分离式隧道毕业设计（Word版共59）

1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计 PAGE 125第1章 绪论1.1 引言人类已经有好几百年修建公路隧道的历史，已经建成的公路隧道也已经非常之多的了。现代公路隧道的修建是从荷兰盾隧道开始的。这是一个双洞单向交通的隧道，其长度从左到右依次为2680m和2551m，高峰时的交通量为2000辆/时，使用盾构法进行施工，并且第一次使用了机械全横向式的强迫通风方法。之后，随着隧道众多施工技术的出现，例如：挪威法、新奥法等方法的确立，到了2000年年底，长度超过3km以上的公路隧道已经快有400多座了，最长的达到了24.5km。隧道在山岭地区能够克服地形或者高程等的障碍，不仅仅可以缩短里程、改善线形、提高车

2、的速度、节省时间、节约燃料、保护生态环境、减少对植被的破坏；还可以防止落石、雪堆、塌方、雪崩等诸多危害。在城市可以减少用地，构成立体式交叉交通系统，可以解决交叉路口的拥挤阻塞，提高社会的综合效益。在江河、港湾、海峡等一些地区，可以在不影响水路通航的条件下。修建隧道可以提高舒适性、确保路线的平顺性、行车安全和节约运费，还可以增强防护能力、增加隐蔽性和不受气候影响。总结国内外大长公路隧道修建的以往重要经验，分析现代公路隧道现在存在的问题和将来的发展趋势，对于今后大长公路隧道的成功修建和运营水平的提高等等都具有着特别重要的现实和历史意义。1.2 国内外外研究现现状近代的隧道道起兴于于大运河河的时代代

3、，从十十七世纪纪开始，欧欧洲陆陆陆续续的的修建了了许许多多多的运运河隧道道，其中中就包括括法国的的Lanngueedocc运河隧隧道，它它可能是是最早使使用火药药开凿的的公路隧隧道。隧道施工与与地面建建筑物的的施工有有很大的的不同，它它的工作作面特别别的狭小小、劳动动条件又又差、光光线又暗暗、都给给施工增增加了极极其大的的难度。隧隧道工程程的施工工条件是是非常恶恶劣的，体体力劳动动的强度度和施工工难度均均特别的的大。为为了降低低劳动的的强度，人人们曾经经做过很很多的努努力。古古代一直直使用“火焚法”和铁锤锤钢纤等等非常原原始的工工具进行行开挖施施工，到到了上个个世纪逐逐渐才开开始采用用钻爆的的

4、方法进进行施工工作业，到到现在为为止大约约已经有有了一百百多年的的历史了了。在这这个时间间内发明明了凿岩岩机，经经过将近近快一个个世纪不不懈的努努力，发发展成为为了今天天高效率率的大型型多头摇摇臂钻机机，工人人们已经经能够从从繁重的的体力劳劳动中解解放出来来了。与与钻爆开开挖法完完全不相相同的还还有两种种机械开开挖方法法。一种种是适用用于软土土底层的的盾构机机，发明明于18818年年，经过过一个半半世纪的的不断改改良，已已经从手手工开挖挖式盾构构发展到到了半机机械化乃乃至全机机械化的的盾构，能能广泛的的适用于于各种复复杂软土土底层的的掘进。另另一种是是适用于于中等坚坚硬岩石石地层的的岩石隧隧道

5、掘进进机。近十年以来来我国已已经修建建了很多多的长隧隧道、特特长隧道道和隧道道群，公公路隧道道占公路路里程的的比重也也在不断断的逐渐渐增大。于于此同时时隧道建建设技术术正在逐逐渐的提提高与成成熟。据据统计公公路隧道道在17791年年的总长长度已经经修建将将近超过过10000kmm了。特特别的是是由我国国自行设设计、施施工、运运营的秦秦岭终南南山隧道道终于通通车了，20多里的秦岭终南山隧道不仅仅在长度一举超过了日本的关越隧道，跟单洞双向行驶的莱尔多隧道比较，它更加是世界上第一个采取双洞单向行驶的特长型隧道，全长一共72多里，建设规模越居世界第一。目前，我国国公路隧隧道的修修建技术术已有了了很大的

6、的进步和和发展，对对围岩稳稳定技术术、围岩岩动态量量测反馈馈技术分分析、运运营交通通监控技技术、新新型的防防水、排排水、堵堵水技术术、支护护和衬砌砌机构技技术、组组合式通通风技术术等等均均有了许许多成功功的实例例，其中中一些成成果已达达到国际际的先进进水平。1.3 分离式式隧道施施工方法法II类围岩岩地段采采取大管管棚超前前支护。施施工的时时候严格格的按照照“管超前前、严注注浆、短短开挖、强强支护、早早封闭、勤勤量测”的原则则组织施施工。隧隧道施工工要坚持弱爆破破、短进进尺、强强支护、早早封闭、勤勤量测的原则则。采用用短台阶阶法的的的开挖方方法，台台阶长度度为410mm，每循循环进尺尺控制在在

7、0.55m到2.00m之间。类围岩岩地段采采取短台台阶法，台台阶长度度为155m，循循环进尺尺为2.5m。1.3.11双侧壁壁导坑法法双侧壁导坑坑法通常常将断面面分成四四个部分分：左、右右侧壁导导坑、上上部核心心土和下下台阶。其其原理的的本质是是利用两两个中隔隔壁从而而把整个个隧道大大断面分分成左中中右3个小断断面进行行施工，左左、右导导洞先行行，中间间断面紧紧跟其后后；初期期支护仰仰拱成环环之后，拆拆除两侧侧导洞的的临时支支撑，从从而形成成全断面面。两侧侧导洞均均为倒鹅鹅蛋形，这这样有利利于控制制拱顶的的下沉。当当隧道跨跨度很大大的时候候，地表表沉陷的的要求就就非常严严格，围围岩条件件特别差

