A4安庆矿业隧道初步设计方案

1、 - 6 - 南江县安庆矿业隧道工程 方案设计 - 1 -南江县安庆矿业隧道工程方案设计河北邯邢矿冶设计院有限公司2014 年 6 月 20 日编制单位：河北邯邢矿冶设计院有限公司院 长：总工程师：项目负责人：参与人员：目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc20822 1、设计概况 PAGEREF _Toc20822 4 HYPERLINK l _Toc10124 2、平面路线设计与纵断面设计 PAGEREF _Toc10124 4 HYPERLINK l _Toc8118 3、横断面初步设计 PAGEREF _Toc8118 4 HYPERLINK l _T

2、oc2313 4、复合衬砌设计及其计算 PAGEREF _Toc2313 5 HYPERLINK l _Toc20753 5、排水设计 PAGEREF _Toc20753 6 HYPERLINK l _Toc16548 5.1 防水措施 PAGEREF _Toc16548 7 HYPERLINK l _Toc24535 5.2 排水措施 PAGEREF _Toc24535 7 HYPERLINK l _Toc10670 6、隧道内路基和路面初步设计 PAGEREF _Toc10670 8 HYPERLINK l _Toc16967 7、照明设计 PAGEREF _Toc16967 8 HYPE

3、RLINK l _Toc4303 8、洞门设计 PAGEREF _Toc4303 9 HYPERLINK l _Toc11310 8.1 洞口位置选择 PAGEREF _Toc11310 9 HYPERLINK l _Toc5470 8.2 洞门型式选择 PAGEREF _Toc5470 9 HYPERLINK l _Toc30549 9、III级围岩衬砌结构承载力计算 PAGEREF _Toc30549 10 HYPERLINK l _Toc19078 9.1 荷载计算 PAGEREF _Toc19078 10 HYPERLINK l _Toc12449 9.2 结构安全性分析 PAGERE

4、F _Toc12449 11 HYPERLINK l _Toc15991 10、IV级围岩复合式衬砌S4a结构承载力计算 PAGEREF _Toc15991 13 HYPERLINK l _Toc30452 10.1 荷载计算 PAGEREF _Toc30452 13 HYPERLINK l _Toc49 10.2 结构安全性分析 PAGEREF _Toc49 14 HYPERLINK l _Toc588 11、IV级围岩复合式衬砌S4b结构承载力计算 PAGEREF _Toc588 19 HYPERLINK l _Toc16565 11.1 荷载计算 PAGEREF _Toc16565 19

5、 HYPERLINK l _Toc7355 11.2 结构安全性分析 PAGEREF _Toc7355 20 HYPERLINK l _Toc21144 12、爆破设计 PAGEREF _Toc21144 22 HYPERLINK l _Toc25636 12.1 总方案 PAGEREF _Toc25636 22 HYPERLINK l _Toc9034 12.2 隧道施工方法与措施 PAGEREF _Toc9034 23 HYPERLINK l _Toc8934 12.3 隧道开挖参数设计 PAGEREF _Toc8934 25 HYPERLINK l _Toc25498 12.4 隧道开挖

6、爆破安全措施 PAGEREF _Toc25498 26 HYPERLINK l _Toc16090 13、施工组织设计 PAGEREF _Toc16090 26 HYPERLINK l _Toc305 13.1概述 PAGEREF _Toc305 26 HYPERLINK l _Toc31061 13.2 施工方法及工艺 PAGEREF _Toc31061 27 HYPERLINK l _Toc24865 13.3 环境保护 PAGEREF _Toc24865 37 HYPERLINK l _Toc20483 13.4 安全措施 PAGEREF _Toc20483 38 HYPERLINK l

7、 _Toc3007 14、问题及建议 PAGEREF _Toc3007 41 HYPERLINK l _Toc3544 15 工程量估算与工程造价估算 PAGEREF _Toc3544 41 HYPERLINK l _Toc15445 附录A：设计图纸(A3图幅) PAGEREF _Toc15445 44 - 51 - - 1 -1、设计概况拟建隧道设计为山岭重丘区四级公路，设计车速为20km/h，单车道设计，主要用于矿区的矿石运输。隧道衬砌结构设计采用“新奥法”复合式衬砌、高压钠灯光电照明；隧道洞门型式主要采用端墙式洞门。隧道围岩岩性以花岗岩、糜棱岩、凝灰岩为主，围岩级别以 、级为主，其中进

8、出口段多为级围岩。该隧道对克服地形障碍，改善线形，缩短里程，提高矿料运输效率起到了重要作用。2、平面路线设计与纵断面设计 结合拟建隧道现场的实际需要，路线设计需要考虑矿区干堆场的布置情况，并尽可能的降低工程造价，路线设计方案图2-1所示。设计方案中进口处直线段长度 路线总长度125.05m，隧道进口桩号处的设计高程为775.74m，出口桩号处的设计高程为795.25m，进出口高差19.51m，设计纵坡15.6%。图2-1 隧道平面路线设计方案（预留后期案）3、横断面初步设计设计有隧道一座，隧道起点里程桩号为K0+000，终点里程桩号为K0+125.05，共125.05米，隧道设计宽度为4.5米

9、，设计高度4.5米，拟采用城门洞型（直墙式）。隧道断面组成为：行车道宽度4.5米，路面宽度3.5米，单车道布置，其中左侧排水沟宽度0.5m，右侧电缆沟宽度0.5m，不设人行道，不设侧向余宽。隧道出口段埋深较浅，围岩较破碎，工程地质条件较差，隧道开挖时拟采用超强小导管超前支护，喷射混凝土初期支护和混凝土二次衬砌。III级围岩隧道(S3衬砌结构类型)开挖断面为22.17m2，喷砼衬砌断面面积为1.94m2；隧道进口段IV级围岩隧道(S4a衬砌结构类型)开挖断面为25.55m2，二次衬砌断面面积为3.94m2，初期支护喷射混凝土断面面积为1.38m2；隧道出口段IV级围岩(S4b衬砌结构类型)隧道开

