隧道方案说明

隧道方案设计说明1工程概况和自然条件工程概况“重庆曼哈顿城”位于重庆市巴南区花溪镇李家沱，北临李九路，南临红光大道，东邻渝南大道，西接李家沱正街。有规划中的轻轨3号线、8号线经过本项目，交通十分便捷。本项目，由C-13/02,C-15-1/02,C-10/02,C-7-1/02,C-8/02,C-14-1/02六个地块组成。拟建为大型，高档商住社区。在本工程的一期实施范围内，由松林路将地块划分为南北两部分，松林路在C-13/02和C-15-1/02地块之间路段，原规划为挖方区道路，设置道路边坡为高切坡（边坡高度30m）。根据《重庆曼哈顿城修建性详规及方案设计》中对C-13/02和C-15-1/02之间引入“绿桥”的建议，我院进行了现场踏勘、反复研究，最终决定该段道路采用隧道的方案。采用本方案有如下原因：1） 保护环境，不形成高切坡，不进行大的挖方；2） 保留了连接C-13/02和C-15-1/02地块的山体，形成了“绿桥”；3） 有利于保护道路南侧的110KV高压铁塔；4） 实施过程对周边环境影响小；5） 连接了两大地块，有利于土地的利用开发；自然条件工程地点属中亚热带风季气候，总的气象特征是：空气湿润、冬暖夏热、春秋多雨、四季多雾，最大风速为27.9m/s（高地10m）,全年主导风向为南北风。地区小时最大降雨量63mm,并平均降雨量为1068.4mm。年平均气温19.8°CO年极高气温42°C,年极低气温-1.8°Co年平均相对湿度78%。2设计依据和采用规范设计依据建设方提供的《重庆曼哈顿城修建性详规及方案设计》；建设方提供的工程区地形图(1：500)；建设方提供的规划红线图；采用规范《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)；《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-94)；《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)；《公路隧道通风照明设计规范》()；《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)；《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)；《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》(TB10108—2002)；《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)；《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)3隧道工程设计3.1隧道设计原则隧道设计总原则是在满足技术规范的的前提下，结合地形、地貌、地质、气象、社会人文及环境的基础上，力求经济适用，并尽可能减少对生态环境的破坏和影响。洞内设施规划布置力求简洁，方便施工，但又具备良好的防排水、消防和通风卫生等性能。3.2设计标准1） 道路等级：城市主干道II级；2） 设计行车速度：40km/h；3） 设计荷载：公路-1级；4） 设计抗震标准：地震基本烈度为6。（构造设防）；5） 限界：净高H=5.00m,净宽B=10.25m（两车道）；6） 行车方向：双洞单向行驶；7） 行车道宽度：8m；8） 隧道内卫生标准：一氧化碳允许浓度：一氧化碳（CO）允许浓度正常营运时为150ppm（人车混行）；交通阻滞时,短时间（20min）以内，阻滞长度不大于1km,为300ppm；烟尘允许浓度：隧道烟尘允许浓度K 表1运营工况正常运营计算车速（km/h）30~4050~60隧道烟尘允许浓度K（m-1）交通阻滞时为；养护维修时为；交通管制时为；稀释空气中异味：根据本工程交通量和隧道规模的特点，隧道空间不间断换气频率，按每小时5次取值，并保证隧道内换气风速Vr^2.5m/so城市隧道交通工程类别：四类仅通行非危险化学品等机动车隧道总体设计基本设计概况隧道入口桩号K0+,出口桩号K0+。隧道为双连拱隧道，全长。遵循了“早进晚出”的原则，对自然环境保护较好。