公路隧道初步设计.doc

济源市桥沟村南沟至蓼坞村东沟道路改线初步设计报告书小浪底水利水电工程有限公司2011 年 8 月 9 日1、工程基本情况1.1 工程概况1.1.1 工程简介拟建桥沟村南沟至蓼坞村东沟道路始于桥沟村南沟沟口（大峪镇政府西南侧），沿小浪底水利枢纽管理区东区东侧山坡至蓼坞村东沟。拟建公路设计为山岭重丘区三四级公路，设计车速为2040km/h，设计路基宽度为7.58.5m，双向两车道，路面宽度为7.0m，采用C25水泥混凝土路面，厚度为25cm，路面基层厚度为30cm，拟采用石灰土基层。1.1.2 水文气象条件本工程位于小浪底枢纽区域内，属大陆性气候，年平均气温14C左右，极端最高气温41.4C41.9C，极端最低气温17.2C20.0C。年降水量601mm657mm，其中7月9月降水量占全年的50以上，年平均蒸发量1810mm2114mm，最大风速20m/s。1.1.3 工程地质条件（1）地形地貌工程地区的地貌，按其形态特征、形成过程可划归为侵蚀堆积区的准平原化上升亚区。其特点为河谷开阔，阶地发育不全。拟建公路线路布置在桥沟村和蓼坞村之间，沿线地形沟深坡陡，山体坡度35o左右，地形相当复杂。河谷两岸谷坡多有基岩出露，并发育了一些短浅的冲沟。（2）区域地质本工程地区位于中条山、王屋山南麓，崤山东北余支的北坡，西接汾渭盆地，东临华北平原，为典型的华北地层，即沉积基底为太古界、下元古界古老变质岩系；震旦系西阳河群火山岩为过渡层，此后则为地台型盖层沉积。盖层下部震旦系中统至下古生界以海洋碎屑岩沉积为主；上奥陶统-下石碳统缺失；古生界下部为一套海陆交互相粘土质岩碳酸盐岩建造，上部为陆相建造，岩层基本未受变质作用。小浪底地区自晚侏罗纪以来，共经历了五次大的构造运动，即燕山早期(NNE-SSW)、燕山晚期(NEE-SWW)，喜山早期(NNW-SSE)、喜山晚期(NWW-SEE)以及现代构造运动(NE80)。燕山构造运动以水平挤压作用为主、差异升降作用强度为次；而在喜山期，其构造运动则以差异升降作用强度为主、水平挤压作用强度为次。从而形成了该区复杂的、多期性的、既有水平挤压、又有差异升降运动的地质构造格局，致使该区的工程地质条件十分复杂。根据1985年国家地震局审定通过的小浪底水库坝址地震危险性分析和地震动工程参数报告，参考国家地震局2001年发布的1：4000000中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反映谱特征周期区划图，工程区的地震动峰值加速度为0.1g，地震动反映谱特征周期为0.4s，相应的地震基本烈度为度。（3）工程地质条件小浪底桥沟电站区出露的基岩地层主要为三叠系下统和尚沟组T16地层，属沉积碎屑岩地层。第四系地层主要分布中更新统（Q2）-全新统（Q4）。工程区岩体主要发育四组构造节理，从地表出露岩性分析，交通隧洞段主要分布为粘土岩和砂岩，隧洞引线高程处岩石结构稳定，具备成洞条件。（4）水文地质条件工程区地下水的分布取决于地层岩性的分布特征和地形的切割程度，地下水类型主要为第四系松散覆盖层孔隙潜水、基岩裂隙潜水，地下水位沿桥沟河两岸一般高于河床地表1m左右。地下水化学类型以重碳酸钙型为主，局部为重碳酸钙镁型水，矿化度一般在0.3g/L左右，PH值多数在77.5之间，总硬度825德国度，对混凝土不具腐蚀性。（5）环境影响评价本道路改线设计由于工程规模较小，路垫挖填方量不大，施工时防止开挖回填土石方滑坡，施工时修建挡土墙和护坡，施工后及时恢复植被，故对周围的生态环境影响较小。