资源简介
贵州 省交 通运 输厅 技术 指南
JTT52/07-2024
贵州省公路连拱与小净距隧道技术指南
(试行)
2024-04-17 发布 2024-06-01 实施
贵州 省交 通运 输厅 发布
贵州省交通运输厅技术指南
贵州省公路连拱与小净距隧道技术指南(试行)
主编单位:贵州省公路工程集团有限公司
贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵州省交通建设工程质量监督执法支队
中南大学
参编单位:贵州黔贵路桥工程有限公司贵州黔贵市政工程有限公司
批准部门:贵州省交通运输厅
实施日期:2024 年 06 月 01 日
前言
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
山区高速公路建设中,地形复杂山区的公路选线,隧道方案为线路优化提供了最佳选择。连拱隧道、小净距隧道结构型式在总体路线线型、线隧衔接方式、征地、环保等方面具明显优势,近年来在山岭公路隧道建设及桥隧相连工程中受到青睐。然而连拱隧道常采用三导洞法施工,工序复杂,中墙受力和施工荷载转换频繁,整体式中墙连拱隧道还存在施工缝渗漏水弊端。小净距隧道(含隧道锚洞)存在双洞合理间距界限模糊、中夹岩柱加固及爆破控制、隧道先、后行洞施工扰动较大等问题。现行设计和施工规范仅对连拱隧道、小净距隧道和隧道锚做了部分指导性规定,尚缺详细的技术要求,其设计与施工技术规定有待进一步完善。为响应我国交通强国、绿色低碳战略及科学技术发展需求,解决公路连拱隧道、小净距隧道现场实际技术及施工难题,进一步规范和统一公路连拱隧道、小净距隧道工程技术要求而编制本文件。
本文件在现行标准、规范基础上,针对公路连拱隧道、小净距隧道的工程特点,系统地提炼与总结近几年贵州省连拱隧道、小净距(含隧道锚洞)等相关的设计和施工技术成果,吸收借鉴了国内外相关标准与先进技术。在相关工程案例实践验证的前提下,遵循“安全、耐久、经济、节能、环保 ”的指导原则,进一步统一了连拱隧道、小净距隧道相关的术语及划分标准,规定了勘测、设计和施工等相关的针对性技术要求,可用于指导桥隧或路隧相接的公路连拱隧道、小净距隧道(含隧道锚洞)、分岔隧道的设计和施工。
本文件共分 9 章,主要内容包括:范围、规范性引用文件、术语和定义、基本要求、连拱与小净距隧道分类、勘察与测量、设计、施工、超前地质预报与监控量测,另有 5 个附录。
本文件系首次编制。希望各单位在执行过程中,结合工程实践认真总结经验,积累资料。如发现需要修改和补充之处,请及时将意见及有关资料寄交贵州省公路工程集团有限公司(贵州省贵阳市云岩区甲秀北路 8 号贵州公路集团大厦,邮编:550001 ),供今后修订时参考。
本文件由贵州省公路工程集团有限公司负责解释。
I
主编单位:贵州省公路工程集团有限公司
贵州省交通建设工程质量监督执法支队
贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司
参编单位:贵州黔贵路桥工程有限公司
贵州黔贵市政工程有限公司
主要审查人员:梅世龙谭捍华母进伟石大为蒋永生程永才梁 栋
编写人员:计中彦苟德明杨黔江张学民张胜林胡 涛龙立敦甘孟松
廖万辉周后友田洪松杨 洪阳军生詹超宇翁学新廖加和刘晓勇龚 美张朝强杨春平欧雪峰范喜超崔 炫袁 立李少方王荣有王朝国韩光钦吴哨兵段武兵安 航张安睿陈元忠刘盛涛周 旭万 正魏驰原冉 锦沈 阳林文凯
II
目录
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 基本要求 3
5 连拱与小净距隧道分类 4
6 勘察与测量 7
7 设计 10
7. 1 一般规定 10
7.2 总体设计 10
7.3 隧道线形设计 11
7.4 隧道断面设计 12
7.5 隧道洞口设计 15
7.6 隧道结构设计 16
7.7 隧道锚洞设计 24
8 施工 25
8. 1 施工准备 25
8.2 施工控制要点 28
8.3 隧道锚洞控制要点 40
9 超前地质预报与监控量测 43
9. 1 一般规定 43
9.2 监控量测 43
9.3 监测控制标准 46
9.4 爆破控制标准 47
9.5 风险管控 49
附录 A 无中导双层中墙连拱隧道衬砌支护参数 51
附录 B 近零净距隧道衬砌支护参数 52
附录 C 极小净距隧道衬砌支护参数 53
附录 D 较小净距隧道支护参数 55
附录 E 一般小净距隧道支护参数 56
1 范围
本文件规定了贵州省公路连拱与小净距隧道技术指南的术语和定义、基本要求、隧道分类、勘察与测量、设计、施工、监控量测等。
本文件适用于贵州省( 以钻爆法为主的)公路连拱隧道、小净距隧道的设计与施工。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 6722
《爆破安全规程》
GB 50010
