1、 桂园隧道设计施工桂园隧道设计施工 交通土建专业隧道工程交通土建专业隧道工程 说说 明明 书书 目录目录 图 表 名 称 编号 备注 隧道设计说明书 1 共 28 页 前言 2 第 3-4 页 第一章：工程概况 3 第 4-5 页 第二章：隧道定位 4 第 5-6 页 第三章：隧道几何设计 5 第 6-7 页 第四章：隧道支护结构设计 6 第 8-10 页 第五章：隧道施工 7 第 10-21 页 第六章：隧道工程质量和工期的保障措施 8 第 21-28 页 参考文献 9 第 28 页 隧道（地质）纵断面设计图 10 隧道建筑限界及内轮廓图 11 隧道洞口洞门设计图 12 隧道 II 类围岩衬
2、砌断面图 13 隧道 III 类围岩衬砌断面图 14 隧道施工场地布置图 15 隧道机械化施工作业程序图 16 隧道防排水设计图 17 隧道施工形象进度示意图 18 锚杆布置示意图 19 前言前言 1 1 概述概述 隧道工程课程设计是土木工程专业交通土建方向 的重要实践性教学环节。在完成专业课隧道工程课程 学习的基础上，对隧道进行设计与施工组织，旨在加深对 隧道工程的认识，初步掌握隧道的隧道定位、隧道几何设 计、隧道结构设计、隧道施工组织设计的方法，做到将所 学的知识融会贯通。通过隧道工程课程设计使学生掌 握隧道工程的规划、设计、施工的基本理论与基本方法， 一方面为学生学习相关课程及进一步扩大
3、知识面奠定必 要的基础，培养学生将所学的知识和理论融会贯通，提高 学生进行系统分析，工程设计以及解决实际问题的能力。 另一方面，培养学生正确的设计思想与方法，严谨的科学 态度和良好的工作作风，树立自信心；培养学生运用所学 的理论知识和技能模拟解决实际问题的能力，提高基本工 程师素质和科学素养；培养学生获取信息，收集文献资料 和运用文献资料的能力，文字与语言表达能力，合作工作 能力，绘图和编写设计文件的能力，巩固，深化和扩展学 生的理论知识与初步的专业技术技能，为毕业设计和将来 学生跨入工作岗位，从事专业工作打好基础。 课程设计是本专业教学全过程中的重要一环，是对四 年来的学习进行全面总结，是完
4、成本专业培养目标培 养隧道建设高级工程技术人才，进行基本训练的一个重要 环节。 经过生产实习和隧道工程专业课的学习后进行隧道 工程课程设计。其目的是巩固已学的专业理论知识，同时 为了使每个学生对隧道基本建设有一个全面的，系统的掌 握，因此，要求学生应独立思考，刻苦钻研，主动，独立 地完成课程设计。 在做课程设计的同时，我们要达到以下几个方面的要 求： 1.巩固和加深对隧道工程规划及设计方法的理解，培 养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，解决隧道建 设及其他建设工程等实际问题的能力。 2.与实际相结合，从而巩固，充实，提高所学到的专 业理论和专业知识。 3.培养学生在设计，计算，绘图，阅读与
5、使用各种资 料，编写技术文件等方面的基本技能得到进一步的提高。 4.通过实际分析，计算，设计，独立思考，深入研究， 掌握隧道设计的基本方法和技巧，提高分析问题，解决问 题的能力。 5.按要求编写课程设计说明书， 能正确阐述设计结果， 正确绘制相关图纸。 6.设计应在规定时间内完成。 2 2 设计依据及技术标准设计依据及技术标准 （一）设计依据（一）设计依据 隧道勘测设计按以下标准、规范及规程进行。 1.公路工程技术标准（JTJ001-97） 2.公路隧道设计规范（JTJ026-90） 3.公路隧道通风照明设计规范（JTJ026.1-1999） 4.公路路基设计规范（JTJ013-86） 5.公
6、路水泥混凝土路面设计规范（JTJ012-84） 6.公路路线设计规范（JTJ011-94） 7.公路工程抗震设计规范（JTJ004-89） 8.公路隧道施工技术规范（JTJ042-94） ( (二二) )主要技术标准主要技术标准 1. 规划道路等级：汽车专用一级公路 2. 设计行车速度：60km/h。 3. 连线道路技术标准按规划道路等级，性质确定。 4. 设计交通量：近期 15000 辆/日，远期 25000 辆/日 5. 隧道建筑限界：限界净宽 9.25m,行车道宽度 2 3.50m，限界净高 5.00m，净空面积 46.75m。 6. 设计荷载：汽车-超 20 级，挂车-120 级。 7