由于施工期不长，施工人员也不多，故施工期对环境的影响很小，且可以有效控制。1.2 工程建设的必要性由于桥沟村南沟至蓼坞村东沟原交通道路位于小浪底水利枢纽工程管理区范围内，为了美化小浪底管理区的环境，方便管理，给职工提供一个安静的办公、生活环境，确保群众通行方便和安全，减少旅游高峰期本段道路的交通压力，特进行此道路的改线设计。1.3 工作内容及技术路线1.3.1 工作内容 现场踏勘，得到道路沿线的地形、地貌及地质等条件，确定道路路线及沿线涵洞、挡墙、隧道等构造物的位置； 根据实测地形图，进行选线、纸上定线； 完成比选方案的平、纵、横断面的初步设计及土石方量和构造物工程量的计算； 根据初步设计完成工程概算，通过经济技术比较确定推荐方案。1.3.2 技术路线主要工程量计算方案比选、选线、定线比选方案的平、纵、横断面设计确定推荐方案桥沟村南沟至蓼坞村东沟道路设计概算主要经济技术指标比较沿线主要构造物的位置沿线地形、地貌、地质条件桥沟村南沟至蓼坞村东沟道路设计比选方案沿线主要控制点桥沟村南沟至蓼坞村东沟道路改线设计现场踏勘初步设计及工程概算分析总结2、桥沟村南沟至蓼坞村东沟道路改线初步设计2.1 道路选线2.1.1 路线选线原则桥沟村南沟至蓼坞村东沟道路改线选线按照下列原则进行： 运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案； 工程量增加不大的情况下，采用较高的技术指标，不轻易采用低指标和极限指标；路线布设时在保证行车安全、舒适、快捷的前提下做到工程数量小，造价低，使用成本低，经济效益好； 充分重视不良地质地貌对道路的稳定性及施工安全影响，对于工程地质水文隐患应慎重地处理，尽量绕避，必须穿越时应选择合理的位置缩小穿越范围，并采取相应的处理措施； 重视环境保护和生态保护，加强环境保护工作。2.1.2 设计路线方案根据实测地形图，路线自东北向西南走向，依次经过的地貌类型有：陡坎、梯田、山丘、沟谷。路线起点位于小浪底水利枢纽工程管理区东区东侧，沿线经过陡坎、梯田、山丘、沟谷，到达蓼坞村东沟。根据选线原则，结合本地地形、地貌及原有道路的具体特点，初步选定四个方案进行比选。方案1-A路线走向：桥沟村南沟职工活动中心杨门口高湾蓼坞村东沟。该方案路线总长度为1003.063m，沿线拟设涵洞3座，隧道1座，隧道总长205m，沿线设路堤路堑重力式挡土墙。方案1-B路线走向：方案2与方案1的起终点相同，考虑到进一步优化道路线形，较少占地，减少对地表植被的破坏，方案2主要采用隧道从桥沟村南沟职工活动中心杨门口高湾蓼坞村东沟。该方案路线总长度为1039.441m，沿线拟设隧道1座，隧道总长850m，沿线设路堤路堑重力式挡土墙。方案2路线走向：大峪镇镇政府济源市坡头镇第六中心小学蓼坞村蓼坞村东沟。该方案路线总长度为1634.532m，沿线拟设涵洞6座，沿线设路堤路堑重力式挡土墙。方案3路线走向：大峪镇镇政府济源市坡头镇第六中心小学蓼坞村蓼坞村（扁担岭）蓼坞村（水磨沟）九号公路。该方案路线总长度为2607.217m，沿线拟设涵洞11座，沿线设路堤路堑重力式挡土墙。2.1.3 路线方案比较 线型比较 方案1-A路线总长1003.063m，路线设置有5个平曲线，最大转角为325011.1，最小为100515.9，平曲线最小半径67.506m，最大半径为300m， 最大纵坡为7%，线形总体较好。 