《混凝土结构设计规范》
GB 50086
《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》
GB 55008
《混凝土结构通用规范》
GB 55017
《工程勘察通用规范》
JTG 2232
《公路隧道抗震设计规范》
JTG 3370.1
《公路隧道设计规范第一册土建工程》
JTG/T 3660
《公路隧道施工技术规范》
JTG B01
《公路工程技术标准》
JTG B04
《公路环境保护设计规范》
JTG B05
《公路项目安全性评价规范》
JTG C10
《公路勘测规范》
JTG C20
《公路工程地质勘察规范》
JTG D20
《公路路线设计规范》
JTG/T D70
《公路隧道设计细则》
JTG F80/1
《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》
JTG F90
《公路工程施工安全技术规范》
3 术语和定义
下列术语和定义适用于文件。
3.1 连拱隧道 multi-arch tunnel
1
并行的两拱形隧道之间无中夹岩柱、共用一个中墙结构的 m 型隧道。包含整体式中期墙连拱隧道、复合式中墙连拱隧道、无中导双层中墙、无中导三层中墙连拱隧道。
3.2 中墙 middle wall
连拱隧道中用于连接主体结构并与主体结构共同受力的人工结构。
3.3 整体式中墙连拱隧道 integral mid-wall multi-arch tunnel
采用传统的中导洞法施工, 中导洞开挖后整体浇筑中墙结构,两侧主洞衬砌拱圈支撑在中墙上的连拱隧道。
3.4 复合式中墙连拱隧道 composite mid-wall multi-arch tunnel
采用传统的中导洞法施工,中导洞开挖后浇筑中墙,两侧主洞初期支护支撑在中墙上,中墙两侧混凝土与主洞拱墙二次衬砌一起浇筑的连拱隧道。
3.5 直墙连拱隧道 straight middle wall multi-arch tunnel中墙形状为直立等厚的连拱隧道。
3.6 曲墙连拱隧道 curved middle wall multi-arch tunnel中墙形状为弧形曲线、厚度渐变的连拱隧道。
3.7 无中导双层中墙连拱隧道 double layers mid-wall multi-arch tunnel without middle drift不设置中导洞, 中墙结构由独立成环的防排水系统分隔成两层,两侧主洞拱墙二次衬
砌分别与中墙一起浇筑的连拱隧道。
3.8 无中导三层中墙连拱隧道 three layers mid-wall multi-arch tunnel without middle drift
不设置中导洞,两侧主洞初期支护共用薄壁劲性中墙, 中墙两侧混凝土与主洞拱墙二次衬砌一起浇筑的连拱隧道。
3.9 中夹岩柱 sandwiched rock and soil
小净距隧道开挖轮廓线之间的岩土体。
3.10 小净距隧道 neighborhood tunnel
根据并行隧道间距及中夹岩柱岩性等因素,细分为近零净距隧道、极小净距隧道、较小净距隧道与一般小净距隧道。
3.11 近零净距隧道 approximate zero distance tunnel
并行双洞之间中夹岩柱厚度小于 1.0 m,双洞彼此影响非常严重, 中夹岩柱基本无自
2
稳和支撑能力
。
3.12 极小净距隧道 extremely small clear distance tunnel
双洞之间中夹岩柱厚度极小,需采用注浆和对拉锚杆等特殊措施加固的小净距隧道。
3.13 较小净距隧道 smaller clearance tunnel
双洞之间中夹岩柱厚度较小,采用加长系统锚杆加固的小净距隧道。
3.14 一般小净距隧道 general small spacing tunnel
双洞之间不考虑中夹岩柱加固措施,仅通过施工控制措施解决相互影响的小净距隧道。
3.15 分岔隧道 branching-out tunnel
由双向行驶的单洞大跨度隧道或连拱隧道,经小净距逐渐过渡到分离式双洞的隧道。
3.16 隧道锚洞 tunnel-type anchor cavity
用于锚固桥梁缆索的倒塞式隧道状洞室。
4 基本要求
4.1 连拱与小净距隧道设计与施工应遵循“安全、耐久、经济、节能、环保 ”的基本原则。
4.2 连拱与小净距隧道设计应结合隧址区地形、地质、施工、运营等条件,进行安全、技术、经济和环保等要素的论证与比较,合理确定隧道线间距、支护参数和施工方法等。连拱隧道长度不宜大于 300 m,净距小于 0.8 倍开挖跨度段长度不宜大于 500 m。
4.3 连拱与小净距隧道应加强勘察工作,确定有针对性的勘察方案。
4.4 连拱、近零净距、极小净距、较小净距隧道先行洞结构支护参数应强于后行洞,提出后行洞施工扰动控制措施 ;明确小净距隧道中夹岩柱加固设计。
