灰竹岭隧道设计说明

灰竹林隧道施工图设计说明1．工程概况中缅油气管工程隧道第二EPC合同项灰竹林隧道位于大理市永平县龙街镇，进口位于七昌村白石岩组，出口位于罗家村炭山河高山组。隧道进口位于冲沟边，出口位于半山坡上。隧道平面为直线，隧道起圪桩号为K0+010～K1+848，隧道水平长度1838m，实长1838.746m，纵向坡度采用“人字”坡，坡比分别为3.94%、-1%，坡长分别为900m、938m，隧道最大埋深约为287m。洞身断面Ⅵ级围岩采用曲墙圆拱形，其他围岩段采用直墙圆拱形，净断面尺寸为3.8m×3.8m（宽×高）。隧道内安装3条管道，2．设计依据1）中缅油气管道工程隧道第二EPC合同项合同；2)隧道初步设计文件及审批文件；3）招标阶段发布及相关的澄清文件；4）有关的勘察、测量资料。3．隧道主要设计规范标准《输气管道工程设计规范》GB50251-2003《油气输送管道线路工程抗震技术规范》GB50470-2008《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423-2007《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424-2007《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2006《混凝土结构设计规范》GB50010-2010《砌体结构设计规范》GB50003-2001《钢结构设计规范》GB50017-2003《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002《建筑抗震设计规范》GB50011-2010《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008《岩土工程勘察规范(2009年版)》GB50021-2001《工程岩体分级标准》GB50218-1994《地下工程防水技术规范》GB50108-2008《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006《石油天然气建设工程施工质量验收规范管道穿跨越工程》SY4207-2007《铁路隧道设计规范》TB10003-2005/J449-2005《铁路隧道施工规范》TB10204-2002/J163-2002《天然气输送管道用钢管通用技术条件》Q/SYGJX101-2010《油气管道山岭隧道设计规定》CDP-G-PC-CR-005-2009/B4.隧道工程地质条件及评价4.1隧道自然地理条件4.1勘察场地地形起伏较大，相对高差200～400m，山坡较陡，植被茂密，沟谷多呈“V”字形。隧道入口地段覆盖第四系松散堆积层，山坡坡度约30～40°，植被茂密；隧道出口地段亦为第四系松散堆积层覆盖，下部为庄稼地，坡度约30～35°。勘察地段属低中山区地貌。4.1.按全国气候带划分指标，管线由西向东经过云南省的南亚热带、北热带、中亚热带、北亚热带和南温带5个气候带。其中永平县属于中亚热带气候区，四季分明，其气象要素详见下表。勘察区气象要素汇总表地区平均气压(mb)多年平均相对湿度(﹪)气温(℃)降水量(mm)多年平均降水日数(天)多年平均日照时数(小时)蒸发量(mm)风速(m/s)风向多年平均年霜日(天)多年平均极端最高极端最低多年平均日最大年平均年平均年最大永平县8377515.8~16.033.2-4.4593.1~987.6104.2149.62068.51690.61.714NW72.4勘察区属澜沧江水系，澜沧江水系主要包括澜沧江、凤仪波罗江、西洱河、漾濞江、顺濞河、银江大河和倒流河。澜沧江流域面积为89182km2，比降为0.33%，最大流量为5844m3/s，最小流量为221.38m3/s，平均流量为1133.8m隧址区内进出口小河、溪流均汇入银江大河，银江大河为漾濞江支流，进出口河流均为北东～南西流向，主要由大气降水及坡面汇水补给，由地表排泄和蒸发排泄，属山谷型溪流，多数为季节性流水，流量变化大，雨季易发生瞬时山洪，隧道进口高出河水面50m左右，对隧道进口无影响。隧道出口坡脚处溪流距离隧道出口距离较远且隧道高出溪沟洪水位大于50m，对隧道出口无影响。4.1.灰竹林隧道位于大理市永平县，进口位于永平县厂街乡七昌村白石岩组，出口位于永平县龙街镇罗家村炭山河高山组。穿越地段位于灰竹林南麓，龙街镇以西约8km。隧道勘察现场山势陡峻，植被茂密，灌木丛生，勘察工作难度较大。七昌村距县道约8km，从七昌村到隧道入口需步行2km山路；罗家村距县道约10km，从罗家村到出口需步行3km山路，交通条件较差。4.2区域地质构造及地震4.根据《中缅油气管道工程（云南段）建设项目地质灾害危险性评估报告》（2007.6），管道沿线构造极为复杂，断裂纵横交错，褶皱发育，但多数褶皱形态不完整。纵观全区构造，西部和东部的差异较大。西部（瑞丽-南华段）处于青、藏、滇、缅、印尼“歹”字型构造体系与经向构造体系复合部位，NNW向构造和SN向构造为主体骨架。一系列SN向，NNW向构造线渐成撒开状态，在瑞丽～龙陵呈NE-SW向延伸的构造带；东部（南华-富源段）处于川滇经向构造为主体与云南“山”字型构造东翼和脊柱复合部位，SN向构造和NNE向构造为主体骨架，嵩明～富源一系列NNE向或NE向构造线平行展布。