8、差的时候候，单侧侧壁导坑坑法难以以控制围围岩变形形的时候候，可采采取双侧侧壁导坑坑法进行行施工。这种方法适应于围岩较差的地段。但是同时增大了隧道开挖的工程量和资金的投资，而且也延长了施工消耗的时间。1.3.22浅埋暗暗挖法浅埋暗挖法法是一种种在距离离地表较较近的地地下进行行各种各各样类型型地下的的洞室暗暗挖施工工的方法法。浅埋埋暗挖法法依然采采用新奥奥法的基本原原理，初初次支护护承担全全部的基本荷荷载，二二次模筑筑衬砌作作为安全全储备；初次支支护和二二次衬砌砌一起承担担特殊的的荷载。应应用浅埋埋暗挖法法进行设计计与施工的时候，同时时要采取多种辅辅助的施施工工法法，改善善和加固围围岩，调调动一部

9、分围围岩的自自承能力力；并且且采取不不同的开开挖方法法进行及时时的支护、封封闭成环环，让其与围围岩共同同的作用形形成联合合支护体体系；在在施工的的过程中中采用监控控量测、信信息反馈馈和优化化设计，实实现不塌塌方、少少沉降、安安全施工工等要求求，并且形成多多种综合合的配套技技术。浅埋暗挖法法施工的的地下洞洞室具备备存在埋深深浅、地地下水、周周围环境境复杂、地层岩岩性差等等一些特点点。由于于灵活多多变、造造价低、拆拆迁少、无无须太多多专用的的设备以及不干干扰地面面的交通和和周围环环境等众众多的特特点，浅浅埋暗挖挖法在全全国类似似的地层和和各种地地下工程程中得到到了广泛的应用。在在城市地地下热力力、

10、西单单车站、首钢地下运输廊道、电力管道中进行推广应用，并且已经形成了一套完整的综合配套技术。1.3.33 （交叉叉中隔壁壁法）CRD法交叉中隔壁壁法是适适用于在在软弱围围岩的大大跨度隧隧道中，首首先开挖挖隧道一一侧的一一或者二二的部分分，施做做部分中中隔壁和和横隔板板，再开开挖隧道道另一侧侧的一或或者二的的那一部部分，完完成横隔隔板施工工；然后后再开挖挖最先施施工一侧侧的最后后那部分分，并且且延长中中隔壁，最最后开挖挖剩余那那部分的的施工方方法。采采用短台台阶法很很难确保保掌子面面的稳定定的时候候，适宜宜采用分分部尺寸寸较小的的CRDD法，该该工法对对控制围围岩变形形是比较较有利的的。土层层、

11、全风风化层等等等特殊殊的地段段采用CCRD法法（交叉叉中隔壁壁法），CRD法（交叉中隔壁法）开挖的时候按照“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则进行组织施工。14分离离式隧道道的施工工问题1.4.11施工工工序首先进行开开工前准准备，接接着进行行洞顶截截水沟开开挖、砌砌筑及洞洞口排水水，洞口口土石方方开挖及及临时防防护，套套拱、超超前管棚棚等进洞洞辅助措措施施工工，然后后浅埋段段开挖、初初期支护护及仰拱拱施工，最最后进行行洞门及及其附属属工程施施工。1.4.22支护强强度在隧道设计计中，初初期支护护是隧道道结构的的组成部部分，包包含管棚棚、小导导管、锚锚杆、挂挂网、喷喷浆等工工序，而

12、而临时支支护实在在采用半半导洞或或CBR等工法法开挖时时采取的的临时支支撑形式式，不属属于隧道道结构 隧道支支护衬砌砌的类型型主要可可以划分分为整体体式混凝凝土衬砌砌、装配配式衬砌砌、复合合式衬砌砌和锚喷喷衬砌三三种。1.4.33围岩稳稳定和动动态施工工控制隧道围岩不不稳定性性一般有有：坍方方、剥落落、滑移移、岩爆爆、碎裂裂松动、塑塑流涌出出，膨胀胀内鼓等等等，隧隧道稳定定性就是是指抵抗抗上述破破坏，保保持隧道道围岩稳稳定，安安全的力力学性质质。与地地质、气气候、水水文、人人为活动动等因素素相关。目目前围岩岩稳定性性的研究究方法主主要包括括：理论论分析法法、模拟拟研究法法和现场场试验法法等。开

13、开挖进洞洞时，宜宜用钢支支撑紧贴贴洞口开开挖面进进行支护护，围岩岩差时可可用管棚棚支护围围岩，支支撑作业业应紧跟跟开挖作作业，稳稳妥前进进。开挖挖前应做做好测量量施工放放样工作作，定出出中线、腰腰线、开开挖轮廓廓线，并并报监理理检查认认可，方方可进行行钻眼。小小导管注注浆超前前加固围围岩的施施工段，必必须严格格按小导导管设计计的数量量、长度度、注浆浆要求施施作。如如因围岩岩发生变变化，应应及时向向监理、业业主提出出变更设设计申请请，严禁禁偷工减减料。1.5本隧隧道设计计的研究究内容对于本次设设计隧道道设计施施工过程程中存在在的问题题，我通通过资料料的在调调查了解解国内外外分离式式公路隧隧道修建

14、建技术和和相关的的施工工工艺，在在参考同同类隧道道的研究究及工程程经验基基础上，根根据大庆庆的地质质情况，以及设计要求，将该隧道设计成分离式隧道，本设计主要的研究方面：(1)大庆庆端分离离式隧道道结构选选型、构构造要求求以及衬衬砌结构构设计检检算。根据围围岩类别别及地质质情况，选选择合理理的断面面结构、衬衬砌构造造，确定定支护和和衬砌设设计参数数；确定定计算荷荷载、建建立计算算模型、计计算整理理衬砌结结构。(2)大庆庆端分离离式隧道道施工技技术研究究。根据围围岩及地地质情况况，合理理优选施施工方法法，在施施工过程程中确定定减小各各施工工工序之间间的相互互影响，合合理资源源配置，同同时确保保隧道

15、开开挖围岩岩的稳定定性及支支护的安安全性，在在施工安安全的前前提下，缩缩短工期期，降低低工程成成本。(3)大庆庆端分离离式隧道道防排水水问题研研究。隧隧道的渗渗漏水一一直是一一个难点点，隧道道防排水水质量的的好坏，直直接影响响隧道的的质量、安安全以及及行车安安全等。本设计研究了隧道的综合防排水体系，达到隧道洞内不渗不漏，研究一套适合大庆端分离式公路隧道防排水施工技术。(4)分离离式公路路隧道施施工监测测技术研研究。目目前隧道道开展较较多的施施工监测测项目有有：地表表沉降、拱拱顶下沉沉、水平平收敛、围围岩压力力、围岩岩与支护护间的接接触应力力、钢支支撑的内内力、锚锚杆轴力力、喷层层应力等等。本设

