工技术有较大发展，通过实践和实验研究，改进、提高了勘测设计手段和施工组织方法，推广采用机械设备，研究试用光面爆破，对整治岩溶、岩爆、坍塌、涌水和瓦斯突出等也逐步积累经验。第三阶段——世界范围内隧道技术高速发展，向高速化、自动化、智能化方向发展，战胜困难、不良地质的能力和技术不断提高，隧道修建速度不断提高。改革开放以来，我国铁路、公路、水电站、引水等山岭隧道工程的发展进入了一个新的时期，隧道修建从传统的矿山法向采用以“新奥法”原则指导下的一系列新技术、新设备发展；隧道施工进入大型机械配套，是隧道修建技术追赶世界先进水平的时期，同时引入了隧道掘进机施工技术。如衡广铁路复线的大遥山隧道（14.29km）、西康铁路的秦岭隧道（18.46km）、辽宁大伙房输水隧洞（85.32km），终南山公路隧道（18.04km），四川锦屏电站隧洞群（4条主洞、2条交通洞、1条排水洞，单隧长度约17km），西格铁路关角隧道（32.6km），吐库二线中天山隧道（22.452m，），甘肃引大济湟工程引水隧洞（24.2km），兰渝铁路西秦岭隧道（28.236km）等等。1.2近年来隧道修建状况我国最早的交通隧道始于公元66年建成的陕西古褒斜道上的石门隧道。建国后，上20世纪50年代，我国仅有公路隧道30多座，总长2.5公里。60至70年代，我国在干线公路开始修建一些百米以上的隧道，但标准很低。80年代后期，我国才真正开始兴建高速公路和高速公路隧道。90年代开通的成渝高速公路的中梁山隧道、缙云山隧道，把我国公路隧道单洞长度提高到3000m以上，并在处理通风、塌方、瓦斯、地下水和营运管理与交通监控技术等方面取得了突破性进展，为我国今后修建山岭长大公路隧道积累了一些宝贵经验；90代末，通车的四川省川藏公路上二郎山隧道（长4160m）、四川广安地区华蓥山公路隧道（长4634km）、云南楚大高速公路的九顶山隧道（长3204m）开创了我国山岭长大隧道的建设史；广州珠江沙面水下公路隧道建成通车和上海穿越黄浦江江底隧道(长度超过300066 m)标志着我国水下沉埋隧道修建技术达到了新的水平；重庆铁山坪路隧道双线（全长5424m）、北京至八达岭高速公路的谭峪沟隧道、重庆市川黔公路的真武山隧道；辽宁沈大高速公路韩家岭隧道（亚洲最宽的四车道公路隧道）等，应当说，目前我国公路隧道的施工技术水平已接近国际先进水平，部分已达到国际领先水平。我国是个多山国家，75％左右国土都是山地或重丘，且江河纵横，海域宽阔。近十年来，公路网交通逐渐向崇山峻岭穿越，向离岸深水延伸，山岭公路隧道以年均350公里的速度增长，28座水下公路隧道也已建成通车；同时，在城市建设中，以节约土地和保护环境为宗旨，城市道路隧道方兴未艾，地下互通立交也应运而生。总体上，公路隧道的建设已进入快速发展时期，其建设成就表现为基础理论日趋成熟，研究手段日益全面，勘测设计技术日益先进，建设规模日益宏大，结构型式日趋丰富，施工技术迈进机械化，材料日益先进，装备渐趋完备等。1.2.1基础理论方面从20世纪70年代末开始，随着“新奥法”原理的引入和推广，公路隧道技术人员逐渐注意到隧道围岩为“三位一体”（产生荷载、承载结构和建筑材料）的特性，并通过控制爆破、锚喷支护和现场监测等手段成功应用，提高了我国的公路隧道建设水平；而且在实践中也对新奥法进一步发展，特别是结合我国公路隧道建设国情，在基础理论方面开展了进一步的探索研究，如浅埋暗挖法等。1.2.2研究手段方面早期，工程类比法和经典力学解析法是公路隧道的主要研究方法。然而，隧道一旦遇到复杂工程地质条件，或形成特殊断面结构时，一方面难以找到类似工程先例可以借鉴，难以找到适合的经典力学解析模型可以应用；另一方面，仅凭上述方法也无法确保合理性与准确性。因此，随着各项技术的发展，借助计算机对隧道工程进行全过程数值模拟的研究方法逐渐得到了广泛应用。作为近代科学主要研究手段的实验法，无疑也是极其重要的研究方法。它是隧道工程研究中的一个强有力武器，可以弥补数值仿真分析方法的不足，二者相辅相承。总体上，工程类比法、经典解析法、数值模拟法和实验法构成了隧道工程的研究方法体系，特别是后两者已成为解决重大技术难题的主要有效手段。1.2.3．勘测设计技术方面66 公路隧道勘测设计水平有了较大提高。首先是地质勘察手段的进步，如现代物探工具和高速地质钻机的使用。在初测地质勘查和施工阶段地质超前预报工作中普遍采取了地震波反射法、声波反射法、红外线探水法和地质雷达等。各种地质勘察方法的综合，使得地质情报的可靠度有了较大的改进；在设计理念方面，环保意识有所加强，施工前预设计、施工阶段信息化反馈动态设计的原则得到了推广；由于计算机技术的采用，隧道围岩、结构、地层和临近构筑物的受力、变形及破坏的数值分析，为设计提供了量化依据；计算机辅助设计（CAD）手段的普及，使绘图工作的状况大为改观。在以上进步的基础上，公路隧道设计质量有了很大提高。1.2.4．建设规模方面隧道建设规模主要表现为众多超特长隧道和超大跨扁平隧道的建设。据不完全统计，目前国内的特长公路山岭隧道（含在建）已达到179座，其中，双洞四车道、全长18.02公里的陕西秦岭终南山公路隧道，已于2007年10月建成通车，是世界双洞规模世界第一的公路隧道，为超特长公路隧道建设技术的典型代表。对于大跨扁平隧道，双洞六车道隧道国内已建成近百座，其建设技术已基本成熟；双洞八车道公路隧道也相继建成了数座，2004年建成通车的辽宁韩家岭隧道是我国第一座单洞四车道公路隧道，2006年建成的深圳雅宝隧道最大开挖宽度21.1m，最大开挖高度13.7m，是我国第一座投入运营的双洞八车道公路隧道，2008年10月，国内最长双洞八车道隧道——广州龙头山隧道也竣工通车，近日河南、新疆等地也在开展双洞八车道公路隧道的建设。1.2.5．结构型式方面早期公路隧道普遍采用双洞分离式的结构型式。但因种种条件限制，很多情况下双洞隧道左右线间距往往不能满足建设需求，因此出现了连拱式和小净距式的隧道结构型式。此外，伴随着桥隧相连和实现地下互通等特殊条件或功能的技术要求的出现，分岔式隧道结构型式、桥隧混合结构型式、地下立交结构型式的工程实践也日益增多。对于连拱隧道，其中墙型式已从最初的整体式直中墙到夹心式直中墙，再发展到夹心式曲中墙；从对称连拱隧道发展到不对称连拱隧道，甚至无中墙；从全暗或全明连拱隧道发展到明暗组合的连拱隧道。相对连拱隧道而言，小净距隧道因其工程风险较小、造价相对较低等优点，也逐步得到了广泛应用。为解决桥隧紧邻问题，新开发了一种结构型式——分岔式结构，其结构型式可分为两类：第一类依次由洞口的连拱结构段、小净距结构段，逐渐过渡为正常的双洞分离式结构；第二类洞口段先设置为四车道大拱，然后逐渐过渡为连拱隧道、小净距隧道，最后转变为标准的双洞分离隧道。2007年建成的湖北沪蓉西高速公路八字岭隧道、2008年通车的山西晋济高速公路月湖泉隧道、拍盘隧道等均是典型工程。特别是拍盘隧道，为适应整幅桥型结构伸入隧道，开发形成了特殊的上下双层桥隧混合共建结构，最大开挖跨径达25.77m，矢跨比0.35，断面面积达346.6m2。由于地下互通式立交可减少拆迁、保护环境，并可直接实现地下隧道之间或地下隧道与地面道路之间的交通转换，因此该型结构近年来也应运而生。由于相关研究的不断深入与工程实践的迫切需要，使得小净距隧道的中夹岩厚度、连拱隧道的中隔墙厚度的极限值不断被刷新，并伴随着一批新结构型式的开发与实践，丰富了隧道的结构型式，增强了隧道工程的生命力。66 2山岭隧道施工方法2.1矿山法2.1.1概念暗挖法的一种，主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鉴矿山开拓巷道的方法，故名。用矿山法施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。当地层松软时，则可采用简便挖掘机具进行，并根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖。分部开挖主要是为了减少对围岩的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、支护类型而定。在坚实、整体的岩层中，对中、小断面的隧道，可不分部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，须分部开挖，并配合开挖及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。按衬砌施工顺序，可分为先拱后墙法及先墙后拱法两大类。后者又可按分部情况细分为漏斗棚架法、台阶法、全断面法和上下导坑先墙后拱法。在松软地层中，或在大跨度洞室的情况下，又有一种特殊的先墙后拱施工法──侧壁导坑先墙后拱法。此外，结合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点，还有一种居于两者之间的蘑菇形法。2.1.2施工方法1先拱后墙法也称支承顶拱法。在稳定性较差的松软岩层中，为了施工安全，先开挖拱部断面并即砌筑顶拱，以支护顶部围岩，然后在顶拱保护下开挖下部断面和砌筑边墙。在开挖边墙部分的岩层之前，必须将顶拱支承好,故有上述别称。开挖两侧边墙部分的岩层时(俗称挖马口),须左右交错分段进行，以免顶拱悬空而下沉。该法施工顺序见图1(图中阿拉伯数字为开挖顺序，罗马数字为衬砌顺序，下同)。施工时,须开挖上下两个导坑，开挖上部断面时的大量石碴，可通过上下导坑之间的一系列漏碴孔装车后从下导坑运出，既提高出碴效率，又减少施工干扰。当隧道长度较短、岩层又干燥时，可只设上导坑。在此种场合，为避免运输和施工的干扰，可先将上半断面完全修筑完毕，然后再进行下半断面的施工。本法适用于松软岩层，但其抗压强度应能承受拱座处较高的支承应力；也适用于坚硬岩层中跨度或高度较大的洞室施工，以简化修筑顶拱时的拱架和灌筑混凝土作业。该法在外文文献中也称为比国法。2漏斗棚架法66 也称下导坑先墙后拱法。适用于较坚硬稳定的岩层。施工时先开挖下导坑，在导坑上方开始由下向上作反台阶式的扩大开挖，直至拱顶；随后在两侧由上向下作正台阶式的扩大开挖，直至边墙底；全断面完全开挖后，再由边墙到顶拱修筑衬砌。施工顺序见图2。此法在下导坑中设立的漏斗棚架,是用木料架设的临时结构。横梁上铺设轻便钢轨，在下导坑运输线路上方留出纵向缺口,其上铺横木,相隔一定间距,留出漏斗口供漏碴用。在向上扩大开挖时,棚架作工作平台用。图中2至5部爆出的石碴全落在棚架上，经漏斗口卸入下面的斗车运出洞外。这种装碴方式可减轻劳动强度。下导坑的宽度，一般按双线斗车运输决定。由于宽度较大，在棚架横梁下可增设中间立柱作临时加固用。设立棚架区段的长度，安装碴的各扩大开挖部分的延长加上一定余量来决定。用漏斗棚架装碴优点显著，故在中国以漏斗棚架命名。此法曾广泛应用于修建铁路隧道。3台阶法又有正台阶法和反台阶法之分。①正台阶法系在稳定性较差的岩层中施工时，将整个坑道断面分为几层，由上向下分部进行开挖，每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶（图3a）。上部台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴，可以平行进行而使工效提高。全断面完全开挖后，再由边墙到顶拱筑衬砌。在坑道顶部最先开挖的第一层为一弧形导坑，需要钻较多的炮眼，导坑超前距离很短，可使爆破时石碴直接抛落到导坑之外,以减轻扒碴工作量,从而提高掘进速度。如坑道顶部岩层松动，应即在导坑内用锚杆或钢拱架作临时支护，以防坍塌。②反台阶法则用于稳定性较好的岩层中施工，也将整个坑道断面分为几层，在坑道底层先开挖宽大的下导坑，再由下向上分部扩大开挖（图3b)。进行上层的钻眼时,须设立工作平台或采用漏斗棚架，后者可供装碴之用。4全断面法将整个断面一次挖出的施工方法。适用于较好岩层中的中、小型断面的隧道。此法能使用大型机械，如凿岩台车、大型装碴机、槽式列车或梭式矿车、模板台车和混凝土灌筑设备等进行综合机械化施工。新奥法的出现，扩大了全断面法和台阶法的适用范围。5上下导坑先墙后拱法66 也称全断面分部开挖法。以前,在稳定性较差的松软岩层中，为提高衬砌的质量，曾采用过此种先分部挖出全断面，再按先墙后拱顺序修筑衬砌的施工方法。采用此法开挖时，要用大量木料支撑，还需多次顶替，施工既困难又不安全，故在中国未见采用。还称之为奥国法或称老奥法。6蘑菇形法综合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点而形成的一种混合方案。开挖1至4部后呈现形似蘑菇状的断面，故名。