隧址区位于飞凤山断裂北东侧，大麦地—龙街弧形断裂南西侧，其中：飞凤山断裂（F26）：该断裂呈NNE或SW凸出的弧形延伸，断裂带岩石破碎，地层倒转，断层面多见擦痕，裂隙普遍发育，属张扭性断裂。大麦地—龙街弧形断裂（F27）：该断裂据前人推测可能是云南“山”字型构造西翼反射弧的一支，带内断裂发育，沿断裂带岩石破碎，断层面多见擦痕，裂隙普遍发育，倾向190°，属压扭性逆断层。上述两条断裂距隧道较近，对管道影响较大，受F26、F27断裂影响隧址区发育有六条次级断层，工程设计施工时需考虑区域地震构造环境，按照地震危险性分析和区划结果及其所提供的地震动参数进行设计施工。4.2.2场地抗震设防烈度根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）及《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）国家标准第1号修改单（2008年6月11日），隧道所在永平县的抗震设防烈度为Ⅷ4.3工程地质条件4.3.1（1）断裂①隧址区内对隧道有影响的区域性断裂为飞凤山断裂（F26）及大麦地—龙街弧形断裂（F27）。飞凤山断裂（F26）：呈NNE或SW凸出的弧形延伸，断裂带岩石破碎，地层倒转，断层面多见擦痕，裂隙普遍发育，属张扭性断裂。大麦地—龙街弧形断裂（F27）：据前人推测可能是云南“山”字型构造西翼反射弧的一支，带内断裂发育，沿断裂带岩石破碎，断层面多见擦痕，裂隙普遍发育，倾向190°，属压扭性逆断层。②受区域构造影响，隧道沿线发育6条次生断层，以上断层与隧道呈大角度（大于50º）相交，对隧道的工程地质影响主要为围岩破碎并富水或透水，工程设计施工时应考虑区域地震构造环境，按照地震危险性分析和区划结果及其所提供的地震动参数进行设计施工。（2）节理由于隧道区地表植被茂密，第四系覆盖层厚度大，基岩仅在路边陡坎及冲沟两侧出露，出露面积较小，因此量测的节理数量较少。根据工程地质测绘，隧道沿线岩体节理较发育，主要发育有5组节理裂隙，其特征如下：L1：优势产状为132°∠59°，倾向112～210°，倾角27～74°，节理密度约5～11条/m，裂隙面平直，闭合，节理贯通性一般，可见延伸长度大于1～5m。与隧道轴线走向斜交，夹角29°。L2：优势产状为40°∠82°，倾向10～60°，倾角65～89°，节理密度1～9条/m，裂隙面平直，闭合，节理贯通性一般，可见延伸长度0.5～3m。与隧道轴线走向斜交，夹角59°。L3：优势产状为319°∠43°，倾向300～335°，倾角30～60°，节理密度2～8条/m，裂隙面起伏，闭合～微张，部分泥质或岩屑充填，节理贯通性一般，可见延伸长度3～5m与隧道轴线走向斜交，夹角22°。L4：优势产状为271°∠85°，倾向240～280°，倾角68～88°，节理密度1～6条/m，裂隙面起伏，闭合～微张，部分泥质或岩屑充填，节理贯通性一般，可见延伸长度2～4m与隧道轴线走向斜交，夹角70°。L5：优势产状为39°∠58°，倾向20～60°，倾角40～65°，节理密度1～5条/m，裂隙面起伏，闭合～微张，部分泥质或岩屑充填，节理贯通性一般，可见延伸长度1～3m。与隧道轴线走向斜交，夹角58°。节理发育程度受断层影响，其优势方向多与该区内发育的断层走向小角度相交，且多以陡倾角为主，不利于隧道围岩稳定。隧道区主导节理走向为NE向（倾向132°）、NW向（倾向40°）、NE向（倾向319°）、NE～NW向（倾向271°）和NW向（倾向39°），倾角主要集中在35°～85°范围内；隧道洞轴线走向为NE（71.4°）。L1、L2、L3、L4及L5对隧道侧壁稳定性不利；节理及层面组合切割的块体，在隧道侧壁有倾向洞身的结构面，在洞顶易出现掉快或坍塌现象，在洞壁易出现滑塌或楔形挤出现象。4.3.根据工程地质测绘及钻探揭露，隧址区分布的地层岩性相对较复杂，覆盖层主要为第四系全新统残坡积层（Q4el+dl），隧道进口处下伏基岩为白垩系下统景星组（K1j1）泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩、长石石英砂岩；隧道出口处下伏基岩为侏罗系上统坝注路组（J3b）粉砂质泥岩夹长石石英砂岩、粉、细砂岩。根据地层年代，地层从上到下共分为5层，其特征分述如下：①第四系全新统残坡积含碎石粉质粘土（Q4el+dl）：黄褐～红褐色，切面稍有光泽，无摇震反应，干强度及韧性中等，坚硬状态；含粉砂岩碎块约10%～20%，碎块为棱角～次棱角状，较坚硬，锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎，一般粒径为20～30mm，最大粒径约60mm；表层30cm含植物根系。岩芯采取率>90%。该层隧址区内广泛分布，钻孔揭露厚度为约5.40m～26.00m不等。土石等级为Ⅱ级。②第四系全新统残坡积碎石土（Q4el+dl）：黄褐～灰黄色，稍密，稍湿；碎石含量60%～70%，碎石粒径以20～120mm为主，最大粒径160mm，棱角状～次棱角状，以角砾及粉质粘土充填为主，角砾含量20%左右，块碎石母岩成分主要为粉砂质泥岩、粉砂岩、长石石英细砂岩等。岩芯采取率>80%。该层在进口段分布，钻孔揭露厚度为约0.80m～2.50m不等。土石等级为Ⅲ级。③白垩系下统景星组泥质粉砂岩（K1j1）：紫～紫红色，泥质、粉砂质结构，中～薄层状构造，矿物主要成分为石英、长石及粘土矿物，粘土矿物含量5%～40%，局部见方解石脉发育，弯曲。原岩结构已部分破坏。岩体节理裂隙较发育，见2～3组裂隙，与轴面夹角分别约为5°、45°和75°，裂隙面粗糙，起伏。岩芯以碎块～柱状为主，其中，扁柱状柱长一般30mm～80mm，短柱状长度约100mm～200mm，长柱状长度约250mm～800mm。岩石锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎。岩芯采取率70%～90%。RQD=0%～85%，岩层产状：165°∠50°。