4.5 连拱与小净距隧道根据地形地质条件、隧道断面等明确隧道开挖方法,对于地形偏压、地质偏压及左右洞存在高差的连拱与小净距隧道,应明确先行洞和后行洞的施工顺序。
4.6 连拱与小净距隧道防排水设计应遵循“ 防、排、截、堵相结合 ”的原则, 因地制宜,综合治理,构建防水可靠、排水通畅的防排水系统。
4.7 对于建设环境、地质条件复杂或偏压严重及施工风险高的连拱与小净距隧道,设计阶段宜进行安全风险评估,施工阶段应进行专项安全风险评估,并实施动态风险管理。
4.8 连拱与小净距隧道施工前应编制专项施工方案,经专家评审并按程序报批后实施。
3
4.9 连拱与小净距隧道施工应采用控制爆破,并进行爆破振动监测。
4.10 连拱与小净距隧道贯彻动态设计与信息化施工原则,加强超前地质预报和监控量测工作,为动态设计与施工提供依据。
4.11 连拱与小净距隧道设计与施工应积极稳妥地推广应用新技术、新工艺、新材料、新设备,提升技术和管理水平。
5 连拱与小净距隧道分类
5.1 采用中导洞法施工的连拱隧道分为整体式直中墙连拱隧道、复合式曲中墙连拱隧道;不设置中导洞的连拱隧道分为无中导双层直中墙连拱隧道和无中导三层直中墙连拱隧道、无中导双层曲中墙连拱隧道、无中导三层曲中墙连拱隧道。隧道断面布置可参考图 5.1- 1 ~图 5.1-6。
【条文说明】 根据施工工法将连拱隧道分为传统中导法施工和改进不设置中导洞两类 ;通常只在两车道隧道中采用。
图 5.1-1 整体式直中墙连拱隧道
图 5.1-2 复合式直曲中墙连拱隧道
4
图 5.1-3 无中导双层直中墙连拱隧道
图 5.1-4 无中导三层直墙连拱隧道
图 5.1-5 无中导双层曲中墙连拱隧道
5
图 5.1 6 无中导三层曲中墙连拱隧道
5.2 小净距隧道分为近零净距隧道、极小净距隧道、较小净距隧道、一般小净距隧道。小净距隧道隧道布置可参考图 5.2- 1~ 图 5.2-4。
图 5.2-1 近零净距隧道
图 5.2-2 极小净距隧道
6
图 5.2-3 较小净距隧道
图 5.2-4 一般小净距隧道
6 勘察与测量
6.1.1 连拱与小净距隧道的勘察与测量工作应按《公路隧道施工技术规范》(JTG/T 3660)、 《公路勘测规范》(JTG C10)、《公路工程地质勘察规范》(JTG C20)等相关要求执行外,还应按下列规定执行。
1 连拱与小净距隧道的勘察与测量工作编制勘察大纲,根据实际地形地质情况综合选取勘察技术方法及手段。
2 连拱与小净距隧道应按重要工点,并根据地质环境复杂程度布设勘探点,并应针对中夹岩柱范围的地质条件提出合理的勘察与测量手段。
【条文说明】 《公路工程地质勘察规范》(JTG C20)将工程地质条件分为复杂、较复杂和简单三种,对隧道勘探点工作量的布设主要取决于地质条件,小净距隧道的受力比较复杂,地质条件决定了隧道的布置形式和中夹岩柱加固措施,除考虑地质环境复杂程度外,还应考虑小净距隧道的工程重要性,按重要工点布设勘探工作量。
3 连拱与小净距隧道穿越不良地层时,应开展地质专项勘察。应与整个公路建设项
7
目的勘察与测量工作统筹、协调进行,初勘、详勘阶段应适当增加工作深度要求,为各阶段隧道设计提供资料完整、准确的成果资料。
【条文说明】 小净距隧道只是整个公路建设项目的个别工点,其勘察与测量工作应与整个项目统筹、协调进行。但考虑到小净距隧道的受力比较复杂,特别是桥隧相接的复杂洞口,除常规的勘察与测量工作外,应增加初勘、详勘阶段勘察深度要求, 包括水文地质勘察、地质探测、岩石力学参数测定、地下水位监测、环境影响评价等,隧道控制测量宜提前到初步设计阶段;桥隧相接洞口、地形偏压严重局部地段对隧道方案有重大影响时,初测阶段应进行中线及横断面测量,且每幅隧道纵断面测量宜布置左、中、右 3 条测线。地质勘察应根据地质环境复杂程度布设勘探点工作量,并应有针对中夹岩柱的勘察手段和方法,查明中夹岩柱的地质构造、岩层产状、软弱结构面等。
6.1.2 连拱与小净距隧道地质评价应采用定性和定量相结合的方法,核定隧道围岩岩性、划分并判定围岩等级,并重点评价隧道洞口滑塌、坍方、涌水涌泥、岩溶塌陷等地质灾害发生的可能性、洞口工程偏压状态、仰坡稳定性、周边环境影响,特别是中夹岩柱的地质构造、岩层产状、软弱结构面等物理力学参数。
6.1.3 地形陡峭、偏压严重、桥隧相接的小净距隧道洞口需要考虑隧道和桥梁结构的衔接和过渡,设计特殊的过渡段或转换结构,以适应净距的变化,确保结构的稳定性和安全性。应综合考虑桥梁与隧道布设进行联合勘察与测量,对桥梁岸坡及隧道仰坡稳定性进行综合评价,地质条件复杂时应进行专题研究。
6. 1.4 地形图测绘范围应满足隧道布设、洞口选择及辅助施工通道设置等需要,地形测量应符合下列要求:
1 工可勘察阶段应收集已有的地形资料( 1:50000 及 1:10000 地形图),并辅以必要的现场踏勘,全面了解和核对大范围的地形地貌,地形图范围应大于路线方案外中线外 1.0 km,且应满足方案比选的需要。