16、设计在总总结类似似工程经经验的基基础上，设设计了可可行的监监测方案案，确保保隧道的的安全施施工。第2章 工工程概况况2.1工程程简介公路分离式式盘田隧隧道大庆庆端位于于盘田村村，隧道处处于构造造剥蚀丘丘陵地区区，隧道道路基标标高约33003077m，地地面标高高2813655m之间间，丘坡坡植被发发育，隧隧道进出出口地形形均较平平缓，隧隧道区地地质构造造整体上上比较简简单，节节理裂隙隙发育，未未见大的的断层通通过，起起终点为为K2661+9945K2662+2245，全全长3000m，最最大埋深深约600m。根据中中国地震震动参数数区划图图，隧隧址区抗抗震设防防烈度属属六度区区，设计计基本地地

17、震加速速度值aa=0.05gg，依据据公路路抗震设设计规范范（JTJJ0044-899）的有有关规定定，拟建建构筑物物建议按按地震烈烈度七度度进行设设防，则则其设计计基本地地震加速速度值a=00.100g。隧道设设计的数数据如表表2-11所示。表2-隧道设设计的数数据公路等级始终桩号 设计车速设计车道数数目车道高度隧道建筑限限界（mm）高速公路K262+0033K2662+2263100kmm/h 45m 12.755=0.75+0.775+223.75 +3.00+0.7752.2 区区域地质质概况本次勘探深深度范围围内基岩岩可分为为全、强强、弱三三个风化化带。(1)全风化化花岗岩岩：浅黄黄

18、色，岩岩芯呈砂砂粒状。标标准贯入入试验锤锤击数N63.52348击。该该层整个个隧道表表层都有有分布，隧隧道出口口处表层层分布有有薄层种种植土。(2)强风化化花岗岩岩：浅黄黄色，岩岩石破碎碎呈块状状、短柱柱状及中中砂粒状状，钻探探过程中中有响声声。该层层在整个个隧道中中均有分分布。(3)弱风风化花岗岗岩：浅浅灰色，岩岩性坚硬硬，岩芯芯大部分分呈长柱柱状，少少部分被被机械破破碎呈短短柱状夹夹块状。该层在整个隧道中都分布。该隧道地下水主要为基岩裂隙水，本区水文地质条件简单，仅会出现滴水与渗水现象。(1)隧道道洞身处处在类围岩岩地段时时，岩体体稳定性性差,开挖易易坍塌、冒冒顶，隧隧道掘进进时建议议采

19、取支支护措施施，处在在类围岩岩处的洞洞身建议议采用锚锚喷混凝凝土支护护。(2)隧道道洞口仰仰坡、边边坡高度度和坡度度建议值值：岩石石边坡开开挖高度度122m，按按1：1.2251：1设计，并并对洞口口边、仰仰坡应采采取必要要的防护护措施，如如护面墙墙、衬砌砌护坡等等。由于于进、出出口段地地形较陡陡，覆盖盖有较厚厚的全风风化层，为为了环保保考虑，建建议尽量量保持原原有山体体及植被被并接长长明洞。(3)隧道道进、出出口段风风化严重重，顶板板薄，成成洞困难难，洞身身稳定性性差，易易发生塌塌方，需需接长明明洞，施施工中需需要采取取必要的的防范措措施。(4)隧道道抗震设设计可按按地震基基本烈度度七度设设

20、防。(5)水质质分析表表明，隧隧道区地地下水有有微矿化化水型弱弱腐蚀。盘田隧道围岩类别分段划分一览表如表2-2所示。表2-2盘田隧隧道围岩岩类别分分段划分分一览表表（该里里程为右右线里程程）埋深情况里程桩号围岩类别长度（m）覆土厚度（m）工程地质条条件水文地质浅埋K261+9455K2662+003085-18.00999.8围岩由全风风化、强强风化花花岗岩组组成，呈呈角碎状状松散结结构，地地下水为为基岩裂裂隙水。渗水、滴水水深埋K262+0300K2662+0045159.8113.558围岩由强、弱弱风化花花岗岩组组成，呈呈碎石状状压碎结结构，地地下水为为基岩裂裂隙水，水水量一般般。渗水、

21、滴水水深埋K262+0455K2662+00601513.588211.522围岩由强、弱弱风化花花岗岩组组成，呈呈块碎状状镶嵌结结构，地地下水为为基岩裂裂隙水，水水量一般般。渗水、滴水水深埋K262+0600K2662+117511521.522299.100围岩由强、弱弱风化花花岗岩组组成，呈呈块碎状状镶嵌结结构，岩岩质坚硬硬，强度度高，地地下水为为基岩裂裂隙水，水水量较贫贫，开挖挖后多呈呈点、线线状滴渗渗。渗水、滴水水深埋K262+1755K2662+22002529.100200.177围岩由强、弱弱风化花花岗岩组组成，呈呈块碎状状镶嵌结结构，地地下水为为基岩裂裂隙水，水水量一般般。渗

22、水、滴水水深埋K262+2000K2662+22202020.177122.855围岩由全、弱弱风化花花岗岩组组成，呈呈碎石状状压碎结结构，地地下水为为基岩裂隙水，水水量一般般。渗水、滴水水浅埋K262+2200K2662+22452512.8555.05围岩由全、强强风化花花岗岩组组成，呈呈角碎状状松散结结构，地地下水为为基岩裂裂隙水，水水量一般般。须强强支进洞洞。渗水、滴水水第3章 公路分分离式盘盘田隧道道结构计计算3.1工程程概况和和工况选选择该隧道围岩岩分级主主要有、级围岩岩，其中中主要以以和级围岩岩为主，属属于深埋埋隧道。本本章以级深埋埋隧道的的一段进进行模拟拟，其隧隧道轮廓廓图如图

