说明书
一、设计依据
1、交通部《关于上海至成都国道主干线湖北省恩施至利川（鱼泉口）公路初步设计的批复》。
2、《沪蓉国道主干线恩施至利川公路第1合同段勘察设计合同》，湖北省交通规划设计院与湖北省沪蓉西高速公路建设指挥部签定；
3、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（1996版）；
4、沪蓉国道主干线恩施至利川高速公路工程勘察设计招投标文件；
5、沪蓉国道主干线湖北省恩施至利川高速公路吉心～箐口段（勘察设计第一合同段）初步设计（以下简称初步设计）；
6、沪蓉国道主干线湖北省恩施至利川高速公路初步设计省内预审会专家意见；
7、中交第一公路勘察设计研究院关于沪蓉国道主干线湖北省恩施（吉心）至利川（鱼泉口）高速公路初步设计咨询意见；
8、交通部部颁现行技术标准和规范、规程以及及《工程建设标准强制性条文》（公路工程部分）；
9、交通部《公路勘察设计典型示范工程咨询示范要点》；
10、指挥部及总体组有关指导文件。
二、技术标准及采用规范
2.1 技术标准
隧道净宽： 0.75+0.75+2*3.75+0.5+0.75=10.25 m
隧道净高： 5.0m
计算行车速度： 80km/h
2.2 设计规范
《公路工程技术标准》 (JTG B01-2003)
《公路工程抗震设计规范》 (JTJ004-89)
《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004)
《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）
《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）
《公路水泥砼路面设计规范》（JTG D40-2002）
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 (GB50086-2001)
《地下工程防水技术规范》（GB 50108-2001）
知音古筝三、初步设计意见执行情况
根据交通部《关于上海至成都国道主干线湖北省恩施至利川（鱼泉口）公路初步设计的批复》中的有关意见和中交第一公路勘察设计研究院关于沪蓉国道主干线湖北省恩施（吉心）至利川（鱼泉口）高速公路初步设计咨询意见中有关隧道方面的意见执行情况如下：
1、对隧道路线方案进行了优化；
2、对隧道进出口位置和成洞面位置、各级围岩支护参数等进行了认真比选和合理优化，并对隧道复
合式路面设计，隧道防、排水设计均进行了合理设计；
3、根据隧道各级围岩情况，分别采用了预应力注浆锚杆、注浆锚杆和全粘结型锚杆；
4、补充了工程地质和水文地质勘察工作，重点加强了断层钻探工作，为设计提供了较为准确依据；
5、隧道挖方的调配和弃碴场设计在施工图阶段全线统一考虑。
四、隧道概况
马尾井隧道为上、下行分离的四车道高速公路小净距隧道，隧道进口位于恩施市六角亭办事处头道水村处的林科所附近，出口距离恩利公路较近。隧道穿越的山体最高海拔高程约为746.6米，隧道最大埋深约为161米。隧道左线起讫桩号为ZK229+985～ZK230+554，全长569m，右线起讫桩号为YK229+995～YK230+569，全长574m。进口设计标高分别为左幅550.984m，右幅551.283m；出口设计标高分别为左幅566.185m，右幅566.353m。隧道进、出口均采用端墙式洞门。本隧道采用自然通风，电光照明。