7、. 抗震设防标准。按地震烈度 7 度设防。 第一章第一章 工程概况工程概况 1 自然条件、工程地质自然条件、工程地质 拟建工程桂园隧道属汽车专用一级公路，它位于湘西 北的山岭重丘区，属亚热带季风性湿润气候，春暖多雨， 夏季干热，秋季凉爽，四季分明，严寒期短，暑热期长。 平均降雨量 1357.8mm,平均降雨天数 154.7 天，多集中于 4月，平均降雪天数.天，极端最高气温. ，极端最低气温.。昼夜温差较大，一般 在左右，霜冻期一般在天左右。 隧道跨越区域为山岭重丘区，相对高差约m， 设计桩号为，全长 m。桂园隧道由湖南省政府投资兴建，湖南省公路勘察规 划设计院设计，湖南省公路咨询有限公司监理
8、，中铁隧道 工程局第一工程处施工。年 7 月 1 日开工，主体 工程于年 1 月 1 日竣工。 该隧道受构造影响，山势陡峻，山体破碎。山体植被 发育，进出口为集水谷，雨季山洪较大。经地质勘探判断， 隧道围岩类别主要为，类，区域性地质构造为单斜构 造，岩层较平缓，倾角。岩体多呈厚层状及中 厚层状结构，岩石质软，遇水膨胀，易分化崩解，节理裂 缝发育，没有大的断裂构造及不良工程地质现象。 隧道处在隔水层中，岩石含水性，透水性差,工作区 内无大的地表水体，水文情况较简单。但在隧道施工中， 应重视隧道围岩观察工作，及时发现和预测围岩的变化情 况。隧道围岩情况见表 1。 隧道分段工程地质描述 表 1-1
9、序 号 围 岩 类 桩 号 长 度 m 工程地质 情况 别 1 K0+790-K0+826 K3+875-K3+937 98 泥质砂岩，石英砂岩，砂 质页岩，呈互层状，岩石风化 强烈，节理裂缝发育，呈角砾， 碎石松散结构，并受地表水冲 刷影响，围岩稳定性较差。 2 K0+826-K3+875 3049 泥质砂岩，石英砂岩，砂 质页岩，呈互层状，节理裂缝 发育，呈块石，碎石镶嵌结构， 中厚层状，层间结合较差，基 岩内含微弱风化裂缝水，围岩 稳定性一般。 第二章第二章 隧道定位隧道定位 1 越岭隧道位置的选择越岭隧道位置的选择 山岭是具有陡峭的山坡，沟谷和明显分水线的绵延较 长的高地。垭口则是该绵
10、延高地上的马鞍形低地，一般都 存在于两条沟谷发源分水处。 越岭线路往往是从一条河的流域通过某个合适的山 岭垭口，进入另一条河流流域的线路。越岭线路主要是由 岭顶隧道或深路堑，沿分水岭两侧河谷向下游的引线以及 谷底桥梁或高路堤等三个部分组成。理想的越岭线路位置 是：偏离主线路方向较小，距离短，线路顺直，选用垭口 标高与主线路高差小，两侧展线少，主要技术指标和地质 条件都较好的位置。选择越岭隧道位置主要是选择垭口和 确定隧道标高。 1.垭口选择垭口选择 隧道位置通常是选在接近线路控制点间航空距离最 短，高差最小和两端引线的地形，地质条件等都较好的垭 口处。但以上说的距离短，高差小不是绝对的，要进行
11、综 合比较。如有的垭口虽然距展线起点短，但高差大，需要 大量展线；而距离远的垭口，恰恰是展线需要经过的，并 且是最短的。有的垭口，虽标高最低，但山体厚，穿越山 体的隧道线路长，所以选择洞口标高要使同样长的隧道通 过，进出洞口的高差最小。在实际选线中，有利因素不可 能是齐备的。为此，越岭垭口的选择，必须结合基本方向， 大范围的搜集区域地形，地质，水文等资料，按照工期要 求和可能要用的隧道长度以及两端引线的主要技术条件， 综合政治，经济等因素进行多方案的广泛调查研究和比 选。 2.标高选定标高选定 分水岭的山体，一般是上部比较陡峭而下部比较平 缓。隧道位置定的越高山体越薄，隧道越短，工程量越小。
12、但是，两端的引线却要迂回盘绕以凑必要的高程。这样， 旧使线路坡陡弯多，技术条件恶化，对长期运营不利。在 选定隧道高程时，务必全面衡量，从技术和经济两方面， 尤其是在今后长远运营条件上，做出综合的比较，才能做 出合理的决定。 3.长隧道与短隧道群的比选长隧道与短隧道群的比选 沟谷线路常有长隧道与短隧道群两种方案，由于沿集 水沟岩层风化破碎较为严重，隧道多浅埋偏压，施工中问 题多，沿岸路基病害多，路基加固工程量也大，有的甚至 竣工后还留下后患。但因洞口多，施工面多，工期可缩短。 长隧道方案线短顺直，隧道埋藏较深，但造价相对高，工 期长。因此，一般可优先选择长隧道方案，但若岩层较好， 构造单一，采用