在下导坑中设立漏斗棚架，供向上扩大开挖时装碴之用，同时当拱部地质条件较差时，为使施工安全可先筑顶拱。该法具有容易改变为其他方法的优点，遇岩层差时改为单纯的先拱后墙法，岩层好时改为漏斗棚架法。在中国首先应用于岩层基本稳定的铁路隧道施工，以后又用来修筑大断面洞室，为减少设立模架作业及其所需材料，并加快施工进度创造有利条件。7侧壁导坑先墙后拱法简称侧壁导坑法，也称核心支持法。在很松软、不稳定地层中修筑大跨度隧道时，为了施工安全，先沿坑道周边分部开挖，随即逐步由边墙到顶拱修筑衬砌，以防止地层坍塌。开挖时可将临时支撑和拱架都支承于坑道中间未被开挖的大块核心地层上，在衬砌保护之下最后将此核心挖除，必要时再砌筑仰拱。侧导坑的宽度较大，除包括边墙以外，还须有通行出土斗车和工人以及砌筑边墙的工作位置，才能使导坑开挖和边墙衬砌作业同时进行。为了核心部分地层的稳定，也须保持足够的宽度,且其宽度愈大，留在最后的开挖量愈大,开挖费用就愈小。此法通常适用于围岩压力很大、地层不稳定的大跨度隧道（如双线或多线铁路隧道和道路隧道、运河隧道）。在坚硬岩层中修建大跨度洞室时也常采用，利用其核心部分作为支承顶拱和边墙模板的基础；开挖时临时支撑可大为减少，甚至完全免除。该法在外文文献中至今还称德国法。此外，在大断面洞室施工时，还采用先拱后墙法与核心支持法、先拱后墙法与正台阶法等的混合方案。8爆破开挖隧道及地下工程施工的爆破与一般石方工程的爆破要求不同。为了便于装碴和不损坏附近的临时支撑或永久性衬砌，不使岩层爆得粉碎或碎落的岩块过大，又不使爆破时的岩块抛掷很远，故一般用松动爆破。由钻眼、装药、封口、起爆、排烟、临时支护和出碴等作业，组成一个爆破循环，其中钻眼和出碴占用大部分时间，应使之机械化，如采用凿岩机、装碴机、矿用牵引机车等。为了提高爆破效果，避免超挖或欠挖，并使坑道的轮廓符合设计要求，除须根据岩层情况和坑道断面大小，选择炮眼的数目、直径、深度和装药量等参数之外，炮眼布置也是重要影响因素。66 为了在爆破时开辟新的自由面（即临空面），不论在导坑开挖还是在全断面开挖时，通常在开挖面上布置位于中央的掏槽眼，及其周围用以扩大爆破范围的辅助眼，和控制开挖面轮廓的周边眼等三类炮眼，并按先掏槽后周边的次序先后起爆。掏槽眼的布置形式一般有直眼掏槽和斜眼掏槽。前者的炮眼轴线与开挖面垂直，可将几个掏槽眼布置成一字形、梅花形或螺旋形；斜眼的轴线则与开挖面斜交，并随地质构造的不同，布置成楔形、锥形或扇形。爆破材料大多采用威力较低、价格较廉的硝铵炸药，有水时则用硝化甘油炸药。起爆时以往大多用火雷管作火花起爆；后来改用电雷管、毫秒雷管，用电起爆；近期又出现用导爆管的非电起爆。爆破开挖时，为保证开挖面轮廓准确而平整，并控制对围岩的震动，近年来，在爆破技术上发展和应用了光面爆破、预裂爆破和毫秒爆破等新技术，达到了预期的爆破效果。2.2新奥法2.2.1发展新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，原文是NewAustrianTunnellingMethod简称NATM，新奥法概念是奥地利学者拉布西维兹（L.V.RABCEWICZ）教授于50年代提出的，它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起，作为主要支护手段的一种施工方法，经过一些国家的许多实践和理论研究，于60年代取得专利权并正式命名。之后这个方法在西欧、北欧、美国和日本等许多地下工程中获得极为迅速发展，已成为现代隧道工程新技术标志之一。六十年代NATM被介绍到我国，七十年代末八十年代初得到迅速发展。至今，可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM.新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。2.2.2新奥法施工特点1及时性新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强了岩层的稳定性。2封闭性由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。66 巷道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。（提高围岩的粘聚力C和内摩擦角）。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。3粘结性喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用：①联锁作用，即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。②复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。③增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不平引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力C和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。4柔性喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。2.2.3新奥法理论要点及施工要点1新奥法与传统施工方法的区别：传统方法认为巷道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少巷道周边围岩应力的扰动，并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意巷道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。66 新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩-支护系统，保持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。2保护巷道围岩自身的承载能力新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水；选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等，都是为保护巷道围岩的自身承载能力，使围岩的扰动影响控制在最小范围内，并加固围岩，提高围筵强度。使其与人工支护结构共同承受巷道压力。3允许围岩由一定量的变形，以利于发挥围岩的固有强度。同时巷道的支护结构，也应具有预定的可缩量，以缓和巷道压力。围岩的变形是控制在一定范围内的，必须避免围岩变形过大，从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量，允许巷道围岩产生一定的变形，以缓和来自巷道的巨大压力，更进一步减轻支护荷载。4新奥法施工过程中量测工作的特殊性由于岩体生成条件与地质作用的复杂性，施工条件的复杂性，以及对工程设计参数的精确要求，得要通过许多量测手段，在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态和支护结构工作状态进行监测。并用监测结果修改初步设计，指导施工.量测的结果可以作为施工现场分析参数和修改设计的依据，因而能够预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然提到施工的安全程度。由上所述，新奥法的支护原则是：围岩不仅是载物体，而且是承载结构；围岩承载圈和支护体组成巷道的统一体，是一个力学体系；巷道的开挖和支护都是为保持改善与提高围岩的自身支撑能力服务。2.2.4新奥法的主要支护手段与施工顺序新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩有一定的协调变形，而不使支护结构承受过大的压力。施工顺序可以概括为：开挖→一次支护→二次支护。开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，第一次支护工作应尽快进行。为了冲分利用围岩的自身支撑能力开挖应采用灌面爆破（控制爆破）或机械开挖，并尽量采用全断面开挖，地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些，在同等岩质条件下，分块多次开挖长度可大一些，全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-2.5米，在膨胀性地层中大约为0.8-1.0米。66 第一次支护作业包括：一次喷射混凝土、打锚杆、联网、立钢拱架、复喷混凝土，在巷道开挖后，应尽快地喷一层薄层混凝土（3-5mm），为争取时间在较松散的围岩掘进中第一次支护作业是在开挖的渣堆上进行的，待把未被渣堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出渣。按一定系统布置锚杆，加固深度围岩，在围岩内形成承载拱，由喷层、锚杆及岩面承载拱构成外拱，起临时支护作用，同时又是永久支护的一部分。复喷后应达到设计厚度（一般为10-15mm），并要求将锚杆、金属网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。完成第一次支护的时间非常重要，一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三小时内完成，主要由施工条件决定。在地质条件非常差的破碎带或膨胀性地层（如风华花岗岩）中开挖巷道，为了延长围岩的自稳时间，为了给一次支护争取时间，安全的作业，需要在开挖工作面的前方围岩进行超前支护（预支护），然后再开挖。在安装锚杆的同时，在围岩和支护中埋设仪器或测点，进行围岩位移和应力的现场测量：依据测量得到的信息来了解围岩的动态，以及支护抗力与围岩的相适应程度。一次支护后，在围岩变形趋于稳定时，进行第二次支护和封底，即永久性的支护（或是补喷射混凝土，或是浇注混凝土内拱），起到提高安全度和整个支护承载能力增强的作用，而此支护时机可以由监测结果得到。对于底板不稳，底鼓变形严重，必然牵动侧墙及顶部支护不稳，所以应尽快封底，形成封闭式的支护，以谋求围岩的稳定。2.2.5新奥法适用范围①具有较长自稳时间的中等岩体；②弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩；③强风化的岩石；④刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩；⑤坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土；⑥微裂隙的，但很少粘土的岩体；⑦在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变坚硬的岩石；在下述条件下应用新奥法必须与一些辅助方法相配合①有强烈地压显现的岩体；②膨胀性岩体（要与仰拱与底部锚杆相配合）；③在一些松散岩体中，要与钢背板与之配合；④在蠕动性岩体中，要与冻结法或预加固法等配合；在下列场合中应用应慎重66 ①大量涌水的岩体；②由于涌水会产生流砂现象的围岩；③极为破碎，锚杆钻孔、安装都极为困难的岩体；④开挖面完全不能自稳的岩体等。2.2.6新奥法的缺点主要有：①实施不仅要求有良好的施工组织和管理，也要求技术人员和量测人员都十分熟练，没有这一点就易于发生错误；作业质量都与每一个人的仔细操作有关。②开挖暴露出的地质会立即改变其状态，因此要求施工地质人员要亲临现场，以便发现问题；③用能控制的施工量测，往往给施工带来不便；④干喷射带来的灰尘以及由于易受化学药品的损害必须加强防护，尤其是对眼睛的防护，湿喷虽然可以避免此缺点，但在同样条件下，不如干喷那样有效的支护岩体。新奥法施工是从实际经验中总结出来的，又在不断实践经验中得以丰富其内容和进一步发展，新澳法施工在我国推广以来，经过几十年的发展，通过科研、设计、施工三结合，在修建下坑、西坪、大瑶山、军都山等铁路隧道以及中梁山、二郎山、西山坪等多座公路隧道中，应用新奥法远离及其相应的技术，取得了较大的成就。