该层在钻孔HZZK1中38～75.50m段、100.50～140.00m段、144～174.50m段分布，岩芯呈碎块、短柱状、长柱状，RQD=0%强风化泥质粉砂岩：紫～紫红色，泥质、粉砂质结构，中～薄层状构造，矿物主要成分为石英、长石及粘土矿物，粘土矿物含量5%～40%。原岩结构已部分破坏。岩体节理裂隙较发育，见2～3组裂隙，裂隙面粗糙，起伏。岩芯以碎块～短柱状为主。据钻孔揭露厚度在5～30m左右。土石等级为Ⅴ级。中风化泥质粉砂岩：紫～紫红色，泥质、粉砂质结构，中～薄层状构造，矿物主要成分为石英、长石及粘土矿物，粘土矿物含量5%～40%。原岩结构已部分破坏。岩体节理裂隙较发育，见2～3组裂隙，裂隙面粗糙，起伏。岩芯呈碎块～短柱状～长柱状。钻孔未揭穿，土石等级为Ⅵ级。③-1白垩系下统景星组长石石英砂岩（K1j1）：青灰色～紫褐色，砂状结构，中厚层状构造，矿物成分主要以长石、石英为主，含少量粘土矿物，泥质胶结。岩石锤击声清脆，有回弹，震手。节理裂隙较发育，见2～3组裂隙，与轴面夹角分别约为5°、30°和80°，裂隙面粗糙，起伏。局部见方解石脉发育，弯曲。岩芯呈碎块状、短柱状、长柱状，碎块粒径一般20mm～90mm，柱状长度约100mm～400mm。芯采取率85～95%。RQD值介于10～60%之间，岩层产状：145°∠57°。该层在隧址区局部分布，钻孔HZZK1揭露厚度为4～11.10m。强风化长石石英砂岩：青灰色～紫褐色，砂状结构，中厚层状构造，矿物成分主要以长石、石英为主，含少量粘土矿物，泥质胶结。岩石锤击声清脆，有回弹，震手。节理裂隙较发育，见3～5组裂隙，裂隙面粗糙，起伏。据现场地面调查可知强风化长石石英砂岩厚度在3～10m。土石等级为Ⅵ级。中风化长石石英砂岩：青灰色～紫褐色，砂状结构，中厚层状构造，矿物成分主要以长石、石英为主，含少量粘土矿物，泥质胶结。岩石锤击声清脆，有回弹，震手。节理裂隙较发育，见2～3组裂隙，裂隙面粗糙，起伏。钻孔未揭穿该层。土石等级为Ⅶ级。③-2白垩系下统景星组粉砂质泥岩（K1j1）：紫～紫红色，泥质、粉砂质结构，中～薄层状构造，矿物主要成分为石英、长石及粘土矿物，粘土矿物含量55%～70%，局部见方解石脉发育，弯曲。原岩结构已部分破坏。岩体节理裂隙较发育，见2～3组裂隙，与轴面夹角分别约为5°、45°和80°，裂隙面粗糙，起伏。岩芯以碎块～柱状为主，其中，扁柱状柱长一般20mm～90mm，短柱状长度约100mm～200mm，长柱状长度约240mm～700mm。岩石锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎。岩芯采取率70%～94%。RQD=0%～85%，岩层产状：145°∠57°。该层在地表出露，在钻孔HZZK1中揭露，岩芯呈碎块、短柱状、长柱状，RQD=0%～85%。强风化粉砂质泥岩：紫～紫红色，泥质、粉砂质结构，中～薄层状构造，矿物主要成分为石英、长石及粘土矿物，粘土矿物含量55%～70%，局部见方解石脉发育，弯曲。原岩结构已部分破坏。岩体节理裂隙较发育，见3～4组裂隙，裂隙面粗糙，起伏。岩芯以碎块～短柱状为主。据现场地面调查可知强风化粉砂质泥岩厚度在10～40m。土石等级为Ⅴ级。中风化粉砂质泥岩：紫～紫红色，泥质、粉砂质结构，中～薄层状构造，矿物主要成分为石英、长石及粘土矿物，粘土矿物含量55%～70%，局部见方解石脉发育，弯曲。原岩结构已部分破坏。岩体节理裂隙较发育，见2～3组裂隙，裂隙面粗糙，起伏。岩芯以碎块～短柱状为主。钻孔未揭穿该层。土石等级为Ⅵ级。4.4水文地质条件地表水概况勘察区位于低中山区，地形切割剧烈，山势险峻，植被发育，隧道进出口地段沟谷发育，多数为季节性流水，进出洞口距常年流水沟较远，且洞口高于沟水面50m以上,对隧道进出口无影响。根据钻探资料及现场调查，地表水主要为季节性的降雨流水以及在坡表出现的泉水。勘察期间，泉水出露高程介于2290.0~2552.0m之间，沿破碎带或构造裂隙部位出露地表，测绘范围内共出露4处泉眼。据调查，泉水流量受季节影响较大，雨季流量较大，旱季几近干涸。4.4.隧址区第四系土层多为粉质粘土、碎石土，厚度不一，一般2.4～26.0m，含少量孔隙水。泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、长石石英砂岩裂隙较发育，裂隙含水，基岩裂隙水的富水性一般受地形地貌、岩性及节理裂隙发育程度控制。1）第四系孔隙含水层勘察区内孔隙水主要埋藏于隧道进出口及斜坡表层粉质粘土及碎石土层内。土层厚度分布不均且碎石间以粘性土为主充填，透水性较弱；同时斜坡坡度较陡，大气降水主要沿坡面向下排泄，部份下渗至下伏基岩中，因此第四系孔隙含水层富水程度弱，地表测绘未见该层地下水露头。其补给源主要为大气降水，局部受基岩裂隙水侧向补给，地下水受降雨影响明显，旱季含水量很小或无水。2）基岩裂隙含水层隧址区内基岩主要为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、长石石英砂岩，受构造影响泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、长石石英砂岩节理裂隙较发育，透水性较好，工程地质测绘中发现洞身段局部有裂隙水泉点出露。据勘察期间对隧址区内钻孔进行压水试验结果（详见“压水试验成果图表，GP-01-MT02-GE-RP-002/压水”），并结合区域地质资料及经验，断层破碎带渗透系数为1.15m/d，为中等透水层；中风化长石石英砂岩渗透系数为0.33m/d，中风化泥质粉砂岩渗透系数为0.25m/d，中风化粉砂质泥岩渗透系数为0.22m/d为弱透水层。