隧道左右幅均处于S型圆曲线上，左幅进口处于圆曲线曲线半径R=835m，交点号ZJD27的左偏圆曲线上，右幅进口处于圆曲线曲线半径R=831.203m，交点号YJ27的左偏圆曲线上；左幅出口处于圆曲线曲线半径R=830m，交点号ZJD28的右偏圆曲线上，右幅出口处于圆曲线曲线半径R=850m，交点号Y
J28的右偏圆曲线上，隧道超高设置情况详见路线超高资料；隧道纵面线型左线为2.7403%的单向坡，右线为2.7273%的单向坡。
五、隧道地质
告别我的恋人们5.1 地形地貌
马尾井隧道区位于恩施盆地，在地貌上属构造剥蚀低山—丘陵河谷地貌，地势陡峻，切割深度大，山顶近半圆状，山坡自然坡角20°～35°，相对高差50～150米。地表植被发育，主要为灌木丛。
5.2 工程地质条件
马尾井隧道构造上位于恩施断陷盆地高桥坝向斜西翼，总体为一单斜构造，地层层序正常，出露地层为白垩系上统正阳组（K2z）砾岩、砂岩，岩层倾向115°-159°，倾角30°-55°，区内断裂构造不发育，地面调绘和附近钻探仅发现ZK230+420处存在一较大张裂隙，裂隙宽约0.3－1.0m，产状235°∠70°，靠山侧岩性为灰白砾岩，背山侧为紫红厚层砂岩。
萧贺硕根据野外调查、钻探等资料，隧道区地层分布特征及工程地质特征如下：
5.2.1第四系残坡积层（Q4el+dl
）
主要分布于低洼缓坡部位，厚度一般小于1m，局部陡坎下和槽谷内有厚度稍大。碎石成分为砂岩、砾岩，呈棱角状-次棱角状，粒径一般为0.5cm-2cm，亚粘土充填，松散至中密。极限摩阻力τi=60kPa，推荐承载力〔σ0〕＝150kPa。
5.2.2白垩系上统正阳组砾岩、砂岩（K2z ）
砂岩：紫红，粉砂结构，中－厚层状构造，主要矿物成份为长石、石英及少量粘土；砾岩：灰白，角砾状结构，厚层状构造，砾石成分为灰岩、白云岩、石英砂岩、碎石，呈次棱角状-次圆状，粒径一般为0.5cm-2cm，钙质、泥质胶结。
（1）强风化层砂岩：风化裂隙发育，岩芯多呈碎块状至土状，采取率65%，RQD=0。推荐承载力〔σO〕＝300Pa。砾岩：岩芯呈碎块状，部分呈短柱状，采取率65%，RQD=0-5%。抗压强度R＝15～30MPa，天然密度ρ＝2.50g/cm3，极限摩阻力τi=120 kPa，推荐承载力〔σO〕＝500kPa。
（2）弱风化层砂岩：节理裂隙不甚发育，岩芯多呈短柱状，抗压强度R＝2～5MPa，天然密度ρ＝2.50g/cm3，极限摩阻力τi=150 kPa，推荐承载力〔σO〕＝600kPa。砾岩：岩芯多呈短柱状，局部碎块状，岩芯采取率86.3%，RQD=25%。抗压强度R＝10～30MPa，天然密度ρ＝2.55g/cm3，极限摩阻力τi=180 kPa，推荐承载力〔σO〕＝1200kPa。
音乐在线听（3）微风化层：节理裂隙不发育，砂岩抗压强度R＝5～20MPa，天然密度ρ＝2.50g/cm3，极限摩阻力τi=180 kPa，推荐承载力〔σO〕＝800kPa。砾岩抗压强度R＝25～35MPa，天然密度ρ＝2.55g/cm3，极限摩阻力τi=180 kPa，推荐承载力〔σO〕＝2000kPa。
5.3 水文地质条件
5.3.1地表水本隧道穿越山体，山体自然坡度较陡，山体表面无常年性地表水，冲沟水系发育，大气降水一般会很快顺坡面排入两侧沟谷，部分通过节理裂隙进入地下，对隧道的施工影响不大。
5.3.2地下水隧道区域的地下水主要为基岩裂隙水，赋存于风化岩层裂隙及破碎带中，接受大气降水和第四系孔隙水垂直渗透补给，受地形切割而出露，水量贫乏，对隧道的施工影响主要为雨后渗淋水，危害程度较轻。
