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1、 营盘路湘江隧道设计（c匝道与主线交接段支护与设计）营盘路湘江隧道设计（C匝道与主线交接段开挖施工与支护设计专题） 摘 要本文通过给定地质资料以及设计通行要求，对湘江营盘路隧道进行了纵、横断面设计；通过工程类比法，分别对不同围岩地质条件下的衬砌结构进行了设计与验算；同时对隧道进行了防排水、施工组织设计并对小净距隧道的施工与支护设计方法作了研究。通过C匝道设计专题，研究了主线与匝道相接段：扩宽大跨度段、连拱段、小净距段的开挖掘进与支护设计方法以及合理施工顺序的安排。同时采用地层结构法，运用软件对整个开挖施工过程以及衬砌结构内力进行模拟，并对各支护参数的影响进行探讨。关键词：匝道；小净距隧道；大跨
2、度隧道；数值模拟全套CAD图纸，联系153893706TUNNEL DESIGN OF XIANGJIANG YINGPAN ROAD (SPECIAL SUBJECT OF EXCAVATION AND SUPPORTING DESIGN IN TRANSITION SECTION OF C RAMP AND MAIN LINE)Abstract In this paper, the tunnels cross-section and vertical-section of Xiangjiang Yingpan road were designed, according to the des
3、igning requirement of traffic, with a given geological information. Through the engineering analogy method, different lining structures for different geological conditions of surrounding rock were separately designed and the lining structures were also checked accordingly. The tunnels waterproof, po
4、rtal and construction organization design were also researched, at the same time, the construction and supporting method of small spacing tunnel was studied. In the special design subject of C ramp, the excavation and supporting methods and the reasonable construction sequences of the mainline and r
5、amp connected section were researched, such as, large span section, double-arch section and small spacing section. At the same time, with the stratum structure method , excavation process and lining internal forces were simulated by software, and the influences of supporting parameters were also ana
6、lysised after then.Key words:Ramp；Large span tunnel；Small spacing tunnel； Numerical simulation目 录1 设计资料及要求11.1. 设计资料11.2. 设计要求12 主线隧道纵横断面设计12.1. 隧道纵断面设计12.2. 隧道横断面设计23 主线隧道衬砌结构设计63.1. 衬砌结构设计64 衬砌结构计算84.1. 结构计算85 施工组织设计255.1. 三台阶临时仰拱法施工方案255.2. CD法施工方案276 隧道防排水设计286.1. 设计原则286.2. 防排水设计297 隧道监控量测327.1