13、隧道群后未出现高边坡路堑，则短隧道群 方案也是合理的。 2 洞口位置确定洞口位置确定 理想的洞口位置应选择在地质条件好，地势开阔，施 工方便，技术经济合理之处。在选择隧道洞口位置时应注 意以下几个原则： 1.洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处，不要 与水争路。因为，一般情况下，垭口沟谷在地质构造上是 最薄弱的环节，常会遇到断层带，古塌方，冲积土等不良 地质条件。此外，地表流水都汇集在沟底，再加上洞口路 堑开挖，破坏了山体原有的平衡，更容易引起塌方，甚至 不能进洞。所以，洞口最好选在沟谷一侧，让出沟心作为 泄水的通路。 2.洞口应避开不良地质地段，如断层，滑坡，岩堆， 岩溶，流砂，泥石流，盐
14、岩，多年冻土，雪崩，冰川等， 以及避开地表水汇集处。 3.不破坏或少破坏地表坡面。当隧道线路通过岩壁陡 立，基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表，以保 持山体的天然平衡。此时，洞口位置就要根据具体情况， 采取贴壁进洞或设置一段明洞，或修建特殊结构洞门。 4.减少洞口路堑段长度，延长隧道提前进洞。对处于 漫坡地形的隧道，其洞口位置变动范围较大。一般应采取 延长隧道的办法，以解决路堑弃土及排水的困难。如工期 允许，可根据“土方调配”来确定隧道洞口位置。 5.洞口线路宜与等高线正交。使隧道正面进入山体， 洞口结构物不致受到偏侧压力。 由于该隧道位于湘西北的山岭重丘区，山势陡峻，山 体破碎，节理裂
15、隙发育，春、夏季雨量充沛，雨季容易爆 发山洪，所以采用正交翼墙式洞门（见图纸 A1） 。 第三章第三章 隧道几何设计隧道几何设计 1 隧道平面设计隧道平面设计 隧道平面线形应尽量避免曲线。隧道如果位于曲线 上，将有下列缺点： 1.曲线隧道内部净空需要加宽，造成开挖和衬砌工程 量的增加； 2.隧道通风条件恶化，尤其是小半径曲线和反向曲线 更为不利； 3.增加了隧道施工难度，如测量，内装，吊顶等工作 困难。 在综合考虑了该隧道跨越区域地形地质，地貌的情 况，连接隧道两端引线的位置以及施工经济性，运营顺畅 性等控制因素后，确定了该隧道的平面线形采用长直线。 （隧道平面设计见图纸 A2） 2 隧道纵断
16、面设计隧道纵断面设计 为了保证隧道内车辆能安全平顺的行使，满足路面以 及洞内地下排水的需要，就必须对隧道内线路的纵断面进 行合理的设计。 桂园隧道全长 3147m，而且它位于我国南部湘西北山 区，年平均降雨量较大，所以为了排水的需要，隧道纵断 面必须设置一定的坡度，根据公路隧道设计规范 ，把 隧道纵坡坡度定为 2%，由于隧道长度较长，考虑采用一 字坡形会使车辆爬坡困难，所以拟采用人字形坡，因为这 种坡形对通风运营不利，在施工过程中要特别注意通风设 施的安装。当坡差大于 3时，车辆行驶就有不平顺的感 觉。为此，在变坡点处应设置竖曲线连接。 （隧道纵断面 设计见图纸 A3） 3 隧道横断面设计隧道
17、横断面设计 公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行 道等的宽度，以及车道、人行道的净高。根据我国公路隧 道设计规范规定，隧道按汽车专用一级公路山岭重丘标准 设计，公路平均昼夜交通量为 15000-25000 辆，设计行车 速度 60km/h。隧道内轮廓为曲墙半圆拱，拱半径 5.75m 曲 墙半径 7.59m。隧道单洞净宽 10m，即 20.50m2 0.25m+20.75 m7.0m，净高 5.00m，隧道路面横坡 2%， 纵坡2%。 （见图纸 A4） 公路隧道的净空除包括公路建筑限界外，还包括通风 管道，照明设备，防灾设备，监控设备，运营管理设备等 附属设备所需要的足够的空间。以及富
18、裕量和施工误差 等。确定隧道净空断面应注意以下几个问题： 1.各级公路隧道行车道的宽度，均按隧道建筑“限界” 的规定设置，隧道内的车道宽度原则上应与前后道路一 致，一般应避免产生“瓶颈”现象。 2.公路隧道是供车辆通行的车行隧道。由于受地质条 件的约束，宽度过大则不经济，施工上也增加难度，所以 开挖面积通常在 100 以下为宜，这样在每个隧道中，原 则上采用对象行驶的最小单位为 2 车道，如果交通量大， 则应设置两条各为单向行驶的 2 车道，即合计为 4 车道的 隧道。大于 4 车道时，原则上隧道也应修成两条以上的 2 车道隧道。 3.单车道的长隧道， 应设有错车道； 超过 2km 的隧道，