调查表明该区最高洪水位要低于隧道进、出口设计高程，对隧道建设基本没有影响。。
5.3.3地表水、地下水化学特征根据本次采集水样简分析统计结果表明，地表水、地下水对砼及钢结构具弱腐蚀性。
5.4 不良地质现象
隧道区主要不良地质现象：隧道出口围岩为软质岩，强度低，遇水易软化，开挖易坍塌，成洞条件差，开挖时可能出现较大变形或塌方等现象。
5.5 地震及区域稳定性
根据中国地震局地震研究所对沪蓉国道主干线湖北省恩施至利川公路所作的《工程场地地震安全性评价报告》，该区抗震设防烈度属6度区，设计基本地震加速度值a=0.05gs。
六、隧道设计
6.1 净空断面
本隧道为上下行分离的四车道高速公路小净距隧道，隧道建筑限界净宽10.25m，净高5.0m，经综合分析比较，采用结构简单，受力好的单心圆曲墙式衬砌，在隧道内侧（左侧）检修道下设置一个尺寸为70×55cm的通讯电缆沟，外侧（右侧）设一尺寸为50×50cm的电力电缆沟。隧道侧向宽度内内、外侧均设置尺寸45×40cm现浇排水边沟。隧道内净空除满足建筑限界要求外，还考虑了照明、监控、通讯、电力、消防及营运管理等附属设施所需空间，隧道内任何设备均不得侵入建筑限界。
6.2 洞门及明洞衬砌设计
结合本隧道进出口实际地形、地质情况，隧道进、出口均采用端墙式洞门，左右线洞门联作，隧道洞门的确定兼顾左、右线的间距，左、右幅隧道开挖后边仰坡的高度确定。隧道进出口成洞面尽量避免边坡及仰坡开挖过高，当地质条件较好时，可根据实际地形调整隧道洞门桩号和成洞面位置。
为了保证洞口边仰坡在施工和使用期间的稳定，在隧道进口左幅设置了5米明洞衬砌，右幅设置了14米明洞衬砌；出口左幅设置了16米明洞衬砌，右幅设置了5米明洞衬砌，因此明洞衬砌在洞口开挖完成后应尽快施作，在达到设计强度后及时进行回填。明洞衬砌采用60cm厚C25钢筋混凝土结构，在填土横坡小于10%时，填土厚度可达到5.0米。由于本隧道进出口受地形偏压，路线间距影响，左右幅进出口成洞面均不在一个断面上，因此洞口段施工应严格按照设计图纸施工。当施工单位提出了更合理、安全的施工方法时，需经过驻地监理，设代人员的同意后方可采纳。在进行结构计算时，设计荷载考虑回填土荷载、结构自重荷载、坡顶滚石冲击荷载及施工荷载，仰拱及采用浆砌片石回填的边墙部分考虑地基弹性抗力。在进行明洞施工过程中，应严格按图施工，边墙部浆砌片石回填密实，顶部回填土应对称回填，不容许超过设计回填厚度及设计回填土横坡，以保证结构工作条件与结构设计模式的吻合。在进行明洞开挖过程中，当发现地形、地质条件与设计值相差太大时应及时报告，以便作出合理的处理对策。
洞门加固锚杆为永久防护结构，应注意按设计要求施工，达到设计要求的标准。在进行明洞施工时，要求地基承载能力大于300Kpa，如果达不到上述要求应考虑适当加固边墙基础。只有在施作明洞仰拱
（达到设计强度）后才能进行两侧及拱部土体回填。
6.3 复合衬砌设计
本合同段隧道结构按新奥法原理进行设计，采用复合衬砌，以锚杆、钢筋网、湿喷混凝土、钢拱架（钢筋隔栅）等为初期支护，并辅以注浆小导管、超前锚杆等支护措施，充分发挥围岩的自承能力，在监控量测信息的指导下施作初期支护和二次模筑衬砌。。根据隧道埋深及围岩级别的不同，本隧道共设计了5种复合衬砌形式: SD5、S5、S4-1、S4、S3。