10、挖断面为26.96m2，二次衬砌断面面积为 3.94m2，初期支护喷射混凝土断面面积为2.79m2 。4、复合衬砌设计及其计算根据公路隧道设计规范(JTG D70-2004)，隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期安全使用。衬砌结构类型和尺寸，应根据使用要求、围岩级别、工程地质和水文地质条件、隧道埋深、结构受力特点，并结合工程施工条件、环境条件，通过工程类比法和结构计算综合分析确定，在施工阶段，还应根据现场监控量测调整支护参数，必要时通过实验分析确定。复合衬砌设计和施工密切相关，需通过现场监控量测，掌

11、握围岩和支护的形变和应力状态，不断调整和修改设计，确定截面闭合时间，保证施工期的安全。隧道衬砌结构型式均采用“新奥法”复合式衬砌，衬砌设计参数以工程类比法并结合计算分析确定，断面型式采用城门洞型（直墙式），不设仰拱。支护参数根据围岩类别、工程地质、水文地质条件、地形及埋置深度、结构跨度及施工方法等多种因素综合拟定，采用荷载结构计算模式，要求二次衬砌采用拱墙一次施作，现场模筑。本隧道衬砌结构按照施工方式和作用在支护上的荷载的不同，分为浅埋段复合式衬砌和深埋段复合衬砌，并结合地质情况进行优化。级围岩采用径向系统锚杆，钢筋网喷射混凝土支护体系，不设二衬。对于进（出）口段（级围岩），初期支护采用系统锚

12、杆、超前小导管支护，钢拱架支撑配合钢筋网喷射混凝土形成整体。表4-1 复合衬砌支护参数衬砌类型初期支护二次衬砌超前支护系统锚杆钢筋网喷射混凝土钢架S322砂浆锚杆，L=2.5m，纵距120cm环距120cm6.5钢筋网（间距2525cm）15cm C25S4a22砂浆锚杆，L=2.5m，纵距120cm环距120cm6.5钢筋网（间距2525cm）10cm C2530cm厚C30模筑混凝土483.5mm导管L=4.0m外插角5-10度间距240cm(纵向)40cm(环向)S4b22砂浆锚杆，L=2.5m，纵距120cm环距120cm6.5钢筋网（间距2525cm）20cm C20H-150150

13、710钢拱架(h=15cm)纵距100cm30cm厚C30模筑混凝土483.5mm导管L=4.0m外插角5-10度间距240cm(纵向)40cm(环向)复合衬砌承载能力由系统锚杆、喷射混凝土层、钢拱架及二次衬砌共同组成，系统锚杆根据锚杆长度、密度及锚杆类型而形成的有效承载拱分析承载能力，钢拱架按容许应力法分析其承载能力，二次衬砌按钢筋混凝土结构分析其承载能力。隧道衬砌结构计算中，二次衬砌作为安全储备，在一定围岩条件下承受荷载，级围岩条件下二衬承载50%围岩荷载，III级围岩条件下只设20cm厚初支，不设二衬，围岩荷载完全由初支承担，使用荷载结构法进行计算。5、排水设计隧道防排水应遵循“防、排、

14、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则。设计中采用的措施要求达到：排水通畅、防水可靠、施工方便,经济合理，不留后患，使隧道洞内基本干燥，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全，形成完整的防排水体系。保证隧道结构物及营运设备的正常使用及行车安全，隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水体系。5.1 防水措施 （1）洞内进出口IV级围岩段复合式衬砌采用1.2mm厚改性EVA防水板防水和300g/土工布组成的复合防水层，作为第一道防水措施，土工布与防水板间的连接采用双缝焊机的焊接技术，接缝处留10cm长搭接长度，以备质量检查。铺设时采用无钉热合铺设法。隧道二次

15、衬砌满足抗渗不低于要求。 （2）防水板的敷设从变强下不设置的引水管处至拱顶部连续施作，全隧道铺满，施工中应注意保护防水板的完整性； （3）二次衬砌变形缝、施工缝均采用中埋式止水条。5.2 排水措施按照地下水与地面水分开引排的原则进行设计：（1）隧道内设置纵向排水管、环向排水管、横向排水管、环向盲管等形成岩体环向排水管纵向排水管横向盲管路侧暗沟洞外一个完整的闭合回路，使岩体内的渗水可以畅通的排出，另外对于集中出水点，可预埋半管。对于路面排水，设置开口式边沟，为防止预制块接缝间漏水，在接缝间设置防水板。（2）岩面环向布设型环向排水管，以引徘围岩渗漏水至基底纵向水管内，使隧道内排水良好。（3）防水板

16、背面根据围岩级别每隔一定间距铺设环向5cmHDPE波纹管，将二衬背后积水排至边墙底部的10cmHDPE双壁打孔纵向波纹管中，并通过每隔一定间距设置的10cmHDPE双壁打孔纵向波纹管横向排水将水引入路侧排水暗沟排除洞外。（4）纵向排水管、路基侧向排水暗沟的纵坡与隧道的纵坡一致。（5）在洞内路面一侧设置了预制边水沟以排除路面积水，边沟纵坡与隧道纵坡一致。（6）洞内路基排水：为了防止路面地层地下水上升到路面影响行车安全，在整个隧道基层每间隔一定间距设置一道10cmHDPE双壁打孔纵向波纹管作为排水暗沟。 （7）隧道、辅助坑道的洞口及明洞应设置截水沟和排水沟，洞口仰坡、仰坡应采取保护措施，防止地表水