7、. 监控量测目的327.2. 监控量测项目327.3. 监测方法338 路面结构设计368.1. 主线隧道路面结构图（非进出口段）378.2. 主线隧道路面结构图（进口段）389 专题：C匝道与主线交界段开挖施工与支护设计389.1. C匝道与主线交界处结构型式分类389.2. 江底加宽段内轮廓线399.3. C匝道与主线交界处支护参数设计419.4. C匝道与主线交界处开挖施工设计439.5. C匝道与主线交界处衬砌内力计算489.6. C匝道洞门设计6710 隧道开挖辅助施工措施6810.1. 洞口管棚6910.2. 小导管注浆7110.3. 超前深孔帷幕注浆7211 参考文献7412 致
8、谢76 营盘路湘江隧道设计（c匝道与主线交接段支护与设计）1 设计资料及要求1.1. 设计资料湘江营盘路隧道工程主线为双洞双向四车道、C匝道为单车道；穿越的地层主要有：杂填土、素填土、淤泥及淤泥质土、粉质粘土、粉细砂、圆砾、残积粉质粘土、强风化板岩、中风化板岩、微风化板岩及断层破碎带，其中主线从湘江底部经过围岩等级为-级、C匝道与主线在江底分岔围岩等级主要为级；隧道经过地段地下水含量丰富；主线连接道路有咸嘉湖路、银盘路、潇湘北路、黄兴南路，C匝道接线道路为湘江中路。1.2. 设计要求湘江营盘路隧道为城市主干路级，设计车速50 km/h，C匝道为城市主干道级：设计车速40 km/h；隧道主线为双
9、向四车道，C匝道为单向单车道；设计使用年限为100年；抗震防烈度为7级；设计水位为高水位按历史最高水位加2m考虑，低水位按低水位减2m考虑；道路荷载为公路级；主体结构安全等级为一级、防水等级为二级。2 主线隧道纵横断面设计2.1. 隧道纵断面设计2.1.1. 纵坡设计标准隧道纵断面是隧道中心线展开后在垂直面上的投影。隧道纵坡以不妨碍排水为宜，纵坡过大对汽车行驶、隧道施工和养护管理都不利。隧道最大纵坡的确定直接影响隧道工程的规模和造价，合理的取值尤为重要。参考城市道路设计规范城市道路对隧道纵断面无特殊规定，不限坡长的纵断面最大纵坡推荐值与限制值当设计时速为50km/h时分别为5.5%、7%。参考
10、公路隧道设计规范，控制隧道纵坡的主要因素是通风问题，一般把纵坡控制在2%以下，超过2%时汽车排出的有害物质会迅速增加，即汽车排出的有害物质随着纵坡的增大而急剧增多。所以综合考虑行车安全性、运营通风规模、施工作业效率和排水要求隧道纵线形应不小于0.3%，一般情况不大于0.3%；受地形等条件限制时，高速公路、一级公路中、短隧道可适当加大但不宜小于4%。参考道路隧道设计规范（上海市政建设规范）隧道纵坡设计应根据设计行车车辆状况予以确定，隧道最小纵坡应不小于0.3%、最大纵坡不宜大于6%。参考国外公路隧道设计工程实例，欧洲在修建水下隧道时由于河床较深不得不加大纵坡，超过7%，挪威甚至达到了14%但实行
11、了相当的交通管制禁止污染较大的货车、柴油车驶入。2.1.2. 纵断面影响因素隧道内纵坡对CO的排放影响并不大，但对烟雾的排放影响非常大，同时又对路线展线有较大影响。事实上，隧道内CO的排放主要由汽车造成，各型柴油车的CO排放大致与小客车一样，所以在以汽油车为主的隧道内，纵坡可适当增大；在柴油车比例较大的隧道内则考虑纵坡对烟雾排放的影响。此外，如果隧道内的最大纵坡限制过小将大大延长展线长度，有时甚至使展线变得不可能。根据这一现象可以在隧道内适当降低行车速度以减少车辆排放从而增大纵坡。加大纵坡虽然降低了速度但克服了相同高差所用的时间却减少了，从而缩短了展线距离和减少了车辆运行时间。2.1.3. 最