19、各国都在 150m700m 的间隔上设加宽带；超过 10km 的 特长隧道，还应设置可供大型车辆使用的 U 形回车场；交 通量大的隧道，考虑设置紧急停车带等。在这些地段隧道 宽度一般要增加 2.5m3m，考虑到净空断面形状应与地 层压力相适应，隧道的净空高度也应适当调整，并且两种 断面之间应有一定长度的过渡渐变断面。 山岭区隧道一般不专门设置人行通道，采用加设护栏 或抬高人行道的方法，以保证行人的安全。隧道内的路面 全部更换很困难，一般应估计到将来可能进行罩面，其厚 度通常按 20 预留。还应估计到冬季积雪等可能减少的 净高。 第四章第四章 隧道支护结构设计隧道支护结构设计 1 隧道支护设计思
20、想与方法简述隧道支护设计思想与方法简述 目前隧道设计还没有统一的模式。在国际隧道协会归 纳的隧道结构设计模型的基础上，从中国地下工程实际出 发，我国目前隧道支护设计主要采取以下四种模式： 1.荷载荷载结构设计模式结构设计模式 这种模式是假定已知地压荷载和地层对结构变形的 约束抗力（前者在浅埋松散岩土荷载条件下为已知，后者 均为假定）的条件下，按弹性地基上杆件系统的结构力学 原理进行衬砌内力计算，这种设计方法的概念与地面结构 设计相近，容易理解，计算也比较简单，受力明确，容易 被设计人员接受，具有一定的实用性。这个方法在一个相 当长的时间内是我国中，小隧道及浅埋隧道的主要设计方 法。但经过长期实
21、践发现，这种设计模式不能反映实际情 况，致使支护结构很厚，材料浪费很大 2.信息化设计模式信息化设计模式 20 世纪 6070 年代，隧道支护设计原则已逐渐被新 奥法取代，逐渐演变出信息化模式，其特点是：隧道开挖 后，把围岩和支护系统力学形态的变化动态作为判定围岩 稳定的依据，把施工监测所获得的信息加以处理并与工程 类比相结合，建立一些必要的判断准则，据此利用量测结 果进行现场反馈，修改支护设计。这种设计、施工、现场 量测为一体，并通过量测信息反馈进行安全施工决策，和 支护系统设计的方法就是信息化设计方法。目前我国公 路隧道设计规范规定衬砌结构设计通过工程类比和结构 计算综合分析确定。 3.连
22、续介质模型连续介质模型岩岩石力学解析法和数值法石力学解析法和数值法 解析法难以适应隧道工程复杂的地质条件，目前应用 较少。常用的数值计算方法主要是岩石力学有限元法，其 次是边界元法。 4.典型类比分析法典型类比分析法 典型类比分析法是当代新奥法隧道工程支护设计的 一种新技术，是在中国新奥法隧道施工实践经验基础上对 信息化设计技术的应用和发展。在隧道开挖前，应用此法 对围岩的变形特性与破坏形态作出定量分析和预测，在施 工中利用围岩量测数据进行位移反分析，修正设计应用变 形速率比值判别法对围岩稳定性支护效果作出定量判别。 由于地质条件的千变万化，上述各种方法各有适用的 场合和局限性，因此重要隧道在
23、进行支护结构设计时应对 多种设计方法进行比较，经验方法和理论方法综合应用。 专家指出，对隧道支护这类尚不能完全弄清的复杂问题来 说，将经验与理论相结合，即半经验半理论的方法是科学 的。地下结构设计不能完全依赖计算，在目前的情况下很 大程度上仍需依据经验和实测，这是当今隧道工程支护设 计最基本的指导思想和原则。 2 桂园隧道的支护设计桂园隧道的支护设计 桂园隧道设计为双拱结构，目前国内同类工程实例较 多，公路隧道设计规范也涉及了这方面的内容。桂园隧道 的设计依据是现代隧道设计理论，采用信息化设计模式， 应用多种方法进行比较，力求作出既安全又经济的设计方 案。在预设计中，对隧道主体工程应用工程类比
24、法，初步 确定支护参数之后，根据新奥法原理和有关典型工程的经 验参数等（如大瑶山隧道） ，对各类围岩预设计支护参数 进行校核计算，并且应用典型类比分析法对预设计的围岩 的破坏变形状态进行初步分析。最后通过施工量测得到围 岩和支护结构变形的信息进行反分析，校核围岩和支护结 构的稳定性。 此外对隧道明洞和浅埋段采用 “结构荷载” 模式对支护结构进行设计计算.。 3.3.隧道衬砌荷载和荷载组合隧道衬砌荷载和荷载组合 公路隧道标准将隧道所承受的荷载分为永久荷载，可 变荷载和偶然荷载。 永久荷载包括围岩压力， 结构自重力， 填土压力及混凝土收缩和徐变的影响力；可变荷载又可分 为基本可变荷载和其他可变荷载
25、，其中基本可变荷载包括 车辆荷载、人群荷载、立交公路车辆荷载及其所产生的冲 击力、土压力、立交铁路列车活载及其所产生的冲击力、 土压力；而其他可变荷载又包含立交渡槽流水压力、温度 变化的影响力、冻胀力等；偶然荷载包括落石冲击力、地 震力、施工荷载，设计中要按他们可能同时出现的最不利 情况进行组合，合理的进行隧道设计。 4.4.隧道衬砌结构按结构力学原理计算的方法隧道衬砌结构按结构力学原理计算的方法 隧道衬砌结构计算的主要内容有：按工程类比方法初 步拟定衬砌断面的几何尺寸；确定作用在衬砌结构上的荷 载，进行力学计算，求出衬砌截面的弯距 M 和轴向力 N 等 内力；验算衬砌截面的承载安全系数 K