复合式衬砌的稳定性分析，根据隧道埋置深度、围岩级别、结构跨度、受力条件，施工因素等，参照有关规范及国内外类似工程经验进行拟定有关参数，并根据地质报告所提供资料，选用同济大学地下工程系开发的”GeOFBA2D”有限元程序等其他隧道设计辅助程序进行稳定性分析、计算。最后综合考虑各种影响因素确定各类型复合支护的参数。
初期支护：对于Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩浅埋地段及Ⅳ级围岩深埋地段初期支护主要由工字钢钢拱架或格栅钢拱架、C20喷射混凝土和Φ8钢筋网组成，径向采用Φ25中空注浆加固锚杆，中侧采用预应力中空注浆锚杆。工字钢钢拱架具有刚度大，发挥作用快的特点，适用于跨度大，围岩自稳能力差的隧道区段。每榀钢拱架之间用Φ22的钢筋连接，并尽量与径向锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴形成承载结构。Ⅲ～Ⅱ级围岩地段初期支护，由于围岩的强度较高，其自身具有一定的承载能力，因此初期支
护主要以喷锚支护为主，局部地质条件较差的地段采用格栅钢拱架支撑。本隧道由于中隔岩柱净间距相对较大，6米～6.5米左右，中隔岩柱加固主要采用机械式预应力注浆锚杆。当岩体破碎时，中隔岩柱难以稳定时，应变更采用对拉预应力锚杆，确保中隔岩柱稳定。
二次衬砌：对于隧道洞口段的Ⅴ～Ⅳ级浅埋围岩地段，由于岩体风化严重，节理发育、自稳时间较短，洞室开挖跨度较大，二次衬砌按承担上部土压力覆土荷载计算需采用C25钢筋混凝土结构，二次衬砌要求紧跟开挖面。对于Ⅳ级围岩深埋地段，Ⅲ～Ⅱ级围岩地段，由于该段岩体比较稳定，能够在一定程度上形成稳定的承载拱，因此结构按承担部分土压力覆土荷载计算可采用C25素混凝土结构。在施工过程中仍必须注意初期支护的变形与稳定监测，根据监测数据合理确定二次衬砌的施作时间，尽可能发挥初期支护的承载能力。
复合衬砌支护参数表
附注：a)本表未列出中隔岩柱侧锚杆参数，中隔岩柱侧锚杆纵、环间距与相同形式衬砌的其它部位相同，长度均采用4.0米的预应力中空注浆锚杆，要求预应力不小
于50KN。
b)其中SD5适用于洞口左右线半明半暗衬砌形式，S5适用于洞口Ⅴ级围岩浅埋段
和洞口Ⅳ级围岩1～2倍的洞身开挖宽度的衬砌，S4-1适用于洞身Ⅳ级围岩浅埋
偏压地段，S4适用于洞身Ⅳ级围岩深埋地段，S3适用于洞身Ⅲ级围岩地段。
c)本隧道设计考虑预留变形量数值为：
Ⅴ级围岩10cm，Ⅳ级围岩8cm，Ⅲ级围岩5cm计，各级围岩仰拱不作预留量，
施工中应根据实际情况进行调整。
6.4 复合衬砌计算
本隧道为小净距隧道，支护结构上不仅有松散荷载作用，而且根据施工工序的不同还存在较大的变形荷载。根据本隧道的实际情况，对Ⅴ级、Ⅳ级围岩地段复合式衬砌，按照荷载－结构－弹性抗力模式
进行内力分析与强度较核。对于Ⅴ级、Ⅳ级围岩地段当隧道埋深小于1～2倍开挖宽度时因埋深较小，为安全考虑，忽略滑动面上的阻力，按照上覆土柱全部重量计算荷载，且考虑内侧水平向土压力提高（施加预应力钢筋的部分不考虑水平荷载的提高）；当埋深为25～40m时按浅埋隧道破裂面理论计算覆土荷载。对于Ⅳ级围岩地段衬砌深埋地段，按规范推荐的深埋隧道公式计算设计荷载。在进行设计荷载分析过程中，除了考虑了先期施作的洞室变形荷载的增加以及内侧弹性抗力荷载的降低，还考虑了地形偏压的浅埋段围岩压力的变化。