12、大纵坡的确定考虑营盘路隧道主要以客运车辆为主兼顾少量轻型货运交通。且在城市中，车辆排放标准高，且通风设施相对公路隧道有所改善，因此在城市道路进行隧道工程设计时可以不考虑公路隧道的要求进行控制。同时可以在隧道运行过程中实行交通管制，限制排污大不符合环保要求的车辆进入。因此综上所述，纵断面设计主要控制参数如下：主线隧道最大纵坡6%，并根据规范限制坡长。2.2. 隧道横断面设计2.2.1. 隧道建筑限界的确定隧道横断面设计主要是对隧道净空的设计。隧道净空是指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。隧道净空是根据“建筑限界”确定的。“限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证车辆安全运行所必需的，是
13、建筑物不得侵入的一种限界。公路隧道建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度及车道、人行道的净高。该隧道是两车道公路 级围岩隧道,根据公路隧道设计规范选取隧道建筑限界基本值如下：行车道宽度,取； 余宽,取；检修道道宽度,取；建筑限界高度,取4.5； 左侧向宽度,取0.5；右侧向宽度,取0.5；建筑限界左顶角宽度,取0.5；建筑限界右顶角宽度,取0.5； 检修道道高度,取0.4；隧道净宽；设计行车速度为，建筑限界左顶角高度与右顶角高度均取；参照规范，横向坡度在本设计中取横向坡度i=2%,向右侧(行车方向)倾斜。图2.1 隧道建筑限界图（单位:厘米）2.2.2. 隧道内轮廓的确定主线隧道分为暗
14、挖段、明挖暗埋段和明挖敞开段，以建筑限界为基础，考虑衬砌结构受力特性、工程造价，并结合以下几种因素拟定内轮廓线：满足建筑限界要求，预留装饰厚度和富余空间；充分考虑通风、照明、消防、供配电、交通工程及排水等隧道运营设施的安装空间。隧道主线各段内轮廓图具体如下（2）主线浅埋暗挖段（单圆画法）隧道内轮廓设计除符合隧道建造限界的规定外，还应满足洞内路面、排水设施、装饰的需要，并为通风、照明、消防、监控、营运管理等设施提供安装控件，同时考虑围岩变形、施工方法影响的预留富裕量，使确定的断面形式及尺寸符合安全、经济、合理的原则。主线浅埋暗挖内轮廓图如下：图2.2 主隧道暗挖段内轮廓线（单位：厘米）（2）主线
15、明挖暗埋段主线明挖暗埋段 主线明挖暗埋段，建筑限界与暗挖段相同，并综合考虑结构受力特性、施工误差、内装空间以及机电设施安装其内轮廓如下：图2.3 主线明挖暗埋段内轮廓线（单位：厘米）（3） 主线明挖敞开段，建筑限界与明挖暗埋段相同，并考虑施工和管线布置的连续性，其内轮廓距建筑限界的距离与明挖暗埋段相同。图如上：图2.4 主线敞开段内轮廓线（单位：厘米）3 主线隧道衬砌结构设计3.1. 衬砌结构设计3.1.1. 结构型式分类根据本工程的平纵设计，主线暗挖段结构型式可分为陆域暗挖段和江底暗挖段，其中前者包括陆域小净距衬砌结构、陆域分离式衬砌结构和陆域地下分岔部衬砌结构，后者包括江底断层破碎带衬砌结
16、构、江底级围岩衬砌结构、江底级围岩衬砌结构和江底地下分岔部衬砌结构。3.1.2. 衬砌设计原则根据公路隧道设计规范，本隧道为双车道-级围岩隧道，围岩条件较差，需设置仰拱。参考公路隧道设计规范（JTG D702004）并结合该隧道的工程地质及水文地质条件，衬砌设计应复合下列规定：（1）对于浅埋暗挖段，采用新奥法进行施工，利用钻爆开挖并及时施作注浆加固圈、初期支护和二次衬砌，此三层支护结构形成全封闭不排水的复合式抗水压支护衬砌结构。（2）对于陆域暗挖段隧道按浅埋暗挖法进行施工，施工需满足地表沉降要求以保证安全。该段隧道在开挖后要及时施作初期支护，且初期支护承担全部基本荷载，二次衬砌作为 安全储备，
17、特殊荷载则由初期支护和二次衬砌共同承担。（3）对于江底暗挖段隧道采用矿山法原理进行设计和施工，考虑到该段围岩主要以级 和级等软弱围岩为主，岩性为强风化中风化板岩，设计采用复合式衬砌，初期支护 和注浆加固圈承担全部基本荷载，且需满足施工安全和控制地表沉降的要求。二次衬砌 施作后，整体支护结构共同承担水压荷载。支护参数设计江底暗挖隧道衬砌结构，初期支护以喷射混凝土、锚杆和钢筋网为主要手段，局部 辅以型钢拱支撑加强，二次衬砌采用整体式现浇钢筋混凝土，并辅助全断面超前帷幕（周 边）预注浆、小导管超前预支护等措施。 陆域暗挖隧道衬砌结构，初期支护以喷射混凝土、错杆和钢筋网为主要手段，局部辅以型钢拱支撑加
