隧道工程左线结构与施工组织设计概述

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1.工程概述

3

1.1.工程概况

3

1.2.工程地质与水文地质

3

1.3.岩石物理力学性质特征

5

1.4.隧道围岩分类

6

1.5隧道设计标准与依据

8

2.隧道总体设计

8

2.1.隧道设计的一般规定

8

2.2.隧道线形设计

9

2.3.隧道横断面设计

9

3.洞门结构设计

10

3.1.牛湖山隧道大涌端洞门设计

10

3.2.牛湖山隧道小桂端洞门设计

16

4.衬砌结构内力计算与结构设计

22

4.1.初次衬砌设计

22

4.2.二次衬砌设计

32

5.隧道施工方法与施工组织设计

52

5.1.施工原则与施工方案

52

5.2.隧道施工方案

52

5.3.施工方法

53

5.4.施工支护

57

5.4.施工机械与人员组织

61

5.5.质量保障体系

63

5.7.安全文明施工管理

65

6.隧道附属设施设计

69

6.3.隧道内其他辅助设施及建筑物

73

6.4电缆槽的设计

75

7.隧道监控测量设计

75

7.2.隧道监控测量内容和方法

76

[参考文献]：

81

谢辞

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牛湖山隧道工程(左线)结构与施工组织设计1.工程概述1.1.工程概况牛湖山隧道位于惠深沿海高速公路，为分离式单向行车双洞隧道。左洞长1241米,右洞长1356米,标段分别为（K42+145-K43+386），（K42+109-K43+465），隧道纵坡为人字坡，坡度1.5%，竖曲线半径R=17000m，最大埋深约192米。隧道根据《公路工程技术标准》，进出口部分的交通组织拟采用划线方式组织车流，以保证交通安全。1.2.工程地质与水文地质1.2.1地形地貌牛湖山隧道起于惠州澳头镇大涌，止于小桂村，隧道轴线走向SW200°，隧道进出口处交通不便，从大涌至小桂陆路仅有翻越牛湖山的山间崎岖小道，现在一般很少有人走，而大多从海上由澳头港乘船绕过小鹰嘴往返两地。隧道穿越的牛湖山，最大高程212米，最低9米，高差达200余米，为低山重丘区。隧道沿线地表植被十分发育，尤其是进出口近坡脚段，草木繁茂，通视十分因难，主要为杂木、茅草等，山腰至山脊则为人工种植林，主要为松树等。该山为单斜山，自然坡角一般为15°～30°，沿线地貌包括构造侵蚀，沉积和重力等地貌类型，具体分为单斜山、山坡、垭口、剥蚀残丘、冲蚀沟，洪积扇和坍塌堆积等微型地貌单元。1.2.2地层岩性据地质调查，钻探和物探等勘察工作成果，隧道沿线在部分地段第四系覆盖层较薄，尤其沿侵蚀沟基岩露头较多，地层由新到老分述如下：1.2.2.1第四系全新统（）种植土：暗褐、黄褐色，松软，勘察区内局部分布，厚度约0.5m。亚粘土：黄、黄褐色、浅棕红色，可塑~硬塑状态，分布于冲沟处，厚度＜2.00m。碎石土：浅紫红色，松散~稍密，由砾岩碎块及亚粘土组成，其中砾岩碎块约占60%，少量略具磨圆，亚粘土约占40%。主要分布于山坡及冲沟两侧，厚度约1~2m。1.2.2.2.白垩系官草湖组（）紫红色砾岩：中厚～厚层状，粒径一般为2～5cm，多为铁质或硅质胶结，中等磨圆度，强度较大，总厚度较大，呈层状分布，其中常夹有紫红色砂岩、页岩。其产状倾向为北东或北北东，倾角30°左右。紫红色砂岩：铁质胶结，中、粗砂质结构，中厚层状构造，呈夹层分布于紫红色砾岩中，每一夹层厚2～3m，强度中等。其产状与砾岩相同，紫红色页岩：厚度较小，铁质胶结，强度低至中等，呈夹层出现，每一夹层厚度一般≤2m，其产状与砾岩相同。1.2.2.3.晚侏罗系南山村组（）沉火山角砾岩：一般为紫红色，角砾状结构，层状构造，硅质胶结，中厚层~厚层状。砾石主要成分为石英、岩屑等。岩层倾向以北东、北北东为主，北西次之，倾角30°～78°。1.2.2.4.晚侏罗系热水洞组（）霏细岩：青灰色，主要位于隧道小桂端下部，岩性较为坚硬完整，岩芯呈长柱状，厚度较大。上述地层经风化作用，自地表向下形成不同风化程度的风化岩：强风化层：浅紫红色，浅灰绿色，节理裂隙极发育，裂隙面呈张开状，浅层填充泥质、铁质，岩石极破碎，岩性软硬不均，广泛分布，一般厚度＜10m，出口端山坡上厚度较大，钻孔揭露厚度为2.10m。弱风化层：浅紫红色、灰绿色，出口端节理裂隙较发育，局部石英脉发育，岩质较硬，该层钻孔揭露最大厚度为6.90m；进口端岩质软硬不均，节理很发育，岩石较破碎，岩芯呈短柱状，钻孔揭露厚度为5.00m。微风化层：浅紫红色、浅灰绿色，岩石坚硬完整，岩芯呈短柱状、长柱状，厚度很大。1.2.3.地质构造物探工作资料表明隧道区域存在5条规模较小的含水断层，其中与隧道相交影响较大的为F2、F3、F4三条断层。F2断层走向EW，倾向NW，与隧道左、右线分别交于K42＋380m和K42＋450m；F3断层走向NW，倾向SW，与隧道左、右线分别交于K42＋648m和K42＋620m；F4断层走向NW，倾向SW，与隧道左、右线分别交于K42＋990m和K42+950m。1.2.4.区域地质及地震根据1∶5万澳头幅区域地质调查报告和区域地质图分析，该工作区区域主要构造形迹为北东及北西向，其中区域性大断裂北东向的小桂坳断裂在工作区外，只有北西向的海尾断裂穿过隧道工作区，隧道方向与断层走向斜交。据平面工程地质调查及钻孔资料分析，区内无新构造运动形迹。勘察区段地层为单斜构造，岩层产状为30°~65°∠25°~78°，岩层走向与隧道轴向大角度斜交。根据国家质量技术监督局于2001年2月2日发布的《中国地震动参数区划图》查得：隧道区地震动反应波谱特征周期值为0.4S；地震动峰值加速度为0.1g，参照其附录D，对应地震基本烈度为Ⅶ度区。1.2.5.水文地质条件该区水文地质条件较简单，地下水主要为基岩裂隙潜水，有少量第四系孔隙潜水。基岩裂隙潜水赋存于裂隙和层理中，其补给来源主要为大气降水，虽然地表裂隙发育但深部围岩节理发育中等，且多为半闭合状，透水性较差。其导水构造主要为次级断裂构造和节理的交叉复合部位。大涌及小桂两端冲沟中均见有较多地下水出露。其中小桂端冲沟中出露的地下水已被作为生活用水，大涌端冲沟中出露的地下水一直用作生产和灌溉用水。由此表明该区域地下水对混凝土无腐蚀性。1.3.岩石物理力学性质特征在现场钻探取样的基础上，对不同岩性不同深度的样品进行了相关的物理力学性质试验，其物理力学指标详见岩石物理力学性质试验结果表。