2.3盾构法2.3.1概念是一种较为先进的顶涵施工方法，是在保留传统顶涵施工、桥涵结构路侧预制工艺的基础上，对结构顶进支护方法进行了重大改革，将明挖开槽改为地下暗挖盾构支护，暗挖推进减低了施工对行车的影响。2.3.2施工方法及工艺要求盾构法顶涵施工，施工前期工作与普通施工方法相同主要为以下几个方面：施工准备、基坑开挖及滑板制作、框架箱身预制、后座制做,下面主要就盾构的安制、掘进、监测及线路防护等几个方面进行论述：1盾构制安前要注意以下几点框架桥几何尺寸修整66 框架桥前端面为盾构止推梁、柱推力传递面。其不平整度将影响止推梁及相关柱的受力状态，不均衡受力可能造成盾构变形与偏向推进，影响安全和破坏盾构的导向功能。所以在盾构安装前必需对刚架桥前端面进行检测、修整。同时也应对刚架桥外廓几何尺寸进行严格检查，对跑模较严重部分进行必要的修整来减低推进阻力，刚架桥各表面的整体平整度还直接影响线路沉降控制的效果。为此：刚架桥边墙不允许误差>3cm，刚架桥顶面不允许误差>1cm。其检查方法可采用仪器与拉线，对凸出部位采取凿底后再补平，对较底部位则先凿毛再水泥砂浆补平。刚架桥底部润滑层效果确认及预顶采用“桥式盾构法”施工，框架推进时增加了盾构阻力，该状况在框架初动时会较明显。盾构安装前必须预先将框架推动相应行程，以确认滑板无粘连，可保证盾构安装后不因滑板粘连而又撤除。试顶方法为：使用油顶推动框架桥，行程3cm。预顶也是后座保护措施之一。2桥式盾构制做安装1、盾构墩柱底板基底处理在确认底板无粘连后，在路基边坡下按框架桥轴线放出盾构各墩柱底板开槽边线,开挖槽宽1.5m,槽长6.6m，槽深至框架底面下10cm。槽基底进行硬化处理。硬化层坡度视现场开挖地质状况而定，硬化材料采用C20素混凝土，厚度平框架底。当地基承载力达180kPa以上时墩柱底板地基可不作硬化处理。2、盾构墩柱安装将墩柱底板放入基槽中与预先埋设于框架桥前端预埋托板平整焊接,焊缝为v30°坡口,焊接前应复测底板坡度，并确认满足要求。施工人员充足时，所有墩柱可同步平行作业。以减少吊机台班费用。墩柱下托梁按底板轴线平行等分安装，下托梁与底板连接焊缝以受压为主，剪应力小，可采用每焊接10cm空20cm不焊的间断焊，为防下托梁在焊接过程中发生偏斜应采用两侧同步对称焊接。立柱吊装前，应在预先搭设的工作平台上采用钢管脚手制做立柱定位架，在立柱安装时起安全及临时定位作用。将各条立柱的设计位置事前吊垂线标记于下托梁及定位架上可极大程度提高墩柱安装进度与质量。当盾构墩柱安装基本就绪时，视情况对边坡槽进行简易支护以确保路基稳定为原则。墩柱上、下托梁安装时必需注意：与线路斜交，盾构墩柱托梁不在同一水平面上，其各托梁高差值为基坑滑板坡度换算可得，由盾构设计人现场确定。3、盾构主梁安装桥式盾构所用主梁在地面临时平台上精心制做，由于该主梁除上方负载外，还与盾构顶板共同承担框架桥推进时的轴向力传递，因此，设计刚度较大。安装时先测量标记定位线于墩柱上托梁上，然后由起吊能力大的吊机分榀吊装就位。其梁垫在测量人员配合指挥下安装，各榀梁的顶面高度需按设计要求进行调配。4、子盾构箱体制做安装66 为加快制做速度与合理安排劳动力，子构箱从母构体两侧做起向中间发展，合拢后按实际尺寸制作非标型子盾构。子构箱下托板需在临时设制的托架上调校后与第一榀盾构主梁下托板进行对接，其横向受压焊缝允许采用间距不大于30cm的双面间断焊，纵向受剪、受拉焊缝却必需采用x60°坡口双面满焊以保证焊缝牢固度。便于总体吊装的工地现场，子盾构箱可在就近工作平台上制做，采用机械整体吊装。子盾构导向架各组件均在平台上靠模中统一标准制做，安装时采用定位装置定位焊接，导梁滑道与子盾构配合间隙设计为4mm，误差允许±1mm，子盾构箱制做完成后，将尚未编号子盾构进行试配，要求子盾构装入箱后无卡滞现象，空载时以人力可推动为宜。装配完成后进行编号与滑道注油。子盾构箱底板厚20mm,盖板厚16mm，板面靠前端均倒有上刃口，底板刃口为铲除土体欠挖量用，箱盖板刃口为防止减阻板卷曲之用，导向架用料I28B，要求材料平整无扭曲变形。5、盾构外壳制做安装盾构外壳钢板均采用16mm厚钢板，其盾构尾部长30cm套在框架桥前端，作相互制约用。盾构外壳安装后其总宽值大于框架桥总宽约32mm，由此间隙来降低顶推过程中框架桥两侧与土体产生的摩擦阻力，并有效地减小两侧土体的摩擦位移现象。超宽造成的土损失在刚架桥顶推到位后进行压浆补空，也可在顶进时压注水泥浆，以避免路基出现沉降。盾构外壳顶面板采用16mm厚钢板满敷，左右两边与盾构边板焊接，顶板底面与主梁间梁撑焊接。安装时高于框架桥4mm以留出顶面扁铁焊接位置。顶板敷设后需对整体平面进行检测，不平整度高差应小于3mm，如大于3mm则应检查调整。6、顶力设置1)子盾构顶力设置子盾构是桥式盾构母体中对上部掘进面进行有效支护的重要部分，在不同土层中采用不同的推进方式来保持掘进面的稳定。连续框架根据盾构总宽，设多台组子盾构，各组间隔750cm(其中一组按剩余实际尺寸制做)水平布置。每台组子盾构内布30t双向作用液压顶2台来保证子盾构的推进、切土能力，子盾构推进的同时，牵引框架桥顶面铺设的减阻板。每台子盾构中共需两台油顶，由2套液压泵站操纵控制，（中间连续框架每孔配备1套）该液压系统中设有高压截止阀，用以控制子盾构单独运动或间隔群体运动。严禁相邻子盾构同步推进，造成减阻板上部覆盖土应力集中被剪切破坏，使线路产生水平位移。2）框架桥顶力设置a、桥式盾构母体与刚架桥采用铰接，盾构外壳套入桥体长度为30cm。当框架桥被推进时盾构亦被框架桥同步、同方向推进。b、顶位处布置单向作用多台油压顶，其中几台液压泵站采用并联方式操纵控制，以解决单泵流量过小推进缓慢问题。66 2.3.2.3掘进刚架桥工程采用桥式盾构法施工，掘进时，每组子盾构由1名工人配合修整掘进面、出土以及盾构母体推进时对子盾构套入箱体状态的监视。如果出现意外能及时通报控制台而中断事故发展。子盾构允许单次推进行程30～40cm。子盾构作业为人力配合机械,视挖掘面土体的自稳能力而定,有先顶后挖、边顶边挖或先挖后顶的三种掘进方式。采用何种形式，由工程技术人员决定，液压操纵班按令执行。子盾构推进时,其上部土方由前端锯齿刃脚切割下落。作业基本处线路板结层，工人可视情况申请采用气动风镐掘土。盾构墩柱设计为多层，每层土体由1名工人完成掘进，每组墩柱由4人担负出土、顶推监视工作。挖掘标准为墩柱的外廓尺寸宽与前进方向30～40cm长。大断面中心土采用挖机掘进与装车，自卸汽车外运弃土。为缩短顶进期。掘进时，机械将框架桥前滞后的中心土挖去相同长30～40cm距离，并采用接力方式推进各节框架桥同一距离为一顶进工作循环。顶进到一定程度时为防止传力柱横向分力引发起拱甚至飞扬伤人，在传力柱上方设置轨束梁反压或增设分配梁。传力柱方向应预留余土运输通道。2.3.3线路安全保证措施线路沉降是由土损失、土干缩、及土运动所造成，本工程的关键所在就是路基的利用与保护，它需要从框架结构预制、盾构制做、掘进、纠偏、减阻、注浆填充等各环节精益求精的施工过程来控制水土损失，全套控制措施的有力实施才能确保线路沉降受控、列车行驶安全。1线路加固及日常养护1、线路简易加固纵向轨束梁采用P502+3扣，每股道轨外侧各一束，股道束间中心距为3.1m,纵向轨束需摆设平稳，两线间高出的道碴应耙走、耙平。线路外侧纵向轨束位如过低，则应垒高道床边坡加以垫平。两侧轨束面应在基本轨底面下20cm，以确保下一工序横向轨束能顺利穿越基本轨底为准。每相邻纵向轨束间隔距应大于3m。较大的轨束距安装时对原线路不会造成影响，可利用方便时提前完成。简易加固属线路双重保险工作，轨束下为无限支点，间隔距大，保护范围相应也大。66 纵轨安装时每根接头相错1.5m以上。所有轨束卡箍均靠近接头安装，并认真锁紧。纵横轨束安装均按标准设置安全防护员，钢轨过线路派人持木枋保护线路，以防造成“红轨”。纵向轨束长度L，以超出框架每侧不少于5m即可。横向轨束单束不短于4m，采用P501+2相扣，每隔2条枕木设置1束，并与纵向轨束锁紧。横轨束安装均按标准设置安全防护员，如无条件采用封锁穿轨，则利用列车间隔时间作业，采用隔5穿1的调作法作业。钢轨过线路派人持木枋保护线路，轨束过基本轨底采用绝缘材料隔护，以严防“红轨”事故。轨束安装完毕，在横向轨束与基本轨间对插木质密实的木楔，以利于顶进期间快速微调线路水平。2、线路日常养护施工期间，由专职线路工、防护员（包括驻站联络员）、普通工，共同组成线路维护班。对线路进行日常养护，安全防护，办理相关手续。线路加固与意外情况，从其它工班抽调人员会战。线路养护作业标准，按现行工务线路大维修规则标准执行。顶进期间，工地负责人不得离开工地，跟班督促检查，确保顶进顺利，线路状态良好。驻站联络员与工地使用移动电话联络，列车到达前10分钟停止顶进。线路人员下线前复查线路，清理现场，列车通过后恢复正常施工。线路工在每次顶进停止后，第一时间对正在穿越线路进行水平、轨距测量，对线路变化不管大、小，有变即修，决不拖延。不管是否顶进，线路养护人员必需对线路进行一列一检，确保行车万无一失。2.3.4施工监测及纠偏框架桥推进施工的全过程中，盾构及框架桥运动中线、水平的测量非常重要，工程技术人员将每一顶进循环的测量数据绘制成框架桥推进轨迹图进行分析研究，用于科学指导框架桥的掘进与纠偏。1、子盾构箱托板前后高差：抽检各中心土中部台组，每天1次并换算成绝对高程。2、墩柱滑板前后高差：每工作循环，所有墩柱全测并换算成绝对高程。3、墩柱轴线：（相对第一节框架桥实际轴线的平移线）交接班前后测，每班2次，共4次并标示与第1节刚架桥实际轴线相对误差。4、框架桥轴线：（各节与初始位置的相对变化）测量并标示本次偏移值和累计偏移设计值。5、框架桥高程：测点设于各节桥内靠顶板倒角处，每节分桥前、桥后4个点,各点基本成90°关系，并换算成绝对高程。6、线路沉降监测点：复核各线路轨顶及路肩标高，作好初始记录，以便线路交验前将线路恢复至初始值。7、顶进纠偏盾构纠偏是掘进人员（包括挖机司机）按指挥人员发出的掘进指令，对子盾构、墩柱底板下及两侧土体进行超挖或欠挖土，不停改变各部位土应力来完成。66 框架桥左右方向的纠偏为利用所布油顶非均衡使用来完成,水平高程纠偏为调整桥式盾构运行轨迹来达到效果。另外在地基承载力低于150kPa地段还需采取与传统工艺相同方法；在刚架桥底板下作换填或加密土壤、压桩等措施来完成。2.3.5桥式盾构法施工特别强调事项1、盾构设计、制做盾构体是框架桥顶推期路基掘进的临时支护及导向装置，设计时不可违背其中心土平衡原理。盾构长度应不小于刚架桥断面总高，宽度大于刚架桥断面总宽，主梁间分跨一般为3～4m。盾构几何尺寸必需标准，各部分连接可靠。使用期间尽可能小的变形方能保证使用效果。2、滑板质量标准基坑开挖如采用机械则应保留人工修整层，切忌破坏基底。滑板厚度应结合地基实际承载力考虑，其平整度要满足于滑板制做一条中要求。不平整的框架桥底板，顶推全过程将不同程度地破坏地基，基坑滑板的任何不足都给顶进工程埋下隐患。3、后座桥式盾构法为保证大型运输车辆出入框架桥，液压油顶均按桥底部两侧布置，也利于液压纠偏。后座两侧应力较中部大，故后座设计宽应为桥宽的1.2倍以上方能满足宽限要求。4、顶进挖土1）子盾构掘进面挖土应按当日书面技术交底，并按有经验的当值施工员要求进行，错误的开挖将导致路面沉降量增大。2）中心土的滞留长度及挖掘量应根据土层性质而定，任何情况下放坡量不可小于1∶0.5，盾构墩柱两侧均设有剪力墙板,其斜边按1∶0.75设置（视土质情况定）,通常应以此标线向前延伸30～40cm长，为中心土掘进控制线。为确保中心土的土压平衡能力，掘进时严禁超挖。3）盾构为刚性焊接体，在推进中有可能因局部应力集中造成焊缝炸裂，故顶推作业时机械应停止作业，工人不得高声喧哗及发出金属敲击声，以利声响判断。另外高压力顶推易产生强大破坏力，顶推时有条件远离液压装置及传力柱的人员必需撤离，以防意外事故。2.4几种施工方法的区别及优缺点一、盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构（shield66 ）是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。按盾构断面形状不同可将其分为：圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应用较为广泛；按开挖方式不同可将盾构分为：手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种；按盾构前部构造不同可将盾构分为：敞胸式和闭胸式2种；按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为：人工井点降水、泥水加压、土压平衡式，局部气压盾构，全气压盾构等。