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我國是一個發展中國家,舉國正在進行大規模的基礎建設活動,尤其是西部大開進行得如火如荼,西部正是我國高原多山地帶。由于隧道在縮短線路長度、穿越不良地質地段、提高道路的可靠性和安全性及在運營階段比路塹因滑坡、落石等病害維修費用少等方面的優點及國防意義上的隐蔽性,因此在未來的幾十年内中國必将設計及修建大量的鐵路、公路隧道。
這類隧道主要工程特征是:
隧道支護結構的類型:
複合式襯砌是與噴錨支護和新奧法施工結合起來進行的。具體做法是先在洞壁表面上噴射一層混凝土(5~20cm厚),有時也同時施加錨杆,凝固以後形成一個薄層的柔性支護結構,允許它有限度地産生變形,把圍岩因開挖坑道而引起的形變能量盡量吸收,并把洞壁的位移逐漸地穩定下來,使外襯與圍岩共同組成的初步支護體系處于平衡狀态,
在施工的同時,及時地量測支護變形的信息,把這些信息反饋到施工和結構的設計中去,據以确定内襯的最佳施作時間和适宜厚度,在外襯變形基本穩定以後,再施作内襯。
複合式襯砌既能調動圍岩的自承能力,又可以充分發揮結構的承載能力。
圍岩與支護結構平衡狀态
2
常吉路隧道設置一覽表
01
技術标準
隧道淨寬: 0.75 0.25 0.5 2×3.75 0.5 0.25=9.75m
淨 高: 5.0m
設計行車速度:80km/h
CO允許濃度: 正常運行 200ppm
發生事故時(15min)250ppm
02
設計規範
《公路隧道設計規範》JTJ026-90
《公路隧道通風照明設計規範》JTJ026.1-1999
《公路工程技術标準》JTJ001-97
《公路工程抗震設計規範》JTJ004-89
《錨杆噴射混凝土支護技術規範》GB50086-2001
《地下工程防水技術規範》GB50108-2001 。
隧道淨空斷面圖
03
隧道洞門設計
常吉路隧道以“早進洞、晚出洞”為原則,洞門型式結合實際地形、地質情況選定。
結構形式有端牆式洞門和削竹式洞門。
端牆式洞門牆頂依山勢設計成流線型,端牆正面鑲深色花崗岩,拱圈及帽石正面貼瓷磚進行飾面美化。邊仰坡及明洞頂采用植草綠化。
為了施工時順利進洞,避免大開挖,控制邊仰坡高度,在洞門的成洞面均設置了錨噴防護。成洞面仰坡開挖,在施工過程中注意從上到下,邊開挖邊防護,嚴禁放大炮。
端牆式洞門牆(流線型)
成洞面加固設計示意圖
04
隧道結構設計
隧道結構設計以新奧法原理為指導,除明洞外,各類襯砌均采用複合式襯砌。Ⅱ、Ⅲ類圍岩初期支護和二次襯砌共同承載,按承載結構設計。Ⅳ類圍岩由初期支護受力,二次襯砌按構造要求設計,作為安全儲備。隧道以中空錨杆(砂漿錨杆)、噴射砼作為初期支護,以鋼筋砼(Ⅱ類圍岩)、素砼(Ⅲ、Ⅳ類圍岩)作為二次襯砌,初期支護與二次襯砌間設置複合防水層。
複合襯砌支護設計參數表(連拱隧道)
Ⅱ類圍岩複合襯砌構造圖
Ⅲ類圍岩複合襯砌構造圖(連拱隧道)
明洞設計荷載隻考慮回填土荷載及結構自重荷載,頂部回填土不容許超過設計回填厚度,以保證結構工作條件與設計吻合。
隧道内路面為水泥混凝土路面,從人行道起兩側邊牆4.0m高範圍内鋪設瓷磚,其餘部分皆塗防火塗料。
隧道超挖要求控制在設計回填量以内,Ⅱ、Ⅲ類圍岩超挖采用C20噴射砼回填,Ⅳ類圍岩超挖采用模築砼回填。
05
輔助施工設計
1洞口長管棚