表1-1岩石物理力学性质试验结果表1.4.隧道围岩分类1.4.1.岩石等级划分：根据野外地质调查结合室内岩石试验成果可知，该隧道地段主要为沉火山角砾岩，其次在隧道大涌、小桂两端分别主要为砾岩夹砂岩、页岩和霏细岩。岩块的饱和抗压极限强度Rb多介于17.2MPa～133.6MPa，依岩性和风化程度而异。未风化的霏细岩为83.5MPa～133.6MPa，其中含微裂隙者稍低，但均属硬质岩类，其围岩为Ⅲ级。具有裂隙的强风化砾岩其强度为17.2MPa～17.4MPa，强风化的砂岩饱和强度为14.7MPa，强风化的页岩则更低，其围岩类别为Ⅴ级；而弱风化的砂岩饱和极限抗压强度为27.7MPa，未风化的页岩强度为31.5MPa～32.8MPa，其围岩类别为Ⅳ级。而分布广泛的沉火山角砾岩、砾岩等其强度在50MPa～60MPa左右，其围岩亦属Ⅲ级。因此本隧道围岩大部分地段为Ⅲ级和Ⅳ级。1.4.2.左、右洞大涌端及洞身受地质构造影响轻微，节理裂隙虽较发育，但围岩地质构造变动较小，故围岩受地质构造影响程度的等级为轻微～较重，左、右洞小桂端及附近洞身受地质构造影响较重，节理极发育，在小桂坳断裂附近，存在有次级断层，围岩地质构造变动较大，故围岩受地质构造影响程度的等级为较重。1.4.3.隧道左、右线大涌端及近洞身处主要发育两组张性裂隙，平面上呈“X”型，节理宽约5～10mm，少量泥质填充，其成因主要为风化型节理，近地表较发育，节理发育程度为较发育；左、右洞小桂端及近洞身处发育节理多于4组，呈网格状，多数间距小于0.50m，微张开状，少量泥质填充，近地表以风化型节理为主，深部则以构造型节理为主，节理发育程度为极发育。1.4.4.左、右洞大涌端及近大涌端洞身砾岩为中厚层状、厚层状，间夹砂岩及页岩；左、右洞小桂端及小桂端洞身沉火山角砾岩与霏细岩为中厚层状、厚层状。1.4.5.根据钻孔揭露及物探资料，隧道左、右洞全线地表均分布有厚度不等的风化岩和残、坡积层，其中低凹平缓处厚达12m左右，山坡陡峻处厚4m左右。大涌端近洞口段强风化中厚层状砾岩夹砂、页岩厚度1.0～2.80m，弱风化中厚层状砾岩厚度3.00m左右；大涌端洞身则主要为微风化中厚层至厚层砾岩；左、右洞小桂端洞口附近分布有全～强风化沉火山角砾岩，厚度8.0m左右。而小桂端洞身则主要为弱风化的中厚层至厚层状沉火山角砾岩。1.4.6.由前述可知，隧道大部分埋深较大，围岩裂隙发育中等且透水性较弱，地下水量小，对隧道影响小，但在物探推测的F2、F3、F4三条含水断层与隧道相交处及一些构造裂隙的交叉复合部位，其透水性较强对隧道影响较大。综上所述隧道洞身围岩分布如下：左洞隧道大涌端K42+145~K42+200，右洞K42+109~K42+220附近围岩为紫红色砾岩夹砂岩、页岩，中厚层状，节理裂隙发育，岩石较破碎，围岩类别为Ⅳ级。左洞K42+200~K42+320和右洞k42+220~K42+400围岩为弱风化砾岩，中厚层状，岩层较完整，但裂隙较发育，且受F2推测断层影响围岩类别定为Ⅳ级。左洞K42+320~K42+680和右洞K42+400~K42+620洞身围岩为完整的微风化沉火山角砾岩，中厚层状至厚层状，岩石完整，围岩稳定性较好，围岩类别为Ⅲ级。左洞K42+680~K42+760和右洞K42+620~K42+700洞身围岩为弱风化沉火山角砾岩，中厚层状，构造裂隙发育，且受推测断层F3影响，围岩类别为Ⅳ级。左洞K42+760~K43+020和右洞K42+700~K43+000洞身围岩为完整的微风化沉火山角砾岩，中厚层状至厚层状，岩层完整，围岩稳定性较好，围岩类别为Ⅲ级。左洞K43+020~K43+200和右洞K43+000~K43+200洞身围岩为弱风化沉火山角砾岩，中厚层状，受推测断层F4影响，构造裂隙发育，裂隙面大多呈半闭合状。弱风化沉火山角砾岩强度大，抗风化能力强，但岩层较破碎，节理产状陡立，对隧道顶板不利，开挖后易碎落，在掘进过程中易发生掉块，围岩类别为Ⅳ级。左洞K43+200~K43+386和右洞K43+200~K43+465洞身围岩为强风化霏细岩，中厚层状，各种节理极发育，且厚度较薄，易塌落，围岩类别为Ⅴ级。围岩类别划分详见隧道工程地质纵断面图。1.5隧道设计标准与依据1.5.1.技术标准隧道净宽：0.75+0.50+2×3.75+0.75+0.75=10.25m净高：5.0m设计行车速度：80km/hCO允许浓度：正常运行200ppm发生事故时（15min）250ppm1.5.2.设计依据《公路隧道设计规范》JTGD70—2004《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1—1999《公路工程技术标准》JTGB01-2003《公路隧道施工技术规范》JTJ042—94《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50026-2001《地下工程防水技术规范》GB50108-2001《工程建设标准强制性条文》(公路工程部分)JTJ026.1－1999《惠州稔山至深圳白沙沿海公路工程地质勘察报告》2004.62.隧道总体设计2.1.隧道设计的一般规定隧道总体设计在隧道设计中非常重要，它直接影响着工程造价，甚至决定着工程的成败。根据《公路工程技术标准》的规定，牛湖山隧道的远景规划的年限为20年。当近期交通量不大时可以分期修建，其优点是可以缓解建设资金，缺点是可能造成一定的浪费。譬如，前期通风应满足单洞双向交通的要求，后期则要满足双洞单向交通的要求，这样在通风设施上会带来一些损失。另外在地形狭窄地带，后期洞的修建对前期洞的干扰比较大。因此，应采取必要的防范措施，避免对前期洞结构的不利影响，并减少对正常交通的干扰。对于洞内设施的分期安装，务必设置好预留件和借口，不得对后期的安装造成困难。2.2.隧道线形设计牛湖山隧道位于惠深沿海高速公路，起于惠州澳头镇大涌，止于小桂村，隧道轴线走向SW为分离式单向行车双洞公路隧道。隧道纵坡为人字坡，坡度1.5%，竖曲线半径R=17000m，最大埋深约192m。左洞1241m（K42+145-K43+386），右洞长1356m（K42+109-K43+456）。2.3.隧道横断面设计牛湖山隧道设计为时速80KM的分离式单向行车双洞公路隧道，设置检修道，根据《公路隧道设计规范》JTGD70-2004及相关设计标准的要求在建筑限界内不得有任何部件侵入，隧道的建筑限界和隧道洞身的尺寸如图2-1所示:图2-1隧道横断面图3.