盾构法的主要优点：除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也比较少；土方量少；穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。二、新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。新奥法（NATM）是新奥地利隧道施工方法的简称,在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。采用该方法修建地下隧道时，对地面干扰小，工程投资也相对较小，已经积累了比较成熟的施工经验，工程质量也可以得到较好的保证。使用此方法进行施工时，对于岩石地层，可采用分步或全断面一次开挖，锚喷支护和锚喷支护复合衬砌，必要时可做二次衬砌；对于土质地层，一般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌，在有地下水的条件下必须降水后方可施工。新奥法广泛应用于山岭隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房、矿山巷道等地下工程。当前,世界范围内应用新奥法设计与施工城市地铁工程取得了相当大的发展。如智利的圣地亚哥新地铁线采用新奥法施工地铁车站,车站位于城市道路下7～9m,开挖面积230㎡,相当于17m(宽)×14m(高)；我国自1987年在北京地铁首次采用新奥法施工复兴门车站及折返线工程,车站跨度达26m。针对我国城市地下工程的特点和地质条件,新奥法经过多年的完善与发展,又开发了“浅埋暗挖法”这一新方法,与明挖法、盾构法相比较,由于它可以避免明挖法对地表的干扰性,而又较盾构法具有对地层较强的适应性和高度灵活性,因此目前广泛应用于城市地铁区间隧道、车站、地下过街道、地下停车场等工程,如根据新奥法的基本原理,采用“群洞”方案修建的广州地铁二号线越秀公园站及南京地铁一期工程南京火车站站,断面复杂多变的折返线工程、联络线工程也多采用新奥法。在我国利用新奥法原理修建地铁已成为一种主要施工方法，尤其在施工场地受限制、地层条件复杂多变、地下工程结构形式复杂等情况下用新奥法施工尤为重要。66 三、浅埋暗挖法又称矿山法，起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程，是中国人自己创造的适合中国国情的一种隧道修建方法。该法是在借鉴新奥法的某些理论基础上，针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。与新奥法的不同之处在于，它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深小于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。顾名思义，浅埋暗挖法是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是：利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构的不开槽施工方法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、掘路等程序，现被施工单位普遍采纳。浅埋暗挖法的核心技术被概括为18字方针：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。其主要的技术特点为：动态设计、动态施工的信息化施工方法，建立了一整套变位、应力监测系统；强调小导管超前支护在稳定工作面中的作用；研究、创新了劈裂注浆方法加固地层；发展了复合式衬砌技术，并开创性地设计应用了钢筋网构拱架支护。由于该工法在有水条件的地层中可广泛运用，加之国内丰富的劳动力资源，在北京、广州、深圳、南京等地的地铁区间隧道修建中得到推广，已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道，而且在大跨度车站的修筑中有相当的应用。此外，该方法也广泛应用于地下车库、过街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。66 3工程概况表3-1围岩级别分类表隧道名称起讫里程隧道长度（m）坡度（%）工程地质概况围岩级别（m）ⅠⅡⅢⅣⅤ通省隧道左线ZK109+700～ZK113+54034502.62中～微风化武当群片岩——3030290112通省隧道右线YK109+700～YK113+54034632.62中～微风化武当群片岩——303029595地理位置通省隧道为上、下行分离的四车道高速公路分离式隧道，隧道进口位于十堰市土城镇马蹄山村，出口位于十堰市土城镇通省村。隧道最大埋深为500米。隧道左洞起讫桩号为ZK109+700～ZK113+540，全长3450米，右洞起讫桩号为YK109+700～YK113+540，全长3436米。隧道左、右洞进口平曲线半径R=1000m,出口平曲线半径R=1420m，洞身位于直线上。隧道路基最大超高值为3％。隧道纵面线形左洞为1.9%的单向坡；右洞为1.9%的单向坡。隧道进、出口均采用翼墙式洞门。气象项目所经地区属于北亚热带季风性大陆山区气候，四季分明，冬长夏短，雨热同季，光热充沛，山区立体小气候特征明显，年平均气温为10℃~15.2℃，极端最高气温为41.2℃（1986年8月12日），极端最低气温为﹣17.6℃（1977年1月30日），平均降雨量为406.2mm，平均风速在2m/s左右。水文地质地表水项目所在区内地表水系不发育，无常年性地表水体，地表水主要为大气降水形成的表面流及山间冲沟内的雨季短暂溪流，水量受季节性影响变化比较大，自然排泄通畅。隧道出口位于斜坡位置，地表水对隧道施工影响较小。但应注意暴雨期间地表面流对洞口的冲刷破坏作用，宜采取截留、疏排措施。地下水类型及特征66 项目所在区地下水类型主要为岩基裂隙水，赋存于片岩裂隙及破碎带内，接受大气降水补充，水量一般较贫乏。局部地段由于风化裂隙发育，裂隙水补给条件较好，隧道开挖时可能存在渗水现象，但水量较小，且与降水关系较密切。其次为残破积粘土层中的孔隙水，该类型地下水含水层总体厚度小，分布不均匀，贮水条件较差，易渗透流失，仅季节性有水，旱季干涸。补、泾、排条件及动态特征基岩裂隙水赋存于基岩风化裂隙中，接受大气降水垂直入渗补给，沿基岩风化裂隙、构造裂隙等向地势低凹处呈脉状、线状排泄。地下水影响项目所在区岩基接受大气降水入渗补给，在隧道浅埋段风化裂隙较发育，裂隙水受地表水补给条件较好，地下水发育，主要为基岩裂隙水和破碎岩层中的孔隙水，且受大气降水关系影响较大，隧道开挖有明显的渗水、滴水现象，地表”V”型沟谷发育，切割较深，沟谷间常年四季有明流水，隧道开挖局部地段表现为线状滴水、股状流水现象，最大流水量每小时约60立方，左洞ZK116+450-ZK116+480段，最大流水量每小时约50立方；在深埋段，多数地段呈干涸状，局部可能有滴水现象，断层破碎带范围则会出现明显渗水。地形地貌隧道区属构造剥蚀中山地，附近山顶标高1360m，最大切割深度近900米，多发育“V”型沟谷。隧道穿越区微地貌形态有山峰、山脊、分水岭、冲沟，穿越段地面标高在565~1223.6m之间。隧道出洞口位于坡脚，自然坡脚15~25°，附近有旱地和小水塘；隧道顶部树林茂密，居民稀少。隧道出洞口离G209国道不远，交通比较便利。地震项目所在地区历史上无大的地震灾害记录，新构造活动以差异升降为主，地壳基本稳定。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）及中国地震局地震研究所《湖北省十房高速公路工程场地地震安全性评价报告》，本区设计地震分级为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，特征周期为0.35s，相当于地震基本烈度VI度。隧道应按设计地震动峰值加速度0.10g进行抗震设防。地质项目所在区主要地层为武当群全-强风化变质片岩，片状构造，主要矿物成分为钠长石、云母及少量伊利石、蒙脱石等粘土矿物，局部见石英岩脉填充；全-强风化变质片岩，岩体极破碎，呈散体状，结构面密集发育，产状杂乱，泥质夹层极发育，主要表现为粘土矿物，易顺层间滑动失稳；遇水有软化及膨胀现象，成洞极困难，稳定性极差，易失稳坍塌。66 4隧道截面设计及计算4.1设计图及围岩压力计算由公路隧道设计规范可知，Ⅲ级围岩不用设仰拱，ⅣⅤ级围岩要设仰拱。五级围岩断面设计图图4-1围岩的弹性抗力系数，衬砌材料为C25混凝土，弹性模量为，容重。根据公式，围岩竖向均布压力：式中:围岩等级，此处取；围岩容重，此处取；——跨度影响系数，毛洞跨度w66 ＝1+0.1﹙11.11＋0.9+0.08×2－5﹚＝1.717q＝0.45×16×20×1.717×0.7＝173.0736kpa围岩水平压力：e＝0.5q＝86.5368kpa隧道的几何尺寸：内轮廓线半径r₁＝5.43mr₂＝9.16m内径r1、r2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角ψ₁＝75.1372°ψ₂＝112.4717°拱顶截面厚度＝0.45m墙底截面厚度＝0.45m此处截面厚度为自内轮廓半径的圆心向内轮廓墙底做连线并延长至与外轮廓相交，其交点到内轮廓墙底间的连线。外轮廓线半径：R₁＝5.43＋0.45＝5.88mR₂＝9.16＋0.45＝9.61m轴线半径：r₁′＝5.43＋0.5×0.45＝5.655mr₂′＝9.16＋0.5×0.45＝9.385m段圆弧中心角：θ₁＝75.1372°θ₂＝37.3345°4.2半拱轴线长度S及分段轴线长ΔS分段轴线长度S₁＝θ₁／180°πγ₁′＝75.1372°／180°×3.14×5.655＝7.412160mS₂＝θ₂／180°πγ₂′＝37.3345°／180°×3.14×9.385＝6.112260mS＝S₁＋S₂＝13.524420m将半拱轴线等分为8段，每段轴长为:ΔS＝1.690552m各分块接缝(截面)中心几何要素（1）与竖直轴夹角α₁＝Δθ₁＝ΔS／γ₁′×180°／π＝17.1372°α₂＝34.2744°α₃＝51.4116°α₄＝68.5488°ΔS₁＝5ΔS－S₁＝5×1.690552－7.412160＝1.0406mα5＝75.1372°＋ΔS₁／γ₂′×180°／π＝81.4933°Δθ₂＝ΔS／r₂′×180／π＝10.3261°α6＝91.8194°α7＝102.1455°α8＝112.4717°另外α8＝75.1372°＋37.3345°＝112.4717°角度闭合差为0°接缝中心点坐标计算：χ1＝1.6668mχ₂＝3.1856mχ3＝4.4269mχ₄＝5.2649m66 χ5＝5.6783mχ6＝5.7768mχ7＝5.5714mχ8＝5.0688my₁＝0.2511my₂＝0.9823my₃＝2.1352my₄＝3.5880my5＝5.2250my6＝6.9115my7＝8.5884my8＝10.2013m由图上直接量出、66 衬砌结构计算图示图4-2用辛普生法近似计算，单位位移值计算如下，按计算列表进行。66 表4-1单位位移计算表截面asinacosaxydI1/Iy/Iy2/I(1+y)2/I积分系数1/300.00000.00001.00000.00000.00000.45000.0076131.68700.00000.0000131.68701117.13720.29470.95561.66680.25110.45000.0076131.687033.06668.3030206.12324234.27440.56320.82633.18560.98230.45000.0076131.6870129.3561127.0665517.46582351.41160.78160.62374.42692.13520.45000.0076131.6870281.1781600.37141294.41464468.54880.93070.36575.26493.58800.45000.0076131.6870472.49301695.30472771.97762581.49330.98900.14795.67835.22500.45000.0076131.6870688.06463595.13745102.95364691.81940.9995-0.03175.77686.91150.45000.0076131.6870910.15476290.53428242.530627102.14550.9776-0.21045.57148.58840.45000.0076131.68701130.98069713.314012106.962348112.47170.9241-0.38225.068810.20130.45000.0076131.68701343.378613704.208016522.65221∑1053.4964300.181928532.8408938186.700766 注:1.I一截面惯性矩，。