4.4.2地下水腐蚀性据勘探判定结果，场判定结果，场区内环境水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。4.4.3根据计算结果及初勘结果可知，拟建隧道开挖施工中正常涌水量2292.5～55814.29m3/d，最大涌水量6531～129171.80m34.5不良地质作用及主要工程地质问题场区位于低中山区，植被茂密，山体较完整。隧道进口桩位下方约100m处发育一滑坡，滑坡体长约150m，宽约100m，平面形态呈舌形，剖面为直形，结构类型为斜向坡，滑体物质组成为含碎石粉质粘土。该滑坡属古滑坡，滑坡发生的地质因素为土岩接触面和坡脚遭侵蚀，同时受降雨等因素的影响，滑体目前处于稳定状。4.6.隧道围岩分级根据围岩土体状态或岩石的坚硬程度和完整程度、围岩受地质构造影响程度、隧道埋深、岩体弹性波速及岩体完整性指数等，按《油气田及管道岩土工程勘察规范》（GB50568-2010）表规定进行围岩的基本分级，在此基础上结合隧道工程的特点，考虑地下水状态、初始地应力状态等必要的因素按《油气田及管道岩土工程勘察规范》（GB50568-2010）表、对围岩基本分级进行修正。判定结果见下表：隧道围岩分级表分段里程/长度(m)岩石坚硬程度岩体完整程度岩石质量指标RQD值(%)岩体纵波速度Vpm(m/s)隧道围岩分级基本分级地下水状态地应力状态修正后的分级K0+010.0m～K0+25.0m（15m）隧道洞门浅埋段围岩主要为碎石土及强风化泥质粉砂岩，Kv为0.05～0.30，为散体状～碎石角砾状结构，隧道底板为碎石土或强风化泥质粉砂岩，承载力特征值为0.35MPa；进口段为含碎石粉质粘土或碎石土，呈松散～稍密状。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性中等，多沿第四系渗流状出水。松散～稍密状--0～20%250～560ⅤⅡ高应力ⅥK0+025.0m～K0+620.0m（595m）围岩为中风化泥质粉砂岩夹长石石英砂岩，受构造作用影响，裂隙较发育，发育有3～5组裂隙，Kv为0.30～0.48，岩体破碎～较破碎，呈块石碎石结构。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性弱，多呈渗流状出水。较软～坚硬较破碎，局部完整0～48%2000～2600ⅣⅢ高应力ⅤK0+620.0m～K0+820.0m（200m）围岩为中风化泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩、长石石英砂岩，受构造作用影响，裂隙较发育，发育有3～5组裂隙，Kv为0.30～0.50，岩体较破碎为主，局部较完整，呈块石碎石结构～中薄层。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性弱，多呈渗流状出水。较软～坚硬较破碎，局部完整0～78%，个别达85%2000～2600ⅣⅢ高应力=4\*ROMANIVK0+820.0m～K1+090.0m（270m）围岩为F4断层破碎带及裂隙发育的泥质粉砂岩断层影响带，以断层角砾、断层碎块为主，含少量断层泥，岩体极破碎，呈碎石角砾状～散体状结构。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性中等，易沿断层带呈涌流状出水。软岩～较软岩破碎～较破碎01100～1540ⅤⅢ高应力ⅤK1+090.0m～K1+140.0m（50m）围岩为中风化泥质粉砂岩，受构造作用影响，裂隙较发育，发育有3～5组裂隙，Kv为0.28～0.45，岩体较破碎，呈块石碎石结构。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性弱，多呈渗流状出水。较软～坚硬较破碎，局部完整0～78%，个别达85%2000～2600ⅣⅢ高应力ⅥK1+140.0m～K1+250m（110m）围岩为F5断层破碎带及泥质粉砂岩、粉砂质泥岩断层影响带，以断层角砾、断层碎块为主，含少量断层泥，岩体极破碎，呈碎石角砾状～散体状结构。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性中等，易沿断层带呈涌流状出水。软岩～较软岩破碎～较破碎01100～1540ⅤⅢ高应力ⅤK1+250m～K1+350m（100m）围岩为中风化粉砂质泥岩夹长石石英砂岩，受构造作用影响，裂隙较发育，发育有3～5组裂隙，Kv为0.38～0.52，岩体较破碎，局部较完整，呈块石碎石结构。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性弱，多呈渗流状出水。较软～坚硬较破碎，局部完整0～76%1500～1900ⅣⅢ高应力ⅥK1+350m～K1+655m（305m）围岩为F6断层破碎带及裂隙发育的粉砂质泥岩断层影响带，以断层角砾为主，含少量断层泥，岩体极破碎，呈碎石角砾状～散体状结构。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性中等，易沿断层带呈涌流状出水。软岩～较软岩破碎～较破碎01100～1540ⅤⅢ高应力ⅤK1+655m～K1+695m（40m）围岩为中风化粉砂质泥岩夹长石石英砂岩，受构造作用影响，裂隙较发育，发育有3～5组裂隙，Kv为0.38～0.52，岩体较破碎，局部较完整，呈块石碎石结构。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性弱，多呈渗流状出水。