洞门结构设计3.1.牛湖山隧道大涌端洞门设计3.1.1截面型式的选择根据牛湖山隧道洞门所处的地形、地质条件，及衬砌形式和边坡坡度，考虑到经济、美观等使用要求的因素，参照《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004），大涌端选用端墙式洞门类型。由于隧道两侧受山体纵向推力较大，所以在两侧需加挡土墙以抵抗土压力，洞门的端墙及挡土墙的计算模型为挡土墙结构，根据地面确定墙厚1.5m墙身总高为14.99米（可由地质纵断面图量得）。由于墙后岩体的重度，计算内摩擦角Φ=，基底摩擦系数为0.50，内聚力c=0，挡土墙为C20毛石混凝土，其标准重度为。另由《建筑地基基础设计规范》查得：地基承载力设计值f=1000kPa。墙高为H，墙顶宽为，墙底宽为，墙基高度为d，墙面上有土压力的竖直的分量和水平分量，水平分力的作用点距墙面底面的高度H/3，见图3-1。图3-1挡土墙的受力及计算简图挡土墙的各参数设计如下：墙高为H=12.28m，墙顶宽为=H/15=12.28/15=0.8186m，取=1.0m，底座高d=0.4m，现在根据该挡土墙的抗滑稳定性，抗倾覆条件，挡土墙底面应力条件来确定洞门的底面宽度。3.1.2.作用在挡土墙结构上的土压力计算挡土墙的受力及计算简图如图所示，取墙背与竖直线之间的夹角α=0，δ为墙背与填土之间的摩擦角取（1/3-2/3）Φ，取δ=，β为挡土墙与水平面的夹角，在地质纵断面图上量得β=主动土压力系数为：（3-1）则主动土压力为：取单位长度，则有。围岩与挡土墙的外摩擦角为所以，3.1.3.挡土墙的自重和作用在墙上的竖向合力3.1.3.1将挡土墙分为两个矩形和一个三角形，其自重分别为：和由计算简图知：挡土墙的三部分自重分别为：（3-2）（3-3）（3-4）所以挡土墙的自重为：（3-5）3.1.3.2.作用在挡土墙上竖向力的合力作用在挡土墙上竖向力的合力等于挡土墙的自重q与土压力的竖向分力之和。即：（3-6）3.1.3.挡土墙上作用力对墙基脚o点的力矩挡土墙上作用力对墙基脚o点的力矩之和为：（3-7）整理可得：（3-8）3.1.4.挡土墙的抗滑稳定性验算挡土墙的抗滑稳定性应满足以下要求：（3-9）式中：——滑动稳定系数；——作用与基底上的垂直力之和；——墙后主动土压力之和；f——基底摩擦系数；——满足抗滑稳定性条件所要求的最小抗滑稳定性安全系数，通常取。则有：整理可得：所以，挡土墙底面宽度。3.1.5.挡土墙的抗倾覆计算挡土墙在荷载作用下不致绕墙底o点倾覆时应满足以下条件：（3-10）式中：——倾覆稳定系数；——全部的垂直力对墙趾的稳定力矩；——全部水平力对墙趾的倾覆力矩；——满足抗倾覆所以条件的安全系数，通常取。整理可得：所以，挡土墙底面宽度。3.1.6.挡土墙底面应力条件挡土墙的应力应满足以下条件：（3-11）（3-12）（3-13）式中：——基底最大应力；e——水平基底偏心距；B——水平基底宽度；f——地基承载力设计值，f=1000kPa。则有：则有：所以，挡土墙底面宽度3.1.7.挡土墙底面宽度的确定挡土墙的底面宽度必须同时满足抗滑、抗倾覆、基底最大应力的条件，即要求：所以基底底面宽度至少大于1.81m，由于挡土墙的墙高H=12.28m，规范规定=(1/3-2/3)H，取=5.0m，设计的挡土墙尺寸简图如图3-2。图3-2挡土墙尺寸简图3.2.牛湖山隧道小桂端洞门设计3.2.1截面型式的选择根据牛湖山隧道洞门所处的地形、地质条件，及衬砌形式和边坡坡度，考虑到经济、美观等使用要求的因素，参照《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004），小桂端也选用端墙式洞门。由于本隧道两侧受山体的纵向推力较大，所以在洞门两侧需加挡土墙以抵抗土压力，洞门的端墙与挡土墙的计算模型为挡土墙结构，根据地面确定墙厚1.5m墙身总高为8.0m（由地质纵断面图上量得）。墙后岩体的重度，计算内摩擦角，基底摩擦系数为0.50，内聚力，挡土墙为C20毛石混凝土，其标准重度为。另由《建筑地基基础设计规范》查得：地基承载力设计值f=1000kPa。挡土墙的详细尺寸如下，见图3-3：图3-3挡土墙及受力计算简图墙高为H，墙顶宽为，墙底宽为，墙基高度为d，墙面上有土压力的竖直的分量和水平分量，水平分力的作用点距墙面底面的高度H/3。挡土墙的各参数设计如下：墙高为H=8m，墙顶宽为=H/15=8/15=0.53m，取=1.0m，而底座高d=0.4m，现在根据该挡土墙的抗滑稳定性，抗倾覆条件，挡土墙底面应力条件来确定洞门的底面宽度。3.2.2.作用在挡土墙结构上的土压力计算挡土墙的受力及计算简图如图说示，取墙背与竖直线之间的夹角α=0，δ墙背与填土之间的摩擦角取（1/3-2/3）Φ，取δ=，β为挡土墙与水平面的夹角，在地质纵断面图上量得β=，动土压力系数为：（3-14）则主动土压力为：取单位长度，则有。围岩与挡土墙的外摩擦角为所以，3.2.3.挡土墙的自重和作用在墙上的竖向合力3.2.3.1.将挡土墙分为两个矩形和一个三角形，其自重分别为：由计算简图知：挡土墙的三部分自重分别为：（3-15）（3-16）（3-17）所以挡土墙的自重为：（3-18）3.2.3.2.作用在挡土墙上竖向力的合力作用在挡土墙上竖向力的合力等于挡土墙的自重q与土压力的竖向分力之和。即：（3-19）3.2.3.3挡土墙上作用力对墙基脚o点的力矩。挡土墙上作用力对墙基脚o点的力矩之和为：整理可得：（3-20）3.2.4.挡土墙的抗滑稳定性挡土墙的抗滑稳定性应满足以下要求：（3-21）式中：——滑动稳定系数；——作用与基底上的垂直力之和；——墙后主动土压力之和；f——基底摩擦系数；——满足抗滑稳定性条件所要求的最小抗滑稳定性安全系数，通常取。则有：整理可得：所以，挡土墙底面宽度。3.2.5.挡土墙的抗倾覆计算挡土墙在荷载作用下不致绕墙底o点倾覆时应满足以下条件：（3-22）式中：——倾覆稳定系数；——全部的垂直力对墙趾的稳定力矩；——全部水平力对墙趾的倾覆力矩；——满足抗倾覆所以条件的安全系数，通常取。整理可得：所以，挡土墙底面宽度。3.2.6.挡土墙底面应力条件挡土墙的应力应满足以下条件：（3-23）（3-24）（3-25）式中：——基底最大应力；e——水平基底偏心距；B——水平基底宽度；f——地基承载力设计值，f=1000kPa。则有：带入数值整理可得：所以，挡土墙底面宽度3.2.7.