23、图3-1所示：图3-1隧道内内轮廓及及建筑限限界图隧道模型的的支护方方法、开开挖方法法、循环环进尺，模模拟部分分的支护护参数该四级围岩岩分离式式隧道支支护采用用型钢钢架架，间距距1.00m（全全环），钢钢筋网片片8mmm钢筋网网，255cm25ccm，单单层布置置，锚杆杆25mmm中空空注浆锚锚杆，LL=3.5m，环环向间距距1.00m，纵纵向间距距1.00m，C300喷射混混凝土，厚厚55ccm。该四级围岩岩分离式式隧道开开挖方法法为短台阶法法，循循环进尺尺台阶长长度为115m，循循环进尺尺为2.55m。3.2FFLACC3D基本原原理介绍绍本模型采用用ANSSYS114.00建模。在本文中

24、，在在数值分分析方法法的三维维FLAAC数值值分析的的快速拉拉格朗日日差分法法。拉格格朗日发发源于流流体力学学，这是是用来研研究的轨轨迹特点点，速度度和在任任何时间间。粒子子的流体体压力在在固体力力学，采采用拉格格朗日方方法划分分网格，节节点的等等效流体体粒子，和和节点的的节点的的连接在在一分钟钟内，节节点负载载是相邻邻节点只只与.根据据运动规规律可由由该节点点的速度度，通过过高斯公公式的速速度获得得细胞株株率，再再根据单单位获得得单位应应力本构构关系，最最后计算算不平衡衡力和不不平衡力力和分配配给节点点之间的的系统单单元，在在下一步步的计算算。如此此循环，直直到不平平衡整个个系统足足够小。基

25、基于有限限差分拉拉格朗日日法，利利用差分分方法求求积分的的时间，它它可以不不断更新新坐标，媒媒体可以以产生较较大的变变形出现现。拉格格朗日的的方法是是显式的的计算方方法，与与通常的的有限元元法和边边界元法法是一种种隐式计计算方法法，求解解未知时时集中在在等式的的一边的的显式有有限差分分法，而而不需要要对刚度度矩阵，占占用内存存少，便便于微机机求解大大型工程程问题。FLAC（连连续在三三维快速速拉格朗朗日分析析）是一一种模拟拟由Ittascca咨询询集团公公司岩土土或其他他材料的的三维力力学行为为，开发发了基于于三维显显式有限限差分方方法的程程序，拉拉格朗日日的方法法可以，让让材料出出现屈服服和

26、塑性性流动和和大变形形。FLLAC33D是弹弹性的，mohhr-cc0ullombb理想弹弹塑性和和应变软软化，关关节，修修正剑桥桥模型和和本构模模型和壳壳，桩，使使，田园园诗，缸缸套等多多个结构构单元。在动态仿真的研究具有很大的优势，土壤结构和土壤结构的相互作用，适用于岩土工程问题，如边坡，隧道，地下开采，基坑和基础。三维FLAC自带的FISH语言，它可以为自己发展的特殊需要，如本构模型的制备，结构单元的校正和数据导入导出的计算。FLAC3D软件是一种在岩土力学数值模拟的最有效的方法。3.3计计算模型型和计算算参数为减少边界界约束效效应，计计算范围围按左右右边界距距竖井中中心线距距离5倍边长

27、长考虑，整整个计算算模型在在X、Y、Z三个方方向尺寸寸为70m40m50mm，模型型左、右右、前、后后和下部部边界均均施加法法向约束束，模型型上边界界的竖向向坐标为为35.00，围围岩及初初期支护护均采用用八节点点六面体体单元来来模拟，模模型共划划分了2222887个节节点和2210000个单单元。三三维计算算模型如如图3-2所示。图3-2三维数数值计算算模型围岩视为摩摩尔-库仑理理想弹塑塑性材料料，支护护结构视视为弹性性材料。围围岩及初初支的物物理力学学参数根根据地质质资料及及现行铁铁路隧道道设计规规范确确定，其其物理力力学指标标如表3-1和3-2所示。表3-1围岩各各层物理理力学性性能指标

28、标容重/kNNm-3弹性模量/MPaa泊松比内聚力/KKPa内摩擦角/剪胀角/23.013000.3192715表3-2隧道初初期支护护力学性性能指标标材料类型容重/kNNm-3弹性模量/GPaa泊松比内聚力/MMPa内摩擦角/剪胀角/初期支护2229.50.2钢架、钢筋筋网29.52100.313.4隧隧道模拟拟结果和和分析隧道开挖后后，支护护完成，各各方向位位移如图图3-33至3-55所示：图3-3隧道X方向位位移图3-4隧道Y方向位位移图3-5隧道Z方向位位移隧道开挖后后，支护护完成，各各部分应应力图如如图3-6至3-122所示：图3-6隧道最最小主应应力图图3-7隧道最最大主应应力图图

29、3-8隧道支支护最大大应力图图图3-9隧道支支护最小小应力图图图3-100隧道支支护结构构X方向位位移图图3-111隧道支支护结构构Y方向位位移图图3-122隧道支支护结构构Z方向位位移图长度方向（X轴方向向）隧道道结构变变形位移移最大为为7.99mm，宽宽度方向向（Y轴负方方向）隧隧道结构构向风道道外变形形最大为为4.188mm，竖竖向隆起起（Z方向）最最大值为为2.11mm，发发生在靠靠近隧道道边墙的的部位，且且随深度度无变化化。支护护最小主主应力以以压应力力为主，最最大值为为5.00MPaa，最最大主应应力以拉拉应力为为主，最最大值为为2.99MPaa，隧道道最小主主应力以以压应力力为主

30、，最最大值55.0MMPa，最大大主应力力以拉应应力为主主，最大大值0.4MPPa。满满足安全全条件。第章 公公路分离离式盘田田隧道施施工方案案盘田隧道的的施工，对对于不同同级别的的围岩，所所选用的的施工方方法也是是不同的的。K2262+0033K2662+0030 和K2662+2220K2662+2263为级围岩，工工程地质质条件为为围岩由由全风化化、强风风化花岗岗岩组成成，呈角角碎状松松散结构构，Vpp0.771.22km/s。地地下水为为基岩裂裂隙水，水文地质为渗水、滴水。级围岩使用微台阶法，微台阶法开挖是将隧道设计断面分上半断面和下半断面分别进行开挖，台阶间控制一定的距离，采用同时进