2 初步勘察阶段应在已收集的地形资料基础上,对路线方案走廊带进行 1:2000 ~ 1:1000 地形图收集或测绘工作,同时应对重要控制要素进行现场测量,对影响隧道方案的重要地段进行调绘测量,地形图范围应大于路线中线外 500 m,且应满足地质调绘和隧道布设、洞口设计以及辅助工程、排水弃渣等其它设计需要。
3 详细勘察阶段应对初测地形图进行现场核对及必要的修测和补充。
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4 地形图测量应包含可能受隧道影响的地物、建构筑物、地下管线等,设计有特殊需求时,应根据需要扩大测绘范围或提高精度。
【条文说明 】 参考《公路勘测规范》(JTG C10)、《公路工程地质勘察规范》( JTG C20)等相关要求,根据小净距隧道各勘察阶段和设计需求确定了地形图测绘比例和测量范围。
6. 1.5 隧道初测阶段可不专门布设隧道平面和高差控制网,但在布设路线控制网时每端应各布设不少于 3 个控制点,以方便相互校核,并纳入路线控制测量进行施测。与悬索桥、斜拉桥、拱桥等特殊桥梁相接的隧道,控制测量宜在初测阶段进行,宜采用独立平面及高程控制网,且平面控制网等级不低于二等。
【条文说明 】 根据《公路勘测规范》(JTG C10)第 8.9.1 条隧道初测阶段可不专门布设隧道平面和高差控制网,但在布设路线控制网时每端应各布设必要的控制点,并纳入路线控制测量进行施测。考虑到与悬索桥、斜拉桥、拱桥等特殊桥梁相接的隧道,桥梁与隧道方案的平面位置较为明确,特殊桥梁和隧道相接工程的重要性,故提出适当加强初测工作,控制测量宜在初测阶段进行,宜采用独立平面与高程控制网,且平面控制网等级不低于二等。
6. 1.6 定测阶段应进行隧道中线及横断面测量;桥隧相接洞口、地形偏压严重局部地段对隧道方案有重大影响时,初测阶段应进行中线及横断面测量,且每幅隧道纵断面测量宜布置左、中、右 3 条测线。
【条文说明】 根据《公路勘测规范》(JTG C10)定测阶段应进行隧道中线及横断面测量,在桥隧相接洞口、地形偏压严重局部地段对隧道方案有重大影响时,初测阶段进行中线和横断面测量可更加有效地评估方案的合理性,提出加强初测工作和纵断面测量要求。
6. 1.7 隧道洞口位置前后各不小于 50 m 范围, 中线纵断面测量中桩间距不应大于 10 m,并根据地形变化情况进行加桩,地形复杂的洞口中桩间距不宜大于 5 m。隧道洞口所有中桩均应进行横断面测量,横断面测量范围应满足洞口及边仰坡设计需求,根据各断面的填挖高度、边仰坡开挖及其它特殊要求而定。
【条文说明】 根据《公路勘测规范》(JTG C10)隧道中桩和洞口横断面测量要求,根据隧道洞口设计提出横断面测量范围应满足洞口及边仰坡设计需求。
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6. 1.8 特别陡峻的深切沟谷地形、测设人员无法到达的隧道洞口,可采用无人机激光雷达点云技术等先进方法进行测绘,并在隧道施工中进行现场复测。
【条文说明】 特别陡峻的深切沟谷地形,测设人员无法到达的隧道洞口进行测量,宜采用无人机激光雷达点云技术等先进方法进行测绘,并在施工中具备条件后进行现场复测,及时调整隧道洞口方案。
6. 1.9 与悬索桥隧道锚洞室近接的小净距隧道,应根据锚碇系统与隧道空间位置关系选取勘察手段和方法,隧道锚洞室宜沿锚索轴线布置斜向钻孔。
【条文说明】 与悬索桥隧道锚洞室近接的小净距隧道,隧道锚洞室可能分布在隧道上方或下方,应根据锚碇系统与隧道空间位置关系选取勘察手段和方法,隧道锚洞室地质对锚碇系统及洞室稳定性非常关键,宜沿轴线布置斜向钻孔,有条件和需求时小净距隧道可布置水平定向钻孔。
7 设计
7.1 一般规定
7.1.1 连拱与小净距隧道布置形式应根据公路线形、隧道间距、断面大小,综合考虑地质地形条件、周边环境、两端接线条件等因素确定,并进行全面技术经济比选。
7.1.2 桥隧相接的连拱与小净距隧道洞口应进行边仰坡稳定性评价,需处治时应进行综合处治设计。
7.1.3 连拱与小净距隧道洞口设计应合理选择明暗分界,尽量减少边仰坡开挖,避免产生高陡的人工边坡和破坏洞口自然环境。
7.1.4 连拱中墙侧与小净距隧道中夹岩柱侧宜形成闭合成环的排水系统。
7.2 总体设计
7.2.1 连拱与小净距隧道不应设置在地形偏压严重及滑坡、崩塌、岩堆、泥石流等不良地质地段。
7.2.2 连拱、近零净距、极小净距隧道应作为路线总体布设的重要因素。
7.2.3 隧道总体布设宜尽量避免采用连拱或近零净距隧道,洞口条件受限或与整体设计的悬索桥、斜拉桥等特殊桥梁相连的隧道,可采用连拱、近零净距或分岔隧道。
7.2.4 分岔隧道宜采用连拱经小净距逐渐过渡到分离式隧道,必要时洞口可采用单洞大跨
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隧道,经连拱、小净距过渡到分离式隧道。