挡土墙底面宽度的确定挡土墙的底面宽度必须同时满足抗滑、抗倾覆、基底最大应力的条件为：所以基底底面宽度至少大于2.1m，由于挡土墙的墙高H=8.0m，规范规定=（1/2-1/3）H取=3.5m，挡土墙的尺寸简图如图3-4。图3-4挡土墙尺寸简图4.衬砌结构内力计算与结构设计本隧道施工方法采用新奥法施工，新奥法是一种施工理念，强调充分发挥围岩的自我承载能力，与初期支护、二期支护一起作用形成一个整体的隧道承载系统，本隧道的围岩级别主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，根据规范所规定的范围和计算结果确定隧道支护结构的施工参数。计算所选取的断面位处隧道Ⅳ级围岩区域，节理发育较完全，埋深60米，岩石坚硬系数=2，内摩擦角φ=，容重，侧向岩层地基系数，基底岩层地基系数f=0.5。根据工程地质条件，综合考虑经济、施工条件与施工机械等因素，本隧道采用复合式衬砌的支护结构。初期支护采用锚喷支护的结构形式，二次支护体系为钢筋混凝土的曲墙拱结构。4.1.初次衬砌设计根据隧道岩层性质及周围工程地质条件，由工程类比的方法，参照国家标准的《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB500086-2001），初期支护选用cm厚的钢筋网喷射混凝土，设置锚杆长为，间距1×0.5米的ф25锚杆，其中钢筋网为ф6.5的单层钢筋网。4.1.1设计参数的确定如果隧道按深埋埋隧道计算则有而隧道，其中a为隧道的半跨，隧道属于深埋隧道，围岩的竖向均匀压力q按下式计算：（4-1）式中：s——围岩的级别，根据地质条件围岩属于Ⅳ级，取s=4；γ——围岩的容重，根据地质条件围岩取24；ω——宽度影响系数，ω=1+i(B-5)；B——隧道的宽度，取B=11.56m；i以B=5为基准，B每增减1m时的围岩压力的增减率，当B5m时取i=0.2，当B5m时，取i=0.1。代入数据有：考虑到在初期支护时有各种偶然的因素，如地震的影响，温差的变化，雨季时水的影响等，其有关计算参数如下：，，，无锚杆时隧道的位移，有锚杆时隧道的位移，设计时为了简化计算，将隧道看成是圆形洞室，锚杆之间的,,安全系数，锚杆的弹性模量为，抗剪切强度,围岩的单轴抗压强度，围岩的弹性抗力系数。4.1.2.确定围岩塑性区加锚后的c，φ值4.1.3.计算设计时若采用点式锚杆可看成锚杆两端有集中力，假设集中力分布于锚固区锚杆内外两端两个同心圆上，如图4-1所示。图4-1隧道锚杆简化分布力计算图由此在洞壁上产生的支护附加抗力，而在锚杆内边分布力为，其中：为锚杆内端半径，平衡方程及塑性方程为：（4-2）（4-3）由上面两式得：（4-4）当时，得积分常数：（4-5）将（4-4）代入（4-3）式得：（4-6）全锚杆内端点的径向应力为，并位于塑性区内，则弹塑性区内，则弹性、塑性界面上有：（4-7）式中：——有锚杆时的塑性区半径。由此得：（4-8）此外，由（4-5）并考虑锚杆内端分布力，则有：（4-9）由（4-7）、（4-8）两式得有锚杆时的塑性区半径为：（4-10）当锚杆内端位于塑性区之内时，且在松动区之外时，有锚杆时的最大松动半径为：（4-11）有锚杆时洞壁位移及围岩位移为：：（4-12）（4-13）对于点式锚杆，可按锚杆与围岩的共同变形理论获得锚杆的轴力与内外移：（4-14）（4-15）（4-16）式中：——锚杆的外端位移，为锚杆的内端位移；——锚固前洞壁的位移值，，分别为锚弹性模量与一根锚杆的横截面的面积。由于锚杆是集中荷载，其围岩变位实际上是不均匀的，在加锚杆的洞壁处位移量最小，如果锚杆设有托板，则锚端还会有局部承压变形，因此在计算锚杆拉力时应乘以一个小于1的安全系数，即：（4-16）其中：k与岩质和锚杆间距有关，岩质差时取4/5~1/2则取k=2/3，由此可求得。对于一般围岩可以认为锚杆与围岩具有共同的位移，而略去围岩与锚杆间的相对变形，显然，锚杆轴力沿全长是不均匀的，锚杆中存在一中性点，该点的剪应力为0，两端锚杆受有不同方向的剪力，中性点上锚杆拉应力即轴力最大，在锚杆两端为0，见图4-2所示。图4-2锚杆内力分布图考虑锚杆上任意一点的位移为：（4-17）当（中性点半径），锚杆的轴力为：（4-18）当时，Q=0有：（4-19）（4-20）当时，其轴力为：（4-21）当时，，则有：式中：——锚杆最大轴力处的中性点半径，为简化计算可用等效力来代替Q，由此可将按两种锚杆轴力图的面积等效，求得：（4-22）由此可得：（4-23）而又：代入所有的数据得：则有：由弹性力学中的厚壁筒理论有：（4-24）而又有：（4-25）则有：而松动区的半径为：（4-26）代入数据得：将，的计算所得的式子代入试算可得：将=5.5087m代入，的表达式可求得：4.1.4.锚杆的设计为让锚杆充分发挥作用，应使锚杆应力尽量接近锚杆的抗拉强度，并有一定的安全系数，锚杆的长度要大于松动的半径，则设锚杆的长度，取锚杆的长度为2.5m有：满足要求。4.1.5.围岩的稳定性安全度验算喷层除作为结构要起到承载作用外，还要求向围岩提供足够的反力，以维持围岩的稳定性，为了验证围岩的稳定，需要计算最小的抗力以及围岩的稳定性安全系数，松动区内滑体的重力G为：而由：（4-27）联立，试算可得：则有安全系数。4.1.6.验算喷层的厚度t作为喷层的强度校核要求喷层内壁切向应力小于喷层混泥土抗压强度，按厚壁筒理论有：式中：;——喷混泥土的抗压强度，——喷混泥土内壁半径;=10——喷层混泥土内壁的安全系数，由此可算喷层的厚度t取：（4-28）所以取喷层的厚度t=15cm图4-3锚杆设计图4.2.二次衬砌设计4.2.1荷载确定4.2.1.1竖向均布压力：此处围岩的围岩级别为Ⅳ级，此处超挖回填层重忽略不计。式中：s——围岩的级别，根据地质条件围岩属于Ⅳ级，取s=4；γ——围岩的容重，根据地质条件围岩取24；ω——宽度影响系数，ω=1+i(B-5)；B——隧道的宽度，取B=11.56m；i以B=5为基准，B每增减1m时的围岩压力的增减率；当B5m时取i=0.2，当B5m时，取i=0.1。代入数据有：4.2.1.2围岩水平均布压力：4.2.2.衬砌几何要素4.2.2.1衬砌几何尺寸内轮廓线半径，；，；内径所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角；拱顶截面厚度；外轮廓线半径：拱轴线半径：拱轴线各段圆弧中心角：，4.2.2.2.半拱轴线长度S及分段轴长S分段轴线长度：半拱轴线长度为：将半拱轴线等分为8段，每段轴长为：4.2.2.3.各分块接缝（截面）中心几何要素