17、的下渗和冲刷。 （8）对于出水量较大的地段，采用超前注浆堵水，浆液采用水泥和水玻璃混合浆液，以加快其凝固速度。 （9）由于隧道所在区域冬季较为寒冷，故采取路侧排水管深埋的措施。6、隧道内路基和路面初步设计隧道路基应稳定、密实、匀质，为路面结构提供均匀的支撑，隧道路面应具有足够的强度和平整、耐久、抗滑、耐磨等性能。考虑火灾工况下减少烟雾和有害气体，减少照明、节约能源，路面采用C25水泥混凝土路面，隧道路面采用2%的单向横坡，路面水泥板厚度采用25cm，面层下设15cm厚水泥稳定碎石排水层。基层底下为土基，土基压实度和强度应符合强度要求。7、照明设计为使司机行车安全、舒适，解决隧道进出口的“黑洞”

18、、“白框”效应，综合考虑环境条件、交通状况、土建结构设计、供电条件、建设与营运费用等因素，一般情况下的照明拟采用：进（出）口：功率400W的高压钠灯，布设间距2米，布设个数10个，布设于拱顶处；中间：功率250W的高压钠灯，布设间距5米，布设个数16个，布设于拱顶处。照明布置见表7-1所示。隧道采用高压钠灯照明，其防护等级不低于IP65，并配有自充式电具作为应急照明使用。隧道墙壁装饰采用防水涂料全断面喷涂。表7-1 照明布置项目高压钠灯布设个数布设间距总功率进口400W102m4000W中间250W165m4000W出口400W105m4000W合计个数36功率12kW8、洞门设计8.1 洞口

19、位置选择洞口位置应根据地形地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条件、营运要求，通过经济、技术比较确定。（1）洞门部分在地质上通常是不稳定的。应考虑避开滑坡、崩塌、泥石流等不良地质地段，洞口位置应设于山坡稳定、地质条件较好处。（2）要遵循“早进洞晚出洞”的原则选择洞口位置，且不得大挖大刷，确保边坡及仰坡稳定。（3）为使洞口段衬砌结构受力条件较好，应使隧道中线与地形等高线尽量正交，正交洞口的边、仰坡开挖较小而且均衡，洞口的边坡、仰坡必须保证稳定。（4）隧道在洞口附近考虑施工场地、弃渣场地以及便道的位置，对组织施工时的难易程度和进度有很大影响。（5）洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设

20、置排水沟及截水沟，并和路基排水，并和排水系统综合考虑设置。（6）洞门设计尤其要和自然环境相协调。8.2 洞门型式选择隧道洞门形式的选择和隧道洞口的地形，地质条件以及隧道照明需要有关，洞门附近围岩一般比较松碎松软，所以应根据实际情况，选择合适的洞门形式，并对边仰坡进行适当护坡。洞门是隧道的咽喉，也是外露部分，要适当进行洞门和洞口环境的美化和协调。山岭隧道常用的洞门形式主要有端墙式、翼墙式、台阶式、柱式、削竹式和喇叭口式。本隧道洞门采用端墙式，洞门设计见附录A。9、III级围岩衬砌结构承载力计算9.1 荷载计算已知III级围岩计算参数：重度24kN/m3，弹性抗力系数1200MPa/m，变形模量1

21、5GPa，泊松比0.25，内摩擦角45，粘聚力1.2MPa，计算摩擦角65。根据地形图和纵断面图（附录A1A2），可知III级围岩段地表最大高程为814.96m，相应隧道桩号处的设计高程为779.76米，隧道毛洞洞高按5.0m计，则III级围岩段拱顶最大埋深hmax = 814.96 - 779.76 - 5.0 = 30.20m。9.1.1 深浅埋判定荷载等效高度：hq = 0.452s-1=0.4523-10.98 = 1.764 m式中：s围岩等级，s = 3; 跨度影响系数，=1+i（lm -5），毛洞跨度lm =4.5+20.2=4.9m,当lm5m时，i=0.2，此处=1+0.2(

22、4.9 - 5) = 0.98。深浅埋判定临界深度，对III级围岩：Hq =2hq =21.764 = 3.53m 5m时，i=0.1，此处=1+0.1(5.3-5)=1.03。深浅埋判定临界深度，对IV级围岩：Hq =2.5hq =2.53.672 = 9.18m hmax = 29.49m因此，IV级围岩段可按深埋隧道进行衬砌结构设计。 10.1.2围岩竖向与侧向均布压力 围岩竖向均布压力计算公式为：q =hq =223.672 = 82.76 kPa式中：围岩容重，此处= 22kN/m3；hq荷载等效高度。围岩侧向均布压力为：e = 0.25q =0.2582.764 = 20.69 k

23、Pa 其中对于IV级围岩，侧压力系数可取=0.25。10.2 结构安全性分析按荷载-结构法进行结构计算，二次衬砌作为安全储备，IV级围岩下初支和二衬各承担50%围岩荷载。这里初支和二衬承担的围岩荷载见表10.2-1所示。表10.2-1 衬砌承担围岩荷载（单位：kPa）衬砌承担荷载初支50%二衬50%围岩荷载竖向均布荷载41.3841.3882.76侧向均布荷载10.3510.3520.69利用ANSYS有限单元软件建立衬砌平面数值模型，模型中用到的材料参数见表10.2-2所示。表10.2-2 材料特性参数混凝土类型抗压强度(MPa)抗拉强度(MPa)弹性模量(GPa)重度(kN/m3)10cm

24、厚C25喷砼19.02.029.52430cm厚C30模筑砼22.52.2312410.2.1 初支安全性分析按荷载-结构法对隧道衬砌安全性进行验收，利用ANSYS有限单元软件建立衬砌平面数值模型，经过ANSYS数值模型求解得到了衬砌单元的内力，弯矩图和轴力图如图10.2.1-1、10.2.1-2所示。由10.2.1-110.2.1-2图可知，最危险截面位置位于左拱肩处41号单元处，该截面处最大弯矩Mmax=4.908 kNm，轴心压力N=139.980 kN。截面偏心。又有 ，因此截面以受压破坏控制。根据公路隧道设计规范（JTG D70-2004），偏心距影响系数。则该截面的安全系数： （初