26、值。隧道衬砌结构 计算采用荷载结构模式的关键在于解决弹性抗力的影 响。衬砌结构产生的弹性抗力大小和分布形态，取决于衬 砌结构的变形，反过来衬砌结构的变形又和弹性抗力有 关，所以衬砌结构的计算是一个非线性问题，必须采用迭 代解法，或采用某些假定使问题得以简化。 5 5 洞身结构设计洞身结构设计 1 1洞口段洞口段 根据桂园隧道洞口段的地质情况，洞口采用加强衬 砌，喷、锚、网和钢格栅拱作为施工临时支护，二次衬砌 拱墙及仰拱模筑混凝土紧跟开挖进行。施工铺助措施为超 前小导管预支护，以确保洞口段稳固安全。北洞口左线洞 口加强段长 15m，右线洞口加强段长 28.687m，南洞口左 线洞口加强段 25m
27、，右线洞口加强段长 20m，施工时可根 据开挖揭露的地质情况，调整洞口加强段长度。 2 2洞身一般段洞身一般段 按新奥法原理进行设计，采用复合式衬砌，初期支护 以喷、锚、网为主，二次衬砌为模筑混凝土。支护参救根 据结构分析与工程类比相结合确定，类围岩段铺以钢格 栅拱作为初期支护的加劲措施，、类衬砌为设仰拱， 同时围岩较差地段的衬砌向围岩较好地段延伸 10 米。 （围 岩衬砌断面见图纸 A5） 各类围岩隧道衬砌支护参数见表 4-1 支护参数表 表 4-1 项 目 洞口加强段 类围岩 类围岩 初 期 支 护 20 号喷砼 20cm 20cm 15cm 6.5 钢 筋网 20x20cm 20x20c
28、m 25x25cm R25N 锚杆 80x80cm, L=3.5m 80x80cm, L=3.5m 100x100cm, L=3.0m 二 次 衬 砌 60cm 40cm 35cm 仰 拱 60cm 40cm 35cm 铺 助 措 施 超前小导管 钢格栅拱 钢格栅拱 无 第五章第五章 隧道施工隧道施工 1 隧道施工准备工作隧道施工准备工作 隧道施工包括修建隧道的施工方法、施工技术和施工 管理。在隧道施工前，应做好施工准备和施工测量放样工 作，即应做好现场调查研究，核对设计文件和编制隧道施 工组织设计等工作。 公路隧道施工测量放样，应做好洞内施工控制测量、 隧道贯通误差的定测及调整、辅助坑道测量
29、及隧道工程竣 工测量。隧道施工时应做好下列工作： 1.对长大公路隧道设置的精密三角网或精密导线网， 应定期对其基准点和水准点进行校核； 2.对隧道洞内外的水准点、中线点应根据隧道平纵 面、隧道长度等定期进行复核，洞内控制点应根据施工进 度设定； 3.隧道施工测量，包括洞外地表控制测量和洞内控制 测量，其要求应符合公路路线勘测规程 、 公路隧道勘 测 规 程 （ JTJ063-85 ） 和 公 路 隧 道 施 工 技 术 规 范 （JTJ042-94）有关规定和要求； 4.隧道施工测量是隧道工程建设中不可缺少的一环， 他的主要任务是保证隧道开挖按规定的精度要求贯通，使 衬砌结构符合设计要求。因此
30、施工单位必须重视控制点、 基准点、水准点的交接和复核工作，并规定通过三角网或 精密网对各点进行校核，以确保隧道施工精度； 5.隧道测量一般要求精度较高，其桩点必须稳定、可 靠。因为公路隧道在施工过程中很难用其他方法检验结 果，而且测量的是否正确并达到必要的精度，只有在隧道 贯通时才知道。因此，隧道施工测量必须以规定的精度认 真、慎重地进行，避免产生严重的后果，造成浪费和返工。 三角点、导线点布设在视野开阔、通视良好的地方，主要是 为了由于大气折光及地面折光产生的一起误差对导线角的影响。 测量用的平面控制点和水准点设置是非常重要的，要求设置牢固。 洞内控制点的埋石，铁心长度可采用 20cm，亦可
31、使 用顶部有钻孔之螺栓或道钉。埋置深度可根据不同地层选 用 3050cm。 洞内外水准点，可按以下方法设置： 1.设置在坚硬岩石或墓碑上的水准点，应修凿成大于 5cm 直径的半圆顶作标记 2.挖一小洞，放入圆头铁心，并浇注混凝土。铁心为 大于 20cm 的金属棒，顶部制作成圆形，下部制作成倒钩； 3.洞内水准点可与中线点同时埋设，并设在坚硬岩石 上，铁心可用螺栓或道钉。 2 2 隧道施工布置隧道施工布置 1.1.隧道施工安排总体布置隧道施工安排总体布置 根据该隧道的长度、地质条件、工期要求等因素，采 用双洞口掘进。由于该隧道所穿越地层围岩稳定性差，为 、类围岩， 2 2. .主要机械设备主要机