推荐方案设计1） 基本设计概况采用暗挖施工隧道，由于隧道较短，无法将双洞分离，采用双连拱隧道形式。2） 内轮廓设计净空标准按两车道布置，行车道宽8m。根据受力情况优劣及经济性出发，对隧道内轮廓采用曲墙三心圆断面形式。借鉴国内公路隧道的施工设计经验，并着重考虑到市政管网较多，经方案比较，从经济性出发，最终选择在隧道左侧设置检修道宽0.75m。隧道建筑限界净宽，净高5.00m,其隧道内轮廓线净空面积为。3） 紧急停车带和横通道设计根据规范规定本隧道由于长度较短，可不设置紧急停车带和横通道。比较方案设计1） 基本设计概况由于隧道属于浅埋隧道，采用明挖的施工方案实施。即对山体开挖临时基坑，对于距离构筑物较近的基坑开挖应采用逆作法，并进行临时支护。施工完隧道后进行回填。回填后便于园区地块之间进行相应的景观处理。2） 横断面设计净空标准按两车道布置，行车道宽8m。根据受力情况优劣及经济性出发，对隧道内轮廓采用直墙圆弧拱断面形式。借鉴国内公路隧道的施工设计经验，并着重考虑到市政管网较多，经方案比较，从经济性出发，最终选择在隧道左侧设置检修道宽0.75m。隧道建筑限界净宽，净高5.00m,其隧道内轮廓线净空面积为。此方案受力上由于拱脚处于岩石上，主拱受力合理，实施起来比较经济；同时具有更多的内空间进行内饰和安装设备。方案比选推荐方案较比较方案有如下优势：保护环境，不形成高切坡；2)无需对铁塔进行改造或拆迁；开挖放炮规模小，容易控制，对周边影响小；另一方面，对明挖隧道来说，埋深较深，造价不经济。综上所述，采用暗挖方案为推荐方案。3.4洞口设计洞门设计推荐方案进出洞口的位置均遵循“早进晚出”的原则，并考虑了经济性及美观性，洞门仰坡采用与山体自然坡度近似的坡度，并绿化；洞门端墙面坡采用近似于自然坡的坡度设置，可对洞口边坡进行最大程度的保护。隧道建成后，洞口景观可得到最大程度的恢复。洞口边坡保持了自然边坡，未大的挖方切坡，洞门形式类似于削竹状，既美观又保护了环境。洞门设计比较方案进出洞口的位置均遵循“早进晚出”的原则，并考虑了经济性，洞门仰坡采用与山体自然坡度近似的坡度，并绿化；洞门端墙面坡采用近乎直立的设置，并进行人为的装饰，将墙顶做成城墙状，隧道建成后，洞口存在一定的挖方切坡,洞门形式类似古城墙，总体上不如推荐方案美观、环保。3.5衬砌设计根据隧道穿过V、IV.III级围岩地区的不同和隧道结构形式的不同分别采取不同的支护方式。隧道设计遵循安全、经济、合理的原则，在遵守交通部颁发《公路隧道设计规范》的同时，以工程类比法为主进行设计。1） 初期支护双连拱隧道初期支护构造基本同分离式隧道，但支护参数较分离式略大。小净距隧道根据计算m级和iv级围岩可采用同分离式隧道的支护参数，v级围岩支护参数同双连拱隧道。2） 二次衬砌根据围岩级别可按下表选择支护参数：双连拱支护参数表 表3围岩级别二次衬砌模筑混凝土钢筋配置VC30,厚度55cm,带仰拱由计算确定V（浅埋段）C30,厚度60cm,带仰拱由计算确定IVC30,厚度50cm,带仰拱由计算确定IIIC30,厚度40cm,无仰拱按规范配构造钢筋双连拱隧道段中隔墙厚度根据有限元计算确定，现根据工程类比法取。3.6施工方案1）施工方法论证在川东地区的岩石地层中，暗挖地下结构一般采用钻爆法进行开挖。钻爆法基本工序为：钻孔、装药、放炮散烟、出磕、初期支护、施做二衬。分离式隧道的开挖方法一般有全断面法和分步开挖法。分步开挖法又分为台阶法、导洞法、CD法、CRD法和双侧壁法等。隧道开挖方法应根据具体的围岩条件、断面大小、支护方法等综合确定。根据围岩级别本隧道V级围岩采用CRD法，IV级围岩采用上下台阶法，III级围岩采用全断面法。无论那种开挖方法，隧道施工总体上均采用新奥法，开挖爆破须采用光面爆破，并及时进行监控量测，根据地质情况的变化调整施工方法步骤。V级围岩应尽快施作二次衬砌，IV级围岩段二次衬砌应在围岩和锚喷支护变形基本稳定后尽快进行。V级围岩段二次衬砌施作时，与初期支护全断面形成之间的距离不超过24moIV级围岩段二次衬砌不分步，均采用全断面支模台车一次完成。总之，其施工以短进尺、弱爆破、强支撑、紧封闭、循序渐进的方针进行。对于双连拱隧道的施工需要高度重视，宜通过结构计算、工程类比、现场检测反分析等手段综合确定施工方案。现拟定为：IV级和V级围岩采用三导洞开挖，先墙后拱，以保证洞室的稳定和施工安全。