某特长隧道设计

某特长隧道设计1

概况某公路共划分为高速路段和二级路段，其中高速路段路线长度25.858km，设置隧道三座，隧道长度占路线长度的34.1％；二级路段路线长度56.193km，设置隧道七座，隧道长度占路线长度的14.37％。2某特长隧道设计

某公路共设置特长隧道两座，均在高速路段，即XXX隧道和YYY隧道。

2.1

隧道设计简况

a．隧道计算行车速度：60km／h；

b．隧道建筑限界：单洞净宽9.25m=2×3.5m+2×0.5m路缘带+2×0.25m余宽+0.75m检修道；净高5.0m。

c．隧道主洞内空断面拟定为R1=520cm、R2=758cm、拱高7.0m的三心圆拱曲边墙结构。

d.围岩类别总体较低；两座隧道围岩类别统计如表1。

2.2

地质概况

2.2.1

XXX隧道

XXX隧道位于岷江右岸，进洞口位于江家院子附近，为紫坪铺镇都江村所辖。隧道越岭山脊为XXX、云华山。

隧道穿越地层为第四系和三叠系须家河组。三叠系须家河组按岩性组合特征分为三段，一段在区内缺失，隧道穿过地层主要是二、三段，其中隧址区内三段仅出露下部地层，二段分十五个岩性层，其中单数层多以泥岩为主、夹粉砂岩或炭质泥岩及煤线；双数层则以砂岩或粉砂岩为主夹泥质岩类。

隧址区位于龙门山构造带中南段，二王庙断裂(龙门山前山断裂)与映秀断裂(龙门山中央断裂)所限制的断块上，其间展布了一系列走向北东—北东的背、向斜以及逆冲断裂，其中褶皱轴面，断层倾向均向北西倾斜，剖面上呈叠瓦状产出。隧址区内褶曲为龚家向斜、龚家背斜、沙金坝向斜，断层共10条，多为走向逆冲断层，均与隧道轴线正交或大角度相交。

隧道正常涌水量为17070m3／d(双洞)，最大涌水量为22763m3／d(双洞)。

2.2.2

YYY隧道

YYY隧道位于岷江左岸都江堰YYY镇-汶川映秀镇间的茶坪山以南地段，地形起伏较大，受岷江切割。

隧道穿越主要地层为三叠系上统须家河组和元古代侵入岩：

三叠系上统须家河组二段(T3xj2)为隧道洞身穿越的主要地层，划分为8个岩性层段。单数段以泥岩为主夹少量炭质泥岩、粉砂岩或砂岩；双数段以砂岩为主夹少量炭质泥岩。

三叠系上统须家河组一段(T3xj1)分布于出口洞身段。中部及上部以深灰色薄一中厚层状泥岩、泥质砂岩为主，夹少量深灰色中厚层状细-中粒砂岩；下部为深灰色中-厚层状含砾砂岩，砾石成分主要为侵入岩。

元古界火成岩(pt2-3)分布于隧道出口段一带。为晋宁-澄江期侵入岩，主要岩性为浅灰、灰白色块状花岗闪长岩。

隧址区位于映秀大断裂(F3)与YYY断裂(F2)之间，为龙门山彭灌推覆构造带中相对稳定和简单的地质块体，发育两组向斜和一组背斜。断裂相对稀少，隧道仅穿越邢断裂，以及一些次级小型断裂。地层走向总体表现为北东，倾向北西或南东，倾角50°~80°。

正常涌水量为7837m3／d(双洞)，最大涌水量为18245m3／d(双洞)。

2.3

隧道设计中主要问题及对策措施

2.3.1

大变形地段处理

YYY隧道埋深段大于700m的中—厚层状泥质岩可能发生轻度大变形。针对可能发生大变形地段设计采用加强初期支护，如加长、加密锚杆，采用可缩式钢架，同时加大预留变形量，加厚模筑混凝土衬砌进行处理。

2.3.2

瓦斯处理

隧址区煤层属无突出危险煤层，瓦斯涌出量<0.5m3／min，属低瓦斯隧道。针对低瓦斯隧道设计采取加强瓦斯监测，加强施工通风的方式，同时防水层采用全封闭结构，以防止瓦斯气体逸人。

2.3.3岩爆地段处理

隧道埋深大于500m的厚层砂岩地段可发生轻微岩爆，设计采用喷钢纤维混凝土，加密短锚杆的方式进行处理。

2.3.4

Ⅱ类围岩跨越断层有可能发生涌突水地段的处理

XXX隧道穿越龚家向斜、F11-2断层带附近及沙金坝向斜、F10断层带附近，施工中可能出现涌突水现象。设计采用超前钻孔探测前方涌突水情况，如单孔流量大于2m3／h，按设计要求进行超前预注浆止水处理。