32、械设备 桂园隧道为本标段控制工期的主要工程，因而在机械 设备配备上予以优先保证，并配备先进的机械设备。 桂园隧道按新奥法施工，出渣采用无轨运输，短台阶 三臂液压台车打眼，实施掘进（钻爆） 、出渣（装、运、 卸） 、喷锚（运、锚、喷） 、衬砌（拌、运、灌、捣）等四 条机械化作业线进行。 桂园隧道施工机械配备表桂园隧道施工机械配备表 表 5-1 工序名称 设备名称 机械型号 进口数量 出口数量 钻孔 1.三臂凿岩 台车 2.风动凿岩 机 3.风镐 4.简易台车 5.管棚机 H178 7655 G10 自制 采购 1 40 40 2 0 1 40 40 2 2 装、运渣 1. 轮 式 侧 卸装载机
33、2. 轮 式 侧 卸装载机 3. 自 卸 汽 车 WA420-3 3.5m 3 ZLC50C 2.3m 3 红岩 CQ3029 18T 阿维林 RD030 27T 1 2 3 2 2 1 2 2 2 2 奔驰 2628K 15T 衬砌 1. 混 凝 土 拌合站 2. 整 体 液 压 衬 砌 台 车 3. 混 凝 土 运送泵 4. 插 入 式 震动器 5. 混 凝 土 输送车 HZS-1000 50m 3/h 局制（10m 3） HB30 ZX-60 MR4500 1 2 2 12 3 1 2 2 12 3 施工通风 轴流风机 TZ-100 55kw 2 2 电力、电器 及其他 1.变压器 2.
34、 柴 油 发 电机 3. 低 压 开 关柜 4. 内 燃 压 800KVA 315KVA 120kw VY12/7 4L-20/8 1 2 1 2 2 6 1 2 1 2 2 6 风机 5. 电 动 空 压机 锚、支护 1. 水 平 钻 机 2. 强 制 式 拌合机 3. 混 凝 土 喷射机 4. 灰 浆 拌 合机 5.灌浆机 6. 风 动 凿 岩机 7. 双 液 注 浆泵 FS6011 JS500 PZU-5 310 UB3 7655 2TG-60/210 2 2 6 2 6 3 3 2 2 6 2 6 3 3 3.隧道施工进度计划安排隧道施工进度计划安排 （1）洞身、类围岩，均采用分部开挖
35、法，三臂 液压钻孔台车短台阶法施工、上下台阶一次钻眼、分次爆 破、一次出渣，没循环进尺按 1.0m 考虑，没循环约需 5701min（9.5h） 。 （2）施工测量放样 30min钻孔 140min清孔装药 60min爆破 30min通风排烟尘 30min清理危石 30min 喷锚支护 90min出渣 160min。 （3）主要工序施工安排，见施工进度示意图（图纸 A6） （4）公路隧道施工机械配备表 4.4.临时工程临时工程 （1）隧道施工用电 本公司隧道施工用电以地方供电为主，备用发电机为 辅。即进出洞口端自 10KV 高压引入，分别在进、出洞口 各安设 800KV 变压器一台，施工前进出
36、口分别各配 120KW 发电机过度，同时作为备用电源。洞外低压供电线路采用 三相四线制架空线，隧道内采用电缆线供电，备用 315KV 变压器两台以作为洞内曾压。 （2）隧道施工用水 根据现场条件，本隧道进、出口附近水源较丰富，可 就近自建泵站，采用高位水池供水，确保生产和生活用水 需要。 （3）隧道高压供风 在隧道供风口处，各建高压风站一座，分别安装 6 台 20m 3/min 电动空压机，并配 2 台 12m3/min 内燃空压机备 用，供应进出口施工用风。 （4）隧道内通风三管两路设置 隧道内采用软质风管悬挂于边墙一侧，进行压入式通 风。隧道动力线、照明线分开安装在另一侧的边墙顶部边 缘上
37、。高压水管和高压风管安装在风管同侧临时水沟上 方。隧道底部设置施工道路，顺纵坡段两侧分别设置排水 沟自流排水，反向纵坡段每隔 60m 设集水坑一个，自吸水 泵排水总管集中排出洞外，并做好道路横向排水坡，确保 道路平顺、不积水。 （5）隧道施工通讯 采用有线和无线对讲机相结合的联络方式 （6）隧道施工生产、生活用房 生产生活用房均为自建，其中，生产房屋 1200m 2，生 活用房屋 1000 2 结构形式为石墙、波形瓦。 （7）隧道进口洞口外挡护及排水工程 本隧道在进、出洞口外均需做好引水、排水和挡护设 施，防止水害及山体古滑坡、滚危石及安全。 3 3 隧道主要施工方法隧道主要施工方法 1.1.