18、强，二次衬砌采用整体式现浇钢筋混凝土，并辅助小导管超前预支护。根据本隧道的实际特点及各段落的实际条件，经工程类比和结构计算后拟定支护参 数见下表：表3-1 支护参数表衬彻类型初期支护C35钢筋混凝土二次衬砌C35钢筋混凝土仰拱辅助措施备注25注浆锚杆钢筋网C30喷射混凝土初期支护措施超前预支护措施注浆堵水措施江底断层破碎带衬砌81515全断面双层布置3065，S1265，S12I20b型钢拱5042 超前小导管 L=500，环距 30；全断面布置全断面超前帷幕预注浆，注浆圈 6m，超细水泥水玻璃双液浆预留变形量 12cm江底级围岩段衬砌40050（纵）75（环），边墙布置81515，全断面单层
19、布置2860， S1260， S12I20b型钢拱5042 超前小导管 L=500，环距 30；拱部150布置全断面超前帷幕预注浆，注浆圈 6m，超细水泥水玻璃双液浆预留变形量 10cm江底级围岩段衬砌35075（纵）75 （环），边墙布置82020，全断面单层布置2655， S1255， S1218 型钢拱架75 42 双排超前小导管L=500，环距30，拱部130布置全断面超前周边预注浆，注浆圈 6m，水泥水玻璃双液浆预留变形量 8cm续表3-1衬彻类型初期支护C35钢筋混凝土二次衬砌C35钢筋混凝土仰拱辅助措施备注25注浆锚杆钢筋网C30喷射混凝土初期支护措施超前预支护措施注浆堵水措施陆
20、域小净距段衬砌35075（纵）75 （环），拱、边墙布置；中夹岩R32N 水平对拉锚杆82020拱墙布置2450， S1050， S10I18型钢拱75洞口段 108大管棚，环距40；其余段42 超前小导管 L=500，环距 40；拱部150布置初期支部拱部预埋 32 钢管L=500，5 根/每环，纵向间距 1.0m，压注水泥浆；如仍渗水，采用 5m径向后注浆进行堵水加固设计线间距20m，预留变形量 8cm陆域分离段衬砌35080（纵）80（环）拱、边墙布置。62020，拱墙布置2245， S1045， S10I16 型钢拱80全断面超前帷幕预注浆，注浆圈4m，水泥水玻璃双液浆陆域分离段预留变
21、形量 8cm4 衬砌结构计算4.1. 结构计算结构计算利用同济曙光软件进行模拟，取桩号为SK2+400处进行示例计算。SK2+400地数陆域小净距段，围岩级别为级，地面高程35.8m，设计高程18.298m，填挖高度-17.502，该处拱顶上覆土层厚度为17.502-7.40=10.102m取为10m。另外，根据规范及工程实践：当隧道周边土层厚度3D时，可忽略隧道结构对土层的影响。所以取隧道左右侧向宽度为35m，底部深度25m。 模拟材料物理参数：级围岩：E=3Gpa，=0.33，=22kN/m3 ，C=500kPa，=25o 。弹性材料模拟；初衬，24cm厚C30喷射混凝土+18工字钢：E=
22、25Gpa，A=0.24m2,=23kN/m3 ，I=0.001152m4。直粱（壳）模拟；二衬，50cm厚C35钢筋混凝土：E=32.25Gpa，A=0.5m2,=25kN/m3 ，I=0.010417m4。直粱（壳）模拟；中隔墙，18cm厚喷C20混凝土+I18钢拱架：E=210Gpa，A=0.18m2,=25kN/m3 ，I=0.000486m4。直粱（壳）模拟；封底混凝土，10cm厚喷C20混凝土：E=21Gpa，A=0.1m2,=23kN/m3 ，I=0.0000833m4。直粱（壳）模拟；3.5m25中空注浆锚杆：E=210Gpa，A=0.0490625m2,=77kN/m3 。杆
23、模拟；2.5m22沙浆锚杆：E=210Gpa，A=0.04114m2,=77kN/m3 。杆模拟；R32水平对拉锚杆：E=210Gpa，A=0.080384m2,=77kN/m3 。杆模拟。其中：E材料弹性模量；泊松比；材料容重；C粘聚力；内摩擦角；A截面积；I惯性矩。 建立模型，分析如下：图4-1 几何模型（106m43m）图4-2 有限元模型（106m43m） 该陆域小净距隧道，左洞采用三台阶仰拱法施工，右洞采用CD法施工，施工过程分为七步。各施工过程位移云图如下：4.1.1. 左洞先行施工，右洞后行施工4.1.1.1. 位移结果图4-3 左部上台阶开挖位移云图图4-3 左洞中部台阶开挖位