31、行的隧道开挖方法。隧道微台阶法由全断面与短台阶开挖工法共同衍变而来，利用一个开挖台车完成上下导坑的钻眼、装药、同时起爆、同时出碴、同时施做初期支护，由此而缩短工序间衔接的时间差，同时给后续工序的施工提供了更大的施工空间，缩短了掌子面和仰拱之间的距离，满足了安全步距的要求，保障了隧道施工的安全与进度，隧道施工要坚持弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测的原则。K262+030K262+080和K262+185K262+220为级围岩，工程地质条件为围岩由强、弱风化花岗岩组成，呈碎石状压碎结构，Vp1.82.3km/s。地下水为基岩裂隙水，水量一般。水文地质为渗水、滴水，级围岩采用短台阶法，上台阶

32、通常采用小药量的松动爆破，出渣则使用人工或小型机械转运到下台阶。K262+080K262+185为级围岩，工程地质条件为围岩由强、弱风化花岗岩组成，呈块碎状镶嵌结构， Vp2.54.5km/s。地下水为基岩裂隙水，水量一般。水文地质为渗水、滴水，级围岩宜采用短台阶法，短台阶法的施工在上下两台阶依次进行开挖、支护、运输、排水的作业线，增加了支护封闭的时间，同时也增加了通风排烟和排水的难度，从而降低了施工的综合效率。因此，短台阶法通常在在围岩条件较好、工期不受限制而且无大型机械化作业时才选用。4.1 总体施施工方案案依据盘田隧隧道的地地质情况况，参考考公路隧隧道的设设计规范范，确定定了该隧隧道总体

33、体的施工工方案。全全线隧道道都使用用复合式式衬砌，按按照新奥奥法原理理进行组组织施工工。具体体的施工工方法依依据地质质情况和和断面大大小等因因素进行行综合考考虑而确确定。(1)隧道道洞身处处在类围岩岩地段的的时候，岩岩体的稳稳定性差差,开挖时时容易坍坍塌或者者冒顶，隧隧道掘进进时应该该采取支支护措施施，处在在类围岩岩处的洞洞身建议议采用锚锚喷混凝凝土支护护。(2)水质质分析表表明，隧隧道区地地下水有有微矿化化水型弱弱腐蚀。(3)隧道道洞口的的仰坡、坡坡度和边边坡高度度建议值值：岩石石边坡开开挖高度度小于112m时时，按11：1.2251：1的比例例进行设设计，并并对洞口口边和仰仰坡采取取必须的

34、的防护措措施，如如护面墙墙和衬砌砌护坡等等。由于于进、出出口段的的地形比比较陡，覆覆盖有比比较厚的的全风化化层，从从环保考考虑，建建议尽量量保持原原有山体体及植被被并接长长明洞。(4)隧道道抗震设设计可按按地震烈烈度为七七度进行行设防。(5)此隧隧道为公公路分离离式盘田田隧道，两两洞间隔隔2600m，两洞洞同时进进行开挖挖，开挖挖方式、开开挖步骤骤都一样样。4.1.11 明洞施施工 HYPERLINK /subview/53287/11241806.htm明洞的结构构类型需需要依据据地质、地地形和回填土土等状况况综合进进行确定定，通常常是由顶顶部结构构和边墙墙两个部部分共同同构成。如果底部部地

35、层有有可能挤挤入洞内内的时候候，必须要要设置 HYPERLINK /subview/2320803/2320803.htm仰拱拱。当顶顶部结构构的形式式作成拱拱形的时时候，便可以以称作拱式明明洞。根根据它的的受力情情况可以以分为对对称式和和不对称称式两类类。若顶顶部结构构为梁板板形式，便称为 HYPERLINK /subview/4250518/4250518.htm棚洞洞。如果陡崖崖或者靠河河一侧的的明洞边边墙的基基础没有有布置的的时候，便可以将顶部部作为悬悬臂式结结构而称称为悬臂臂式棚洞洞。明洞洞的边墙厚厚度较大大的时候，只要要在受力允允许的范范围内，隔隔一定得得距离就可以开开设窗洞洞，以

36、此此节省材材料。施施工注意意事项：A、衬砌砌不能侵侵入到隧隧道的建建筑限界界，衬砌砌施工放放样的时时候应该该将设计计的轮廓廓线扩大大5cmm左右。BB、混凝凝土灌注注之前以以及灌注注的过程程中的时时候，应应当对模模板、钢钢筋骨架架、支架架和预埋埋件等都都进行必必要检查查，发现现问题的的时候应应当及时时进行处处理，并并且做好好记录。C、混凝土振捣的时候不应该破坏防水层。D、衬砌施工缝的端头一定要进行凿毛处理而且用高压水冲洗干净。E、根据设计的要求预留槽、管、沟、线以及预埋件，并且同时施作附属洞室混凝土的衬砌。F、混凝土衬砌灌注应当自下而上，先墙后拱，并且进行对称式浇筑。在施工的过程中，当发生停电

37、的时候应该立即起动备用的电源，从而确保混凝土浇筑作业可以不间断的进行。G、混凝土进行振捣的时候，不能够碰撞模板、预埋件和钢筋。H、泵送砼结束的时候，应该对管道及时进行清洗，但不能够将洗管的残浆灌入到已经浇筑完成的混凝土之上。I、钢筋混凝土衬砌的地段，必须用和衬砌混凝土具有同样配合比的细石混凝土或者砂浆制作垫块，从而确保钢筋保护层的厚度。K261+088K262+013和K262+253K262+278设置明洞，长度为25m，K261+003K262+013和K262+253K262+263段明洞变更为暗做施工方法，洞身开挖取用微台阶法进行施工，台阶长度控制在35m，隧道开挖采用相应的措施减小爆

38、破带来的振动，支护采用大管棚+I 20型钢拱架+钢筋网片+喷射混凝土的形式，明暗的交接处钢拱架内侧进行挂模，进行混凝土的灌注，并及时形成护拱，布设大管棚，并且注浆。超前大管棚和钢拱架配合使用从而形成防护体系，不仅是使掌子面稳定的对策，同时也是改善隧道围岩稳定的对策。注浆采取渗透注浆的工艺，结合现场注浆的岩层较薄的情况，取注浆压力为0.5 -1MPa。注浆浆液为0.8：1的纯水泥浆，需要时掺入速凝剂。施工的难点：1)明洞大开挖施工将长时间的暴露本作业地点，修边坡也会影响沟渠得正常排水，雨季施工会使沟渠的流水流入已开挖的隧道内，而严重影响施工的安全。2)隧道进口段的洞顶上的覆盖层较薄，围岩稳定比较