b取单位长度。2.不考虑轴力的影响。单位位移计算如下：60.37×246.43×1635.13×2188.36×2188.36×闭合差为零4.3载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移(1)每一楔块上的作用力竖向力：式中：衬砌外缘相邻两截面之间的水平投影长度，由图2量得水平压力：66 式中：衬砌外缘相邻两截面之间的竖直投影长度自重力：式中：接缝的衬砌截面厚度。注:计算G8时，应使第8个楔块的面积乘以作用在各楔块上的力均列入表2，各集中力均通过相应图形的形心66 表4-2载位移计算表截面集中力力臂QGEaqagae-Qaq-Gag-Eae00.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00001294.754617.497222.59480.80030.82400.3456-235.8921-14.4177-7.80882268.580217.497265.78530.66290.73200.5570-178.0418-12.8080-36.64243219.497017.4972103.73170.46920.57720.7394-102.9880-10.0994-76.69924148.202117.4972130.72250.22630.36490.8376-33.5381-6.3847-109.4932572.536417.4972145.8924-0.00930.16260.87630.6746-2.8450-127.8455617.160417.4972149.4491-0.17440.01120.85632.9928-0.1960-127.973370.000017.4972148.59230.0000-0.14050.81120.00002.4584-120.538180.000017.4972142.92420.0000-0.28770.73980.00005.0339-105.7353下表接上表66 表4-3载位移计算表0000000.0000001.66680.25110.00000.0000-258.1186312.251822.59481.51880.7312-474.2480-16.5213-976.3801598.329288.38011.24131.1529-742.7060-101.8934-2010.7661835.3234192.11180.8381.4528-700.0010-279.1000-3139.28321001.0227322.83430.41341.637-413.8228-528.4797-4211.60171091.0563468.72670.09851.6865-107.4690-790.5076-5234.75481125.7139618.1758-0.20541.6769231.2216-1036.6190-6158.23191143.2111766.7681-0.50261.6129574.5779-1236.7203-6921.0756(2)外荷载在基本结构中产生的内力内力按下式计算弯矩：轴力:66 式中:相邻两接缝中心点的坐标增值，按下式计算:66 表4-4载位移计算表截面sinacosa∑(Q+E)∑Esina∑(Q+E)cosa∑ENp°00.00001.00000.00000.00000.00000.00000.000010.29470.95560.000022.59480.000021.5916-21.591620.56320.8263312.251888.3801175.860273.0285102.831730.78160.6237598.3292192.1118467.6541119.8201347.834040.93070.3657835.3234322.8343777.4355118.0605659.375050.98900.14791001.0227468.7267990.011569.3247920.686860.9995-0.03171091.0563618.17581090.5108-19.59621110.106970.9776-0.21041125.7139766.76811100.4979-161.32801261.825980.9241-0.38221143.2111909.69231056.4414-347.68441404.1258-2110.057-4781.433-107.688-6999.178另一方面，从表2中得到-6921.07561.1%66 主动荷载位移：表4-5主动荷载位移计算表Mp01/Iy/I(1+y)Mp0/IMp0y/I积分系数1/30131.68700.000010001-258.1186131.687033.06661.2511-33990.859-8535.105-42525.9644-976.3801131.6870129.35611.9823-128576.565-126300.760-254877.3252-2010.7661131.6870281.17813.1352-264791.761-565383.367-830175.1284-3139.2832131.6870472.49304.588-413402.787-1483289.199-1896691.9862-4211.6017131.6870688.06466.225-554613.193-2897853.934-3452467.1274-5234.7548131.6870910.15477.9115-689349.153-4764436.673-5453785.8272-6158.2319131.68701130.98069.5884-810959.080-6964840.960-7775800.0404-6921.0756131.68701343.378611.2013-911415.684-9297624.822-10209040.5061∑-3343830.755-21264043.851-24607874.60666 -191624.399×-1218575.317×-1410199.716×经校核，闭合差为零。4.4载位移（1）各接缝处的抗力强度抗力上零点假定在接缝3，51.4116°最大抗力值假定在接缝5，最大抗力值以上各截面抗力强度按下式计算：算得：最大抗力值以下各截面抗力强度按下式计算：一一所观察截面外缘点到h点的垂直距离；一一墙角外缘点到h点的垂直距离。y6′＝1.7299my7′=3.4458my8′=5.1337m算得：（2）各楔块上的抗力集中力R按下式近似计算：楔块I66 外缘长度，可通过量取夹角，用弧长公式求得，R的方向垂直与衬砌外缘，并通过楔块上抗力图形的形心。（3）抗力集中力与摩擦另力的合力R按下式计算：式中：－为围岩与衬砌间的摩擦系数，此处取。则：将R分解为水平与竖直两个分力：66 表4-6弹性抗力及摩擦力计算表截面σ1/2*（σi-1+σi）△s外RΨksinΨkcosΨkRHRV3001.757800000040.69530.34771.75780.623274.41030.96320.26870.60030.167551.00000.84771.74131.505287.91700.99930.03631.50420.054760.88650.94331.73111.665297.81390.9907-0.13601.6497-0.226470.54950.71801.73111.2675107.81860.9520-0.30601.2067-0.387980.00000.27481.73110.4850116.82880.8924-0.45130.4328-0.2189（4）计算单位抗力及其相应摩擦力在其基本结构中产生的内力弯矩：轴力：为力至接缝中心点k的力臂。66 表4-7计算表截面r4i―R4r4ir5i―R5r5ir6i―R6r6ir7i―R7r7ir8i―R8r8i40.5758-0.3588-0.358852.2631-1.41040.8345-1.2561-2.666563.9146-2.43962.5235-3.79840.9047-1.5065-7.744575.4746-3.41184.1918-6.30952.5939-4.31940.9571-1.2131-15.253886.8931-4.29585.7854-8.70824.2602-7.09412.6464-3.35431.1719-0.8303-24.0207表4-8计算表截面asinacosa∑RVsina∑RV∑RHcosa∑RVNσ0468.54880.930730.365710.16750.15590.60030.2195-0.0636581.49330.989000.147930.22220.21972.10450.3113-0.0916691.81940.99950-0.03175-0.0042-0.00423.7542-0.11920.11507102.14550.97762-0.21039-0.3921-0.38334.9610-1.04380.66058112.47170.92407-0.38223-0.6110-0.56465.3938-2.06171.4971单位抗力及相应摩擦力产生的载位移计算见表8单位抗力及摩擦力产生的载位移计算表66 表4-9单位抗力及摩擦力产生的载位移计算表截面Mσ01/Iy/I(1+y)Mσ0/IMσ0y/IMσ0(1+y)/I积分系数1/34-0.3588131.687472.49304.588-47.2544-169.5486919-216.803125-2.6665131.687688.06466.225-351.1372-1834.69207-2185.829346-7.7445131.687910.15477.9115-1019.8444-7048.654269-8068.498627-15.2538131.6871130.98069.5884-2008.7212-17251.70101-19260.422248-24.0207131.6871343.378611.2013-3197.7070-32620.76874-35818.47581∑-4912.2831-41016.97-45929.25516-281.507×66 校核为:-2632.060×-2632.061×闭合差为零4.5墙底位移单位弯矩作用下的转角：主动荷载作用下的转角-4557078.413×单位抗力及其相应摩擦力作用下的转角：-15816.070×4.6解力法方程衬砌矢高10.2013m计算力法方程的系数为：718.805×6963.323×70156.170×-（4748702.812+16097.577）×-(47706699.33+163695.028)×求解方程：491.383-5.419166 4.7计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力计算公式为：66 表4-10主、被动荷载作用下衬砌弯矩计算表截面Mp0X1pX2p*y[Mp]Mσ0X1σX2σ*y[Mσ]00491.3830491.3830-5.41910-5.41911-258.119491.383158.503391.7680-5.41910.7210-4.69812-976.380491.383620.062135.0650-5.41912.8204-2.59873-2010.766491.3831347.813-171.5700-5.41916.13060.71154-3139.283491.3832264.871-383.029-0.3588-5.419110.30194.52395-4211.602491.3833298.203-422.016-2.6665-5.419115.00206.91656-5234.755491.3834362.781-380.591-7.7445-5.419119.84436.68077-6158.232491.3835421.299-245.550-15.2538-5.419124.65903.98628-6921.076491.3836439.4189.725-24.0207-5.419129.2900-0.1499表4-11主、被动荷载作用下衬砌轴力计算表截面Np0X2pcosa[Np]Nσ0X2σcosaNσ00631.2350631.235002.87122.87121-21.5916603.2082581.616602.74372.74372102.8317521.5895624.421202.37252.37253347.8340393.7013741.535201.79081.79084659.3750230.8426890.2176-0.06361.05000.98645920.686893.35971014.0464-0.09160.42470.333161110.1069-20.01011090.09680.1150-0.09100.024071261.8259-132.81181129.01410.6605-0.60410.056481404.1258-241.25801162.86781.4971-1.09740.399766 4.8最大抗力值的求解首先求出最大抗力方向内的位移。