24、移云图图4-4 左部下台阶开挖位移云图图4-5 右洞左侧上部开挖位移云图图4-6 右洞左侧下部开挖位移云图图4-7 右洞右上部开挖位移云图图4-8 右洞右下部开挖位移云图图4-9 去掉网格后最终位移矢量图（初衬+二衬） 在隧道左拱顶取一考察点，考察点位于开挖内轮廓线上。由上述位移图可知：开挖左部上台阶，施作该部锚杆、初衬、封底混凝土后，最大位移出现在左部上台阶底部，为：0.7mm；开挖左洞中部台阶，施作该部锚杆、初衬、封底混凝土、对拉锚杆后，最大位移出现在左下台阶顶部，为：1.02mm；开挖左部下台阶，施作边墙锚杆、对拉锚杆、初衬、全周边二衬，最大位移出现在左拱顶，为1.06mm；开挖右洞左侧
25、上部，施作锚杆、初衬、钢拱架、封底混凝土，最大位移仍出现在左部拱顶，为：1.12mm；开挖右洞左侧下部，施作锚杆、初衬、接长钢拱架。最大位移出现在左拱顶，为1.16mm；开挖右洞右上部，施作锚杆、初衬、拆除该部钢拱架锚杆，最大位移出现在左拱顶，为1.16mm；开挖右洞右下部，施作该部锚杆、初衬、移除该处钢拱架锚杆、移除钢拱架、灌注全周衬砌，洞室最大位移出现在左拱顶，为1.19mm。在开挖左洞上、中台阶过程中，最大位移不在左拱顶，当开挖左洞下台阶以及整个右洞，位移最大值点由左台阶底部转为左拱顶，并且累计位移量为1.19mm，位移值并不大，对于整个隧道的开挖来说是安全的。4.1.1.2. 内力结果
26、图4-10 左洞三台阶仰拱法二衬轴力图（kN）图4-11 CD法开挖二衬轴力图（kN）图4-12 三台阶仰拱法二衬弯矩图（kN.m）图4-13 CD法二衬弯矩图（kN.m）图4-14 三台阶仰拱法二衬剪力图（kN）图4-15 CD法二衬剪力图（kN） 由图可知：轴力最大值左洞出现在右下角为253kN，右洞出现在右下角为167kN；弯矩最大值左洞出现在右部边墙为18.7kN.m，右洞出现在拱顶和右部边墙为15.5kN.m；剪力最大值左洞出现在右部边墙为41.6kN，右洞出现在拱顶为-144.7kN。都小于材料屈服强度，衬砌结构安全。4.1.1.3. 材料屈服情况图4-16 材料屈服近度填色图 在
27、整个模拟过程中无材料失稳情况发生。4.1.2. 右洞先行施工，左洞后行施工4.1.2.1. 各施工过程位移矢量图4-17右洞左上台阶开挖位移矢量图（m）图4-18 右洞左下台阶开挖位移矢量图（m）4-19 右洞右上台阶开挖位移矢量图（m） 图4-20 右洞右下台阶开挖位移矢量图（m）图4-21 左部上台阶开挖位移矢量图（m）图4-22 左洞中部台阶开挖位移矢量图（m）图4-23 左部下台阶开挖位移矢量图（m）图4-24开挖完毕位移云图 取右拱顶为考察点，考察点位于开挖内轮廓线上。由图可知：开挖右洞左上台阶，施作锚杆、初衬、钢拱架、封底混凝土，最大位移出现在右洞左部拱底，为：0.55mm；开挖右
28、洞左侧下台阶，施作锚杆、初衬、接长钢拱架，最大位移出现在右洞左拱底，为：0.63mm；开挖右洞右上部，施作锚杆、初衬、拆除该部钢拱架锚杆，最大位移出现在右洞左拱底，为：0.8mm；开挖右洞右下部台阶，施作该部锚杆、初衬、移除该处钢拱架锚杆、移除钢拱架、灌注全周衬砌，最大位移出现在右洞底为：1.03mm；开挖左洞上台阶，施作该部锚杆、初衬、封底混凝土，最大位移出现在右洞底，为：1.0mm；开挖左洞中部台阶，施作该部锚杆、，初衬、封底混凝土，最大位移出现在左洞拱顶，为：1.11mm；开挖左部下台阶，施作边墙锚杆、对拉锚杆、初衬、全周边二衬，最大位移出现在左拱顶，为：1.19mm。在整个右洞开挖过程