较软～坚硬较破碎，局部完整0～76%1500～1900ⅣⅢ高应力ⅥK1+695m～K1+810m（115m）隧道洞门浅埋段围岩主要为含碎石粉质粘土及强风化粉砂质泥岩，Kv为0.05～0.30，为散体状～碎块状结构，隧道底板为含碎石粉质粘土或强风化粉砂质泥岩，承载力特征值为0.32MPa；出口段为含碎石粉质粘土或碎石土，呈松散～稍密状。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性中等，多沿第四系渗流状出水。松散～稍密状--0～20%250～560ⅤⅢ高应力ⅤK1+810m～K1+848m（38m）隧道洞门浅埋段围岩主要为含碎石粉质粘土及强风化粉砂质泥岩，Kv为0.05～0.30，为散体状～碎块状结构，隧道底板为含碎石粉质粘土或强风化粉砂质泥岩，承载力特征值为0.32MPa；出口段为含碎石粉质粘土或碎石土，呈松散～稍密状。地下水主要为基岩裂隙水，岩层渗透性中等，多沿第四系渗流状出水。松散～稍密状--0～20%250～560ⅤⅡ高应力Ⅵ备注：岩体弹性波波速根据浅震折射与声波探测成果综合分析提出。根据上表对隧道围岩进行分级结果，隧道Ⅴ级围岩段总长760m（占隧道全长41.01%），隧道Ⅴ级偏弱围岩段总长590m（占隧道全长31.84%），Ⅵ级围岩段总长503m（占隧道全长27.15%）。4.7.隧道工程地质评价4.7.1隧道洞口(一)隧道洞口自然边坡稳定性隧道进口段地形坡度30°～40°，局部较陡，边坡稳定性较好。表层为厚约2.4～6.0m含碎石粉质粘土或碎石土，基岩为白垩系下统景星组泥质粉砂岩夹长石石英砂岩组成，全～强风化带较厚，裂隙发育，岩体较破碎，岩质较软，为Ⅵ级围岩。洞门位置坡度较陡，且覆盖层及强风化层较厚，围岩自稳能力差。隧道出口段地形坡度25°～35°，局部较陡，边坡稳定性较好。表层为厚约3.5～5.5m左右含碎石粉质粘土，基岩为侏罗系上统坝注路组粉砂质泥岩组成，呈全～强风化，裂隙发育，岩体较破碎，岩质较软，为Ⅵ级围岩。洞门位置坡度中陡，且覆盖层及强风化层较厚，围岩自稳能力差。(二)隧道洞口仰坡、堑坡稳定性评价隧道进洞口仰坡处主要由第四系残坡积含碎石粉质粘土或碎石土及白垩系下统景星组泥质粉砂岩夹长石石英砂岩组成。残坡积层自然稳定坡角介于30°～40°之间，层厚约2.4～6.0m，自然边坡较稳定，但洞面开挖易引起边坡失稳。隧道出洞口仰坡处主要由第四系残坡积含碎石粉质粘土或碎石土及侏罗系上统坝注路组粉砂质泥岩组成。残坡积层自然稳定坡角介于25°～35°之间，层厚约3.8～5.5m，自然边坡较稳定，但洞面开挖易引起边坡失稳。(三)隧道洞口偏压评价隧道进洞口段隧道轴线与地形等高线斜交进洞，土体与强风化岩体较厚，约2.4～6.0m，且地形上北西侧高，南东侧较低，开挖时由于土体厚度不对称而造成进洞口段围岩、散体地压压力差而形成偏压，偏压值大小按土的侧压力计算，采取相应措施预防洞口段变形。4.7.2隧道洞身段围岩为白垩系下统景星组泥质粉砂岩夹长石石英砂岩及侏罗系上统坝注路组粉砂质泥岩组成，围岩分级为Ⅴ～Ⅵ级。主要结构面为节理裂隙和层面片理裂隙，隧道洞轴线和主导节理走向斜交，受洞身发育的6条断层影响，岩体节理裂隙发育，局部张开，部分充填泥质、岩屑等，少量泥质胶结，发育间距0.15～0.55m，结合程度差，属较破碎～破碎的岩体，呈碎石状压碎结构、碎石状镶嵌结构；隧道所在地段为高应力区，高应力对较完整的硬岩将产生岩爆，对软质岩将产生较大变形。按《工程岩体分级标准》(GB50218-94)附录E判定：Ⅴ级岩体无自稳能力；Ⅳ级岩体当跨度＞5m时，一般无自稳能力；当跨度≤5m时，可稳定数日～1月。隧道围岩为Ⅴ级时，易失稳坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，浅埋时易出现地表下陷或塌至地表；隧道围岩为Ⅵ级时，极易坍塌变形，碎石等常与水一齐涌出。因此应及时支护，具体如下：a．各级围岩施工采取动态管理、动态施工，确保安全的技术措施。做好围岩支护体系的监控量测，加强超前地质预报，为初期支护和二次衬砌设计参数调整提供依据，确保施工及结构安全。b．隧道初期支护应紧跟开挖面及时施做，尽快封闭；软弱及不良地质隧道仰拱应紧跟，浅埋段、断层破碎带，二次衬砌应及时施做。c．洞身段施工时，Ⅴ和Ⅵ级围岩地段采用“先探测、管超前、预注浆、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的分步开挖法施做，确保施工安全。在各级围岩接触带、不同岩性接触层面处及岩体破碎段宜加强支护，保证施工安全。d．对于洞身涌水量大、涌水点多、分散，排泄通道不明显的地段，按照“以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理”的原则，分别以“疏导、堵填、注浆加固、跨越、绕避、渲泄”等措施进行处理。岩爆与塑性变形根据计算结果，灰竹林隧道泥质粉砂岩的强度应力比为2.92，位于2到4之间，粉砂质泥岩的强度应力比小于2，隧道开挖过程中围岩不稳定，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂缝较多，另外粉砂质泥岩还可能会产生片帮、挤出等塑性变形。长石石英砂岩的强度应力比约9.76（大于4），围岩基本稳定，且隧道埋深小于岩爆临界埋深，不会发生塑性变形，局部可能发生掉块。根据以上计算结果，结合《水利发电工程地质勘察规范》（GB50287—2006）附录P．0．3判别：泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为软质岩石，可能发生轻微岩爆；泥质粉砂岩、粉砂质泥岩的强度应力比小于4，且位于高地应力区，因此，隧道开挖过程中围岩不稳定，洞壁岩体有剥离和掉块现象，甚至会发生较大规模的塑性变形。