方案1-B路线总长1039.441m，其中隧道总长850m，路线设置有1个平曲线，转角为673913.2，平曲线半径600m，最大纵坡为1.08%，线形总体最好。 方案2路线总长1634.532m，路线设有13个平曲线，平曲线半径最大为173.579m，最小平曲线半径仅为17.743m，其平面线形一般，最大纵坡为-9%。 方案3路线总长2607.217m，路线设有24个平曲线，平曲线半径最大为348.933m，最小平曲线半径仅为16.821m，其平面线形较差，最大纵坡为9%。比较四个方案，方案1（A、B）线形技术标准较高。 沿线地形、地质、水文条件比较 方案1-A沿线地形条件较复杂，没有较大的工程地质病害，能充分利用有利地形展线。方案1虽线形较短，但在道路经过职工活动中心与大峪镇医院之间时，存在陡坎，建筑物密集，展线需注意，施工较复杂；另外，隧道施工时要充分考虑到沿线不良地质、地形条件的影响。 方案1-B主要为隧道，沿线围岩主要分布有、（需经地质勘察确定），隧道起始点洞门附近（大峪镇医院）为黄土，且隧道为中长隧道，工程地质条件较复杂，隧道施工时要充分考虑到沿线不良地质，施工较复杂。 方案2大部分地区地势较陡峻，沿线地形变化较大，施工作业技术难度较大，沿线有大量填方和挖方，要做好沿线路基防护工程。 方案3大部分地区地势较陡峻，沿线地形变化较大，但除距起点（大峪镇镇政府）500米路段地方，施工作业技术难度较大以外，其他路段相对较简单，地面自然坡度较大，路线防护工程较多，技术要求较高。 工程量比较方案1土石方数量较少，沿线设有3座涵洞，一座隧道，挡土墙工程量也较其它方案少。方案2主要工程量为隧道开挖，隧道长度为850m，土石方开挖量大，路基土石方开挖小。方案3开挖土石方相对较大，沿线设有6座涵洞，挡土墙工程量较大。方案4开挖土石方较大，沿线设有11座涵洞，挡土墙工程量最大。具体工程量见方案工程数量表。2.2 方案1的初步设计2.2.1 方案1-A平面设计图平面设计见方案1-A平面线形设计图2.2.2 方案1-A纵断面设计图纵断面设计见方案1-A纵断面设计图2.2.3 方案1-A隧道初步设计方案1设计有隧道一座，隧道起点里程桩号为K0+550，终点里程桩号为K0+755，共205m，隧道设计宽为9.0m，设计净高4.5米，拟采用城门洞型（直墙式）。由于隧道所经过地段围岩较破碎，对工程地质条件较差（依据地质勘察报告）段，隧道开挖时拟采用管棚超前支护，喷射混凝土初期支护和混凝土二次衬砌。隧道开挖断面为80.67m2，衬砌断面面积为21.91m2，喷射混凝土断面面积为3.56m2，设计拟定尺寸如图2-1所示。2.2.4 路面初步设计拟定四个方案中，采用C25混凝土路面，路面宽度为7.0m，混凝土面板厚度拟采用250mm，路面基层拟采用石灰土（灰土比3:7），厚度拟采用300mm，基层底下为土基，土基压实度和强度应符合强度要求。2.2.5 道路排水边沟初步设计拟定四个方案中，边沟采用浆砌块石矩形边沟，设计断面为0.6m0.6m。截水沟断面拟采用梯形断面，断面尺寸根据汇水情况设置。图2-1 隧道初步设计断面图2.3 方案1-B的初步设计2.3.1 方案1-B平面设计平面设计见方案1-B平面线形设计图。2.3.2 方案1-B纵断面设计纵断面设计见方案1-B纵断面设计图。2.3.3 方案1-B路基横断面设计路基横断面设计见方案1-B路基横断面设计图。2.3.4 方案1-B隧道初步设计方案1设计有隧道一座，隧道起点里程桩号为K0+110，终点里程桩号为K0+760，共850m，隧道设计宽为9.0m，设计净高4.5米，拟采用城门洞型（直墙式）。