eq\o\ac(○,1)

与竖直轴夹角角度较核：角度闭合差。（注：因墙底面水平，计算衬砌内力时用）

eq\o\ac(○,2)

接缝中心点坐标计算：两侧墙圆弧圆心之间的距离,1.5%的坡度对应的角为。图4-4衬砌结构计算图示4.2.3.计算位移4.2.3.1.单位位移用辛普生法近似计算，按表2进行。计算精度较核为：表4-1单位位移计算表闭合差。4.2.4.载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移4.2.4.1.每一楔块上的作用力竖向力：（4-29）其中：——衬砌外缘相邻两截面之间的水平投影长度，由图4-4量得：，，，，，，，，闭合差Δ=水平力：（4-30）其中：——衬砌外缘相邻两截面之间的竖直投影长度，由图4-4量得：，，，，，，，，（校核）自重力：（4-31）其中：——接缝i的衬砌厚度。作用在各楔块上的力列入表4-2中，各集中力均通过相应图形的形心。4.2.4.2.外荷载在基本结构中产生的内力楔块上各集中力对下一接缝的力臂由图4-4中量得，记为。内力计算按下式计算。弯矩：（4-30）轴力：（4-31）（4-33）（4-34）图4-5内力计算图示内力计算见表4-2及表4-3。表4-3载位移计算表基本结构中，主动荷载产生弯矩的校核为：从表4-3中查得：闭合差4.2.4.3主动荷载位移计算过程见表4-4。表4-4主动荷载位移计算表计算精度校核：闭合差。4.2.5.载位移：单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移4.2.5.1.各接缝处的抗力强度抗力上零点假定在接缝3，；最大抗力值假定在接缝5，；最大抗力值以上各截面抗力强度按下式计算：（4-35）查表4-4代入数据可得：最大抗力值以下各截面抗力强度按下式计算：（4-36）式中：——所考察截面外缘点到h点的垂直距离；——墙脚外缘点到h点的垂直距离。由图4-4中量得：则：，，4.2.5.2.各楔块上抗力集中力各楔块上抗力集中力按下式近似计算：式中：——楔块i外缘长度，是先量取夹角再利用弧长公式算出；的方向垂直于衬砌外缘，并通过楔块上抗力图形的形心4.2.5.3.抗力集中力与摩擦力的合力按下式计算：（4-37）式中：——围岩与衬砌间的摩擦系数，此处取0.2。作用方向与抗力集中力的夹角。作用点为与衬砌外缘交点。将的方向线延长，使之交于竖直轴，量取夹角，将分解为水平与竖直两个分力：（4-38）以上所有计算列入表4-5中。表4-5弹性抗力及摩擦力计算表4.2.5.4.计算单位抗力及其相应的摩擦力在基本结构中产生内力弯矩：（4-39）其中：——力至接缝中心点的力臂，由图4-4量得。轴力：（4-40）计算见表4-6和表4-7。4.2.5.5.单位抗力及相应摩擦力产生的载位移计算见表4-8。表4-8单位抗力及摩擦力产生的载位移计算表校核为：闭合差。4.2.5.6.墙底位移单位弯矩作用下的转角：主动荷载作用下的转角：单位抗力及相应摩擦力作用下的转角：4.2.5.7.解力法方程衬砌矢高：计算力法方程的系数为：以上将单位抗力力及相应摩擦力产生的位移乘以，就是被动荷载的载位移。求解方程为：其中：其中：4.2.5.8.计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力计算公式为：（4-41）（4-42）以上过程列入表4-9和表4-10中计算。表4-9主、被动荷载作用下衬砌弯矩计算表表4-10主、被动荷载作用下衬砌轴力计算表求解最大抗力值考虑到接缝5的径向位移与水平方向有一定的偏离，因此需修正：（4-43）计算过程列入表4-11，位移值为：表4-11最大抗力位移修正计算表最大抗力值为：4.2.5.9.计算衬砌总内力衬砌总内力按下式计算（计算过程见表4-12）：（4-44）表4-12衬砌总内力计算表计算校核：根据拱顶切点的相对转角和相对水平位移应为零的条件来检查，（4-45）代入数值计算得：闭合差：（4-46）代入数值计算得：闭合差：4.2.5.10.衬砌截面强度检算a、拱顶（截面0）（满足要求）则（满足要求）其中：——混凝土极限抗压强度，取kPa。b、截面7则（满足要求）c、墙底（截面8）d、其他截面偏心距的验算截面1；截面2；截面3；截面4；截面5；截面6；各截面偏心距均小于0.45d，满足要求。图4-5衬砌结构内力图4.2.5.11隧道洞身钢筋配置隧道洞身钢筋按构造配筋，详见图纸的隧道洞身钢筋配置图。5.隧道施工方法与施工组织设计5.1.施工原则与施工方案5.1.1.施工原则5.1.1.1.根据业主对本工程质量与工期要求，强化质量管理，编制科学的施工方案，合理安排工程进度、作业循环与劳力组织，搞好工序衔接，确保工程质量，尽量缩短工期。5.1.1.2.合理配置生产资源，运用先进的技术装备，做好机具选型配套，提高机械化作业水平，实施标准化作业。5.1.1.3.在施工中积极推广“新设备、新技术、新材料、新工艺”。5.1.1.4坚持“早进晚出”原则，尽量不动或少动原山坡，以保护环境，两座隧道均采用台阶法，光面爆破，无轨运输，自然通风，仰拱超前，衬砌紧跟的方法施工。5.1.1.5.为保证工程质量全面创优，两座隧道均采用衬砌台车，混凝土输送泵，按先墙后拱法施工。5.1.1.6.围岩较差和洞口浅埋地段，严格遵循“管超前、严注浆、弱爆破、强支护、紧衬砌”的施工原则。5.1.1.7.进口隧道弃碴全部为路基填方利用，出口隧道弃碴运至设计指定位置并做好挡护和环境保护。5.2.隧道施工方案牛湖山隧道按“新奥法”组织施工，采用有轨运输，实施掘进(钻眼、装运)，支护(拌、运、锚、网喷)、衬砌(拌、运、灌、捣)等三条机械化作业线。重点搞好光面爆破，初期支护，二次灌筑混凝土采用12米穿行式整体衬砌台车，先墙后拱全断面衬砌，防范渗漏水，搞好文明施工。加强循环控制，提高工效。坚持“开挖是重点，支护保安全，光爆垫基础，量测做预报，铺底造环境，衬砌树形象”的施工原则。除出口段35米及悬挂风机地段为模筑衬砌外，洞身其余地段均采用复合衬砌。Ⅱ级、Ⅲ级围岩地段采用光面爆破，台车打眼，全断面一次开挖。Ⅲ级围岩设系统锚杆，一般地段局部挂网，富水地段拱部挂网，喷混凝土初期支护，二次模筑混凝土衬砌。Ⅱ级围岩设局部锚杆，局部或拱部挂网，喷混凝土初期支护，二次模筑混凝土衬砌。Ⅳ级围岩地段采用短进尺，弱爆破，台阶开挖，必要时设钢架，挂网、锚喷混凝土初期支护，二次模筑混凝土衬砌。遇富水地段施工方法同Ⅴ、Ⅵ类围岩，开挖前采用预注浆加固地层并堵水。Ⅴ级围岩地段采用小导管预注浆或钻进式注浆锚杆，短进尺，微台阶开挖，全断面设钢架结合挂网，锚喷混凝土初期支护，及时施做仰拱形成闭合环，二次模筑混凝土衬砌。各类围岩地段在实施初期支护后及时进行围岩量测，并根据量测反馈的围岩变形信息，调整支护参数，确定二次混凝土时间。5.3.施工方法5.3.1.洞口段施工先进行路基拉槽，施工时采用人工配合挖掘机，辅以松动爆破，自上而下开挖，装载机装碴，自卸车配合运输。洞口附近有涵洞时，集中力量突击施工，为尽早进洞创造有利条件。5.3.2.洞口边、仰坡施工先施作截、排水沟，再进行边、仰坡开挖，并按设计要求及时进行喷锚防护，以防围岩风化和雨水渗透引起坍塌或滑坡。5.3.3.洞门及附属施工洞门修筑：隧道洞门在进洞施工正常后，尽早安排施工，力争在雨季前完成，以增强洞口稳定。洞门附属：洞门附近的排水，截水设施，应配合洞门施工及早完成，并与路基排水系统连通。5.3.4.洞身开挖5.3.4.1.Ⅱ、Ⅲ级围岩地段开挖方法牛湖山隧道穿越Ⅱ、Ⅲ类围岩地段多为寒武系、下统白云岩。岩体较为完整，节理较发育，但围岩稳定性较好，因此采用光面控制爆破全断面开挖。开挖后及时锚、网喷混凝土支护，防止掉块和局部小塌方。各类围岩地段开挖初支护后要及时进行围岩量测，并根据量测反馈围岩变形信息，调整支护参数。5.3.4.2.Ⅳ级围岩地段开挖方法牛湖山隧道所穿越的Ⅲ类围岩地段多为奥陶系、片状大理岩及千枚岩，受断裂构造和间斜构造的影响岩体较为破碎。Ⅳ级围岩地质破碎、富水地段施工采用超前锚固正台阶开挖，钢格栅支护。开挖爆破采用微振爆破，以减少爆破对围岩的扰动。锚网喷混凝土支护应及时跟进。Ⅳ级围岩岩体完整性较好地段可以采用全断面开挖，紧跟锚、网、喷。Ⅳ级围岩地段施工程序见。平导Ⅳ级围岩地段施工，在做好超前支护的前提下进行全断面开挖，开挖后锚网喷混凝土支护及时跟进支护。5.3.5.钻爆设计Ⅲ级围岩地段开挖爆破采用“隧道全断面开挖光面爆破工法”技术，其优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，减少对围岩的扰动，保持围岩稳定；有效地控制超欠挖，提高工程质量和进度，确保施工安全。