38、进洞施工方法进洞施工方法 （1）将洞门及明洞位置挖出。开挖时，采用挖掘机 按设计尺寸位置挖出洞门及明洞位置，避免对洞门仰坡及 边坡的扰动。施工过程中加强对仰坡的观测，如洞口仰坡 在开挖过程中有滑坡迹象，应对仰坡和边坡采取加固措 施，并采取保留核心土的办法，先将明洞和洞门衬砌好， 再挖核心土石方； （2）挖出洞门及明洞位置后，立即衬砌明洞及洞门； （3）待明洞及洞门施工完毕，再向前掘进。 2.掘进开挖方法掘进开挖方法 类围岩地段，采用短台阶上、下半截面法开挖； 类围岩地段及紧急停车带地段，采用台阶分部法开挖，上 断面环行开挖，保留核心土，上、下端面短进尺一次开挖， 或下断面拉中槽挖马口。实施超前
39、支护、锚喷等手段。 3.衬砌支护施工衬砌支护施工 (1)射混凝土 按湿式喷射混凝土施工法实施，并掺用 STC 粘稠剂。 施工要点 选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于 2.5 的硬质洁 净沙或粗沙，粒径 512mm 连续级陪碎石；RC6535BN 型 钢纤维，掺入量 35KG/m3，化验合格的拌合用水； 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； 喷射混凝土前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部 分及所有开裂、破碎、崩解的破损岩石进行清理和处理， 清除浮石和墙角虚渣，并用高压水或高压风冲洗岩石面， 达到清洁干净 喷射混凝土作业采用分段、分块、先墙后拱、自下 而上的顺序进
40、行；喷射作业时，喷嘴做反复缓慢螺旋形运 动，螺旋直径约 2030cm，以保证混凝土喷射密实。同时 掌握风压、水压及喷射距离，减少混凝土的回弹量 隧道喷射混凝土厚度大于 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。两次喷射注意找平岩面，以便铺设 防水层 喷射混凝土终凝时间 2 小时后，进行喷水养护，养 护时间不少于 4 小时 在有水地段，喷射混凝土采用如下措施： a.当水量不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土； 当涌水量范围较大时，可设树枝状导管后喷射混凝土；当 涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土 b.曾加水泥用量，改变配合比，喷
41、混凝土由远而近逐 渐向涌水点逼近，然后涌水点安设导管将水引出，再向导 管附近喷射混凝土。 (1)锚杆 采 用WTD25型 沙 浆 锚 杆 ， 注 浆 压 力 控 制 在 0.51.0Mpa，并注意随时排除孔中空气，对长锚杆按深 埋锚杆排气注浆施工方法的规定实施。 (2)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， 混凝土护层大于 2cm。 4.隧道混凝土衬砌施工隧道混凝土衬砌施工 加强超前及初期支护强度测量，在确保安全的情况， 尽量采用全断面一次衬砌，配置备用拱架以备围岩不稳定 时采取先拱后墙施工。 混凝土衬砌根据围岩测量情况优
42、先采用国产液压全 断面衬砌台车全断面衬砌。洞门及进、出口处于软弱地质 地段，采用组合式钢模板混凝土衬砌。 混凝土拌制在进口洞口设置，各设一座型号为 HZS25 型 25m3/h 自动计量混凝土搅拌站，拌制成品混凝土混合 料，混凝土混合料运输采用 MR4500 混凝土运输车，用四 川夹江生产的 HB30-60 型液压混凝土输送泵如模灌注， 采 用插入式震捣器震捣混凝土。 混凝土衬砌台车定位用 BLZ 型隔爆激光指向仪导向， 现场设工程实验室，配备试验技术人员和设备，负责各种 原材料及混凝土的试验工作，应确保混凝土衬砌量测无 误， 端面尺寸和标高准确， 混凝土衬砌结果内实外美观等。 4 隧道施工供