39、性差，难以构成承载拱，必须得采取简易稳妥并且有效的施工工艺进行克服。4.1.22 洞身施施工洞身根据不不同的围围岩级别别，分别别采用不不同的开开挖方案案，本隧隧道采取取的开挖挖方法在在绪论部部分已经经进行了了初步的的论述，下下面对主主洞的开开挖方法法作进一一步阐述述。隧道道的施工工方法应应当依据据地质条条件、断断面的大大小、结结构形式式、周围围环境机机械配置置的需要要和综合合经济效效益等众众多因素素而确定定。从总总体上讲讲，隧道道开挖的的基本原原则为：在保证证围岩稳稳定或者者减少对对围岩扰扰动的条条件下，选选择适宜宜的开挖挖方法和和掘进方方式，并并且应该该尽量提提高掘进进的速度度，以此此缩短工

40、工期。下下面对不不同级别别围岩的的开挖方方法设计计和洞身身支护参参数分别别如表4-1和表4-2所示：表4-1隧道开开挖方法法埋深情况围岩级别台阶长度循环进尺浅埋102m深埋152.5m深埋164m深埋152.5m浅埋40.5m表4-2洞身支支护参数数初期支护类类型喷射C255砼8cm9cm10cm6钢筋网网25x225cmm局部破碎地地段局部破碎地地段锚杆22 水水泥砂浆浆锚杆800cm，L=22.0mm 局部锚杆局部锚杆仰拱钢筋砼-隧道全长范范围内，级围岩岩共有22段，分分别为KK2622+0330K2662+0080和和K2662+1185K2662+2220，都都采用短短台阶法法，台阶阶

41、长度均均为155m，循循环进尺尺为2.5m，一般，在在地质条条件较差差的围岩岩段施工工时，如如果不能能及时的的使初期期支护封封闭而形形成整体体工作，不不利于上上台阶开开挖部分分的稳定定，采用用短台阶阶法开挖挖施工，台台阶长度度如果适适合，恰恰好能够够使上、下下台阶的的初期支支护及时时地封闭闭成环，从从而有利利于控制制围岩的的变形。具体施工工工序如下下：(1)超前前地质的的预报、测测量和量量测。(2)钻爆爆设计并并布置炮炮眼。(3)上断断面钻眼眼，下断断面钻眼眼(4)下台台阶爆破破、通风风、扒渣渣、整理理爬坡道道。(5)上台台阶撤出出、爆破破通风、出出渣(6)上台台阶台车车就位。(7)下台台阶进

42、行行出渣。(8)上、下下台阶同同时架立立钢架、喷喷砼、锚锚杆、挂挂网此隧道最差差围岩为为级围岩岩共有22段，工程程地质条条件为：围岩由由全风化化、强风风化花岗岗岩组成成，呈角角碎状松松散结构构，Vp0.71.22km/s。地下水水为基岩岩裂隙水水。K2262+0033K2662+0030段段采用短短台阶法法，台阶阶长度为为10mm，循环环进尺22m，K2662+2220K2662+2263段段采用微微台阶法法，台阶阶长度为为4m，循循环进尺尺0.55m。微微台阶法法：微台台阶的开开挖方法法是将隧隧道的设设计断面面分成上上半断面面和下半半断面两两次进分分别行开开挖成形形，上台台阶仅仅仅超前335

43、m，上、下下断面要要同时打打眼、同同时爆破破，然后后利用挖挖掘机或或者其他他的扒碴碴设备将将上断面面爆破得得到的碴碴体扒到到下断面面，然后后进行上上、下断断面的同同时出碴碴的施工工方法。级围岩只只有一段段，此段段工程地地质为围围岩由强强、弱风风化花岗岗岩组成成，呈块块碎状镶镶嵌结构构，岩质质坚硬，强强度高，Vp4.55.2km/s。地下水为基岩裂隙水，水量较贫，开挖后多呈点、线状滴渗。采取长台阶法，台阶长度都为16m，循环进尺为4m，具体施工工序如下：(1)进行行中线水水平测量量和超前前钻孔探探测地质质(2)喷砼砼封闭开开挖面(3)上半半断面进进行钻眼眼，然后后装药连连线、爆破、排烟除除尘、清

44、清除危石石(4)初喷喷混凝土土并出渣渣(5)施工工系统锚锚杆和挂钢筋筋网(6)上半半断面进进行二次次喷砼(7)下半半断面进进行开挖挖并打入入径向锚锚杆(8)下半半断面进进行喷砼砼4.1.33隧道施施工注意意事项(1)身处处在级地段段时，岩岩体稳定定性差,开挖易易坍塌、冒冒顶，隧隧道掘进进时建议议采取支支护措施施，处在在级围岩岩洞身建建议采用用锚喷混混凝土支支护。(2)度和和坡度建建议值：岩石边边坡开挖挖高度12mm，按1：1.2251：1设计，并并且对洞洞口的边边、仰坡坡应该采采用必要要的防护护措施，如如护面墙墙和衬砌砌护坡等等等。(3)进、出出口段风风化严重重，顶板板较薄，成成洞比较较困难，

45、洞洞身稳定定性差，比较容易发生塌方，需要接长明洞，在施工中需要采用必要的防范措施。(4) HYPERLINK /subview/53287/11241806.htm明洞洞的结构构类型需需要依据据地质、地地形和回填土土等状况况综合进进行确定定，根据据本隧道道的地址址情况选选择恰当当的明洞洞结构类类型，以以及施做做明洞需需要注意意的安全全事项。(5)地震震设计按按照地震震基本烈烈度为七度进行行设防。(6)明洞洞在施作完完成之后，应应该及时的安排边边、仰坡坡和洞口口周围的的绿化，从而确保通车的时候洞口和周围自然状况可以浑然一体。(7)隧道道的掘进施施工工作作应该加强对地质的工作，特特别重视视超前地地