考虑到接缝5的径向位移和水平方向有一定的偏离，因此修正后有：20223.5024×-299.0759×66.508表4-12最大抗力位移修正计算表截面Mp0/IMσ0/I(y5-yi)Mp0/I*（y5-yi）Mσ0/I*（y5-yi）积分系数1/3064708.7531-713.62505.225338103.2351-3728.69071151590.6929-618.68424.9739256606.9474-3077.27334217786.3112-342.21774.242775461.9826-1451.926923-22593.560693.69353.0965-69960.9604290.121944-50439.9427595.74241.637-82570.1862975.230325-55573.9980910.808700.00000.00004∑356823.5919-5276.896566 4.9计算衬砌总内力表4-13衬砌总内力计算表截面MpMσ[M]NpNσ[N]eM/IMy/I积分系数1/30491.3830-5.419130.9695631.23502.8712822.1930.159317246.980011391.7675-4.69879.3035581.61662.7437764.0960.103810443.2452622.29887442135.0650-2.599-37.7706624.42122.3725782.210-0.0483-4973.902-4885.86367723-171.57020.711-124.2506741.53521.7908860.636-0.1444-16362.194-34936.5567944-383.02904.524-82.1517890.21760.9864955.818-0.0859-10818.308-38816.0907825-422.01586.91637.98451014.04640.33311036.2000.03675002.07026135.8166446-380.59116.68163.73171090.09680.02401091.6920.05848392.63258005.678427-245.55023.98619.56131129.01410.05641132.7630.01732575.96922123.45372489.7250-0.150-0.24191162.86780.39971189.451-0.0002-31.855-324.95843191∑3017.44393630687.5130866 计算精度校核为以下内容。根据拱顶切开点的相对转角和相对水平位移应为零的条件来检查：式中：172.92×159.275×7.8%式中：1758.57×1624.8×7.6%4.10截面强度检算1.拱顶（截面0）e=0.1593m<0.45d=0.18me=0.159>0.2d>2.4（可）式中—混凝土极限抗压强度，取2.02.截面7e=0.0173m<0.2d=0.09m0.0384α=1－1.5×0.0384=0.872K=>2.4(可）3.墙底（截面8）偏心检查66 e=0.0002<0.25d其他截面偏心距均小于0.45d4.11配筋计算1.0截面配筋=11.9N/mm2360N/mm2按箍筋直径为10mm计算==20+10+10=40mm<0<=900mm2所以按照最小配筋率计算取=900mm2=4220mm2≥3截面配筋<0<=900mm2所以按照最小配筋率计算取=900mm2=4400mm2≥1截面配筋e=0.1038m<0.3d为小偏心受压构件。因为N<，故取==900mm2e=+-=288.8mm=--=81.2mm=－0.1150=0.407066 =0.5332>340N/mm2<=360N/mm2>-=-360N/mm2说明受拉未达到屈服强度<0所以取=900mm28截面配筋e=0.0002为小偏心受压e=+-=185.2mm=--=184.8mm因为N<，故取==900mm2=－0.1150=0.5774=0.6535187.0N/mm2<=360N/mm2>-=-360N/mm2说明受拉未达到屈服强度<0所以取=900mm2此时符合验算要求。综上，选用HRB400Φ32@200，n=5选用HRB400Φ16@200，n=5箍筋采用构造配筋：=364.490KN选用HRB400Φ8@200，n=566 4.12弯矩及内力图图4-366 5隧道洞门结构设计5.1洞门设计5.1.1洞门类型选择该隧道地处鄂西北中低山区，山体一带基岩大都直接出露，以太古纪为主，底层岩性有片麻岩、变粒岩、片岩等。本段处于雾渡河断裂带内，次生断裂段较发育，岩体节理裂隙较发育。山高坡陡，构造运动强烈，岩体破碎，加之气候湿润多雨，滑坡、崩塌较发育，特别是区内发育的煤系地层及侏罗系软质岩，易产生滑坡崩塌等地质灾害。区内发育的奥陶系、石炭系灰岩岩溶发育，可形成溶洞、暗河等。硫铁矿的开采导致环境破坏，使得地下水具有强酸性。应设置特殊防排水措施。在开挖面上钻探水眼，防止突然遇到地下水囊，暗河等淹没坑道造成事故。因此，考虑到支护和施工上的便利，均设置明洞，洞门形式选择为均为翼墙式洞门。5.1.2洞门设计山高坡陡，构造运动强烈，岩体破碎，加之气候湿润多雨，滑坡、崩塌较发育，特别是区内发育的煤系地层及侏罗系软质岩，易产生滑坡崩塌等地质灾害。因而采用翼墙式洞门，以抵挡山体水平推力，满足洞门的抗滑动和抗倾覆的要求。根据规范，翼墙的10：1，扩大基础以使其受力比较合理，根据规范仰坡坡度取1：1.25,墙身厚度取2.0m。洞门端墙设置伸缩缝，每隔10m设置一个，缝宽2cm，缝内沿墙的内、外、顶三边填塞沥青麻筋，填塞厚度为20cm。根据设计规范和本工程的实际涌水量，在墙身每隔2.0m设置泄水孔一个，上下左右交错布置。泄水孔的进水侧设置反滤层，厚度为30cm，在最低泄水孔的下部设置隔水层，以免积水渗入基底。洞门墙基础必须置于稳固的基础之上，为保证结构物稳定性，基底埋入地下2.0m。5.1.3洞门建筑材料洞门建筑材料的选择应该符合结构强度和耐久性的要求，同时满足抗冻、抗渗和抗侵蚀的需要。根据《公路隧道设计规范》的规定，洞门建筑材料选用如表4.1：66 表5-1洞门设计材料材料种类工程部位混凝土钢筋混凝土片石混凝土砌体端墙C25C30C20M15水泥砂浆砌片石、块石或混凝土砌块镶面顶帽C25C30—M15水泥砂浆粗料石洞口挡土墙C25C30C20M10水泥砂浆砌片石侧沟、截水沟C20——M7.5水泥砂浆砌片石护坡C20——M7.5水泥砂浆砌片石66 6隧道施工开挖方法及掘进方式设计6.1隧道开挖方法本隧道为Ⅴ级围岩，地质条件较差，隧道设计施工以新奥法理论基础，其施工原则为：弱爆破、短进尺、少扰动、早喷锚、强支护、勤量测、紧封闭。新奥法理论要点如下：（1）围岩是主要的承载单元，应充分保护围岩，采用控制爆破或机械开挖。（2）允许围岩变形，但又要限制围岩变形，采用柔性支护，及时喷锚。（3）进行监控量测，修正施工方法、支护参数。（4）采用复合式衬砌，防止渗漏，减小而衬开裂。（5）及时封闭，隧道断面形状尽量圆滑，避免拐角处应力集中。隧道开挖采用台阶开挖法，由于隧道地质条件较差，因此要按短台阶、多循环要求开挖。采用台阶法开挖应注意以下事项:a.台阶数不宜过多，台阶长度要适当，一般以一个垂直台阶开挖到底，保持平台长2.5-3m为好，易于掌握炮眼深度和减少翻渣工作量，装撞机应紧跟开挖面，减少扒渣距离以提高装淹运输效率。应根据两个条件来确定主台阶长度:一是初期支护形成闭合断面的时间要求，用岩稳定性愈差，闭合时间要求愈短;二是上半部断而施了时开·挖、支护、出渣等机械设备所需的空间大小的要求。b.个别破碎地段可配合喷锚支护和挂钢丝网施工。如遇到局部地段石质变坏，围岩稳定性较差时，应及时架设|临时支护或考虑变换施工方法，留好拱脚平台，采用先拱后墙法施工，以防止落石和崩塌。c.应重视解决上下部半断面作业的相互干扰的问题。台阶基本上是合为一个J~作面进行同步掘进;短台阶上下部作业相互干扰较大，要注意作业施工组织，质量监控及安全管理;长台阶基本上上下部作业面已拉开，干扰较少。d.上部开挖时，因临空面较大，易使爆破面渣块过大，不利于装、渣，应适当密布中小炮眼但采用先拱后脑法施正时，对于下部开挖时，院注意上部的稳定，必须控制下部开挖厚度和用药量，并采取防护措施，避免损伤拱圈反确保施工安全。若围岩稳定性较好，则可以采取分段顺序开挖;若围岩稳定性较差，则应缩短下部掘进循坏进尺;若稳定性更差，则可以左右错开，或先拉中槽后挖边帮。e.采用钻爆法开挖石质隧道时，肮采用光面爆破或预裂爆破技术，尽量减少扰动围岩的稳定性。f.66 采用台阶法开挖关键问题是台阶的划分形式。台阶划分要求做到爆破后扒渣量较少，钻眼作业与出渣运输干扰少。6.2隧道掘进方式隧道施工中，掘进方式是影响围岩稳定的又一重要因素。因此，在选择确定掘进方式时，应根据坑道范围内被挖除岩体的坚硬程度、以及不同的掘进方式对围岩的扰动程度、围岩的稳定性、支护条件、机械设备能力、经济性等相关因素进行综合分析，选用恰当的掘进方式。本隧道采用钻眼爆破掘进。钻眼爆破掘进即是用炸药爆破坑道范围内的岩体。钻爆法可用于各类岩层中，是隧道施工开挖中常采用的方法。当用钻爆法开挖坑道时，应采用光面爆破，预裂爆破技术，能使开挖轮廓线符合设计要求、减少超欠挖量，并能减少对围岩的扰动破坏等。它是一般山岭隧道工程中常用的掘进方式。由于该隧道为Ⅴ级围岩,属于软质岩,可采用预裂爆破法。其参数如下：装药不偶合系数2.0，周边眼间距为40cm，周边眼至内圈崩落眼间距30cm，周边眼装药集中度为0.2kg/m。图6-1炮眼布置图66 表6-1爆破参数表开挖部位炮眼类别炮眼深度炮眼数量单孔装药量上台阶开挖掏槽眼1120.6掏槽眼1100.4辅助眼160.4辅助眼140.3辅助眼1230.3辅助眼1170.3底板眼1160.4周边眼1370.2合计125开挖部位炮眼类别炮眼深度炮眼数量单孔装药量下台阶开挖辅助眼2271.2辅助眼2141.2辅助眼241.2辅助眼2100.6辅助眼291.2底板眼2171.4周边眼2180.4合计9966 7隧道防、排水设计及隧道附属设施设计隧道防排水是保证隧道适用性以及衬砌结构、路面、设备耐久性的关键。对于高速公路隧道保证隧道内环境干燥是极为重要的。设计原则为使衬砌内壁不渗水。防排水工程设计的原则以排为主，以防为辅，“防排相结合”的综合治理。7.1防水设计界岭隧道在防排水设计时严格遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，结合水文地质条件、施工技术水平、材料来源和成本等，因地制宜，选择适宜的方法，以满足保证使用期内结构和设备的“正常使用和行车安全”的目的。