【条文说明】 由于单洞大跨度隧道施工难度及造价较高,分岔隧道洞口段推荐采用连拱隧道,经小净距隧道逐渐过渡到分离式隧道。
图 7.2- 1 分岔隧道布置参考实例
7.2.5 地形陡峭无法布设施工便道及场地的洞口,可采用斜井、横洞等辅助施工通道反向掘进出洞,辅助施工通道应纳入隧道设计内容。
7.3 隧道线形设计
7.3.1 隧道洞口外为路基或普通梁桥时,宜在洞外设置曲线使隧道平面尽快分开 ;隧道洞口与特殊结构桥梁相接时,综合考虑桥梁设计及施工难度,洞口段宜采用直线或大半径曲线布置。
7.3.2 隧道线形应满足视距的要求,高速公路、一级公路隧道圆曲线半径宜满足表 7.3- 1的要求,不宜采用设加宽的圆曲线。
表 7.3- 1 高速公路、一级公路隧道最小平曲线半径
设计速度(km/h)
120
100
80
60
小车视距(m)
210
160
110
75
货车视距(m)
245
180
125
85
下坡路段货车修正视距(m)
245~265
180~ 190
125~ 130
85 ~89
圆曲线半径(m)
行车方向左转
2100
1350
960
600
行车方向右转
2000
1300
【条文说明 】根据《公路工程技术标准》( JTG B01 )、《公路路线设计规范》( JTG D20)相关规定,高速公路、一级公路的一般路段,每条车道的视距应满足停车视距要求,同时应采用下坡段货车停车视距对相关路段进行检验。综合考虑隧道内行车安全、行车舒
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适性、洞内超高、停车视距及下坡路段货车停车视距检验等因素,高速公路、一级公路隧道最小平曲线半径宜满足 7.3- 1 的要求,表中下坡路段货车修正视距参照《公路工程技术标准》( JTG B01 )表 B.0.1-3 及隧道最大纵坡 3%的规定选取,参照《公路隧道设计规范第一册土建工程》( JTG 3370.1 )、《公路隧道设计细则》(JGT/T D70)等相关规范进行下坡路段货车视距验算。
7.3.3 不采用分段式通风隧道纵坡宜采用单向坡,采用分段式通风或地下水特别发育的长隧道、特长隧道可采用双向坡,隧道最小纵坡不小于 0.3%、最大纵坡宜符合表 7.3-2 规定。
表 7.3-2 隧道最大纵坡表
隧道长度
>3000 m
3000m~ 1000 m
1000m~ 100 m
<100 m
一般纵坡(%)
2%
2.5%
3.5%
最大纵坡(%)
3%
5%
7.3.4 隧道纵断面不宜采用凹曲线,当隧道洞口需设置凹曲线时,洞口不应设置在凹曲线最低点,并应设置完善的排水系统。
7.4 隧道断面设计
7.4.1 隧道横断面设计应根据洞外路基或桥梁设计横断面确定隧道的测设基线、设计高程点、行车道中心线、路面横坡等指标。
7.4.2 隧道检修道或人行道高度应进行视距检验,满足视距通视要求,宜按表 7.4- 1 取值。
表 7.4- 1 隧道检修道或人行道高度
检修道或人行道高度(cm)
40 ~55
35 ~50
30~45
25~45
【条文说明 】 《公路隧道设计规范第一册土建工程》( JTG 3370.1 )规定隧道检修道或人行道高度可按 25~80 cm 取值,但其高度高于 55 cm后会影响货车视距不能通视隧道检修道或人行道,表 7.4- 1 参考货车视距验算及省内外公路隧道设计,根据设计速度细化隧道检修道或人行道高度值。
7.4.3 桥隧相接洞口当桥梁伸入隧道时,应根据桥梁横断面拟定隧道内轮廓,隧道与桥梁之间应预留足够的施工空间。
7.4.4 根据隧道单洞开挖跨度及围岩条件,连拱与小净距隧道横断面布置形式参照 7.4-2确定,小净距隧道中夹岩厚度根据围岩条件参照表 7.4-3 选取,当小于表中规定值时应进行专项论证。
12
表 7.4-2 不同型式的隧道横断面布置
隧道断面
连拱隧道
小净距隧道
整体式中墙连拱
复合式中墙连拱
无中导双层、三层中墙连拱
近零净距
极小净距
较小净距
一般小净距
两车道
d≥1.2m
2 m≤d<3m
d≥1.4m
0m≤D<1m
1m≤D<6m
6m≤D
D1≤D
三车道
d≥1.6m
2.4m≤d<3.5m
不采用
不宜采用
3m≤D<7m
7m≤D
四车道
6m≤D<9m
9m≤D
注:d 为中墙结构厚度(左右洞内轮廓最小净距),见图 5. 1- 1~ 图 5. 1-6;D 为中夹岩柱厚度,见图 5.2- 1 ~图 5.2-4。
表 7.4-3 小净距隧道中夹岩厚度取值
岩石坚硬程度
围岩级别
Ⅴ级(BQ≤250)
Ⅳ(250<2BQ≤350)
Ⅲ(350<2BQ≤450)
D1
D2
Rc≤5MPa (极软岩)
1.5B
2.0B
—
5MPa≤Rc<15MPa
(软岩)
1.2B
1.7B
1.0B
15MPa≤Rc <30MPa
(较软岩)
0.8B
1.3B
0.7B
Rc≥30MPa