由于隧道所经过地段围岩较破碎，对工程地质条件较差（依据地质勘察报告）段，隧道开挖时拟采用管棚超前支护，喷射混凝土初期支护和混凝土二次衬砌。隧道开挖断面为80.67m2，衬砌断面面积为21.91m2，喷射混凝土断面面积为3.56m2，设计拟定尺寸如图2-1所示。2.4 方案2的初步设计2.4.1 方案2平面设计图平面设计见方案2路线平面线形设计图。2.4.2 方案2纵断面设计图纵断面设计见方案2路线纵断面设计图。2.5 方案3的初步设计2.5.1 方案3平面设计图平面设计见方案3路线平面线形设计图。2.5.2 方案3纵断面设计图纵断面设计见方案3路线纵断面设计图。3桥沟村南沟至蓼坞村东沟交通道路改线设计工程量3.1 方案1-A的设计工程量3.1.1 方案1路基土石方数量土石方计算结果见方案1-A路基土石方数量计算表。3.1.2 路面工程量方案1-A路面拟采用水泥混凝土路面，路面宽度拟定为7.5m，面层为25cm厚C25混凝土，基层拟采用30cm厚石灰土（灰土比3:7），道路总长度为1003.063m，其工程量汇总见方案1-A工程量汇总表。3.1.3 方案1-A隧道工程量方案1-A中隧道工程量主要包括隧道土石开挖、锚喷支护、二次衬砌、管棚支护，其工程量汇总见方案1-A工程量汇总表。3.1.4 其它工程量方案1-A中其它工程量主要包括挡土墙、护坡、排水沟、涵洞及其他附属设施，其工程量汇总见方案1-A工程量汇总表。3.2 方案1-B的设计工程量3.2.1 方案1-B路基土石方数量土石方计算结果见方案1-B路基土石方数量计算表。3.2.2 路面工程量方案1-B路面拟采用水泥混凝土路面，路面宽度拟定为7.5m，面层为25cm厚C25混凝土，基层拟采用30cm厚石灰土（灰土比3:7），道路总长度为1039.441m，其工程量汇总见方案1-B工程量汇总表。3.2.3 方案1-B隧道工程量方案1-B中隧道工程量主要包括隧道土石开挖、锚喷支护、管棚超前支护、二次衬砌，其工程量汇总见方案1-B工程量汇总表。3.2.4 其它工程量方案1-B中其它工程量主要包括挡土墙、护坡、排水沟、及其他附属设施，其工程量汇总见方案1-B工程量汇总表。3.3 方案2的设计工程量3.3.1 方案2路基土石方数量土石方计算结果见方案2路基土石方数量计算表。3.3.2 路面工程量方案2路面拟采用C25混凝土路面，路面宽度拟定为7m，面层厚为25cm，基层拟采用30cm石灰土，道路总长度为1634.532m，其工程量汇总见方案2工程量汇总表。3.3.3 其它工程量方案2中其它工程量主要包括挡土墙、护坡、排水沟、涵洞及其他附属设施，其工程量汇总见方案2工程量汇总表。3.4 方案3的设计工程量3.4.1 方案3路基土石方数量土石方计算结果见方案3路基土石方数量计算表。3.4.2 路面工程量方案3路面拟采用C25混凝土路面，路面宽度拟定为7m，面层为厚25cm，基层拟采用30cm石灰土，道路总长度为2607.217m，其工程量汇总见方案3工程量汇总表。3.4.3 其它工程量方案3中其它工程量主要包括挡土墙、护坡、排水沟、涵洞及其他附属设施，其工程量汇总见方案3工程量汇总表。4 设计方案工程概算通过对四个方案的初步设计及主要工程量的计算，分别对设计方案进行了工程概算，方案1-A综合造价为1467.4万元，方案1-B综合造价为4191.2万元，方案2综合造价为1302.3万元，方案3综合造