43、风和供水隧道施工供风和供水 1.隧道供风系统设计隧道供风系统设计 在隧道施工中，以压缩空气为动力的风动机距主要 有：凿岩机、风钻台车、装渣机、喷射混凝土机具，锻钎 机、压浆机等。要保证这些风动机具的正常工作，需有足 够的压缩空气供应，即要有足够的风量和风压供应给各个 风动机具，同时还应尽量减少压缩空气在管道输送过程中 的风压和风量损失，以达到既能保证风动机具进行正常工 作，又能达到降低消耗、节约能源，降低成本及保证施工 质量的目的。 (一)空压机站供风能力 压缩空气由空气压缩机产生供应。空气压缩机有内燃 及电动等类型，空压机通常集中安装在洞口附近，称为空 压机站。空压机站的供风能力 Q 值，取
44、决于由储气筒到风 动机具设备沿途的损失、各风动机具的耗风量、以及风动 机具的同时工作系数和备用系数，即：空压机站的生产能 力 Q 可用式子： (1)(QKqKq m 备 漏)K 式中： K-同时工作系数 K 备-空压机的备用系数，一般采 用 75%90% q -风动机具所需风量，m3/min q 漏-管路及附近的漏耗损失，其 值为： 3 / minqdLm 漏， Km-空 压 机 所 处 海 拔 高 度 对 空 压机产生能力的影响系数 其 中 ： d- 每 公 里 漏 风 量 ， 平 均 为 1.5m3/min2.0m3/min L-管段总长（Km） 同时工作系数同时工作系数 K K 表 5-
45、2 机 具 类 型 凿岩机 装渣机 锻钎机 同 时 工 作 台 数 110 1130 12 34 12 34 K 1.000.85 0.850.75 1.000.75 0.700.50 1.000.75 0.650.50 海拔高度影响系数海拔高度影响系数 km km 表 5-3 海拔 高度 （m） 0 305 610 914 1219 1524 1829 2134 2438 2743 3048 3658 4572 km 1.00 1.03 1.07 1.10 1.14 1.17 1.20 1.23 1.26 1.29 1.32 1.37 1.43 空气压缩机站设在洞口附近，主要是为了减少洞外管
46、 路长度，以免风压损失过多。 为充分发挥设备潜力，应综合考虑电动、内燃空气压 缩机的优缺点， 合理配合使用。 一般对于 1000m 以下隧道， 宜以内燃空气压缩机为主； 对于 1000m 以上隧道宜以电动 空气压缩机为主。空压机站处要求空气洁净，通风良好， 地基稳固且便于设备搬运等。 (二)高压风管内径选择 隧道开挖面工作风压，应不小于 0.5Mpa。空气压缩 机产生的空气压力一般为 0.70.8Mpa 左右。为保证风动 机具的风压，要求钢风管端的风压不得小于 0.6Mpa，这 样 通 过 胶 皮 管 输 送 至 风 动 机 具 的 工 作 风 压 才 不 小 于 0.5Mpa。 压缩空气在输
47、送过程中，由于管壁摩擦、接头、阀门 等产生沿程阻力，使其压力减少，一般称为风压力损失。 钢管的风压力损失P可由下式计算： 2 6 10 2 L V PrMPa dg （） 式中： -摩阻系数 L-输送高压风管管路长度 d-送风管内径 g-重力加速度，g=9.81m/s2 r-压缩空气的容量，在大气压下， 温 度 为00C时 ， 空 气 容 重 为 12.90N/m3；温度为 t0C 时，其容重 为 rt=12.9 3 273 / 273 N m t （），此时，风 力为 P 的压缩空气的容重 r 应为 3 0.1 / 0.1 t r P rN m （） （），P 为空气压缩机 生产的压缩空气的
48、压力，由空压机 性能可知，单位为 Mpa。 V-压缩空气在风管中的速度 （m/s） ， 根据风量和风管面积可求得。 以上计算的风压力损失值若过大，则应选用较大管径 d 值的风管，以达到减少压力损失值，使钢管末端风压不 得小于 0.6Mpa。 风管摩阻系数值风管摩阻系数值 表 5-4 风管内径 风管内径 50 0.0371 150 0.0264 75 0.0324 200 0.0245 100 0.0298 250 0.0234 125 0.0282 300 0.0221 （三）高压风管路安装使用注意事项 管路应敷设平顺，接头密封，防止漏风，凡有裂纹、 创伤、凹陷等现象的差质钢管不能使用 洞内风管路宜敷设在电缆、电线相对的另一侧，并 与运输轨道有一定距离，管道高度不超过运输轨道的轨 面，若管径较大而超过轨面，应适当曾大距离，以免妨碍 运输，不影象边沟施工和排水 动外地段，当风管长度超过 500m，温度变化较大 时，应安装伸缩器；靠近空压机 150m 以内，风管的