29、中以及开挖左洞上台阶最大位移均出现在右拱底非右拱顶，最大值为：1.0mm；当开挖出左洞中部台阶，位移最大值点由右拱底转为了右拱顶；并且左洞下台阶开挖后，最大值仍为右拱顶为：1.19mm，与左洞先行施工位移值大小一样，在整个开挖过程中位移都较小，隧道施工安全。4.1.2.2. 内力结果图4-25 二衬轴力图（kN）图4-26 二衬弯矩图（kN.m)图4-27 二衬剪力图（kN） 由图可知，轴力最大值，右洞为261.15kN，右洞为159.01kN；弯矩最大值，左洞为：20.71kN.m，右洞为24.88kN.m；剪力最大值，左洞为95.56kN，右洞为177.17kN，均小于材料容许应力值。在整
30、个开挖施工过程中，所有材料无失稳情况发生，整个隧道结构安全。4.1.3. 模型对比分析 （1）单洞开挖即：先行洞已开挖，后行洞还未开挖时，可比较三台阶法和CD法的优越性。同等条件下，分别采用两种方法开挖单洞，开挖完毕后两者对围岩的扰动情况基本一样；采用三台阶仰拱法施工最大位移出现在拱顶，而采用CD法施工能限制拱顶的位移，最大位移出现在拱底；并且CD法开挖的位移值小于三台阶仰拱法施工。所以围岩条件不是很好的地层更适用于采用CD法。 （2）三台阶法先行施工与CD法先行施工相比，最终两者对围岩的扰动范围一样，最大位移值也相等。两者所导致的内力图形状基本一样，虽然所有材料都未发生失稳，但采用CD先行施
31、工结构所承受的内力值大于三台阶先行施工所产生的内力。由新奥法基本理念：结构和土层共同承受荷载，并且应充分调动围岩的自承能力。采用三台阶先行施工更能符合新奥法的基本原理。 所以综上所述：主线隧道分为陆域分离小净距段及分离段，对于陆域分离小净距段施工，采用一个洞先行另一个洞后行施工的施工方法并且根据规范前后洞之间错开三倍洞径 当净距1d时，先行洞及后行洞均采用三台阶临时仰拱法。 对于分离段采用三台阶仰拱法施工。由整个施工过程模拟可知，该施工方法选择较恰当，支护参数设计合理。5 施工组织设计5.1. 三台阶临时仰拱法施工方案图5-1 三台阶临时仰拱法施工横断面图图5-2 三台阶临时仰拱法施工工序纵断
32、面图5.1.1. 施工工序（1）上台阶开挖；采用弱爆破开挖部分台阶；施作部分洞身结构的初期支护，初喷混凝土，架立钢拱架I；钻设超前支护后复喷混凝土至设计厚度，喷10cm混凝土封闭上台阶底面，必要时进行掌子面封闭。（2）上台阶施工至适当距离后，采用开挖部分台阶，接长钢拱架II，施作洞身结构的初期支护，喷10cm混凝土封闭台阶底面；（3）开挖部分台阶，及时封闭初期支护III；（4）灌注隧道内部分仰拱；（5）灌注隧道内部分隧道底填充；（6）利用模版台车一次性灌注部分二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。5.2. CD法施工方案图5-3 CD法施工工序横断面图图5-4 CD法施工工序纵断面图5.2.1. 施工
33、工序 （1）采用弱爆破开挖部分台阶； 施作部分洞身结构的初期支护，初喷混凝土，架立钢拱架I； 钻设超前支护后复喷混凝土至设计厚度，喷10cm混凝土封闭上台阶底面，必要时进行掌子面封闭。 （2）上导坑施工长度达到3到5m后，采用弱爆破开挖部分导坑，接长钢架，施作洞身结构的初期支护II，喷10cm混凝土封闭侧壁，接长临时钢架； （3）开挖部分台阶，及时封闭初期支护III； （4）开挖部分台阶，及时封闭支护； （5）拆除临时钢架； （6）灌注隧道内部分仰拱； （7）灌注隧道内部分隧道底填充； （8）利用模版台车一次性灌注部分二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。6 隧道防排水设计6.1. 设计原则贯彻“防、
34、排、截、堵结合，因地制宜，综合治水”的原则。隧道采用全封闭式不排水方式，防水等级为二级，隧道顶部不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，但总面积不应大于总防水面积的6，任意防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍的最大面积不应大于0.2m2。根据规范的防排水的一般规定,隧道防排水应遵循,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畅的防排水系统。隧道防水以混凝土结构自防水为主，重点关注结构施工缝、变形缝等薄弱环节的防水，确保隧道整体防水效能。防排水设计应考虑环境因素，确保生态环境和谐。所有防水构件、附加防水层等应满足设计所需的耐久性要求。