隧道须设置相应的截水沟、排水沟，做好地表排水系统疏导地表水，防止大气降水形成的面流冲刷洞口边坡及地表水大量下渗影响隧道施工及安全营运。7.1.1防排水标准1)洞内无渗漏水；2)装孔眼不渗水；3)洞内路面不冒水、不积水。7.1.2防水措施1)衬砌柔性防水措施衬砌柔性防水工程设置在二次衬砌面与喷混凝土面之间，以提高衬砌的密水性，防止水从二次衬砌裂缝中渗出并扩大混凝土裂缝。柔性防水层材料建议采用施工安装方便、无毒阻燃，且耐久性、防水性、缓冲性能等均好的PVC防水卷材。在防水卷材与喷混凝土层间设置土工布，作为衬背排水层及缓冲层。明洞背部防水层采用2.5mm厚防水卷材，选择晴朗干燥天施工，防水层外部应作水泥砂浆保护再作填土。2)衬砌漏水防止措施a）衬砌自防水结构为了防止柔性防水层由于施工原因可能出现局部地方防水失败，故二次衬砌做成自防水混凝土结构。采用低碱性膨胀水泥混凝土，自防水结构抗渗标号要求达10S。为了提高混凝土抗冻性，混凝土掺加引气剂。b）止水带在衬砌浇筑工作缝设置背贴式橡胶止水带。橡胶止水带需采用耐寒性能好的三元乙丙橡胶材料。66 c）暗洞施工要求采用泵送混凝土，以保证浇筑质量及衬砌与初期支护之间密实不留空隙。3)复合式衬砌防水系统隧道采用复合式衬砌，在初期支护和二次衬砌之间铺设防水板和无纺土工布组成的防水层，以防地表水渗漏进入隧道内，无纺布的密度为450g/m2，防水板采用易于焊接的防水卷材，厚度为1.2mm，接缝长度为120mm。4)二次衬砌防水系统图7-1二次衬砌施工缝、沉降缝的构造形式二次摸筑衬砌采用防水混凝土，本身具有一定的抗渗阻水性能。充分利用混凝土衬砌的防水性能，是最基本的防水措施。改善和利用混凝土衬砌的抗渗防水性能，可以通过提高混凝土的抗渗等级，以及在施工过程中采用机械振捣，使其密实。二次衬砌施工缝、伸缩缝、沉降缝等是防渗漏水的薄弱环节。可靠的防水措施是指除按施工规范要求处理外，还应进行精心的设计，采用合理的防水材料和构造形式，二次衬砌施工缝、沉降缝的主要构造形式如图6-1。7.2隧道洞内排水7.2.1围岩疏导排水在隧道环向铺设塑料盲沟将水引入边墙两侧10cm纵向塑料排水盲沟，然后通过10cmPVC横向排水管将水引入两侧25cm双壁打孔波纹管侧式排水管排出洞外，路缘通缝式排水沟排出洞外，洞内管沟与洞外的天沟、排水沟、截水沟形成完整的排水系统。电缆沟底部设横向及纵向集水沟，将可能流入电缆沟的水，通过纵向集水沟引出洞外。7.2.2路侧边沟排水路侧边沟主要引排营运中隧道内清洗污水、消防污水和其它污水，电缆沟内的集水也引入路侧边沟。路侧边沟低于路面垫层，避免边沟水对路面结构产生不利影响。隧道洞内纵向排水沟坡度与隧道线路坡度一致，为整一单向坡，坡度为2%，可以避免加深或减小边沟深度，保持正常过水断面。路侧边沟采用开口式明66 沟，便于清洗，不易淤泥，不需要设沉砂池，采用预制结构，施工速度快，其结构如图7-2。图7-2开口式路侧边沟7.2.3侧向排水沟侧向排水沟对路面底积水疏导效果明显，且可降低施工难度。衬砌背后的地下水经横向导水管通过侧向排水沟排出。由于地下水可能夹带泥沙或沉积矿物质，侧向水沟每隔50m设置沉砂池。隧道底设横向导管是为了将衬砌背后的纵向盲沟与侧向排水沟连接起来，将衬砌背后的地下水引入侧向排水沟。纵向间距取10m，横向排水管的两端采用三通联结。路面底部横向设一定的排水坡度，在两水沟间路面底部设置横向排水盲沟，有利于地下水迅速排入侧向排水沟，防止路面底积水，避免路面冒水，破坏路面。7.3洞口与明洞防排水7.3.1洞口防排水洞口排水系统满足不渗漏的要求，起到截排水的作用，并将洞口边、仰坡地表水引出洞口以外。洞外的水不能流入隧道，避免将洞口外泥沙和杂物带入洞内，堵塞洞内排水系统。为了防止地表水冲刷洞口和洞口边、仰坡，洞口和明洞设置截水沟和排水沟，洞门顶部设截水天沟，以形成完善的防排水系统。天沟设于边、仰坡顶5m以外，其坡度根据地形设置，为2%，以免淤积。洞门端墙背后设置滤水层通过端墙所设泄水孔排水。对洞口盲沟系统定期检查其通畅性，当有阻塞时及时疏通。7.3.2明洞防排水明洞防排水设计应注意以下问题：1)明洞顶受地表水及径流的影响较大，为了保证明洞结构安全、稳定和耐久，明洞洞66 顶设置必要的截排水系统。在明洞回填层顶部洞门墙背设排水沟，明洞槽边、仰坡开挖线以外设截水沟。2)明洞边墙顶边墙后设置纵向、竖向盲沟，可以汇集围岩地下水和明洞顶渗入的地表水。3)明洞与暗洞接缝处的防水，将接缝处局部衬砌混凝土加厚0.07m，注意振捣密实，并将明洞外贴式防水层伸入暗洞衬砌1.5m，使其搭接粘结。7.4洞内横通道1)隧道左、右洞之间设置一道人行横通道相连通。人行横通道作用主要是隧道防灾救援需要，平时可用于地勤人员联络。汽车横通道作用是供消防及救援车辆在事故时通之用。规范要求人行横通道设置间距250m左右，本隧道则在中部设置一人行横通道。2)人行横通道人行横通道与汽车横通道结合考虑，主要便于隧道管理人员巡查、检修和紧急情况下人员疏散和救援。人行横通道均采用与上行线隧道正交；人行横通道宽2.0m，净高2.2m。7.5内检修道、设备洞室1)因营运设备检修需要，在洞内行车两侧设置检修道，检修道高于路面。2)设备洞室根据通风、照明、防灾、报警等需要，隧道内墙壁设配电、紧急电话、控制和消防等设备洞室。设备洞室几点说明如下：a）紧急电话洞室位置：设置在洞内行车方向右侧墙壁上，本隧道在中部设置一处。b）消防设备洞室位置：设置在洞内行车方向右侧墙壁上，每隔50m设置一处。7.6洞内路面7.6.1正线隧道路面路面混凝土面板厚度26cm，采用c25混凝土（施工时应以抗折强度指标控制，要求抗折强度5.0MPa以上）。路面板下需敷设10cm厚c20混凝土找平层。7.6.2人行横道路面路面板厚10cm，采用c35混凝土。7.7其它系统隧道内侧墙考虑5cm的预留内装空间。近期洞内装饰主要为拱部采用0.25mm厚的深色防火涂料。边墙2.5m66 高度以下由于照明要求贴白色瓷砖，以提高墙面反射率（达）。隧道洞内噪声问题，国内外经验认为对于汽车专用道的公路隧道，洞内噪声对行车的影响一般不予以特别考虑。洞口设置标志牌，洞内设标志线及信号灯、情报板、电子监控器，洞内设有CO检测器等。在消防洞室旁设置手动报警按钮，每个100米设感温探测器1套及电话总机一部。进出口各设变电站1座，并配有应急电源。中央控制系统设在隧道管理站8隧道施工组织设计66 8.1施工方案隧道采用新奥法施工。洞口土石方采用，挖掘机挖装，自卸汽车运输的方法施工。Ⅴ级围岩采用双侧壁导洞法开挖。隧道均采用无轨运输，施工时坚持“短进尺，弱爆破，快封闭，勤量测”的原则；首先进行明洞、洞口土石方及边仰坡施工，并施作防排水及坡面防护，洞口土石方采用机械开挖，部分辅以凿岩机钻眼，小炮控制开挖，人工刷整边坡，自卸汽车运输的方法施工。洞身施工，隧道衬砌按仰拱超前，拱墙一次衬砌。喷射砼采用湿喷工艺，降低回弹量和粉尘；隧道衬砌采用液压钢模衬砌台车，按仰拱超前，拱墙一次衬砌，砼集中拌和，砼运输车运输至作各业面，泵送砼入模，插入式捣固器与附着式捣固器联合振捣。隧道通风采用压入式风机通风。施工中加强围岩的监控量测，运用先进的量测、探测技术，指导施工。明洞段的施工应在山坡截水沟施工完成后进行，边坡防护与明洞开挖同步进行。隧道端地质一般，应尽量避开雨季施工。8.2施工方法及措施8.2.1洞口施工洞口土石方施工采用人工配合挖掘机分两次开挖，第一次开挖至起拱线位置，待拱顶以上边仰坡防护措施完成后，进行起拱线以下部分开挖。1)施工前，按设计进行测量放线，标出起拱线位置及拱脚开挖宽度并用红油漆作出明显标志后，进行开挖作业。2)开挖前按要求施作洞口仰坡截、排水系统，然后用挖掘机从上至下逐层顺坡开挖，并用自卸汽车运至弃碴场弃置。3)洞口开挖成型后，及时施作锚喷及边坡防护，稳定边坡。8.2.2明洞钢筋砼施工明洞土石方开挖完成后，绑扎仰拱钢筋，灌注仰拱混凝土，砼达到设计强度后，衬砌台车就位并安装明洞洞身段模型，绑扎边墙及拱部钢筋，砼输送泵一次连续浇注成形。8.2.3洞身开挖施工方法1)挂齿进洞方法为保证隧道进洞施工安全，进洞前，安装型钢支架、关模并浇筑套拱混凝土，然后施作超前管棚注浆加固围岩。采用弧形导坑法进洞，用挖掘机为主要开挖机具。进洞后，转换工序，进行洞内施工。隧道洞口开挖面呈多向受力状态，容易发生坍塌事故,为保证隧道破口时施工安全和结构稳定，设超前管棚注浆加固围岩。大管棚采用DP120型跟管钻机钻管孔，将加工好压浆孔钢管随钻头跟进孔内，用丝扣接长钢管，确保管孔位置正确，避免“沉头”和串孔。加快各工序的施工进度，及时封闭，及时成环，喷砼加厚。2)施工顺序测量布眼→钻上导坑炮眼→上部开挖→上部初期支护→台车钻下导坑炮眼→下部开挖→下部初期支护→防水层施工→仰拱施工→二次衬砌（模筑砼）→管沟施工→路面施工。66 3）洞身开挖①钻爆设计说明隧道爆破作业采用预裂爆破，钻眼采用简易凿岩台车。本设计为Ⅴ级围岩采用短台阶新奥法施工，台阶长度5米。台阶上部钻眼深度1m，预裂爆破，每次进尺1.5米，台阶下部钻眼2m预裂爆破，每次进尺1.5米。开挖过程中，初期支护紧跟工作面，尽快完成支护体系。②爆破器材选择采用击发枪导爆管轴向起爆、非电毫秒雷管及导爆索并联孔内微差起爆体系。炸药采用乳化炸药。光面爆破专用炸药构造简图如下图8-1所示。③爆破效果监测及爆破设计调整每循环爆破后，对残眼长度、爆碴集中度和块度、周边孔痕迹率、岩面平整度、循环间衔接台阶高度、围岩稳定性以及断面轮廓、超欠挖情况等爆破效果参数进行量测与描述，并根据爆破效果适当调整循环进尺、周边孔、内圈孔间距及抵抗线、掘进孔密集度及炸药用量、掏槽孔布置及掏槽孔深度等爆破设计参数。④爆破后找顶选派有施工经验、工作责任心强、体格强壮的人员担任找顶工作，每座隧道每班配不少于2名的找顶工找顶。消除下道工序的施工隐患，并为初期支护加强度提供依据。8.2.4隧道通风及排水1）通风隧道口安装1台MFA60P2-S通风机供风，通风管使用1000负压柔性风管，悬挂于隧道拱腰部位，压入式通风。当隧道施工长度大于500m时，增加1台通风机抽出式通风，通风管使用600的胶皮风管悬挂在另一侧边墙上。通风管理是通风效果好坏的关键，为了确保通风效果，必须加强通风管理。通风管要始终保持平、直、顺，接头严密不漏风，若有破损及时修补或更换。通风系统安装后，不经允许不可随意改动，非管理人员不得随意开关风机。2）防尘施工防尘采用水幕降尘和个人戴防尘口罩相结合，在距掌子面30m外边墙两侧各放一台水幕降尘器，爆破前10min打开阀门，放炮30min后关闭。3）排水：隧道为上坡掘进时，设距边墙0.5m设临时排水沟，沿纵坡排水，汇入洞外排水系统；下坡掘进时，每隔20～30m设一集水坑和抽水站，依次将水抽排出洞。隧道正洞的结构防水设计要求“以防为主，防、排、截、堵相结合”的综合治理原则。①防水系统防水系统由防水砼、防水板和施工缝、变形缝处设置的止水条、止水带组成。②排水系统隧道排水系统由环向、纵向排水管（盲沟）组成。③衬砌拱部进行充填压注水泥砂浆，施做二次砌时拱部纵向按每隔5m间距预留压浆孔。采用平台作业车作施工平台，先在初期支护壁上钉衬垫，衬垫为梅花型布置，将防水板粘结在衬垫上。防水层与初期支护密贴，但保持一定的松驰度，粘结牢固。初期支护有渗水地段采用在渗水区及其周边一定范围内，花管注浆封堵，或引排至纵向排水管。只有当渗水完全封堵后，才能铺设防水层。66 8.2.5超前支护与初期支护1）超前小导管注浆加固地层小导管注浆作业包括打孔布管、封面、注浆三道工序。①打孔布管：采用凿岩风钻或台车打眼打孔，孔眼长度大于小导管长度。小导管顶部成尖锥状，尾部焊箍，管壁按梅花形布置小孔，尾部置于钢架腹部，增加共同支护能力。②封面：注浆前，喷射砼封闭工作面，以防漏浆。③注浆：采用水泥浆液注浆，在孔口设置止浆塞，浆液配合比由现场试验确定，注浆时先注无水孔，后注有水孔，从拱顶向下注，如遇窜浆或跑浆，则间隔一孔或几孔注浆。2）中空注浆锚杆施工①隧道开挖后即按设计要求初喷砼后，即进行锚杆钻孔作业。②中空式注浆锚杆采用风钻打眼。打眼时须严格按设计要求控制孔眼位置，间距及外插角。施工时采用TAPS断面仪严格放线控制。③锚杆孔成孔后即可安装已加工制作好的锚杆。④严格控制好注浆压力和注浆量，并及时施工监测资料和施工现场的实际情况修正参数。3）锚杆钢筋网严格按设计要求和围岩类别设置长度和密度足够的锚杆，并在开挖后尽快安设。锚杆钻孔、安设方向与岩面垂直。注浆锚杆安设就位后，用注浆机注入水泥浆。药卷锚杆采用凿岩机械将锚杆和放药卷入孔中。