5.隧道设计5.1隧道设计原则1）严格执行国家、行业、地方颁布的法律、法规、规范、标准和规定；2)设计中充分体现“安全第一、环保优先、以人为本、经济合理”的原则，设计要对工程的安全和质量提出明确的、具有可操作性的要求；3）结合地形和地质条件，合理利用自然及社会条件，因地制宜进行设计，方便施工，并有利于隧道的施工和后期的运营维护；4）紧凑布置，节省占地，尽量对当地环境少造成影响；5）设计要贯彻“技术可行、经济合理、安全可靠”的原则；5.2隧道平纵面设计隧道轴线是根据场区的地形、地貌，在符合输气管道总体走向的前提下，并结合场区工程地质、水文地质条件、两端接线及工程造价等因素综合定出。本隧道轴线平面设计为直线；隧道纵断面综合考虑隧道长度、施工方向、排水、进出口高程等因素，纵向坡度采用“人字”坡，坡比分别为3.94%、-1%，坡长分别为900m、938m，洞口位置可以根据现场实际情况适当调整。5.3隧道断面尺寸设计根据初步设计要求和招标规定，隧道内同时布设2条管道（输油管道、输气管道和成品油管道），根据隧道施工、管道安装等施工工艺，同时考虑隧道断面设计的经济性和适用性等各项因素，隧道洞身设计为直墙拱形断面，净断面尺寸为：洞宽3.8m、洞高3.8m。考虑施工中作业人员安全及运渣时车辆安全避让，隧道内每200m左右设置1处错车道，本隧道共设错车道8处，错车道位于隧道施工开挖掘进方向右侧，其净断面尺寸为：洞前端宽8m，后端宽8m，洞高2.4m，采用城门洞断面，洞深3m5.4隧道洞口设计洞门设计以“早进洞，晚出洞”为原则，最大限度地降低洞口边仰坡的开挖高度，以保证山体的稳定，同时减小对洞口自然景观的破坏。洞门型式主要考虑使用功能和地形的协调美观，并尽可能节省投资，充分考虑本合同段隧道洞口地形、地貌等因素，隧道洞口进出口端均采用端墙式洞门，采用钢筋混凝土结构。隧道洞口永久性边仰坡防护与洞外路基边坡协调统一，隧道明洞临时边仰坡及成洞面采用锚网喷防护，即喷C20砼厚10cm，设置φ6.5钢筋网(间距20×20cm)及Φ22砂浆锚杆（长2.5m，间距100×10隧道洞口外5m和隧道洞口内15m的管沟应由隧道施工单位开挖，洞口内管沟开挖段二次衬砌应延伸至沟底以下0.2m。隧道及隧道内管道施工完毕后，洞口是否封堵，应由运营管理单位根据实际情况来确定。一般都采用钢大门或机砖封堵，并预留通风孔。根据目前已施工的管道经验，并结合兰成渝山体隧道洞口封堵经验，采用MU10机砖封堵，饰面为砂浆抹面。5.5隧道衬砌设计隧道洞身衬砌设计以新奥法原理为指导，采用复合式衬砌，即以系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土、工字型钢拱架或格栅拱架作为初期支护，并根据不同的围岩级别辅以长管棚、超前小导管等超前支护措施，二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土。隧道衬砌类型、衬砌断面型式、衬砌结构尺寸设计主要采用工程类比法，并对隧道结构进行必要的理论计算及校核，结合构造要求及经济技术比较，根据围岩级别和洞室埋深条件拟定相应的支护参数，详见下表。隧道复合式衬砌支护参数衬砌类型支护参数明洞ⅥaⅥbVaVbVcⅣaⅢa初期支护C20喷射混凝土15cm15cm12cm12cm12cm10cm5cmφ6.5钢筋网(cm)20×2020×2025×2525×2525×2525×2525×25拱圈系统锚杆长度(m)φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆L=2.5L=2.5L=2.5L=2.5L=2.5L=2.0L=2.0间距(cm)60×10080×10080×120100×120120×120120×120150×150超前支护小导管φ42×3.25φ42×3.25φ42×3.25φ42×3.25L=3mL=3mL=3mL=3m间距(cm)180×40160×40160×40200×40锁脚锚杆长度(m)φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆φ22药卷锚杆L=2.5L=2.5L=2.5L=2.5L=2.5钢架型号及间距(cm)I14I14I12I12I12608080100120预留变形量10cm10cm5cm5cm5cm3cm二次衬砌边墙拱顶(cm)30(钢筋砼)35(钢筋砼)30(钢筋砼)30(钢筋砼)25(钢筋砼)25(钢筋砼)2525仰拱(cm)35(钢筋砼)30(钢筋砼)底板(cm)30(钢筋砼)30(钢筋砼)25252020主筋规格Φ20Φ20Φ20Φ16Φ16Φ16间距20cm20cm20cm20cm20cm20cm纵筋规格Φ10Φ10Φ10Φ10Φ10Φ10间距20cm20cm20cm25cm25cm25cm箍筋规格φ8φ8φ8φ8φ6.5φ6.5间距20cm20cm20cm20cm25cm25cm5.6辅助施工措施隧道设计采用的施工辅助措施主要有超前长管棚、超前小导管、超前预注浆等。超前长管棚一般设于两端洞口，防止隧道开挖塌方和仰坡变形；超前小导管适用于Ⅴ、Ⅵ级围岩段，主要防止隧道开挖发生塌方；超前预注浆适用于岩体破碎、地下水发育且可能发生涌突水地段，通过注浆提高围岩力学指标，改善结构受力和开挖条件。5.7防排水设计1、设计原则1)隧道防排水遵循“防、堵、截、排相结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实有效的措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。