25、支安全系数大于1即可满足）式中：K衬砌安全系数；纵向弯曲系数，隧道衬砌取1.0；截面偏心影响系数；混凝土极限抗压强度，此处C25砼取19MPa；截面宽度，取1.0m；衬砌厚度，此处为0.1m；N截面轴力。图10.2.1-1 S4a初支弯矩图（单位：Nm）图10.2.1-2 S4a初支轴力图（单位：N）10.2.2 二衬安全性分析按荷载-结构法对隧道衬砌安全性进行验收，利用ANSYS有限单元软件建立衬砌平面数值模型，经过ANSYS数值模型求解得到了衬砌单元的内力，弯矩图和轴力图如图10.2.2-1、10.2.2-2所示。图10.2.2-1 S4b二衬弯矩图（单位：Nm）图10.2.2-2 S4b

26、二衬轴力图（单位：N）由上图可知，最危险截面位置位于左拱肩处的43号单元，该截面处最大弯矩Mmax=11.598 kNm，轴心压力N=162.440 kN。截面偏心，又有 ，因此截面以受压破坏控制。根据公路隧道设计规范（JTG D70-2004），偏心距影响系数。则该截面的安全系数：（可以）式中：K衬砌安全系数；纵向弯曲系数，隧道衬砌取1.0；截面偏心影响系数；混凝土极限抗压强度，此处C30砼取22.5MPa；截面宽度，取1.0m；衬砌厚度，此处为0.3m；N截面轴力。10.2.3 二衬配筋计算按承载能力极限状态对C30混凝土二衬进行配筋计算，极限状态截面承载力计算简图如图11.2.3-1所示

27、。危险截面最大弯矩Mmax=11.598 kNm，轴心压力N=162.440 kN。图10.2.3-1 截面承载力计算简图混凝土保护层厚度取40mm，假定受拉区扩展至受压钢筋，即受压区高度x = as。经计算，衬砌可按大偏心构件计算，按对称配筋，对受压钢筋合力点取矩，则RC构件钢筋截面积计算公式如公式(8)所示： (8)式中：As 受拉纵向钢筋截面积，mm2； As受压纵向钢筋截面积，mm2； N 构件轴力，N； ei 初始偏心距，mm； 1 应力图形系数，取1.0； fc 混凝土抗压设计强度，MPa； fy 钢筋抗拉设计强度，MPa； as受压侧混凝土保护层厚度，mm； as 受拉侧混凝土保

28、护层厚度，mm； b 衬砌截面宽度，取1000mm； h0 衬砌有效厚度，h0=h-as，mm。采用级钢筋HRB335，抗拉设计强度300MPa。带入公式计算，得：As = As = 325 mm2受拉纵筋配筋率 = As / bh0 = % 5m时，i=0.1，此处=1+0.1(5.3-5)=1.03。深浅埋判定临界深度，对IV级围岩：Hq =2.5hq =2.53.672 = 9.18m hmax = 10.33m因此，IV级围岩段可按深埋隧道进行衬砌结构设计。 11.1.2围岩竖向与侧向均布压力 围岩竖向均布压力计算公式为：q =hq =223.672 = 82.76 kPa式中：围岩容

29、重，此处= 22kN/m3；hq荷载等效高度。围岩侧向均布压力为：e = 0.25q =0.2582.764 = 20.69 kPa 其中对于IV级围岩，侧压力系数可取=0.25。11.2 结构安全性分析按荷载-结构法进行结构计算，二次衬砌作为安全储备，IV级围岩下初支和二衬各承担50%围岩荷载。这里初支和二衬承担的围岩荷载见表11.2-1所示。表11.2-1 衬砌承担围岩荷载（单位：kPa）衬砌承担荷载初支50%二衬50%围岩荷载竖向均布荷载41.3841.3882.76侧向均布荷载10.3510.3520.69利用ANSYS有限单元软件建立衬砌平面数值模型，模型中用到的材料参数见表11.2

30、-2。表11.2-2 材料特性参数混凝土类型抗压强度(MPa)抗拉强度(MPa)弹性模量(GPa)重度(kN/m3)20cm厚C20喷砼15.51.7282330cm厚C30模筑砼22.52.2312411.2.1 初支安全性分析按荷载-结构法对隧道衬砌安全性进行验收，利用ANSYS有限单元软件建立衬砌平面数值模型，经过ANSYS数值模型求解得到了衬砌单元的内力，弯矩图和轴力图如图11.2.1-1、11.2.1-2所示。由图11.2.1-1、11.2.1-2可知，最危险截面位置位于左拱肩处42号单元处，该截面处最大弯矩Mmax=7.567 kNm，轴心压力N=150.400 kN。截面偏心，又

31、有 ，因此截面以受压破坏控制。根据公路隧道设计规范（JTG D70-2004），偏心距影响系数。则该截面的安全系数： （可以）式中：K衬砌安全系数；纵向弯曲系数，隧道衬砌取1.0；截面偏心影响系数；混凝土极限抗压强度，此处C20砼取15.5MPa；截面宽度，取1.0m；衬砌厚度，此处为0.2m；N截面轴力。图10.2.1-1 S4b初支弯矩图（单位：Nm）图10.2.1-2 S4b初支轴力图（单位：N）11.2.2 二衬安全性分析与配筋设计S4b衬砌结构类型中二衬与S4a型式相同，且涉及荷载相同，故二衬结构安全性分析详见10.2.2节，配筋设计相同。12、爆破设计12.1 总方案本工程隧道长度