对于Ⅴ级及Ⅳ级围岩浅埋地段的复合式衬砌结构设计和施工是按照新奥法原理，在设计上充分利用围岩地自身承载能力，将初期支护与围岩紧密结合在一起，最大限度地利用和发挥围岩地自身承载能力和自稳能力，把支护作为加固和稳定围岩地手段。衬砌分两次完成，利用锚杆、喷射混凝土、钢拱架、钢筋网作为初期支护手段，与围岩共同组成复合的承载结构以控制围岩地变形和松弛。在完成初期支护后，围岩地变形基本受到控制（但当第二个洞室施工时对先期施作的初期支护影响较大）。二次衬砌采用钢筋混凝土结构，以满足结构的使用要求和结构上的安全储备。
根据本隧道结构设计的实际情况，对Ⅳ级深埋偏好及Ⅲ级围岩地段复合衬砌，应用平面应力－应变有限元程序，采用二维平面应变单元和适合岩土材料的强度理论评价方法，分阶段模拟施工开挖过程，给出相应的应力释放率，计算各阶段受力工况，从而提出一套合理的施工开挖步骤和施工方式，并对围岩稳定性的可靠度作出评价。
6.5 辅助施工设计
本隧道为双向四车道小净距隧道，其净间距相对标准间距隧道来说净距很小，在这种条件下，施工难度很大，必须采取强有力的辅助施工措施与初期支护密切配合才能保证施工的顺利进行。隧道常采用的辅助施工措施主要有如下几项：超前长管棚、超前小导管、超前锚杆及加固注浆等。
（1）超前长管棚：设置在隧道进、出口Ⅴ围岩且上覆层较厚地段，长管棚采用外径108mm，壁厚6mm的热轧无缝钢管，钢管环向间距50cm，纵向外插角1度，并配合混凝土套拱施工，对围岩进行注浆加固，以便安全进洞。
（2）超前小导管：设置在隧道进出口段无长管棚支护和洞身Ⅴ～Ⅳ级围岩地段，采用外径42mm，壁厚3.5mm，长350cm的热扎无缝钢管，在钢管距尾端1米范围外钻Φ6mm压浆孔。钢管环向间距约40～50cm，外插角控制在5～10度左右，对中隔岩柱注浆时为30度，尾端支撑于钢架上，也可焊接于系统锚杆的尾端，每排小导管纵向至少需搭接1.0m。
（3）超前锚杆设置在Ⅲ级围岩破碎地段。锚杆采用直径22mm，长350cm的Φ22钢筋，杆体材料采用HRB335钢，环向间距约40cm。实际施作时锚杆方向应根据岩体结构面产状确定，以尽量使锚杆穿透更多的结构面为原则，外插角可采用5～15度不等。采用早强砂浆作为粘接材料，每排锚杆的纵向搭接长度也要求不小于1.0m。
beforu（4）加固注浆：分长管棚注浆和周边加固注浆，主要用在Ⅴ～Ⅳ级围岩地段，以通过注浆提高围岩自身承载能力，提高岩体对结构的弹性抗力，改善结构受力条件。长管棚注浆是利用洞口长管棚先行敷设的钢花管进行；周边加固注浆是利用Φ25系统锚杆进行。
本隧道超前支护主要采用超前小导管进行注浆加固。
注浆宜采用单液注浆，不仅可简化工艺，降低造价，而且固结强度高，因此注浆前均应进行单液注浆实验，如单液注浆效果好，能达到固结围岩的目的，全隧道均可用单液注浆方案，如可灌性差，再进行水泥-水玻璃双液注浆实验。双液注浆参数应在本设计的基础上通过现场实验按实际情况调整。
注浆一般按单管达到设计注浆量作为注浆结束的标准。当注浆压力达到设计终压10分钟后，进浆量仍达不到设计注浆量时，也可结束注浆。注浆作业中应认真作好记录，随时分析和改进作业，并注意观察初期支护和工作面状态，保证安全。
6.6 隧道防排水设计
以排、防、截、堵结合，因地制宜、综合治理为原则，达到防水可靠、排水通畅，经济合理，施工方便的目的，争取隧道建成后达到洞内基本干燥的要求，保证结构和设备的正常使用和行车安全。
（1）隧道防排水要达到如下标准
a)洞内无渗漏水。
b)安装孔眼不渗水。
心中的家c)洞内路面不冒水、不积水。
（2）防水措施
a)二次模筑衬砌采用防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级≥S8；