2)隧道防水应充分利用混凝土自防水能力。3)围岩破碎、渗水、易坍塌地段宜采用注浆防水。4)施工缝、变形缝采用可靠的防水措施。2、洞内防排水1）隧道内设置单侧排水沟，矩形断面，尺寸为300mm×200mmm（宽×高）。2）隧道富水地段衬砌背后环向设D50盲管，环向间距10～15m，环向透水盲管沿衬砌外缘伸入水沟。3）富水地段设计采取注浆堵水措施。4）隧道防水应充分利用混凝土衬砌结构自防水能力，二次衬砌混凝土的抗渗等级不小于P6。出现集中出水点时，应集中引排。5）二次衬砌施工缝和变形缝应进行防水处理。3、洞外防排水1)洞外水不得通过隧道引排。2)挡翼墙下部以及墙背，均设置100mm×150mm（宽×高）的泄水孔，一般间隔约2.0m交错布置。3)洞口上方5～10m设截水沟（具体位置可根据现场条件进行调整），洞门端墙的两侧设边沟，洞口下方设排水沟。5.8抗震措施灰竹林隧道主体工程抗震设防烈度为Ⅷ度，一般采取如下抗震防护措施：1）洞口段施工应采取加固措施后进洞，避免出现坍塌；2）尽量降低洞口段边仰坡开挖高度，并采取可靠的防护措施；3）严格遵守施工程序，减少岩体扰动，对超挖空洞、塌方地段须回填密实；4）洞口段衬砌采用钢筋混凝土材料，以提高结构延性及刚度；5）洞门与洞口衬砌应同时施工；6）洞口段、浅埋段及断层破碎带衬砌每隔30m设置一道变形缝。5.9不良地质段处理方案本隧道不良地质主要有断层和地下水问题1．断层破碎带针对破碎带地质条件差，围岩开挖后容易造成隧道顶板、边墙出现坍塌、掉块，甚至冒顶等情况，务必在施工中采取超前支护，及时施作初期支护和永久衬砌。遇到围岩破碎地段，岩性变化较复杂，施工时应综合分析超前探孔和超前地质预报（地质雷达或红外线探水）资料，及时了解和掌握岩性的变化，调整衬砌设计参数，使围岩达到稳定。2.地下水腐蚀性据勘探判定结果，场判定结果，场区内环境水对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。在隧道施工后对洞内地下作进一步取样化验，如化验结果与本次地勘情况一样，要求隧道混凝土材料使用普通硅酸盐水泥或矿碴硅酸盐水泥，砼水灰比不大于0.5，最少水泥用量为350～380Kg/m3。5.10渣场选择根据现场情况，灰竹林隧道施工在进出口双向施工，在隧道进出洞口附近分别设置一个弃渣场，进口渣场选择位于洞口附近西南面约50m一冲沟槽中；出口渣场选择位于洞口西北面约400m一冲沟槽中。弃渣场采用浆砌石挡墙的支挡型式，并设置好截、排水沟，做好环水保措施，在弃渣完后要进行复耕5.11隧道施工技术要求施工方针和原则隧道施工过程中防塌方、防突（涌）水是整个施工的关键问题。整个隧道施工要始终贯彻超前预报，有情况探水、遇水注浆、堵水后，方可掘进；对破碎岩层，应做到：“超前护顶、加固围岩、稳扎稳打、步步为营”的施工原则；要“短进尺，弱爆破，强支护，勤勘测”，加强排风措施、洞口削坡防滑坡、防崩塌的施工方针；贯彻“探一段，注一段、挖一段，衬一段”的工序安排；最终保证工程顺利进行，按期建成。隧道施工方法本工程隧道施工方法采用全断面开挖，矿山法为主，与新奥法相结合进行施工。1）隧道平面控制测量的精度、隧道内两相向施工中线在贯通面上的极限误差，由洞外和洞内控制测量误差引起在贯通面产生的贯通误差影响值、洞内导线测角、量距的精度以及两洞口水准点间往返高差的不符值，均按照《油气输送管道穿越工程施工规范》（GB50424-2007）的规定执行。2）根据地质条件，结合隧道断面面积，隧道全断面按钻爆法掘进开挖，隧道从两端开口向中间施工。隧道开挖时超欠挖控制标准参照《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）执行。3）在隧道开挖前，应根据工程、水文地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进度、钻眼机具和爆破材料等进行爆破设计，并严格按设计作业。为保证隧道成形好，岩质隧道应采用光面爆破。若遇岩层破碎，为减少爆破对围岩的扰动，应采用预裂爆破。施工单位应进行光面爆破（或预裂爆破）的专项施工组织设计。4）装渣运输装渣运输可以采用轨道运输或无轨运输。根据出渣需要，为加快施工进度，隧道内可布设错车道，间距根据围岩地质情况，一般为200m左右。5）隧道衬砌在施工过程中，隧道支护可根据围岩类别和现场施工条件，采用不同的加强措施。隧道支护采用复合式衬砌，围岩开挖之后应及时施作初期支护，并且在初期支护稳定后及时施工二次衬砌。隧道的衬砌工作面与开挖工作面之间若出现局部地段顶板岩石破碎，可采用钢拱架、十字架等作为临时支护。防止冒顶、塌方的措施1）开挖掌子面爆破后，应专人处理顶、帮浮石，杜绝冒顶事故。2）衬砌工作面与开挖工作面之间的区段应有专人负责管理顶板，一旦出现顶板来压，有可能发生顶板冒落时，必须立即撤出开挖工作面的所有人员，并采取安全可靠的支护措施，确保安全。3）拱顶和顶板岩层有裂缝或较破碎之处，应设锚杆、喷锚、挂网喷锚或架设钢支撑进行支护。4）采用地质预报及超前钻探方式进行预探在钻孔过程中，应派专职地质工程师对钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、卡钻、跳钻、岩性、地下水、空洞等情况进行分析，掌握前方地质情况，以便在开挖过程中确定相应方案，保证施工的安全。已开挖地段可采用红外线探水或地质雷达预报的方法，对隧道开挖工作面前方一定长度范围内围岩的工程地质和水文地质条件进行推断和评估。5）处理方案（1）采取短掘进、快衬砌的方法，防止塌方。（2）有塌方征兆且体积可能较大时，可采取随挖随喷射混凝土随架设临时钢构件支撑支挡的方法加强支护。