32、较短，拟从进口单向掘进，隧道从进口方向进洞，独头掘进，避免与隧道出口施工产生干扰。由于隧道为小断面隧道，掘进时、IV类围岩均采用全断面法，在隧道开挖作业时，必须采取有效的控制爆破，以确保施工安全。采用YT24型气腿式凿岩机钻孔，采用楔形掏槽的爆破作业方式掘进，并控制循环进尺过长，避免产生的爆破有害效应超过安全规程规定，本工程设计、IV类围岩循环进尺3m。如遇地层较差时，爆破技术人员应及时根据现场情况修改爆破进尺及爆破参数。12.2 隧道施工方法与措施隧道开挖采用钻爆法（其工艺流程见如图12.2-1所示），以新奥法理论指导施工（见钻爆法施工工艺流程框图12.2-2所示），光面爆破，爆破器材采用2

33、#岩石硝铵炸药（有水地段用乳化炸药），周边眼采用25光爆小药卷。装岩运输采用ZL-50装载机配合25t自卸式汽车运输，直接运至业主指定的弃碴场。光面爆破参数：A、不耦合系数。合理的不耦合系数应使炮孔压力低于岩壁动抗压强度，而高于动抗拉强度，通常，不耦合系数采用1.52.5,选用1.7；B、光面炮眼间距E。一般取炮眼直径的815倍。在节理裂隙比较发育的岩石中，应取小值；在整体性好的岩石中，可取大值，选用60cm；C、最小抵抗线W。光面层厚度或周边眼到邻近辅助眼间的距离，是光面眼起爆时的最小抵抗线，一般它应大于或等于光面炮眼间距，选用80cm。炮眼布置图及爆破参数表（附后）。 光面爆破宜采用细药卷

34、，起爆时注意以下事项：(1) 周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果； (2) 起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆周边孔、底孔； (3) 周边孔的底孔应该装一个粗药卷，以克服岩体挟制作用；(4) 为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理个别欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果。图12.2-1 爆破法开挖施工工艺流程框图图12.2-2 隧道新奥法施工工艺流程框图12.3 隧道开挖参数设计12.3.1 施工方法及顺序施工中严格按照设计要求，遵循新奥法施工原理，软弱地质洞身开挖应坚持：短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌的原则，加强施工临时监控量测，确保施工安全

35、。施工中如遇实际围岩类别与设计资料不符及时与监理、设计部门联系调整施工方案，确保开挖安全，顺利进行。隧道中停车段，配电室等待隧道开挖成型后，再进行扩挖。12.3.2 炮孔装药量（1）掏槽孔Q = L r式中：炮孔装药系数，取=0.9；L孔深，L=3.5m；r每米长度炸药量，r=0.78 kg/m。经计算：Q = 2.46 kg。（2）辅助孔Q =L r=0.8*3.2*0.78=1.93kg，取Q =2.00 kg（3）光爆孔通常为辅助孔的1/31/4，取Q 0.6 kg。装药结构图如12.3.2-1所示。图12.3.1 装药结构图12.3.3 隧道开挖炮孔布置图隧道爆破网络设计采用孔内延时，

36、在各隧道口段网络联接时应根据与被保护物的距离不同，按Qmax R3(VKP / KK)3/工式计算结果，控制最大单响药量，使爆破震动不超过安全规程规定。图12.3.4-1 、级围岩段开挖炮孔布置图12.4 隧道开挖爆破安全措施根据设计和施工经验，隧道掘进爆破的飞石主要为掏槽爆破飞石，而且有着很强的方向性，会沿着隧道轴线呈一定角度扇形飞出，本方案采用上下台阶开挖法施工，在各隧道进出口段50m内施工时，应对隧道口正前方向进行飞石防护，可在隧道口正前方10m左右搭设防护架。13、施工组织设计13.1概述13.1.1 施工安排1）隧道采用新奥法、机械化快速掘进的施工方案。III、IV级围岩段均采用全断

37、面开挖法施工，遇较差地质状况时（特别是进出口段）可采用上下开挖方法。2）出渣运输采用无轨运输方式，先运至路基需填筑处，再将多余碴弃至洞外指定的弃碴场内，并按设计及地方环保部门要求做好挡护工程。3）为保证工程质量，喷射混泥土采用湿喷技术，采用整体式液压钢模衬砌台车全断面衬砌，及时闭合断面，增强衬砌结构的承载能力。4) 在进洞前，先施工护拱，在超前小导管及护拱的保护下进行开挖。13.1.2 施工顺序施工队伍进场后，马上进行设计图纸与实际情况的核对工作，并组织修筑施工便道，平整场地，修建临时生产、生活房屋及施工需要的临时设施，安装调试施工机械设备，组织材料进场，进行职工开工前技术岗位培训，为进洞作好

38、准备。进洞前作好洞顶天沟（截水沟），开辟施工场地，为正洞施工排水、出碴、通风提供条件。施工顺序安排：先开挖洞门土方，进行喷锚支护，然后开始暗洞开挖，施作二衬前浇注完明洞混凝土，接着进行二衬施工，最后施作洞门。正洞施工按照先主洞后横洞的顺序进行，避免施工干扰。施工中水沟、电缆沟紧跟衬砌，最后统一铺筑水泥混凝土路面。13.2 施工方法及工艺13.2.1 工程特点及主要技术措施1）由于地质条件差，隧道开挖采用线形微震爆破新技术和光面爆破技术，尽量减少对围岩的扰动，并及时做好初期支护，必要时提前施作二次衬砌，以确保施工安全和工程质量。2）对于易出现塌方的、级围岩，采用超前小导管等预支护措施，确保安全通

39、过。开挖采用短进尺、弱爆破，洞口段尽量采用机械开挖，以最大限度减少对围岩的扰动。3）开挖方法，级围岩采用全断面法，以便使用大型机械。4）二次衬砌采用衬砌台车，先墙后拱施工，以保证衬砌的整体性和防渗性。5）根据“新奥法”施工原理和要求，及时开展施工量测，做好信息反馈，以指导安全施工。6）加强排水措施，及时排除地下水，防止浸泡围岩。13.2.2 进洞施工方法在按设计放线后，采用挖掘机为主开挖洞口土石方。本隧道进出口端均为IV级围岩，洞口围岩稳定性差。为确保安全进洞，在进口端进洞前，按设计要求施作护拱，在护拱、超前小导管的掩护下进行洞口段开挖施工。13.2.3 主要工序的施工1）拱部超前支护隧道IV