(较坚硬岩~坚硬岩)
0.6B
注:B—隧道单洞开挖跨度。
【条文说明】 由于整体式中墙连拱隧道中墙顶与中导洞拱顶通常回填不密实、 中墙顶与二次衬砌存在纵向施工缝、防水层不连续等缺点,《公路隧道设计规范第一册土建工程》( JTG 3370.1 )规定宜采用复合式中墙连拱隧道,未对整体式中墙的结构厚度进行规定,在附录P 规定两车道复合式中墙连拱隧道钢筋混凝土中墙厚度 1.4~2.5 m,三车道复合式中墙连拱隧道钢筋混凝土中墙厚度 2.0~3.5 m。《公路隧道设计细则》(JTG/T D70)第 13.6.3 条规定双车道连拱隧道设计为整体式中墙时, 中墙厚度不宜小于 1.4 m,设计为复合式中墙式,芯墙厚度不宜小于 1.0 m;三车道连拱隧道设计为整体式中墙时, 中墙厚度不宜小于 1.6 m,设计为复合式中墙式,芯墙厚度不宜小于 1.2 m。根据贵州省桥隧相连工程实践,连拱隧道中墙结构厚度增大会导致洞外斜拉桥、悬索桥桥幅加宽,从而增加工程投资,两车道整体式直中墙连拱隧道中墙结构厚度可适当减小至 1.2 m,通过加强中墙结构配筋满足结构安全。两车道复合式中墙 2.0 m 最小结构厚度为 1.0 m 芯墙加两侧各 0.5 m 二次衬砌厚度,两车道复合式中墙 2.4 m 最小结构厚度为 1.2 m 芯墙加两侧各 0.6 m 二次
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衬砌厚度。两车道无中导双层中墙连拱隧道中墙 1.4 m 最小结构厚度为先行洞 0.8 m 加后行洞 0.6 m,两车道无中导三层中墙连拱隧道中墙 1.4 m 最小结构厚度为 0.4 m 薄壁劲性芯墙加两侧各 0.5 m 二次衬砌厚度。
小净距隧道中夹岩柱厚度取值表 7.4-3 根据《公路隧道设计规范第一册土建工程》 ( JTG 3370.1 )及《公路隧道设计细则》(JTG/T D70),结合围岩 Rc 值、BQ 值和围岩级别进行了细分,参照重庆、广东等省份经验,结合贵州省公路隧道实际情况确定了小净距隧道两洞净距及中夹岩柱厚度,有条件情况宜优先采用施工难度及造价较低的较小净距或一般小净距隧道。表中单洞开挖跨度 B 两车道隧道按 13~14 m、三车道隧道按 17~18 m、四车道隧道按 21~22 m 考虑。
7.4.5 煤系地层、炭质泥岩、炭质板岩、炭质页岩等变形较大的软弱围岩地层,隧道净距不宜小于 2 倍开挖宽度。
【条文说明】 煤系地层、炭质泥岩、炭质板岩、炭质页岩等变形较大的软弱围岩地层,后行洞施工对先行洞扰动较大,容易导致先行从发生仰拱底鼓、衬砌开裂等病害,结合贵州省个别隧道发生的病害,要求此类地层隧道净距不宜小于 2 倍开挖宽度。
7.4.6 中墙厚度大于 1.4 m 的两车道连拱隧道宜采用无中导双层直中墙连拱隧道,岩石单轴饱和抗压强度 Rc 大于 20 MPa 且围岩稳定性地层可采用无中导三层直中墙连拱隧道。中墙厚度 2~3 m 的两车道连拱隧道宜采用近零净距隧道。
【条文说明】 由于传统的连拱隧道施工需开挖中导洞,工序比较复杂,功效较低,且整体式直中墙连拱隧道纵向施工缝易发生渗漏水病害,根据云南及贵州省已实施的部分连拱隧道建设经验, 中墙厚度大于 1.4 m 的两车道连拱隧道优先推荐采用无中导两层中墙连拱隧道,岩石单轴饱和抗压强度大于 20 MPa 且围岩稳定性地层可采用无中导三层中墙连拱隧道。 中墙厚度 2~3 m 的两车道连拱隧道宜采用近零净距隧道。
7.4.7 隧道人行横通道不宜设置在连拱隧道、零净距隧道段,车行横通道及隧道紧急停车带不宜设置在近零净距、极小净距、较小净距段。
【条文说明】 连拱隧道、近零净距隧道段左右洞距离较小,设置人行横通道对隧道结构不利, 同时也不利于人行横洞防火门开启和防止左右洞火灾时串烟。近零净距、极小净距、超小净距段左右洞距离较短,设置车行横通道不利于救援车辆迂回通行, 同时紧急停车带断面较大,对近零净距、极小净距、较小净距隧道结构不利。
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7.5 隧道洞口设计
7.5.1 连拱隧道、近零净距隧道、极小净距隧道宜采用左右洞在同一断面整体式洞门,较小净距、一般小净距隧道可选择采用整体式或错位分离式洞门,尽量减少洞口边仰坡开挖。
7.5.2 洞口浅埋偏压段小净距隧道施工顺序以地形地质确定,且应选择山体外侧隧道为先行洞, 内侧隧道为后行洞。当外侧隧道为明洞时,应先施工外侧明洞反压回填后再施工内侧后行洞。
【条文说明】 洞口浅埋偏压小净距隧道施工工序受地形偏压角度、岩层产状等因素影响,但从总体来看,主要还是受地形偏压的影响较大,施工顺序宜以地形确定为主。查阅的相关文献,以山体外侧或山体内侧为先行洞的观点都有,考虑到山体外侧隧道埋深较浅,地质条件通常较内侧差,以山体外侧隧道作为后行洞,施工对先行洞围岩的二次扰动较大,对先行洞隧道结构不利,推荐选择山体外侧隧道为先行洞, 内侧隧道为后行洞。当外侧隧道为明洞时,外侧明洞施工反压回填后可有效平衡山体围岩下滑力,对内侧暗挖隧道有利,应先施工外侧明洞反压回填。