5.3.5.1.爆破器材炸药：根据岩石强度选用不同爆速的炸药，有水地段及周边眼用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药，周边眼用Ф25×200小药卷，不偶合装药，其余炮眼用Ф32×200药卷。雷管：采用塑料导爆管非电起爆。5.3.5.2.钻爆设计隧道Ⅲ级围岩采用光面爆破全断面一次开挖，其钻孔布置图及爆破参数见Ⅲ级围岩开挖断面爆破示意图。图5-1炮眼布置图5.3.5.3.钻孔作业程序测量放线：用经纬仪准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置，并用激光铅直仪控制边线。距开挖面50米埋设中线桩，每100米设临时水准点。每次测量放线时，要对上次爆破效果检查一次，并及时将结果告知技术主管和爆破人员，技术人员将测量数据输入计算机处理后，及时修正爆破参数，以达到最佳爆破效果。钻孔作业：a、炮眼位置及数量严格按照光爆设计图施作。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及个数，未经主管技术工程师的许可不得随意改动。b、准确定位台车液臂，钻孔位置误差不大于5厘米，方向平行，严禁相互交错。c、周边眼钻孔外插角度控制在4°以内。d、同类炮眼钻进深度要达到设计要求，眼底保持在一个沿垂面上。5.3.5.4.装药爆破a、成立光爆小组，实行定人、定位、定标准、定段别的岗位责任制，不准乱装药。b、装药前，仔细检查炮孔的位置、深度、角度是否符合设计要求，有不正确者采取补救措施或废弃重钻。同时认真进行清孔，将所有炮孔中的残碴积水排除干净，用高压风吹净尘沫。c、掏槽眼和辅助眼采用连续装药，周边眼采用不偶合装药，炮眼直径42mm，药卷直径采用Φ25mm的小直径药卷，用塑料翼片扩张式套管将药卷固定在炮孔中央部位，底部装加强药卷。d、无论采取何种形式的装药结构形式，都必须堵塞密实。堵塞炮孔所用的材料，结合现场条件使用黄泥堵塞，堵塞长度不小于最小抵抗线。装药时严格按照设计的装药结构和装药量施作e、严格按设计的联接网络实施起爆，注意导爆索的连接方向和联接点的牢固性。表5-1装药参数表5.4.施工支护5.4.1.喷混凝土施工要点：a、选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂或粗砂，粒径5－12mm连续级配碎(卵)石，化验合格的拌合用水。b、喷射混凝土严格按设计配合比拌和。配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。c、喷射前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。d、喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20－30cm，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。e、隧道喷射混凝土厚度＞5cm时分两层作业。第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1小时后进行，需冲洗第一层混凝土面。初次喷射注意先找平岩面。f、喷射混凝土终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于7天。g、喷射混凝土开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间的间隔，不得小于4小时。h、有水地段喷射混凝土采取如下措施：当水点不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围较大时，可设树枝状导管后再喷混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土。增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。5.4.2锚杆拱部超前锚杆用以支托上部临空的围岩，起插板作用．边墙超前锚杆用在先拱后墙法开挖边墙的过程中，将其拱线附近岩体所承受的较大拱部载荷传递至深部围岩，从而提高施工中的围岩稳定性。本隧道采用WTD25型砂浆锚杆。施工工序见图5-2。锚杆施工控制：钻孔深度严格控制，一次拌合的砂浆在初凝前用完，注浆孔口压力不大于0.4MPa注浆开始或中途停止超过30分钟，应用水润滑灌浆罐及其管道，严格控制水灰比，定期检查配制砂浆的早期强度，24小时的砂浆早强度应保证在20MPa。Ⅲ级围岩地区锚杆纵横向间距均为120cm，Ⅳ级围岩地区锚杆纵横向间距均为100cm，Ⅴ级围岩地区锚杆的横向间距为100cm，纵向间距为50cm。x本隧道采用WTD25型砂浆锚杆。施工工序见图5-2。钻孔插入锚杆安止浆塞、垫板注浆装锚头浆液制备及注浆设备就位图5-2砂浆锚杆施工程序图锚杆施工控制：钻孔深度严格控制，一次拌合的砂浆在初凝前用完，注浆孔口压力不大于0.4MPa注浆开始或中途停止超过30分钟，应用水润滑灌浆罐及其管道，严格控制水灰比，定期检查配制砂浆的早期强度，24小时的砂浆早强度应保证在20MPa。Ⅲ级围岩地区锚杆纵横向间距均为120cm，Ⅳ级围岩地区锚杆纵横向间距均为100cm，Ⅴ级围岩地区锚杆的横向间距为100cm，纵向间距为50cm。5.4.3.挂网按设计要求加工钢筋网，随受喷面起伏铺设，同定位锚杆固定牢固。钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，混凝土保护层内外侧均为5cm。Ⅲ级、Ⅳ级围岩钢筋网直径为6.5mm，纵横向间距均为25cm。Ⅴ级围岩钢筋网直径为8mm，纵横向间距为20cm。5.4.4.钢拱架安装钢拱架采用18工字钢，由钢架厂制，施工中注意事项：a、清除干净底脚处浮碴，超挖处加设钢(混凝土)垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔，确保初喷质量，钢架在初喷5cm后架立。b、按设计焊定位筋及纵向连接，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装质量。c、拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与拱架密贴。5.4.5.小导管超前注浆牛湖山隧道的隧道左线K42+165.0~K42+210.0、K43+190.0~K43+366.0、K42+296.7~K42+316.7、K42+670.~K42+693.2、K43+034.5~K43+054.5采用小导管超前注浆支护。小导管超前支护是指施工中采用现场加工小钢管，喷射混凝土封闭岩面，用凿岩机钻孔将小钢管打入岩层，压注水泥浆或水泥－水玻璃双液浆的施工方法。小导管采用外径Φ20mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管加工制成，长5m，钢管前端加工成锥形，尾部焊接Φ6的加固箍，管壁四周每15cm交错钻眼,眼孔直径为Φ6mm（梅花形布置）。纵向间距2.25m，环向间距0.5m，尾部1.5m不设压浆孔，纵向前后两排小钢管保持1.5m的搭接长度。超前小导管施工时，钢管沿隧道开挖轮廓线布置，并以外钻孔打小导管设备准备管材加工材料准备机具准备地质调查注浆设计现场试验效果检查制定施工方案进入施工浆液选择配比试验注浆参数喷混凝土封闭掌子面开挖开挖注浆插角10-15度打入围岩，而且需根据岩体节理产状确定最佳方向（施工工艺流程见图5-3）。图5-3小导管注浆工艺流程图小导管主要浆异常情况处理：5.4.5.1.发生串浆现象，即液浆从其他孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。5.4.5.2.单液注水泥浆压力突然升高，可能发生了堵管，停机检查。水泥与水玻璃双液注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆或注清水，待泵压正常时，再进行双液注浆。5.4.5.3.水泥浆单液或水泥与水玻璃双液注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。5.4.6.管棚施工管棚是将钢花拱（导管）安插在已钻好的孔中，沿隧道开挖轮廓线排列形成钢管棚，管内注浆，有时还可加钢筋笼，并与强有力的型钢钢架组合成预支护系统，以支承和加固自稳能力极低的围岩，对防止软弱围岩的下沉、松弛和坍塌等有显著的效果。