40、级围岩设小导管注浆超前支护，使用液压钻孔台车钻孔和安装。2）超前小导管施工小导管参数长度4.0m，外径48mm，壁厚3.5mm；环向间距40cm（环向）和240cm（纵向），外插角5；搭接长度不小于1.0m；材料厚5mm热轧无缝钢管；注浆材料水泥浆。小导管四周钻4排8孔眼，呈梅花形布置，纵向间距15cm，前端做成尖形，尾部焊6加强箍。小导管施工小导管采用先钻孔后下钢管法施工，钻孔时开孔从工作面最后一榀工字钢拱架上部穿过，打入小导管后，钢管尾部和工字钢架焊接成整体。止浆墙采用喷射混泥土，掌子面和附近拱部1.0m范围,喷30cm厚混泥土进行封闭。孔口用CS麻丝胶泥止浆。然后进行注浆。其施工工艺如下

41、：测量布孔钻孔清孔顶入钢管封闭掌子面清管注浆开挖注浆() 浆液。本隧道采用单液水泥浆。其水灰比暂定为1:10.8:1。施工时根据实际试验调整确定。如果地下水大时，可注水泥，水玻璃双浆液。注浆使用425#水泥。() 注浆压力。初压0.51.0Mpa，终压45Mpa。() 单孔注浆量。单孔注浆量和围岩的孔隙率有关，施工时可初步按下式计算：Q=.R02.L.n.Q浆液注入量(m3)R0注浆有效扩散半径(m)L注浆段长度(m)n岩体裂隙率或孔隙率，一般取15%浆液的充盈系数，取0.30.9注浆工艺采用KBY5070型双液注浆泵进行注浆，注浆工艺流程如图：水泥浆高压水泥浆压力表注浆泵混合器岩体水泥浆高压

42、水泥浆压力表图 注浆工艺流程注浆注意事项() 注浆前检查注浆泵、管路及接头的牢固程度，防止浆液冲出伤人。() 注浆时密切监视压力变化，发现异常及时处理。() 注浆注意防止串浆和跑浆，若发生串浆和跑浆要停止注浆，分析原因随时解决。() 做好注浆压力、注浆量、注浆时间等各项记录。3）钻爆钻爆是保证开挖断面轮廓平整准确、减少超欠挖、降低爆破震动、维护围岩自承能力的关键，采用光面爆破技术，可以达到以上目的，施工时要做好以下几项工作。测量。测量是控制开挖轮廓精确度的关键。我处采用DMY-1型隧道断面激光测量仪，每一循环都由测量技术人员在掌子面标出开挖轮廓和炮孔位置。钻孔。采用气腿式凿岩机钻孔。钻孔时按照

43、炮孔布置图正确对孔，钻孔严格按设计炮孔方向钻进，把对孔误差减到最小，以确保爆破质量。掏槽孔要保证平行，周边孔开眼要在轮廓线内5cm，外插角1- 2,保持开挖错台在10cm以内；周边孔对孔误差环向不大于5cm，径向不大于3cm；掏槽孔不大于3cm，其它炮孔开眼误差不大于5cm。装药。钻完孔要把炮孔吹洗干净，经检查合格后才可装药。装药分片分组负责，严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。爆破网路连接、检查及起爆，按照爆破设计要求和爆破安全规程 GB6722-86执行。堵塞。堵塞炮孔可以提高炸药能量的利用率，从而减少炸药用量，降低爆破震动效应。装药后用合格炮泥进行认真堵塞，掏槽孔要把不装药

44、部分堵满，周边孔堵塞长度不小于20cm，其余炮孔堵塞长度不小于最小抵抗线的80%，以确保爆破效果和安全。钻爆参数见爆破设计。4） 初期支护喷、锚支护可迅速控制或限制围岩松弛变形，充分发挥围岩自承能力，是“新奥法”施工的重要环节。本隧道采用锚、喷作初期支护，III、IV级围岩挂设单层钢筋网，IV级围岩段设H-150型钢钢拱架加强初期支护。喷锚支护按照锚杆喷射混泥土支护技术规范GBJ86-85、公路工程质量检验评定标准JTJ071-98和其它有关规范、规则施工和检查。喷射混泥土：预拌料在洞外以强制拌合机拌合，用混泥土输送车运至洞内工作面。采用TK-961型湿喷机和MBT/MEYCO混泥土喷射机械手

45、进行“湿喷作业”以降低粉尘，减少回弹量。其工艺流程如下图。料场速凝剂配料拌合机喷射机喷嘴早强剂等外加剂高压风喷射混凝土的质量标准：混凝土分层喷射，初喷厚度35cm,以后分层喷射至设计厚度。喷混泥土表面要平整圆顺，钢筋、钢拱架等不外露，保护层厚度不小于2cm。喷混泥土厚度要随时检查，厚度不够或不平则进行补喷。如果有开裂、下坠和滑移等现象要清除重喷。5）锚杆隧道采用注浆锚杆，为保证施工质量，工程采用专用NZ130A型注浆机注浆，采用掺加FDN早强剂砂浆，注浆用525号水泥，水灰比0.380.45，水泥和砂的比例1：1，并掺入5%氧化镁膨胀剂。施工时由试验室选定各种配合比，以保证锚固质量。选用钻孔台