46、质预报报。当前前方的地质出出现变化化的迹象或者者接近围围岩分界界线的时候需要要利用地地质雷达达或者超超前探孔孔等方法法优先探明明隧道的的工程地地质和水水文地质质的情况况，才可可以进行开开挖工作作。(8)应当当高度的重视监监控量测测对指导施施工的重重要作用用。监控控量测工工作应当当结合开开挖和支支护作业业的进程程，按照照要求布布点、监监测，并并且及时时的分析、处处理和反反馈。而而且应该根据量量测数据据的处理理结果并并及时的提提出调整整和优化化施工方方案以及及施工工工艺，确确定二次次支护的的时间。在在围岩变变形和速速率较大大的时候，应当及时的采取一些些安全措措施。(9)隧道道施工内内的环境境对施工

47、工质量、安安全和施施工人员员的健康康都具有有重要的影影响，一一定保证证洞内的的空气质质量良好好、道路路平整、照照明充足足和排水水畅通。凡凡是独头头掘进大大于1550米的的隧道必必须采取取机械通通风。项项目法人人应当结合项项目的具具体特点点在合同同文件中中明确的的提出具具体的要要求，并并且在施施工中加加强检查查并进行行严格的控制.(10)依依据隧道道地质条条件、结结构形式式、断面面大小和和工期要要求等选选择适合合的开挖挖方案。实实际掘进进的施工工原则应应该遵循循设计的的开挖方方案，如如设计与与实际不不符合的的时候应应该及时的调整开开挖方案案并且报监理理工程师师批准。4.2 公路分分离式盘盘田隧道

48、道爆破设设计洞身掘进开开挖，钻钻爆是不不可缺少少的作业业内容，本本隧道的的 = 4 * ROMAN IV、级围岩岩段采用用钻爆法法进行施施工。施施工对钻钻爆作业业的要求求基本上上可以概概括为：应当努努力的使使开挖出出的断面面轮廓尽尽量平整整准确，从从而减少少超挖和和欠挖来来降低爆爆破振动动，从而而维护围围岩的自自承载力力。为了达到这这个目的的，实施施爆破作作业的时时候，应应当尽力力的采取取线形微微震爆破破技术和和光面爆爆破技术术相结合合方式进进行作业业。在作作业的过过程中，依依据围岩岩的情况况从而及及时的修修正爆破破参数，以以达到最最佳的爆爆破效果果来形成成整齐准准确的开开挖断面面。为此此，在

49、开开挖爆破破设计的的过程中中中，应应当严格格遵循以以下几条条原则。(1)钻爆爆作业设设计应遵遵循的基基本原则则各类爆破破应该实实行分级级进行管管理，AA、B、C、D级的爆爆破工程程应该按按照相应应的规定定进行设设计、施施工和审审批。合理的决决定支护护结构参参与工作作的时间间、支护护结构的的类型、底底部封闭闭的时间间和一次次掘进长长度等等等。在选择支支护手段段的时候候，应该该选择能能够大面面积牢固固的与围围岩紧密密接触的的、并且且能够及及时施设设和应变变能力较较强的支支护手段段。建立设计计-施工检检验-地质预预测-量测反反馈-修正设设计的一一体化施施工管理理系统，从从而不断断提高和和完善施施工技

50、术术。(2)爆破破参数的的调整每次爆破作作业完成成之后，应应该采用用断面仪仪对开挖挖面进行行检查记记录，并并结合监监控量测测的信息息及时的的调整爆爆破的参参数。采采用台阶阶法，下下半断面面开挖实实施钻爆爆作业的的时候，应应该尽量量避免或或努力的的减少对对上半断断面和中中墙等已已完成工工程造成成的影响响。下半半断面在在开挖放放炮松动动之后，可可以采用用大型的的挖掘机机、自卸卸运输车车进行出出渣。侧侧墙开挖挖的时候候，应当当严格的的控制炮炮眼的深深度、眼眼数以及及装药的的数量，个个别地段段用风镐镐逐层进进行开挖挖，从而而避免拱拱脚处发发生悬空空，从而而导致拱拱部过大大的下沉沉。采用用控制爆爆破技术

51、术实施隧隧道开挖挖，能最最大限度度地减弱弱爆破队队岩体原原有裂缝缝的破坏坏，基本本上保持持了围岩岩的完整整性，从从而确保保施工安安全、降降低施工工成本加加快工程程进度。4.2.11 爆破参参数选择择(1)炮眼眼数目炮眼的数目目主要与与炮眼直直径、岩岩石性质质、开挖挖断面和和炸药的的性能有有关。炮炮眼数目目过少时时将造成成大块增增多，隧隧道壁面面不平整整，甚至至可能出出现炸不不开的情情况；相相反，炮炮眼数目目过多将将使钻眼眼工作量量增大。因因此，炮炮眼数目目确定的的基本原原则是在在保证爆爆破效果果的条件件下，尽尽量地减减少炮眼眼的数目目。一般般可以依依据各炮炮眼的平平均分配配炸药量量的原则则进行

52、计计算，即即： (4-11)式中， 炮眼数数目，不不包括未未装药的的空眼数数； 单位耗耗药量，一一般取 ；开挖断断面面积积(m22)；装药系系数，即即装药长长度与炮炮眼全长长的比值值，参照照表4-1选取；每米药药卷的炸炸药质量量(kgg/m)。装药系数值如表4-2所示：表4-2装药系系数值炮眼名称围岩类别围岩级别 = 4 * ROMAN IV、 = 5 * ROMAN V = 3 * ROMAN III = 2 * ROMAN II = 1 * ROMAN I掏槽眼0.50.550.600.650.880辅助眼0.40.450.500.550.770周边眼0.40.450.550.600.77

53、5(2)炮眼眼深度炮眼深度是是指底眼眼到工作作面的垂垂直距离离。合理理的炮眼眼深度有有益于提提高掘进进的速度度和炮眼眼的利用用率。随随着凿岩岩、装渣渣和运输输能力的的提高，目目前普遍遍存在着着加长炮炮眼的深深度以减减少循环环次数的的趋势。周边眼和辅辅助眼的的眼底应应当在同同一个垂垂直面上上，掏槽槽眼应当当加深1020ccm。所所以各类类炮眼的的深度计计算公式式为： (4-2)式中， 每一循循环进尺尺(m)；掏槽眼眼深度(m)；辅助眼眼深度(m)；周边眼眼深度(m)。(3)炮眼眼长度计计算炮眼长度计计算原理理如图4-1所示，计计算方法法见式(4-3)和式(4-4)。 (4-33) (4-44)