在本隧道左线进出口段K42+145.0~K42+165.0、K43+366.0~K43+386.0采用管棚超前支护。大管棚施工采用Φ108×6的无缝钢管，每节长度为6m，以长15cm的丝扣连接，长度在12m左右，其打设仰角为1－2度，钢管上间隔25cm按梅花形钻8mm的小孔，并在钢管中注水泥浆液，其水泥浆水灰比控制在0.5:1.5-1:1.5之间，注浆初压力0.5-1MPa，终压力为2-2.5MPa，注浆结束后用M10水泥砂浆填充，达到先支后挖的超前支护目的。利用钻孔台车施作长大管棚可以做到一机多用，不仅速度快，而且作业安全，技术可靠。管棚施工技术要点：5.4.6.1.管棚钻孔外插角度允许偏差应控制在0.5%以内。5.4.6.2.钻孔应由高孔位向低孔位进行。5.4.6.3.钻孔孔径应比钢管直径大30~40mm。5.4.6.4.遇卡钻、坍孔时应注浆后重钻。5.4.6.5.钻孔合格后及时安装钢管，其接长时连接必须牢固。5.4.6.6.管棚采用的钢管纵向连接丝扣长度不小150mm，管箍长200mm，并均采用厚壁钢管制作。5.4.6.7.注浆浆液采用水泥砂浆，水泥砂浆配合比为1：0.5~3。5.4.6.8.注浆浆液必须充满钢管及周围空隙，其注浆量和压力应根据试验确定。5.4.7.二次模筑衬砌二次模筑混凝土的厚度根据围岩的级别不同而有所不同，根据施工规范及隧道所处地区的围岩性质，Ⅲ级、Ⅳ级围岩为3cm厚，Ⅴ级围岩为45cm厚。施工中防排水采取截、堵、防、排综合治理措施，与永久防排水统一考虑。按设计做好洞口、洞顶、地表排水沟、截水沟，对地表洞穴要及时封堵，保证排水畅通。隧道结构防排水是关系到工程质量、运营安全的重要因素。本隧道将采取下列有效技术措施。5.4.7.1.开挖采用光面爆破技术，使开挖面圆顺。喷混凝土，打锚杆，对开挖岩面水流进行有效处理，具体做法：大股水流用插管引导；较弱裂隙股水用塑料网格夹无纺布引导；大面积严重渗水以PCE膨胀剂防水砂浆抹腻，将渗水集中，然后开槽引排。喷混凝土确保喷层设计厚度，富水段拱部要掺加防水剂。5.4.7.2.富水段及断层带的Ⅰ、Ⅱ类围岩地段，采用预注浆加固地层并止水，其它富水的断层带及Ⅱ类围岩地段采用小导管进行预注浆。边墙设Ф5cm软式透水管盲沟，间距10m布置一环，并在隧道喷混凝土与模筑衬砌之间设复合防水板，其他围岩地段及特殊附属洞室，设置风机等地段在初期支护与二次衬砌之间设复合防水板，边墙设Ф5cm软式透水管盲沟，间距10m布置一环。5.4.7.3弱富水段、贫水段，边墙设Ф5cm软式透水管盲沟，间距15m，初期支护和二次衬砌间设1.5mmLEPD防水板。5.4.7.4.全隧道墙脚纵向设Ф10cm软式透水管盲沟，与环向盲沟、墙脚泄水孔三通连接。5.4.7.5.对衬砌环节缝认真处理。在衬砌台车设计时，设计出定型挡头板，制作安装严密，确保接缝无漏浆，无杂物，同时在施工接缝处设置橡胶止水带。洞内设双侧高式水沟及中心水沟排水。5.4.施工机械与人员组织5.4.1.人员安排洞口主要工序全部推进后按要求计划配备施工需要的出工人数，按每日三班制配备，并且包括洞外必要的附属辅助的作业人员。隧道采用先拱后墙法，参考《隧道施工手册》本隧道设一个专业施工队伍，编制135人。其中管理人员10人，负责全队的现场管理、技术管理及日常事务，下设7个工班，具体劳动力安排见表20。表5-2劳动力安排表5.4.2.机械设备配置机械设备配套从本标段隧道工程特点出发，本着既要与施工方法相匹配，又能满足施工需要的原则，结合质量工期要求，做到既先进，又经济，合理配备。同时，还充分考虑设备的完好率和出勤率，拟投入本标段隧道施工的主要机械设备见表21。表5-3隧道主要施工机械配置表5.5.质量保障体系5.5.1.质量目标与方针本工程的质量目标为“开工必优、一次成优，单位工程一次验收合格率100%，优良率95%以上”。质量方针为“永恒追求更好，向顾客提供满意的优质产品”。5.5.2.质量管理组织机构及工程质量管理责任制项目经理部成立“质量管理领导小组”，由项目部经理牵头，项目部总工程师、项目部各有关业务部门人员和各施工队队长、主管工程师和专业工程师参加。同时形成内外贯通、纵横到位的质量组织机构。在此基础上形成完善的质量管理体系,实行质量管理责任制。把安全责任分解到人，做到横向到边，纵向到底。使每一项安全工作标准，都有专人负责，有定期的考核制度和办法。建立以项目总工程师为首的施工技术管理系统，下设工程部、负责项目施工技术管理工作。认真执行IS9000系列标准，制定和执行岗位责任制，编制科学合理的实施性施工组织设计，作业指导书以指导施工，认真执行开、竣工报告制度，技术交底制度、技术交底制度、测量复核制度、图纸审核制度。技术人员按专业分工负责，专业技术人员既是该序技术负责人又是施工负责人，工程按关键工序分工负责，配备有丰富经验的技术工人，确保每道工序的工程质量。组建精干、高效的技术管理机构（工程部），参与该项目施工技术管理及关键工序监督，坚持月、旬质量检查制，并实行优质优价，验工时奖罚兑现。5.5.2.1项目经理、项目副经理质量职责：a、根据设计文件和技术规范,组织制订确保工程质量的具体措施。b、根据质量计划，结合项目工程的实际，建立健全组织机构，落实质量责任制。c、及时推广保证工程质量的先进施工方法，表彰奖励质量管理先进集体和个人。d、加强质量管理知识学习，支持质量检验人员的工作，主持召开QC小组成果发布会。e、坚持“质量第一”的思想，全面推进创全优工程活动。总工程师质量职责:a、在项目经理的领导下，组织制订本工程的质量保证措施和工程创优规划，组织建立QC小组进行攻关活动，大力推广新技术、新工艺、新材料、新设备。b、严格执行技术标准和规范检验质量检验管理，并对其工作质量负责。d、监督检查采购物资的检验和试验及设备的控制，主持不合格品的评审和处理。e、推广应用统计技术，加强文件和资料的控制，建立质量记录。f、制订和实施纠正措施和预防措施，严把“图纸、测量、试验”关。g、主持编制项目工程实施性施工组织设计，明确其技术保证和质量保证措施。h、组织推广和应用“四新”技术，主持关键工序和人员培训，编写有关成果报告和施工技术总结。5.5.2.2.质量管理过程中，我部将严格执行八项制度:a、工程测量双检复核制度b、隐蔽工程检查签证制度c、质量责任挂牌制度d、质量评定奖罚制度e、质量定期检查制度f、质量报告制度g、竣工质量签证制度h、重点工程把关制度。项目部每月一次、队每周一次组织定期工程质量检查；对每次检查的工程质量情况及时总结通报，奖优罚劣。各级质检人员坚持做好经常性质量检查监督工作，及时解决施工中存在的质量问题，预防质量通病，杜绝质量事故，使工程质量在施工的全过程中始终处于受控状态。5.6.3.施工过程控制5.6.3.1.严格执行ISO9002系列标准，并根据本工程的合同要求，完善质量保证体系，保证工程质量优良率达95％以上。5.6.3.2.建立以项目经理为组长,项目总工程师为副组长，各部门负责人为组员的创全优领导小组，主持和组织项目创优活动，实行总工程师质量总负责，质量管理工程师专职监察，各单项工程和施工工序、工艺负责人和技术负责人质量责任制，使创优落实到人头和各项具体工作中，做到分兵把关，层层包保。5.6.3.3.运用全面质量管理原理，抓好施工全过程质量控制，开工前即组织技术人员及有关管理人员、生产骨干熟悉设计标准和相关施工规范，制定实施性施工组织设计的同时，一并制定施工细则和质量措施。施工中，首先把好技术标准关，作好技术交底；其次抓好测量复核和试验检验；第三，严格施工纪律和劳动纪律，严格各工序质量检验与控制，确保工程一次合格，一次成优。5.6.3.4.认真执行质量管理制度，把施工图审签制，技术交底制，质量自检、互检、专检“三检制”，隐蔽工程检查签证制，安全质量检查评比奖罚制，验工计量质量签证制，分项工程质量评定制，质量事故（隐患）报告处理制等行之有效的质量管理制度，具体到施工活动中去，使质量控制做到群专结合，上下结合、内外结合、贯穿施工全过程。5.6.3.5.开展技术培训，组织技术攻关，解决质量管理中的难点，对本工程中的隧洞光爆衬砌外观等关键部位，分别成立QC小组和技术攻关小组，解决施工技术难关，确保工程创优。5.6.3.6.坚持“预防为主，检验把关相结合”的方针，加强对原材料，中间产品质量的检验，杜绝不合格材料在工程中使用，按规定及时检验混凝土强度，据以指导配合比调整或改进施工工序，达到结构工程内实外美。5.6.3.7.工程质量、工作质量与分配挂钩，并将优良工程质量奖，奖励在施工中表现好的施工班组和个人。5.7.安全文明施工管理5.7.1.