46、车钻锚杆孔，钻孔前按设计位置定出孔位，当遇石质破碎时，可采取加深、加密锚杆措施。钻孔应和锚杆所在部位岩层面垂直，钻孔直径大于杆体直径15mm，钻孔深度大于锚杆长度10cm。锚杆安装作业在初喷混泥土后立即进行。6）钢筋网片、H型钢拱架的制作及安装加工时其材质、规格、结构形式严格按设计要求。焊接件的焊接工艺和质量按钢结构工程施工及验收规范GB50205-95的要求操作和检查。拱部钢筋网片直接在工作面制作,边墙钢筋网在洞外制作，进洞安装。钢拱架在洞外利用胎架制作，工字钢架也可在工厂订做。安装工作是在初喷混泥土和打锚杆后进行，安装时中线、高程和垂直度均由测量严格控制，并与锚杆钢筋网焊接成整体，在两榀钢

47、拱架之间环向每米设一根22纵向连接钢筋把钢拱架连成整体。钢拱架和初喷混泥土表面密贴顶紧，若有空隙时先用特制的楔形混泥土垫块挤紧，再喷混泥土填充密实，尔后进行喷混泥土作业。7） 装碴运输隧道采用无轨运输出碴，使用装载机装碴，自卸汽车运碴至填方处或弃碴场。上台阶的石碴用长臂反铲挖掘机清理到下台阶进行装运。8）防排水施工() 隧道衬砌防水卷材的安设IV级围岩段复合式衬砌防水采用无纺布和0.81.0mm厚防水板，铺设在初期支护和二次衬砌之间。防水卷材的安设在自制的台车上进行，台车长7m轨距与衬砌台车相同。安设采用吊挂式，每1m2不少于一个吊挂点。吊挂工作超前二次衬砌1020 m。为了保证粘结质量，粘结

48、工作在洞外进行，粘结成大块后进洞安装。洞外场地平整硬化，并采取防雨措施。防水卷材大块在平整的场地上拼接，环向长度根据隧道实际喷混泥土内轮廓长留出1.01.5m富裕量，以防模注混泥土时拉坏。纵向一般用34幅拼接成一大块，以便于搬运吊挂为宜。拼接缝宽度10cm，洞内接缝和二次衬砌工作缝错开1m以上。防水卷材吊挂前，为防尖物刺破做好以下工作：凸出的钢筋头等铁件，先切断，后锤平并抹砂浆防护。清除喷混泥土表面的凸出石等尖物，并找平使表面平整圆顺。（）施工缝和沉降缝防水施工缝防水施工缝采用BW型遇水膨胀止水条止水。施工时在挡头板中线处钉一光滑板条，大小和1/2止水条同，拆模后在槽中放入止水条，并用胶和钉加

49、以固定，防止灌筑下一环混泥土时移位。沉降缝防水在围岩类别变化处和衬砌结构变化处设置沉降缝。沉降缝采用PE型中埋式橡胶止水带止水。根据以往施工经验，橡胶止水带的安设比较困难，必须精心施工。模筑混泥土时，在沉降缝处设置钢筋夹，卡住止水带，并用浸沥青木丝板和挡头板一起夹住止水带，防止灌筑混泥土时变形移位。（）衬砌排水施工根据地下水情况,纵向间隔510m环向设置型半管排水管,把水引入横向排水管经由排水沟排出洞外。环向排水管安装在初喷混泥土后进行，在有渗水处安装排水半管，然后再喷混泥土覆盖，若有渗水时，重复以上工作，直至喷混泥土表面无渗水为止。在初期支护完成后,有渗水处纵向间隔3.0m无水处间隔5.0m

50、,从拱腰至墙底打深50cm排水孔35个,环向设置YAS型排水半管,把水引入纵向排水管，半管外用砂浆封闭。在边墙下部设PVC1604纵向排水管和防水板同时施工。9）二次衬砌施工工序采用全断面模筑二次衬砌。其衬砌施工时间由监控量测结果决定。一般水平收敛速度小于0.15mm/d，或拱项下沉速度小于0.1mm/d，即围岩变形基本稳定后施做。隧道用30号模筑混凝土做二次衬砌，30号混泥土严格按“规范”及设计标准进行施工。根据泵送混泥土施工工艺设计配合比，通过试验后确定，保证达到强度指标30号。混泥土采用自动计量强制式拌合机拌制，搅拌时间不小于2min。混泥土用运输车运送至工作面，用输送泵送入衬砌台车模板

51、内。用插入式震捣器和附着式震捣器震捣密实。每循环衬砌长度10m，其施工工艺流程如下图。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衬砌施工二次衬砌采用HZQ-500型混泥土搅拌站拌制混泥土，搅拌站自动计量可保证混泥土质量，每小时生产25m3，完全可以满足要求。衬砌施工严格按公路隧道施工技术规范JTJ042-94及其它有关规范组织施工。混泥土搅拌、运输、泵送及灌注间隙等时间，严格按规范操作。模板位置要准确，经技术人员检查无误后才可灌注混泥土。工作缝和沉降缝处按照设计位置安装好遇水膨胀止水条和止水带，并固定牢，防止灌筑混泥土时变形。严

52、禁模板及堵头板损坏防水卷材，并设专人进行检查和粘补。按设计预留、预埋各种孔洞和管线。对衬砌施工缝进行防渗处理，除安设止水带外，上一模混泥土端头进行凿毛清洗后才灌筑下模混泥土。此外，混泥土的工作缝要和防水卷材洞内接缝错开1.0m以上。10)水沟、电缆槽水沟及电缆槽的施工是在仰拱及回填混泥土施工后进行，其工程量不大，但结构复杂、施工困难，必须精心施工。立模由测量技术人员严格控制尺寸、标高，预留、预埋件要同时施工，确保位置准确。盖板在洞外预制，交工前进洞内安装。11)洞内路面洞内行车路面为C25混泥土路面，根据施工实践，路面施工拟采用真空吸水工艺，以提高混泥土施工质量。为避免干扰，保证路面施工和加快