35、6.2. 防排水设计6.2.1. 隧道暗挖段防排水6.2.1.1. 暗挖段防排水措施（1）对暗挖段特别是江底及裂隙发育的地方，通过全断面（帷幕）注浆、超前周边注浆等注浆堵水措施，在隧道洞室四周形成注浆堵水圈，封闭岩土体中输水裂隙和涌水空间，进一步封闭地下水渗流通道，减少地下水的渗入量，同时也加固隧道周边围岩，保证了施工安全。（2）全断面帷幕预注浆适用于江底断层破碎带、江底级围岩段，注浆加固圈厚度为6m。（3）预注浆前，应该认真分析设计提供的详勘结果，以超前物探及超前钻孔，探明地下水、裂隙的发育情况。超前钻孔应在预测突水以前5到10m。（4）注浆范围为隧道开挖线以外6m，注浆长度为30m，分三环
36、实施，第一环长14m，第二环长20m，第三环长30m，一个注浆段完成后留6m不开挖作为下一注浆段的止浆岩盘。同时对第一循环采用1.5m厚C20砼止浆墙。注浆材料采用超细水泥-水玻璃双浆液，双浆液配比为：水灰比W:C=0.8:1-1:1,水泥、水玻璃体积比C:S=1:1，水玻璃浓度为35Be，注浆压力为：2.0-5.0Mpa。（5）二次衬砌采用防水混凝土，混凝土抗渗等级不低于S12，拱墙混凝土摻加防水剂，仰拱混凝土掺加高效抗裂防水膨胀剂。（6）隧道初期支护与二次衬砌间全环铺设EVA型单面自粘型防水板。（7）二次衬砌变形缝及环、纵向施工缝处理措施。纵向施工缝：采用刷涂混凝土界面剂、止水钢板和遇水膨
37、胀橡胶止水条防水；环向施工缝：采用外贴士橡胶止水带、中埋式钢边橡胶止水带双道防水，并设置可维护注浆止水管加强防水；变形缝：变形缝部位全环设置外贴式止水带、中埋式钢边橡胶止水带、沥青木丝板塞缝、聚硫密封胶及20打孔PVC管。（8）隧道二衬施作完成后，进行衬砌背后回填注浆。6.2.1.2. 施工缝、变形缝防水处理图6-1 环向施工防水图图6-2 拱墙变形缝防水图图6-3 仰拱变形缝防水图6.2.2. 明挖段防水主体结构混凝土自防水结构采用C35防水钢筋混凝土，混凝土抗渗等级不低于S12，限制裂缝开展宽度0.2mm。为减少裂缝产生同时考虑以下措施：采用低热水泥，添加优质粉煤灰和其它活性粉料；施工中采
38、取基坑内降水和局部地基加固土体，严格控制基坑在开挖过程中的维护结构变形与沉降，减少对底板下土体的扰动，从而尽量减少变形和不均匀沉降对结构的影响；添加有补偿收缩功能的膨胀防水剂，限制水泥用量，加强养护。施工缝防水纵向施工缝：a.在纵向施工缝中间设钢板止水带和遇水膨胀橡胶止水条； b.在新、老混凝土界面上涂刷粘结材料，增加两者之间的粘结力，减少结构开裂。横向施工缝：a.钢边橡胶止水带、遇水膨胀橡胶止水条； b.界面剂。变形缝防水外防水，底板外设外贴止水带，顶板面层黏贴防水材料；中间防水，采用预埋橡胶止水带；内侧预留嵌缝槽，采用密封胶嵌槽。为减少变形缝处的差异沉降，底板设置凹凸榫槽，其余构件设置钢筋
39、剪力杆，增加变形缝处的抗剪能力。6.2.3. 隧道排水（1） 洞外防排水设计，在隧道进、出口地段设置反坡，避免洞外水流入隧道内；（2） 洞内排水，隧道进、出口明挖暗埋段靠近洞口附近设置横向截水沟和雨水泵房排水。7 隧道监控量测7.1. 监控量测目的（1）动态施工反馈，为初期支护和二次衬砌设计参数调整提供依据，确保结构安全、指导施工、便于施工管理；（2）验证支护结构设计，指导隧道施工，实现动态设计；（3）便于掌握地层、地下水、支护结构的变形与受力状态以及施工对既有结构的影响。通过数据整理、分析及时确定相应的施工措施确保隧道安全及建筑物的安全；（4）土建施工完成后，继续对结构进行监控量测直至其变形