图 7.5- 1 洞口浅埋偏压段小净距隧道施工顺序
7.5.3 连拱隧道、近零净距隧道左右洞不应存在明显高差,极小净距、较小净距、一般小净距隧道左右洞设计高程点连线水平夹角宜小于 30°。左右洞存在较大高差的小净距隧道,宜以较低幅隧道作为先行洞,较高幅隧道作为后行洞。
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【条文说明】 左右洞存在明显高差对连拱隧道、零净距隧道结构受力不利,极小净距、较小净距、一般小净距隧道可根据路线总体、洞外工程、地形地质等布置左右幅洞存在一定高差的隧道,但考虑到中夹岩柱稳定性及隧道车、人行横通道布置,左右洞设计高程点连线水平夹角宜小于 30°。
图 7.5-2 存在高差的小净距隧道施工顺序
7.6 隧道结构设计
7.6.1 无中导双层中墙连拱隧道应符合下列规定:
1 先行洞支护结构应适当加强,地质较差时初期支护应封闭成环。
2 中墙应设置基础,地基承载力应满足要求。
3 中墙顶鞍部应进行加强设计。
3 中墙顶鞍部先行洞初期支护与二次衬砌之间应设置隔振层,后行洞应采取施工扰动控制措施。
4 先行洞中墙部位衬砌厚度不宜小于 80 cm。
【条文说明】 无中导双层中墙连拱隧道是在整体式中墙连拱隧道基础上改进施工工艺和隧道结构而来的隧道结构,根据贵州省及周边省份部分工程实践,首先应结合地形地质明确隧道的先行洞和后行洞,并对先行洞支护结构适当加强,地质较差时初期支护应封闭成环。中墙基础是该类隧道结构的关键部位,地基软弱时应设置注浆钢花管或系统锚杆
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进行加固, 同时左右洞拱部交叉部位宜采用加长注浆钢花管或系统锚杆进行加固。后行洞施工对先行洞中墙上部与后行洞交叉部位扰动较大,应设置减隔振措施, 同时后行洞施工应采用施工扰动控制措施。后行洞初期支护置于先行洞中墙上部,先行洞中墙部位衬砌厚度不宜小于 80 cm。
(a)双层直中墙连拱隧道
(b)双层曲中墙连拱隧道
图 7.6- 1 两车道无中导双层中墙连拱隧道
7.6.2 无中导三层中墙连拱隧道应符合下列规定:
2 薄壁劲性中墙结构钢架宜采用H 型钢;纵向连接钢筋不宜小于Φ22,环向间距不宜大于 60 cm,必要时采用型钢纵向连接。
3 中墙底部钢架应设置垫板, 回填混凝土强度等级不低于 C25。
4 中墙鞍部应进行加强设计。
5 先行洞中墙及墙顶鞍部初期支护与二次衬砌之间应设置隔振层,后行洞应采取施
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工扰动控制措施。
【条文说明】 无中导三层中墙连拱隧道是在整体式中墙连拱隧道基础上改进施工工艺和隧道结构提出的一种新型隧道结构,首先应结合地形地质明确隧道的先行洞和后行洞,并对先行洞支护结构适当加强,地质较差时初期支护应封闭成环。薄壁劲性中墙是这种隧道结构的关键部位,其整体稳定性是隧道结构安全的关键, 因此提出加强钢架纵向连接、加大底部钢架垫板面积及回填混泥土等措施, 中墙基础地基软弱时应设置注浆钢花管或系统锚杆,左右洞拱部交叉部位宜采用加长注浆钢花管或系统锚杆进行加固。先行洞中墙部位紧贴后行洞围岩,应设置减隔振措施,后行洞施工应采用施工扰动控制措施。由于拱脚部位二次衬砌厚度较小,设置纵向排水管会侵占中墙侧衬砌厚度,可不设纵向排水管,直接将横向排水管引入路侧边沟。
(a)三层直中墙连拱隧道
(b)三层曲中墙连拱隧道
图 7.6-2 两车道无中导三层中墙连拱隧道7.6.3 近零净距隧道应符合下列规定:
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2 中夹岩柱部位左右洞初期支护宜独立成环, 中夹岩柱无法保留时可挖除中夹岩柱并采用不低于 C25混凝土回填密实。
3 中夹岩柱鞍部应进行加强设计。
4 先行洞中夹岩柱及鞍部初期支护与二次衬砌之间应设置隔振层,后行洞应采取施工扰动控制措施。
【条文说明】 近零净距隧道是在复合式中墙连拱隧道基础上改进施工工艺和隧道结构提出的新型隧道结构,首先应结合地形地质明确隧道的先行洞和后行洞,并对先行洞支护结构适当加强,地质较差时初期支护应封闭成环。根据周边省份部分软弱地质条件下无中导连拱隧道中墙后行洞初期支护型钢拱架搭设在先行洞初期支护型钢拱架导致中墙部位衬砌开裂、破坏等病害原因分析,根据贵州省盘兴高速旧屋隧道、桐新高速梨树坪隧道工程经验,要求中夹岩柱部位左右洞初期支护宜独立成环, 中夹岩柱可能无法保留时需挖除中夹岩柱并采用混凝土回填补强, 回填混凝土强度等级不低于 C25。 中夹岩柱部位地基承载力软弱会导致仰拱底鼓或中夹岩柱部位衬砌开裂、破坏,地基软弱时应设置注浆钢花管或系统锚杆,左右洞拱部交叉部位宜采用加长注浆钢花管或系统锚杆进行加固。先行洞中夹岩柱部位紧贴后行洞围岩,应设置减隔振措施,后行洞施工应采用施工扰动控制措施。