其中，中导洞超前施工，两侧导洞之后30m,左、右洞施工应相互错开50m以上；III级围岩采用台阶法开挖一个洞室，再开挖中隔墙，并进行中隔墙施工，最后采用台阶法开挖另一个洞室。但需要中隔墙上部围岩和混凝土具备一定自稳定力，否则也只能先开挖中隔墙再台阶法开挖两侧洞室。双连拱隧道IV、V级围岩三导洞法施工步骤图 图12）特殊地质处理：隧道施工若遇到溶洞、暗河地质。设计采取超前地质预报结合特殊施工方法的形式解决，同时隧道支护参数提高一级：采用超前钻孔探测。根据超前探水孔的水量情况做下一步措施的预备；采用超前预报技术，探明溶洞状况以及同内填充物状况；根据探水孔内流量的不同以及溶洞与周边的水力联系情况，采取预留岩盘注浆堵水或疏导处理的方式进行岩溶水处理;根据探测出的溶洞规模、水力联系情况、填充物状况以及经济比较后综合考虑，可采用混凝土、浆砌片式填实，并注浆加固；采取梁、板、拱等结构形式跨越；锚喷加固处理等方案处理；对洞内填充物，采取清除、置换、支撑和注浆加固等措施处理；隧道穿过垃圾填埋场，应根据场底部至洞顶深度考虑隧道的成洞性能。同时需要做好有毒气体处理和废弃液体渗漏的处理。保证隧道施工和运营的安全。3.7防排水设计防排水为隧道工程质量的重要组成部分，根据洞内无渗漏水，路面不积水，不冒水的技术标准，采取以排为主，因地制宜，综合治理原则，其措施如下：1） 通过道路纵坡的设置方式保证隧道少进水，同时又有较好的通风条件。2） 在洞口段采用截水沟及护坡等手段，在洞顶沿隧道用地边界，在洞口仰坡及边坡以外5m的适当位置设置截水天沟，洞门墙背后设置排水沟，减少大气降水对洞口围岩的影响。3） 二次模筑混凝土采用抗渗标号不得低于S8的防水混凝土浇筑。混凝土掺膨胀剂。4） 在二次衬砌与初期支护之间铺设防水板，二次衬砌施工缝设遇水膨胀止水条，沉降缝设止水带。5） 隧道衬砌排水：沿衬砌两边墙墙脚外侧纵向设置软式弹簧透水盲沟；衬砌背后环向设置无纺布盲沟，环向盲沟原则上每10m设一处，在有水地段间距适当加密。在纵向排水管与洞内纵向路缘边沟之间设置横向硬塑管，沿隧道纵向间距为10m,局部地下水丰富地段加密；洞内清洗水通过纵向排水边沟排出洞外。纵向盲沟全隧贯通，环向盲沟下伸至边墙脚与纵向盲沟相连，衬砌背后地下水从环向盲沟汇集至纵向盲沟后，通过横向排水管将地下水引入纵向路缘边沟，排出洞外。3.8路面隧道内路面采用复合式路面结构，即在已施工完毕的钢纤维水泥混凝土面层上加铺沥青混凝土。铺装结构为钢纤维水泥混凝土面层+防水粘接层(由〜0.3L/itf的EN粘接剂+〜0.4L/itf的改性乳化沥青组成)+4cm普通沥青AC13-I+-0.6L/itf的改性乳化沥青粘层+4cm的阻燃改性沥青SMA13o隧道内装隧道外侧检修道为基准，3.5m以上刷深色防水、防火涂料10mm,3.5m以下刷乳白色防水、防火涂料10mmo3.10隧道通风及火灾排烟本隧道工程通风设计主要包括隧道正常运营通风及火灾排烟系统。按预计高峰小时交通量进行设计。由于本隧道属于城市交通隧道，在满足公路隧道技术要求的前提下，尚应按《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)城市交通隧道一章内容进行防排烟及消防设计。隧道的机械通风分为纵向式、半横向式、全横向式。由于本隧道是双洞单通隧道，故采用纵向式通风。1） 设计原则在满足隧道通风卫生标准和洞内防灾要求的前提下，尽可能减少通风系统的初期投资和长期运营费用。结合隧道的内空断面积、纵坡、海拔高度以及行车速度，计算本隧道最大适应交通量下在正常运营时，稀释洞内co和烟尘、除异味和防灾要求等工况的隧道需风量，综合确定隧道的设计风量。2） 通风及消防火灾气流排放根据规范计算，本隧道属于长度小于500m的仅通行非危险化学品等机动车。隧道长度90m,计算各项指标均采用自然排烟即可满足。3） 隧道消防本次设计的为四类城市隧道。可不设置火灾自动报警系统。隧道消防采用独立的管道系统，在隧道设置消防专用PE管网，消防水源从市政给水管网引来。隧道内消火栓灭火用水量、隧道外消火栓灭火用水量需根据规范进行设置。消防管道为消防专用PE管，管道埋深按纵断面控制。隧道内设置墙壁式暗装组合式消防柜，每个消火栓柜内包括：消火栓一套；消防水龙带一条；水枪一只；干粉灭火器两具