40、稳定为止，掌握结构的变形收敛值，并以此作为对结构的安全评定依据。7.2. 监控量测项目（1）必测项目a. 洞内外观测；b. 地表位移及沉降；c. 洞内拱顶下沉及水平净空收敛量测；d. 隧道围岩压力量测；e. 初期支护钢架应变；f. 工程附近建筑物沉降、裂缝及倾斜度量测；g. 工程附近管线监测（水平、垂直位移、水平标高、管段扰度、接缝等情况）；h. 水位及河床高程测量；i. 爆破震动监测。（2）选测项目选测项目根据围岩的性质、隧道埋深、开挖方式等条件自行确定监控量测项目，作为必测项目的验证和补充。包括：a. 围岩内部变形测量；b. 锚杆轴力测量。7.3. 监测方法7.3.1. 隧道地质及支护状况
41、变化情况观察主要检查隧道地质情况（围岩岩性、节理发育情况、岩层产状、破碎程度、地下水发育情况、不良地质情况）是否与原地勘察资料相符；隧道支护结构在正常情况下和爆炸后的变化是否在设计和规范允许的范围内。对出现异常的应及时反映、对支护参数进行修改，并对隧道围岩发展趋势进行预测，对施工方法和方案、各工序超前长度、爆破参数、进尺长度等提出建议。有专业地质人员进行肉眼观察，手工素描记录，采用地质罗盘、钢尺、水压、测缝计等测量工具（必要时可采用数码摄像机录制地质剖面及支护状况）在每次爆破和初期支护后应立即进行，尤其在地质情况发生变化、爆破参数发生改变时对初期支护和二次衬砌的变化加强量测。7.3.2. 周边
42、位移净空收敛检测对隧道围岩周边水平净空收敛及其速度进行观察，掌握围岩内部随时间的变形规律，从而判断围岩的稳定性、确定二次支护时间；保证结构总变形量在规定允许值之内。主要采用收敛计，测点的纵向间距按围岩级别而定。地质条件差的地段应从密布点。围岩表位移观测点钻孔埋设于围岩内，埋设深度不小于0.2m。测点在观测断面距离开外面2.0m的范围内埋设，并在爆破后24小时内下一次爆破前测读初读数。收敛桩在安装后应注意保护，避免因测桩损坏而影响观测数据的准确性；观测时尽量可能由固定人员对观测设备进行操作，并测读三次取平均值以保证观测精度。7.3.3. 拱顶下沉测量测量观测点与基准点的相对高差变化量得出拱顶下沉
43、量和下沉速度并以此来判断支护效果、指导施工、保证施工质量与安全；拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性，事先预报拱顶崩塌。拱顶下沉观测采用精密水准仪、铟钢尺及钢挂尺，测量观察点与基准点之间的高差，从而计算出拱顶下沉量，观测精度（1mm）。拱顶下沉点的布置与周边位移收敛一致，位于同一断面上，拱顶下沉观测起始读数应在3到6小时内完成，其它测量应在开挖后最迟24小时内完成，且在下一循环开挖前完成。拱顶及周边位移测量频率及测点布置如下：表7-1 拱顶下沉及周边收敛测量频率变形速度（mm/d）测量断面距开挖面距离（m）量测频率5（0-1）B1-2次/天1-5（1-2）B1次/天0.5-1（1-2）B1次/2天
44、0.2-0.5（2-5）B1次/2天5B1次/周注：B表示隧道开挖宽度表7-2 变形管理等级管理等级管理位移施工状态UU0/3可正常施工U0/3U2U0/3考虑采取特殊措施 注：U-实测位移值；U0-允许位移值，设计初始参考值为15cm，隧道开挖适当长度后综合现场监控量测分析结果由相关单位协商确定最终使用值。图7-1 测点布置示意图7.3.4. 浅埋地段地表下沉量测浅埋地段地表下沉量测宜与洞内净空变化测量在同一横断面内，横断面方向应在隧道中线两侧每隔2-5m布设地表下沉测点，靠近中线的地方测点布置密些，外侧渐稀，必要时可扩大监测范围及加密测点布置。图7-2 地表下沉量测测点布置范围示意图7.3.5. 锚杆轴力检测 在必要时需要进行锚杆拉拔力测量，采用各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔计。锚杆轴力量测采用七孔布置。布置图如下：图7-3 锚杆拉拔力七测孔布置图8 路面结构设计由于沥青混凝土路面具有平整度好、无接缝、汽车冲击反力小、行车舒适、养护相对简单等优点，故本隧道采用复合式路面结构。具体如下：主线隧道洞内路面采用：4cm阻燃沥青玛蹄脂碎石抗滑表层SMA135cm中粒式沥青混凝土AC-20CSBS改姓沥青随时混凝土封层+C15混凝土仰拱回填垫层8.1. 主线隧道路面结构图（非进出口段）图8-