b)在隧道初期支护和二次衬砌之间铺设300g/m2无纺土工布+EVA防水板；
c)沉降缝处采用中埋式橡胶止水带和背贴式止水带防水，施工缝处采用带注浆管膨润土遇水膨胀止水条和背贴式止水带防水。
（3）排水措施
在隧道初期支护与防水板之间背后按10m的纵向间距设置HC－3.5半圆软式透水管，将水引入边墙两侧φ10厘米双壁打孔波纹管纵向排水管集水，然后通过φ10厘米PVC横向排水管将水引入洞内现浇排水沟排出洞外，路面水通过预埋PVC管排入洞内现浇排水沟，最后排出洞外，与洞外的天沟、排水沟
、截水沟形成完整的排水系统。电缆沟底部设横披及纵向集水沟，将可能流入电缆沟的水通过纵向集水沟引出洞外。
（4）洞内路基排水：为了防止路面底层地下水上升到路面影响行车安全，在路面两侧设置全隧道连通的纵向排水盲管(MYC100)，在路面以下每10米设置一处横向排水盲沟(MF12)，仰拱地段要求设置在施工缝和变形缝处，在地下水丰富地段可适当减小其间距。横向排水盲沟与两侧纵向排水盲沟连通，最后通过洞口沉砂井将洞内水排出。
6.7 路面
隧道内设沥青混凝土复合式路面，沥青混凝土面层厚度为11cm，下设25cm厚C40水泥混凝土板作为基层。无仰拱地段增设15cm厚C20混凝土调平层。
七、监控量测
由于岩土工程的复杂性和特殊性，在隧道施工过程中一般需要根据施工过程中洞内外地质调查、洞内观察、现场监控量测及岩土物理力学实验等施工反馈信息，进一步分析确定围岩的物理力学参数，以最终确定和修改隧道施工方法和支护方式。本隧道支护结构应用新奥法原理采用复合衬砌，要求施工单位在施工过程中必须进行现场监控量测，及时掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态，
提供有关隧道施工的全面、系统信息资料，以便及时调整支护参数，通过对量测数据的分析和判断，对围岩－支护体系的稳定状态进行监控和预测，并据此制定相应的施工措施，以确保洞室周边岩体的稳定以及支护结构的安全。
根据本隧道的实际情况，在施工过程中必须进行的监控量测项目有洞口浅埋地段地表下沉观测、洞室周边位移变形监控量测以及日常观察与施工调查。
在Ⅴ级围岩地段，当隧道埋置深度小于1～2倍洞跨时属于浅埋隧道，在这种情况下必须按要求进行地表变形观测，观测断面纵向间距约20～30米，每端洞口至少设置一个观测断面。在观测前注意仪器校正、观测点及基点的设置工作，在观测过程中注意作好数据的整理和分析工作，为下部洞室施工提供咨询意见。
在进行洞室开挖施工过程中，必须进行洞室周边位移变形监控量测，每次爆破施工后应进行掌子面地质及支护状态的观察。洞室周边位移量测断面在Ⅴ级围岩地段纵向间距10～15米左右应设置一处，在Ⅳ级围岩地段纵向间距15～20米左右设置一处，在Ⅲ级围岩地段纵向间距20～30米左右设置一处，在Ⅱ级围岩地段纵向间距30～50米左右设置一处，在围岩分级比较零碎的地段每一类围岩段至少要设置一处监测断面。
在施工过程中，可以根据隧道地质特点和结构形式，结合现场管理各方的研究需要，选择一些特殊监
控量测项目对隧道进行深入研究，如：围岩内部位移量测、锚杆内力量测、钢支撑内力量测、喷射混凝土应力量测以及二次衬砌应力量测等等。由于这些监控量测项目技术含量高，初始投入大，进行时间长，其目的主要是对隧道施工方法和设计参数作更深入的研究，为后续工程设计与施工的进一步优化提供参考意见，且一般要求多方面合作才行，因
发布评论