钢筋网的铺设要与开挖面紧贴，挂网前应先初喷一层砼，钢筋网与锚杆电焊牢固，钢筋网挂好后，再复喷砼至设计厚度。4）格栅网构钢架施工钢架设计为12×15的格栅钢架，纵向间距为100cm。格栅钢架在初喷4cm厚砼之后安设，架设完毕后再喷砼，保护层不小于2cm。格栅钢架由拱部A单元、边墙B单元和仰拱C单元组成，各单元由多种钢材焊接成型，分为外侧主筋和内侧主筋；格栅钢架各单元在洞外预制，洞内组装；单元间以螺栓连接，焊缝高度Hf=10㎜，边墙底设置钢板。钢架之间需用Φ22纵向拉杆绑扎在一起，拉杆环向间距1.0m，内外侧交错设置；格栅钢架与初喷混凝土之间务求紧密接触，空隙处采用垫块嵌紧。5）湿喷砼施工方法①原材料要求水泥：采用普通硅酸盐水泥。细骨料：采用硬质洁净的中砂或粗砂，砂率根据现场试验确定。粗骨料：采用坚硬耐久的碎石，粒径不大于15mm，级配良好。水：采用不含有影响水泥正常凝结、硬化及影响砼耐久性的有害杂质的工程用水。速凝剂：DS液体型速凝剂，掺量由试验确定。②湿喷砼施工方法66 a喷射机械安装好后，先注水、通风、清除管道内杂物，同时用高压风吹扫岩面，清除岩面尘埃。b上料保证连续性，校正配料的输出比。c操作顺序：喷射时先开液态速凝剂泵，再开风，后送料，以凝结效果好，回弹量小，表面湿润光泽为准。d喷射机的工作风压严格控制在0.5～0.75MPa范围内，从拱脚到边墙脚风压由高到低，拱部的风压为0.4～0.65MPa，边墙的风压为0.3～0.5MPa。e严格控制喷嘴与岩面的距离和角度。喷嘴与岩面垂直，有钢筋时角度适当放偏，喷嘴与岩面距离控制在0.8-1.2m以内。f喷射时自下而上，即先墙脚后墙顶，先拱脚后拱顶，避免死角，料束呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形，每次蛇形喷射长度为3～4m。8.2.6隧道二次衬砌二次衬砌根据围岩不同分别采用钢筋砼或砼。1）正洞施工方法正洞二次衬砌工艺流程如图8-1：清理基底→测量检查→衬砌台车就位→测量校核→自动计量拌制混泥土→混泥土运输车运送混泥土→泵送混泥土入模→震捣器震捣→拆模→养生图8-1二次衬砌工艺流程2）钢筋制作安装二次衬砌钢筋在1∶1的制作样台上，分单元分片制作成形，各单元间预留足够的搭接长度。运至施工现场安装时，将每片钢筋用纵向钢筋联结成一个整体，连接采用绑扎焊接，纵向钢筋应预留一定长度以便与下组衬砌钢筋的联接，并设加强连接筋。搭设作业台架，便于边拱钢筋的安装。3）砼施工①模板：本合同段隧道每作业面配备一台衬砌台车和一套模板，平移式交错作二次衬砌（每节衬砌长度12m）。②砼的拌制：在洞口设置拌和站，供应砼；③砼的运输：采用3台规格为6m3的搅拌运输车进行砼运输供应；④砼的浇注：采用砼输送泵泵送浇注砼，并备用一台砼输送泵。⑤砼的振捣：选用插入式捣固器和高频附着式振捣器进行砼振捣。4）衬砌背后注浆为防止二次衬砌与外防水层之间形成空隙，采用在二次衬砌背后压浆的施工措施进行处理。①压浆孔设在拱顶，每5m隧道预留1个注浆孔。66 ②压浆孔底部孔口紧贴外防水层，为确保压浆孔不被堵塞以及不剌破防水层，采用预留注浆孔措施。③二次衬砌砼灌注56天后，从注浆管逐孔压入1∶1水泥浆液，充填二次衬砌与外防水层之间的间隙。5）仰拱施工①仰拱清底：仰拱开挖完成后，将仰拱顶面标高在边墙上标示，根据仰拱设计断面检查实际断面尺寸，利用采用人工配合清除仰拱局部欠挖，检查合格后进行仰拱施工。②仰拱施工：仰拱砼在模型安装后，用砼运输车运至工作面，插入式捣固器振捣，及时养护。③填充砼施工：在仰拱砼强度达到设计强度后进行填充砼施工。采用砼运输车运至工作面，插入式捣固器振捣，根据仰拱顶面标高人工找平顶面并拖毛，及时养护。6）管沟施工隧道管沟随仰拱一次开挖成型外，开挖后及时清帮，并尽快立模灌注砼衬砌。8.2.7内砼路面施工方法及洞内附属施工路面工程不是整个标段的控制工程，但是整个路面工程的施工质量却是关键环节，特别是洞内的路面砼一定要保证质量。为整个线路运营创造良好条件。1）水泥砼路面整平层施工①路面整平层施工工艺流程检查清理基底→测量放样→安装模板→安放接缝钢筋→摊铺混泥土→整平和震捣→抹光压实→养生→切缝和封缝图8-2路面整平层施工工艺流程图②测量放线标高测量与控制：根据安装模型进度，在立模前一天将纵、横缝交叉点打入钢筋桩，钢杆高出路面30cm，用红油漆在钢筋上划出标高标记，作好记录作为复测依据。立模完成后，砼灌注前，应分别用经纬仪拉小白线等方法复测模板顺直度，用水平仪检测模板标高。③模板加工模板根据路面设计厚度采用28号轻型槽钢加工成型，型钢口必须打磨平整，以保证型钢立面平整，上口平直，拉传力杆直径，位置根据设计在槽钢高度上钻孔设定，模板外侧设定位卡环。④模板的安装安装模板：根据路面下基层表面上弹划的墨线，确定模板位置，利用钢筋桩标高点临固定模板，然后用钢筋桩标明和定位环固定模板。安装完毕，检查合格后，涂抹脱模剂。立模方法：正洞路面宽度为11.25m，大于5m，分左半线和右半线两次立模，连续浇灌砼的施工方法。导洞和横通道路面宽5.0m，采用一次性立模灌注。拆模：砼灌注完成1266 小时后即可拆模，拆模时先拆除支撑，用锤振松模板脱离砼，拆模时不能损坏砼棱角，局部不能拆除的模板可用侧链向外牵拉，避免损坏成型砼，拆卸完模板及时清理，以备下次倒用。⑤砼施工技术要求整平层10号砼厚为20cm-22cm，可以1次性灌注，砼摊铺采用人工摊铺、整平。对混合料的振捣，每一位置的持续时间，应以混合料停止下沉，不再冒气泡，并泛出砂浆为准，不宜过振，振捣时应振动梁为主同时辅以人工局部找平，并应随时检查模板有无下沉、变形或松动。整平层浇筑完毕后，及时养生、养生采用麻布或草帘覆盖后洒水养护。2）水泥砼路面面层施工①在整平层施工完成后，进行测量放线、立模（工艺同整平层施工一致）。②隧道内路面面层砼为35号防水砼，面层厚度为26cm，采用1次性浇筑，机械摊铺作业。③砼浇筑吸水：在提浆后的砼表面铺设滤布，在滤布上铺设气垫薄膜吸水，用素水泥浆密吸垫周边，以免漏气，安装吸头，起动吸水机真空泵，真空度控制在40～550mmHg(60～73kPa)。抹面：吸水完成后立即用粗抹机抹光，用靠尺检查路面平整度，满足要求后进行压槽压槽：抹面完成后进行横向压纹处理。拆模：砼浇注完成12小时后，即可拆模进行养护。切缝：砼浇注24小时后，即可沿路面分幅弹墨线进行切缝作业，施工时必须保持有充足的水份，切割完成后及时将切缝清扫干净。3）接缝纵向设置平缝纵缝并调协拉杆，对已浇砼板的缝壁应涂刷沥青，并应避免涂在拉杆上。横向按设计要求设置横缝。4）施工缝正洞混凝土灌注，连续作业，尽量减少施工缝；对施工缝要预埋连接钢筋处理。5）填缝缝槽应在养生期满后及时填缝，填缝前保证缝内干燥清洁，防止砂石等杂物掉入缝内并经监理工程师检合批准方能填缝。填缝料做到与砼缝壁粘附紧密，其灌注深度为3～4cm时，可填入孔柔性衬底材料。8.3施工注意事项1）隧道洞口为端墙式洞门，应注意边坡修整圆顺，铺砌整齐，应严格按照设计要求施工，以达到设计效果。2）对于洞口浅埋段应尽快施作二次衬砌，以保证初期支护安全发挥二次衬砌的承载能力。3）复合衬砌施工应认真执行新奥法原则，拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破，加强监测，减少施工过程中对围岩的扰动，尽量发挥围岩的自身承载能力。4）施工中应注意钢拱架及钢筋与围岩的密贴，二次衬砌施作完成后应检查其背后与喷混凝土层之间的空隙，一旦发现，应及时回填。66 5）施工中若遇到较小溶洞，则采取直接回填，若遇到较大溶洞，回填量太大或有可能使结构处于不安全的条件下，则应对于溶洞产状进行勘察，根据实际情况确定施工对策。9结论66 本设计按照“新奥法”的施工要求，对通省隧道进行综合设计。本设计的主要内容包括：隧道建筑界限设计、洞门的设计、隧道衬砌结构与支护设计、路基路面防排水及施工组织设计，设计重点是采用结构荷载法，计算Ⅴ级围岩复合衬砌中二次衬砌的内力，并进行强度检核。根据围岩级别确定了施工方法：台阶法施工，并根据此施工方法设计了其掘进方式（钻爆法）的爆破参数以及炮眼设计。本设计获得以下结论：1、隧道采用分离式断面，单洞净高：10.5m，净宽：11.68m；隧道纵坡采用单向坡，洞室左线纵坡+0.6%～－1.1%，右线纵坡+0.6%～－1.1%。2、隧道衬砌采用复合式衬砌，断面形式为等截面曲墙拱形断面，采用非对称配筋；洞门形式考虑使用功能和与地形的协调美观因素主要采用翼墙式，并须对墙面进行必要的装饰。3、采用台阶法开挖，用钻眼爆破法掘进，进行科学施工管理；4、隧道防排水工程设计的原则以排为主，以防为辅，“防排相结合”的综合治理。经验算，该隧道设计合理，方案可行，满足公路隧道的服务水平。通过本次毕业设计使我对隧道设计的各个环节（包括围岩复合衬砌中二次衬砌的内力、隧道路面、路基排水、隧道通风、隧道的钻爆开挖等）有了更为深刻的认识，不仅掌握了计算方法，设计要点，而且记住了很多设计规范参数，对word、Excel等软件的使用更加得心应手。在绘制设计图纸的过程中我对图纸的规范也有了了解，熟练掌握了AutoCAD。这次毕业设计是把理论知识和工程实例相结合的过程，提高了我的自学能力，对我专业水平的提高起了很重要的作用，能使我我更好的走上工作岗位。10参考文献66 [1]中华人民共和国交通部.JTGD70—2004.公路隧道设计规范[S].北京:人民交通出版社，2004.[2]GB50086-2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].[3]GB50108-2008,地下工程防水技术规范[S].[4]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].[5]GB50021-2001，岩土工程勘察规范[S].[6]关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.[7]黄光成.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2001.[8]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.[9]王毅才.隧道工程（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2006.[10]夏永旭，王永东.隧道结构力学计算[M].北京：人民交通出版社，2004.[11]易萍丽.现代隧道设计与施工[M].北京：中国铁道出版社，1997.[12]于书翰，杜漠远.隧道施工[M].北京：人民交通出版社，1999.11致谢66 毕设即将结束，此时此刻，似是猛然间意识到，我们，要毕业了。四年，好快。庆幸的是大学四年没有留下太多的遗憾，我可以坦然的走向社会，怅惘也早已只是曾经。四年的辛苦，三个月的准备，毕业之际的答卷。试问这份卷子我满意吗，没有，答卷过程中深感之前所学甚是不精。想来这次设计更是对我的一种鞭策，学习，不会止步，更重要的是要步步稳扎稳打，只有一步步的走稳走好，以后遇到问题时才不至于像这次一样那么费力辛苦。想来我们的一生其实都在打基础，永远不知道下一个路口我们会遇到什么，怎能不处处小心，怎敢有丝毫怠慢。幸好，这次的设计是毕业设计，还有老师和同学们热心的帮助，正因为有了他们的帮助和陪伴，我才能在此刻交出我的答卷。感触最深的是，宋老师的耐心，他的悉心点拨让我第几次的茅塞顿开，他的悉心指导让我在设计过程中信心十足，我知道，不论我设计过程中遇到什么问题，张鹏老师，总会耐心的给我们讲解，且相当透彻。感谢宋老师在百忙之余抽出时间指导我的毕设，给我们提出精辟的修改意见，感谢老师的谆谆教导，感谢老师对我从毕设选题到定稿付出的辛劳，感谢宋老师。这次毕设也让我感觉到了队友的重要性。在遇到问题的时候我们一起交流，提出意见，找出论据，大多数情况下我们总能从对话中找到自己的问题，找到解决问题的方法。我们，似是一个团队，相互携持，共同进步。我想，这终将是我毕生的财富。最后的最后，还没有离开我似已经开始怀念。我的舍友，我的朋友，我的姐妹，四年，似弹指瞬间，我们经历了很多，我们同聚工大，在这离别的时刻我们相约彼此不相忘，我们说好要做一辈子一辈子的朋友，我想，四年的友情必将为我一生的珍藏。谢谢你们的陪伴，陪我欢乐，陪我郁闷，陪我走过那些坎坷，真心希望以后我们还可以彼此陪伴。工大，我来过，离别之时更觉工大的美好。师者激情演讲、人文气息的熏陶、同学们风华正茂，那路边的点点新绿，处处馨香，还有那诱人的果香。我明白，正是在她那温润宽厚的胸怀上，我成长起来的，我心永系工大。66