53、施工进度，待隧道内其它工作都完成后再进行路面的施工。路面设计宽度3.5m，结合以往施工情况，将路面划分为两幅，每幅宽3.75m，两幅相错施工。路面分块按设计要求施作。路面混泥土施工严格按照混泥土真空吸水施工工法及公路施工规范的有关规定实施，用平板震捣器和震动梁联合捣固，机械抹光，压纹机压纹理，切缝机切缝，保证路面平整度、抗滑粗糙程度及混泥土强度。路面施工，混泥土搅拌运输方法与二次衬砌相同。真空吸水采用HZJ-60型。其施工工艺流程如下图。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13.2.4 施工通风进洞掘进在30m以内自然通风，30m以外每口用1台KJ

54、66-11通风机进行压入式通风，通风机安在洞外15m处，风管用811mm阻燃抗静电软管，挂在边墙上，出风口距开挖面1520m。若排烟困难时，用高压风辅助通风。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。13.2.5 施工用风、水、电1、施工用风隧道用风动凿岩机钻孔，用风量较大，进口安装2台20m3/min空压机。用钻孔台车钻孔，高压风主要用于喷射混凝土，用风量较小，洞口安装1台20m3/min空压机。风管均用100钢管。2、施工用水为了保证

55、施工用水，在山上修一高位水池，容量100m3，供生产和生活用水。水由附近溪流中供应。在溪流旁建一水池，安装抽水机提升至高位水池。上、下水管均用100钢管。3、施工用电各洞口设一10KV/0.4KV配电所（含高、低压配电屏)。由附近高压电力(10KV)线引入。动力电源高压10KV，低压380V。洞内工作面照明用36V，其余照明用220V。供电方式为由洞外配电所10KV母线出电缆供电。低压配电系统，均采用中性点接地的三相四线制供电。为满足特殊情况下用电，或高压电不能满足时的需要，进口配备一台200KW移动式发电机。13.3 环境保护环保工作要做好全面规划，对环保进行综合治理并与地方环保部门取得联系

56、，按环保规定，做好施工现场的环境保护工作。 1）、成立环保小组，建立环保措施，项目经理部、队分级管理，负责检查、监督各项环保工作的落实。 2）、对职工进行环保知识教育，使人人心中都明确环保工作的重大意义，积极主动参与环保工作，自觉遵守环保的各项规章制度。 3）、防止环境污染及水土流失。路基施工两侧做好排水沟，桥涵施工基坑开挖后，要尽快回填，以免影响河床稳定。雨季疏通排水设施及河道，防止雨水冲刷造成污染。 4）、隧道内排水、其它施工废水按要求认真做好污水处理后按指定位置排放。隧道内施工要采取跟踪监测烟尘浓度及通风效果，不达标坚持不能施工，保持洞内施工环境达到国家规定标准。 5）、生活污水采取集中

57、排放，厕所粪便采用无害化处理，浴室排水采用毛发聚集井处理，食堂油污水采取隔油沉淀处理，然后按指定地点排放。生活垃圾配备临时卫生设施，采取集中收集，严禁乱扔乱弃，保持生活区的环境卫生。 6）、隧道弃碴按指定位置堆放、防护、覆盖、绿化按设计要求种植草籽及树木，路基边坡及隧道洞口按设计进行绿化，在交付前负责对绿化的养护管理。 7）、在施工中及车辆行驶时要控制噪音，经常行车的道路用洒水车洒水，降低扬尘，防止干扰当地居民的正常生活。 8）、工程竣工后，与业主及地方政府协商，拆除生产、生活设施，彻底清理，恢复原貌，临时征地按协议要求复耕或绿化，达到地方的满意。、教育参建人员严禁带火种进入林区，防止火灾，不

58、允许乱砍乱伐树木，保护生态环境。13.4 安全措施1、通风：掘进独头作业面采用局扇强制通风，确保作业地点的新鲜风流量。 爆破后掘进工作面通风时间不得少于40分钟。2、防止火灾、爆炸的安全技术措施（1）禁止使用无防护的明刀闸开关。（5）企业和爆破作业人员必须严格执行中华人民共和国民用爆炸物品管理条例和爆破作业安全规程。（6）爆破作业人员必须经培训、考试合格，并持有公安机关颁发的爆炸物品作业证。（7）加工起爆管、起爆药包必须在规定的场所按规定的要求，完成规定的数量。（8）必须选用鉴定合格的导爆元件，导爆管的加工使用，起爆药包的段别、数量，装存结构等必须符合设计要求，并按爆破规程进行；装药工序必须按

59、操作规程进行。（9）设定爆破警戒线，放炮前10分钟清理现场，现场无关人员必须全部撤离至安全地方。（10）发现哑炮要及时按规定程序处理。若不能处理，应及时报告，并在周围设立警示标志。（11）爆破材料的现场管理、领用的炸药和雷管应分别存在两个包内，严禁混装或放在衣袋里。、领取爆破材料后，要直接送到爆破现场，严禁乱丢乱放和私自带走和送人。、爆破结束后，剩余的爆破材料应当班退库，不得私自存放。、任何人见有散落的爆破材料必须捡起，送交炸药发放站或安全人员处理。（12）除遵守一般爆破规定外，尚需注意以下事项：A、选用正规厂家生产的合格起爆器、起爆针等。电容式起爆器至少每月检查一次。B、每次爆破必须确定爆破

60、组长和成员名单，明确组成人员分工职责，起爆命令必须由组长下达，放炮员在没有得到“放炮”指令前，不要将爆破母线与起爆器或其它放炮电源相连接，待“放炮”指令发出后再接线、充电、放炮；如出现盲（哑）炮，按爆破安全规程4.14条款执行。C、接线时一定注意不可触动起爆按钮，最好在起爆按钮处加一外保护，以防误触动。D、起爆器每次使用前，应先持续按住按钮20s以上，将储能电容上残存的电荷充分释放。E、网路起爆后应持续按住按钮20s，一次性将储能电容上的残余电荷充分释放。F、不要使用电压指示或氖灯出现故障的起爆器，防止充电电压超过额定值损坏起爆器，同时也可避免由于某种原因起爆器带电时，电压指示不能正确显示，操