設置在較差的Ⅱ類圍岩淺埋地段或偏壓地段,采用外徑為108mm、壁厚6mm熱軋無縫鋼管制作,長度30~40m,由基本段為3m、6m的兩種無縫鋼管采用絲扣連接而成,連接點要求錯開。環向間距50cm,注漿采用水泥-水玻璃漿液;定位和導向采用C25号鋼筋混凝土套拱,套拱要求在明洞外輪廓線以外施作。要求在長管棚施工完成後,在其保護下再進洞。
2超前注漿小導管
設置在Ⅱ類圍岩和Ⅲ類圍岩淺埋地段,采用外徑為42mm、壁厚3.5mm熱軋無縫鋼管制作鋼花管注漿加固,小導管環向間距30cm注漿采用水泥-水玻璃漿液;要求注漿完成後将小導管尾部焊接在鋼拱架上。
3 超前錨杆
設置在Ⅲ類圍岩一般地段,用于加固拱部軟弱圍岩;錨杆采用Φ22砂漿錨杆,錨杆環向間距50cm;要求錨杆保持不小于1.0m的搭接長度,尾部焊接在系統錨杆的尾部。
超前注漿小導管示意圖
超前錨杆示意圖
06
防排水設計
區域圍岩地下水以裂隙水為主,隧道防排水設計采取防、排、堵相結合的綜合治理原則,即在暗洞段複合襯砌間設防水層,在牆腳上設有洩水孔,将滞留在噴層與防水層之間的裂隙水引入隧道洞内縱向排水溝,洩水孔間隔5m。隧道拱部及邊牆二次襯砌采用S8防水混凝土作為第二道防水措施,使隧道達到排水通暢、防水可靠、經濟合理、不留後患的目的。
地表水采用截水天溝,洞門頂部排水溝,在邊牆背後設滲水盲溝,使洞内外形成一個完整暢通的排水系統。
防水層采用1.2mm厚PVC防水卷材 無紡布複合防水層;防水劑采用WG-HEA型防水劑,摻量為水泥用量的8%;施工縫采用BWⅡ緩膨型橡膠止水條,沉降縫采用中埋式橡膠止水帶。施工縫和沉降縫處同時設背貼式止水帶作為分區域注漿的分隔帶。
複合防水闆施工應采用無釘工藝施工。
07
隧道的附屬工程及預埋件設計
隧道内路面采用為水泥混凝土路面,厚27cm,其下設置15cmC15混凝土整平層。車行橫洞采用20cm厚水泥砼路面。
隧道内兩側邊牆從人行道起4m高範圍内鋪設瓷磚,其餘部分采用12mmS330防火塗料噴塗。
隧道按250m設置人行橫洞、750m設車行橫洞,(基本每250m有1個橫通道)做為巡查、維修、救援通道。
根據隧道長度、縱坡及交通量等,隧道采用自然通風和縱向射流風機通風兩種形式,射流風機采用SDS112T-4P-30型射流風機,分近、遠期實施。
隧道内全部采用燈光照明。
隧道洞内于道路前進方向右側,每隔50m左右設一消火栓室,每隔250m左右設一消防設備洞室,前進方向左側每隔50m左右設置檢修動力插座。隧道照明電纜普裡卡金屬套管在二襯施工時需對應預埋,隧道的照明和消防設計具體見隧道設備标。隧道監控系統設計及交通工程見相關設計圖冊,隧道施工時必須對照設計圖做好有關部件的預埋工作。
08
連拱隧道施工步驟
1——開挖中導洞
2——中導洞初期支護
3——中隔牆施工、回填右側夯填土及回填砼
4——開挖左洞側導坑
5——左洞側導坑初期支護
6——開挖左洞上台階
7——施作左洞上部初期支護
8——開挖左洞下台階
9——施作左洞防水層、二次襯砌及仰拱
10——開挖右洞側導坑
11——施作右洞側導坑初期支護
13——施作右洞上部初期支護
14——開挖右洞下台階
15——施作右洞防水層、二次襯砌及仰拱
Ⅱ類圍岩開挖施工順序圖
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