2.3.5

小净距隧道设计

XXX隧道汶川端洞口为小净距隧道段，设计根据地质、两线间净距共划分为三段处理：

a．Ⅱ类围岩地段，左右洞间岩柱厚度为3.75-8.53m，同时又为浅埋段。设计在隧道间中岩柱采用水平对穿式低预应力局部粘结锚杆加固岩体，设计预拉力90kN，约束中岩柱塑性区扩展，使其具备足够的强度和稳定性。同时加强初期支护及二次衬砌处理。

b．Ⅲ类围岩地段左右洞间岩柱厚度为8.63-12.36m。设计中岩柱采用水平低预应力长锚杆加固，设计预拉力90kN，同时适当加强初期支护及二次衬砌。

c．Ⅳ类围岩地段左右洞间岩柱厚度为12.82-21.86m。该段所处围岩类别较高、净距较大，设计对中岩柱采取局部长锚杆加固措施，其他结构设计参数同一般的分离式隧道。3

施工中出现的问题及对策措施

某于年正式开工建设，在施工中主要存在的问题是瓦斯问题、初期支护变形问题。

3.1

瓦斯问题

XXX、YYY隧道原地勘评定为低瓦斯隧道，设计按低瓦斯隧道施工提出了相应的要求。但在施工过程中多次发生瓦斯燃烧，年3月6日XXX隧道进口左洞发生瓦斯燃烧伤人事故，YYY隧道进口也曾多次发生过瓦斯燃烧事件。年5月13日YYY隧道进口左洞掘进至K21+710处瓦斯浓度超标，采用瓦斯检测仪实测隧道内已衬砌段落瓦斯浓度达到0.4％-0.5％，掌子面一般在0.6％-0.7％，局部达到1.0％以上，施工单位更换了风机及通风管，经数小时加强通风后，隧道内已衬砌段落瓦斯浓度依然达到0.2％，掌子面局部仍然达到1.0％左右，瓦斯浓度依然超标，后经有判定资质单位计算确定为高瓦斯工区段，同时确认YYY隧道为高瓦斯隧道。

针对高瓦斯隧道设计按《公路工程施工安全技术规程》要求执行，同时以《铁路瓦斯隧道技术规范》作为参考，主要采取了以下对策措施：照明器材、电气设备与作业机械使用防爆型；相应按高瓦斯隧道提出了施工中瓦斯浓度检测，爆破作业，施工通风，焊接等工作的要求。

3.2

初期支护变形问题

YYY隧道施工一年多来，进出口均存在初期支护一定程度的变形，变形最大1m左右，造成初期支护侵入二次衬砌限界。

3.2.1

变形原因分析

(1)地质原因

施工开挖发现围岩节理、裂隙发育，裂隙面多光滑，局部柔皱，开挖后易造成层间滑动；同时次级小型断裂多，施工中多次开挖发现层间局部小断层，开挖揭露断层特征主要体现在：局部柔皱强烈、有滑动镜面或方解石脉充填；地下水发育，多有淋雨状、线状或小股状水出现。

(2)施工原因

a．开挖爆破：爆破质量差，隧道超挖较普通，隧道超挖(或欠挖)造成应力集中；同时爆破进尺大，每次开挖爆破进尺在1.5—2.0m。

b．初期支护质量：钢筋网不贴初喷混凝土施作，钢筋网片后面回填片块石；锚杆注浆效果差(或锚杆长度、根数不够)，锚杆后端根本未注浆锚固到位，锚固端未进入稳定基岩；钢架架设不设置垫块临空设置，造成钢架不能及时受力，不能及时抑制围岩变形(初期以较小力可控制)；台阶法施工钢架脚处理不当，有时钢架脚基础长期水浸泡软化。

(3)监控量测与施工工序

a．仰拱未及时开挖封闭，致使支护不能封闭成环。

b．监控量测收敛变形稳定后未及时施作二次衬砌，二次衬砌滞后较多，部分段落在监控量测收敛变形稳定后近半年时间都未作二次衬砌，导致变形过大。

3.2.2

变形处理措施

变形开裂侵限较少，一般小于10cm(11类围岩地段保证衬砌厚度30cm，Ⅲ类围岩地段保证衬砌厚度25cm)，初期支护稳定地段，二次衬砌采用钢筋混凝土结构并及时浇筑。

变形开裂侵限较大，一般大于5cm应撤换原有初期支护重新施作，具体施作方法：

a．施作临时工字钢支撑，避免变形过大或造成坍塌。

b．系统锚杆(或小导管)注浆加固围岩。

c．撤换侵限变形的初期支护。

d．按原设计厚度施作二次衬砌，二次衬砌改为钢筋混凝土结构。4

结语

公路隧道按新奥法施工，施工中加强监控量测工作动态设计调整支护参数是必要的，同时也是合理的。结合某一年多施工现状，下面几个问题值得讨论：

a．公路相关规范中未明确划分瓦斯隧道等级，因为参考《铁路瓦斯隧道技术规范》瓦斯等级的划分直接影响施工工艺、设备以及支护防护等级，影响工程造价。

b．关于软弱围岩地段二次衬砌施作时机问题，按新奥法施工原理一般在深埋段强调的是变形速率为0.12mm／d时才施作，对于软弱围岩或极软岩是否按此标准实施值得探讨