54、式中， 掏槽眼眼长度(m)；辅助眼眼长度(m)周边眼眼长度(m) 、掏槽眼眼与开挖挖面的夹夹角()； 、同一平平面上的的两掏槽槽眼眼口口的距离离(m)； 、同一平平面上的的两掏槽槽眼眼底底的距离离(m)；周边眼眼眼底与与眼口的的水平偏偏差(m)，考虑虑到钻孔孔需要和和周边眼眼外插超超出轮廓廓线。b1炮眼长度计计算示意意图如图b1bbL2bL2b1L1L3LL3L1l1111BBB图4-1 炮眼长长度计算算示意图图(4)装药药量计算算装药量是影影响爆破破效果的的重要因因素。装装药量采采用单孔孔装药量量公式来来确定。即即：(4-5)式中， 单个炮炮眼装药药量(kgg)。4.2.22 周边眼眼的控制

55、制爆破采取光面爆爆破的技术进进行爆破破，在设设计断面面内的岩岩体爆破破崩落之之后，才才爆周边边眼，从从而使开开挖轮廓廓与尺寸寸更准确并且且对围岩岩的扰动小小。光面爆破的的参数包包括：周周边眼的的间距、装药集集中度、周边眼眼密集系系数和光光爆层的的厚度。表4-3给出了光面爆破一般参考值。表4-3光面爆爆破一般般参考数数值岩石类别炮眼间距EE(cmm)抵抗线W(cm)密集系数KK装药集中度度(kg/m)硬 岩55700608000.711.00.300.335中硬岩45655608000.711.00.200.330软 岩35500406000.500.80.070.112隧道的内部部进行布布置炮

56、眼眼的时候，必须须要保证可以以获得非常常良好的的爆破效效果，并并且考虑钻钻眼的效效率。在在开挖面面上排除除围岩级别别的不同同、节理理异常等等些特殊的情况以外，应应当按照照实际情况况的需要要布置合合适的炮炮眼。炮炮眼通常常需要按按照下述述原则进进行布置置：(1)掏槽槽炮眼的的位置应应该安置置在开挖挖断面的的中央而而且稍微靠近下部的地地方，从而使底底部的岩石破破碎而且且减少飞飞石的数数量。(2)周边边炮眼应应该沿设计计开挖轮轮廓线进进行布置置。(3)辅助助炮眼应应当按照照交错而且且均匀的布布置方式式布置在在周边眼眼和掏槽眼眼之间，并并且它的的位置需需要垂直直于开挖挖面才能能进行打打眼的工工作，保证

57、爆破后石渣渣块体的的大小适宜宜装渣的的要求。(4)开挖挖断面的的底面应当合理的进进行布置置辅助眼眼，还需需要适当当的增加火药量用以以消除爆爆破的死角。断断面顶部部应该严严格的控控制药量量来防止可能能出现超超挖的危危险情况况。(5)当采采用全断断面开挖挖或台阶阶开挖的的开挖方方法的时时候，应应该使用用导爆管或者毫秒秒雷管来来起爆周周边眼，不不能够采用用火花起起爆的形形式。当开挖断断面进行行第一次次起爆的的时候，如果毫秒雷雷管的间间隔时间间非常小的时候候，周边边眼的雷雷管应当当和内圈圈炮眼的的雷管跳跳段一起进行起起爆，每段炮眼眼之间的的起爆时时差应该该取为501000ms.4.2.33光面爆爆破的

58、特特点它与预裂爆爆破法恰恰好相反反，轮廓廓线上的的炮眼（周周边眼）是是在其它它炮眼爆爆破后最最后起爆爆，是软软岩、中中硬岩隧隧道浅眼眼爆破施施工中广广泛应用用的方法法。与预预裂爆破破法比较较，周边边轮廓线线上炮眼眼数较少少。根据据断面不不同，施施工方法法可分为为光面层层光面爆爆破法和和全断面面一次爆爆破光面面爆破法法。与普通爆破破进行比较较，光面面爆破的的优缺点点是：(1)优点点隧道围岩岩几乎不产产生由于于炮震而产产生的裂裂缝，进进而保持持了围岩岩的完整性性，从而而增强了了围岩自自身的承承载能力力，这对对于锚喷喷支护是是非常有有利的。光光面爆破破技术与与锚喷技技术相结结合使用用的时候候，进一一

59、步加强了锚锚喷支护护的支撑撑作用，特特别是在在松软岩岩层中更更加的能够显示这这一个优优点。在裂隙隙发育的的地层中中可以避免免裂隙进进一步的的扩大和和产生新新的裂缝缝，从而而提高了了围岩的的稳定性性，能够够基本上清除落落石伤人人的事故，为为加快施工工提供了了非常有利利条件。隧道成型规整在很大程度上减少了掘进超挖的数量和出碴的工作量，不仅仅加快了掘进的速度、提高了施工进度，而且节省了衬砌材料，。(2)缺点炮眼的数量较一般爆破法要多一些，钻眼的准确性要求比较高，钻爆作业的单项工序时间要更多一些。需要一些特殊的器材，如专用炸药、毫秒雷管、导爆索等等。为了获得良良好的光光面爆破破的效果果，一般般可以选用

60、低低爆速、低低密度、低低体积的的炸药，可以降低炸药爆轰波的击碎作用和延长爆炸气体的作用时间，使爆破作用为准静压力作用，应当尽可能的应用光面爆破的专用药卷以便于获得预期的爆破效果。(1)不耦耦合系数数。不耦耦合系数数是指炮炮孔直径径d与药卷直直径之比比。不耦合系数数K=11，表示示炮孔直直径和药药卷直径径完全耦耦合，炮炮孔全部部被炸药药装满，药药卷与孔孔壁之间间没有空空隙。此此时，爆爆轰压力力对孔壁壁作用明明显。KK1，表示示炮孔直直径与药药卷直径径不耦合合，药卷卷与孔壁壁之间有有空隙。K越大，则则空隙也也越大。合合理的不不耦合应应使炮孔孔压力低低于岩壁壁动抗压压强度而而高于动动抗拉强强度。如如