组织机构5.7.1.1.建立安全生产文明施工领导小组，由项目经理任组长，技术负责人、安全员为副组长，施工员、材料员等其他（根据需要）为组员，明确岗位责任，奖罚兑现。5.7.1.2.根据施工组织设计和公司要求，结合工地实际情况，制定工地安全生产、文明施工制度的奖罚办法。5.7.1.3.凡安全防护措施不齐备，存在严重隐患。或管理人员盲目指挥，安全无保证一时，安全员有权令其停工，坚持一票否决制。5.7.2.安全管理目标与原则a、无死亡事故。5.7.2.1.无重伤事故，全年轻伤率不超过2‰。5.7.2.2.无火灾及重大交通责任事故。5.7.2.3.一般事故隐患整改率达95％以上。5.7.2.4.特殊工种全部持证上岗。5.7.2.5.施工现场安全合格率100％，优良率50％以上。5.7.2.6.安全全面达标，争创市文明施工工地。5.7.2.7.安全目标（伤亡事故控制目标，安全达标，文明施工目标）年、月都要控制达标计划，目标分解到人，责任落实，考核到人。5.7.2.8.安全管理的原则“谁主管，谁负责；谁检查，谁监督；谁上岗，谁落实；”5.7.3.安全生产基本要求为了加强牛湖山隧道工程建设的安全管理，保证良好的安全环境，给施工创造一个良好的条件，保证人身和财产的安全，本隧道施工的安全生产基本要求如下：5.7.3.1.贯彻“安全第一，预防为主”方针，管生产必须管安全，做到安全工作与生产任务同时计划、同时布置、同时检查、同时总结、同时评比，安全防护措施提前施工，经验收合格后交付使用。5.7.3.2.加强安全生产的宣传教育，工人报到后，按在册人数开会宣传有关法规、规章制度，由项目经理与每个人签定《安全生产合同书》，未经教育培训和签定合同书的人员不准上岗作业。5.7.3.3.每个分部分项工程，按工种由项目经理或施工员，向班组做安全交底，交底要求具体、明确，要有正式的书面记录和签字。特殊工种，如架子工、塔机工、电工等分别按安全技术标准规程做专项技术交底，形成书面文字，签字后交付作业。5.7.3.4.每月安全领导小组作一次工地的安全检查，平时，针对存在的问题，及时分片或分组开会教育，令其整改。5.7.3.5.每天安全员和班组长向班组安全讲话，检查安全准备工作，紧跟生产制度，进行监护，对违章作业，及时纠正，对冒险作业，坚决制止。其教育或均需记录签字，以示慎重敲响警钟。5.7.3.6.严格“三件宝“的使用，上班不戴安全帽的高空作业不系安全带的一次罚款5-30元，不听劝阻的，停止其作业。5.7.3.7.严禁酒后上班，不准打赤脚、穿拖鞋、硬底鞋上班。不准高处向下扔物品，违规罚款5-30元。5.7.3.8.“四口”，坑、井、易燃易爆场所，电源装置和危险地带，设置护栏，夜间设红灯示警。5.7.3.9.特殊工种，如电工、架子工、焊工，起重工、机械工等必须持证上岗，无证人员不准进行操作。5.7.3.10.机械设备有漏电保护装置和接零接地，施工电线架空搭设，不准线拖在地上，开关、插座集中在配电箱内，有防雨装置由电工专职管理。5.7.3.11.经常对机械设备进行检查维护保养，每天上班试运行运转后才能进入施工操作，严禁塔机等机械设备带病作业。5.7.4.项目文明施工基本要求5.7.4.1.执行政府有关文明施工规定，进行经常性的文明施工教育，完善“五牌二图”，即工程概况牌、管理人员名单和监督电话牌、消防保卫牌、安全生产牌、文明施工牌和施工现场总平面布置图、建筑物效果图，标明工程要点和主要施工人员。5.7.4.2.必要时在施工红线内，作240围墙与周边隔离。外墙抹灰刷白写大幅安全生产、文明施工、保证工程质量等警示标语和标志，邻街工程必须搭设封闭通道或封闭棚才能施工。5.7.4.3.按“门前三包”要求，责成值班人员天天打扫环境，看护好绿化，不因施工受到损坏。5.7.4.4.施工场地需硬化处理，保证道路排水畅通，防止泥浆、污水、废水乱流和堵塞下水道，工地无积水现象，雨天车辆进出由专人冲洗车辆，不让泥浆带入公路。5.7.4.5.挖排水沟有组织排放施工用水，设沉沙井沉淀，不让污染道路、环境，临近坡、岩、低洼地，有防洪防跨塌措施。5.7.4.6.各种材料必须按施工平面图位置堆放，保证施工道路平整、畅通。散堆材料随用随收堆，钢材成捆堆放在雨棚中，水泥在库房中分类堆码整齐，用后的器材及时清场，将剩余材料回收到指定地点堆放好。5.7.4.7.超过噪音限度的施工作业，必须控制，如元盘锯，刨木机等，尽量安排白天工作，不在夜间使用。5.7.4.8.作好施工现场灭鼠蚊蝇工作。严禁赌博，打架斗殴，违者罚款10～100元。5.7.4.9.工人进场，按身份证进行登记造册，并向当地派出所办理暂住手续，防止作案人员混编入民工队伍中间。5.7.4.10.家属来访，不准在作业现场交谈，特别是老人小孩，不准进入施工现场。5.7.4.11.材料堆放：建筑材料、构件、料具、模板、脚手架等按总平面图布置，堆放整齐并进行标识，做到工完场地清。建筑垃圾及时清运。5.7.4.12.施工作业区与办公、生活区明显划分并派专人进行清扫，宿舍周围环境卫生、安全。5.7.4.13.加强现场防火教育，落实消防措施，配备足够的灭火器材。5.7.4.14.施工现场经常开展卫生防病宣传教育，设置厕所并派专人打扫。食堂符合卫生要求，建立食堂卫生责任制，保证供应卫生饮水，生活垃圾的存放设有专用容器并设专人管理，及时清理。5.7.4.15.建立治安保卫制度，负责施工现场及住地的安全，做到责任分解到人，无失盗事件发生。5.7.4.16.采取防粉尘、防噪音措施，把粉尘和噪音降到最低程度。5.7.5施工现场临时用电安全5.7.5.1.编制临时用电施工组织设计和制定安全用电技术措施及电气防火措施。5.7.5.2.外电线路的安全距离，必须符合《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46—99）的具体规定。5.7.5.3接地与接零保护系统采用TN－S系统。保护零线与工作零线不能混接。5.7.5.4配电箱开前箱符合“三级配电两极保护”的要求，做到“一机、一闸、一漏、一箱”的要求，电箱要有门、有锁、有防雨措施。5.7.5.5.照明专用电路要有漏电保护，室内线路及灯具安装高度不得低于2.4m，潮湿作业作用36V以下安全电压。5.7.5.6.配电线路的电线不得老化、破皮。使用五芯线或电缆。5.7.5.7.不能用其它金属丝代替熔丝。5.7.5.8.用电档案内容齐全由专人管理，电工巡视维修记录填写真实。5.7.6.现场防火须知5.7.6.1工地保持场容场貌整洁卫生，弃渣弃物应集中倾倒入垃圾桶和垃圾坑内。5.7.6.2.施工污水必须两次澄清（1～1.5m3沉沙井两个）后排入沟内。5.7.6.3.出场运渣车辆必须冲洗后上公路，不准带泥行驶。5.7.6.4库房及民工住房、厨房应有防火宣传标语，应设置防火灭火和其他消防装置。5.7.6.5.易燃易爆品应有专人管理，有符合规范要求的库房设施。5.7.7班前安全活动制度5.7.7.1.各施工班组作业前，应明确当天的工作任务，必须针对性安全交底。5.7.7.2.工作前，必须对操作者的安全防护用品进行检查，不合格者，不准施工作业。5.7.7.3.作业前，应对施工区域内的机具、设备、工用具、脚手架等进行全面检查，发现隐患立即消除，排除环境中的不安全因素。5.7.7.4.了解职工的身体状况，身体不适、有病者不得从事施工作业。5.7.7.5.对安全作业点应特别提出，采取相应的防范措施。5.7.7.6.不准打架斗殴，不准赌博，违者罚款50~100元。5.7.7.7.认真作好安全活动记录和文明施工检查记录。5.7.9.个人安全防护加强对施工作业时的安全防护知识的学习和培训，关键的岗位必须考得上岗证才可上岗，提高对潜在危险的分析辨别能力，增强自我保护意识，坚决贯彻工程项目部安全管理措施，认真落实岗位的安全管理责任。进入施工现场所有人员戴好安全帽，凡从事2米以上的无法采取可靠防护设施的高处作业人员必须系好安全带，从事电气焊作业人员要使用面罩或护目镜，特殊人员持证上岗，并佩戴相应的劳动保护用品。6.隧道附属设施设计6.1.设计原则与规定隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。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常的防排水系统。当采取防排水工程措施时，应注意保护自然环境。当隧道内渗漏水引起地表水减少居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水措施，减少地下水的渗漏。隧道地表沟谷、坑洼积水、渗水对隧道有影响时，宜采用疏导、勾补、铺砌和填平等处治措施。废气的坑穴