（3）必要时采取小管棚注浆加固破碎有坍塌可能的岩体，在支护可靠后，再进行开挖、衬砌。（4）视塌方可能性和危险性及时撤退现场施工人员。6）洞口在施工期间，应采取可靠的安全措施，如及时进行表面护坡、挡墙砌筑、截水沟修筑等，确保洞口位置不发生塌方。在雷雨季节，应采取必要的防雷措施，如采用独立避雷塔、避雷针等，避免发生因雷击产生的各种破坏和人员伤亡。5.12防止水灾的措施1、施工预探及注浆堵水方案施工中采用超前水平钻探，通过对钻孔取样的分析，判断地层变化、岩性差异、地层含水量等信息，在开挖前探明前方地质水文情况及岩层的富水情况，并进一步核实围岩分级，以便在施工中采取针对性的工程措施。超前水平钻探技术要求如下：1）钻孔位置：在掌子面布置1个钻孔，位于掌子面中心。2）深度（长度）要求：钻孔深度（水平长度）原则是能长尽量长，一般30～50m，前后两次搭接（重复）长度5～8m。3）孔径要求：75mm。4）为了判别岩石质量指标（RQD）值，要求采用75mm双管单动钻头取芯。5）钻探记录须及时、详细、清晰，认真记录钻进工程中的所遇到的各种情况，对钻进速度变化情况、涌水位置、涌水量的变化、涌水浑浊程度、岩芯破碎程度、岩芯颜色变化及及卡钻现象等情况要进行准确记录。6）钻探资料及时整理，并请地质人员进行分析。探孔出水时，根据出水实际情况，采用“排”、“堵”结合的方法进行处理。对于有减弱趋势且无补充水源的裂隙水主要采用以排为主；对于有补充水源的出水情况，应及时注浆封堵，注浆压力宜为0.5MPa～2MPa，浆液采用水泥浆，遇岩体破碎、出水量大的情况下采用水泥、水玻璃双液注浆。注浆止水浆液配合比参照有关规范，以现场试验结果为准。对探孔出水段除注浆堵水外，钻爆法施工开挖时还应采取短进尺、少药量、多炮眼掘进，减少爆破对隧道围岩的扰动。2、施工防排水措施注浆堵水：将地下水截堵在一定安全距离的范围之外，是防止隧道突（涌）水的主要手段和根本措施，也是工程成败的关键所在，所以必须加强预测预报工作，对探水涌水量过大的地段必须采取切实有效的注浆堵水措施。采用防水混凝土：通过调整骨料级配和水灰比、加入适量的添加剂等措施，提高衬砌混凝土的抗渗性，既满足了强度要求，又增加了防水性能。隧道两端洞口应设置截水沟，严防地表水流入洞内；必须要制定严格的水灾紧急处理预案，在可能发生大量涌水情况之前，应有及时安全撤离人员的措施。5.13隧道施工监控量测隧道施工监控量测是新奥法复合式衬砌设计、施工的核心技术之一，也是本合同段隧道采用信息化施工和动态设计的主要内容，它不仅能指导施工，预报险情，确保安全，而且通过现场量测获得围岩与支护结构的变形和工作状态信息（数据），为优化结构设计、支护参数和施工工艺提供信息依据，为二次衬砌提出合理的施作时间，还能为隧道工程设计与施工积累资料，为今后的设计和施工提供类比依据，因此施工中必须按照《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）及相关规范的要求做好监控量测工作。隧道断面设计预留围岩变形量仅作为计算数量及施工参考，应通过施工监控量测信息对各级围岩实际预留变形量进行调整（增大或减小），确保二次衬砌厚度及减少回填量。施工监控量测中若发现异常情况，应及时将量测信息反馈给设计、监理等相关人员，同时应保存好所有的量测资料，并将量测数据及分析结果全部归入竣工资料存档。锚杆拉拔：施工中应记录锚杆施工情况，每个代表地段选取1～3个断面进行锚杆拉拔试验，检验锚杆的抗拔力。根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001），锚杆抗拔力不小于50kN。6.隧道主要建筑材料及要求1、明洞衬砌采用C30钢筋混凝土，复合式衬砌初期支护采用C20喷射混凝土，二次衬砌根据地质条件采用C30钢筋混凝土或素混凝土，仰拱回填采用C15混凝土。2、超前小导管采用Φ42mm钢管，壁厚3.25mm3、药卷锚杆采用Φ22HRB335钢筋。7．不良地质施工应急预案本合同段隧道围岩自稳性差，隧道埋深浅，施工过程中可能现坍塌、冒顶等突发事件，施工单位应成立专门的应急预案领导小组，对施工过程中可能出现的各种情况提前预研，制定应急预案，确保遇到紧急情况有章可循。施工现场始终保证有专门的应急物资储备，根据各隧道不同地质情况储备高压力注浆设备、大马力抽水机、喷射机、大直径通风软管、Φ200～300mm钢管、方木、钢材、堵水材料、编织袋等，在任何情况下不得随意挪作它用。1、坍塌冒顶施工应急预案①隧道内其他掌子面立即停止作业，所有人员立即撤离，等待命令；②立即对掌子面挂网、喷射砼，当出水较大时应集中引排水，及时架设钢架，对坍体进行封堵和反压；③从封堵墙位置打设φ108×6mm超前长管棚，并压注水泥-水玻璃双液浆加固周围土体；④如果隧道冒顶到地面，则采用C15片石混凝土、或碎石土分层夯实，从地面将塌陷处进行回填，回填至地面处平整顺畅，在其上铺设一层彩条布，并做好地面排水；⑤破除封堵墙上台阶，开挖掘进隧道上台阶部分，架设钢架，形成初期支护，如果仍有坍方、涌水、涌泥现象，紧跟打设超前注浆小导管，开挖后支护紧跟。8．施工安全及职业卫生8.1施工安全1）隧道施工应作为安全标准工地建设的重点，认真编制工地安全实施标准，全面规划，合理安排，规范指挥行为、作业行为和现场生产设施，实施标准化管理；2）实施性施工组织设计要按照《规范》、《安规》和设计要求，结合地形、地貌和水文地质条件，科学选定开挖、支护、衬砌方法和工艺，制定详细具体的安全技术措施。施工中应根据地质条件的变化及时补充完善，并认真做好安全教育和技术交底；3）软弱围岩、不良地质、特殊地质或浅埋、偏压地段，应组织技术论证，确定钻爆、掘进