(a)近零净距直墙隧道
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(b)近零净距曲墙隧道
图 7.6-3 两车道近零净距隧道布置横断图
7.6.4 极小净距隧道应符合下列规定:
2 中夹岩柱宜采用低预应力钢筋对拉锚杆进行加固,对拉锚杆直径不宜小于 25 mm,预应力不小于 10 kN,地质较差时宜先注浆加固后再设置对拉锚杆。
3 先行洞中夹岩柱及鞍部初期支护与二次衬砌之间宜设置隔振层,后行洞应采取施工扰动控制措施。
4 三车道、四车道极小净距隧道宜采用 CD法或双侧壁导坑法分部开挖,宜将左右幅隧道中夹岩柱部位导坑作为先行导坑, 中夹岩柱加固后再开挖其它部位。
【条文说明】 极小净距隧道是一种比较成熟的结构型式,左右洞施工顺序、爆破振动控制、中夹岩柱对拉锚杆是控制重点,三车道、四车道跨度较大,极小净距隧道宜采用CD 法或双侧壁导坑法分部开挖, 宜将左右幅隧道中夹岩柱部位导坑作为先行导坑, 中夹岩柱加固后再开挖其它部位。
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图 7.6-4 两车道极小净距隧道布置横断图
图 7.6-5 三车道极小净距隧道布置横断图
图 7.6-6 四车道极小净距隧道布置横断图
7.6.5 较小净距隧道应符合下列规定:
1 中夹岩柱宜采用注浆钢花管或加长锚杆进行加固。
2 隧道施工应采用控制爆破并明确后行洞爆破振动速率,控制后行洞开挖面与先行洞的施工步距。
3 三车道、四车道较小净距隧道采用 CD法或双侧壁导坑法分部开挖时,宜将左右幅
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隧道中夹岩柱部位导坑作为先行导坑, 中夹岩柱加固后再开挖其它部位。
【条文说明】 较小净距隧道是一种常用的隧道结构型式,左右洞施工顺序、爆破振动控制、中夹岩柱加固措施是控制重点,三车道、四车道跨度较大,较小净距隧道宜采用CD 法或双侧壁导坑法分部开挖, 宜将左右幅隧道中夹岩柱部位导坑作为先行导坑, 中夹岩柱加固后再开挖其它部位。
图 7.6-7 两车道较小净距隧道布置横断图
图 7.6-8 三车道较小净距隧道布置横断图
图 7.6-9 四车道较小净距隧道布置横断图7.6.6 一般小净距隧道应符合下列规定:
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1 隧道支护结构可按分离式隧道进行设计。
2 可按分离式隧道开挖工法进行施工,但应控制后行洞开挖面与先行洞的施工步距。
3 地形偏压、地质较差时宜动态调整后行洞开挖方法,将中夹岩柱部位导坑作为先行导坑。
【条文说明】 一般小净距隧道双洞彼此产生轻微影响, 支护结构可按分离式隧道进行设计,无需特殊考虑支护结构与中夹岩柱加固措施,仅考虑施工控制措施解决双洞相互影响的小净距隧道。
图 7.6- 10 两车道一般小净距隧道布置横断图
图 7.6- 11 三车道一般小净距隧道布置横断图
图 7.6- 12 四车道一般小净距隧道布置横断图
7.6.7 隧道支护参数可通过工程类比,参照本文件附录 A~E 选取,并按表 7.6- 1 进行计算复核,施工阶段应结合现场监控量测信息进行优化调整。
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表 7.6- 1 无中导连拱及小净距隧道衬砌计算复核
结构型式隧道断面
无中导连拱
应计算
宜计算
可不计算
专题研究
【条文说明】 一般地质条件下, 两车道无中导双层中墙连拱、小净距隧道及三车道小净距隧道工程实例较多,设计及施工经验较成熟,隧道支护参数可参照附录 A~E 选取,并进行必要的计算复核,根据现场监控量测信息对支护参数进行调整。随着经济建设及城市发展,四车道一般小净距隧道在公路、市政工程中也有比较多的工程实例及成功经验,但工程实践中各设计单位拟定的支护参数存在较大差异,附录 E 拟定了四车道一般小净距隧道支护参数表,设计中可参照并经过计算复核后确定。三车道近零净距、四车道极小净距隧道工程实例较少,支护参数应进行专题研究后确定。
7.6.8 煤系地层、炭质泥岩、炭质板岩、炭质页岩等发生大变形或严重病害的软弱围岩地层,采用小净距隧道应加强支护结构复核验算,必要时按特殊地质进行专门研究确定。
【条文说明】 煤系地层、炭质泥岩、炭质板岩、炭质页岩是贵州省公路隧道建设中典型的软弱围岩,这类地层中隧道施工中初期支护变形较大,后期运营中发生路面开裂、仰拱底鼓、衬砌结构开裂剥落等病害,隧道设计中应重视类似地层中隧道的建设经验和教训,采用小净距隧道应加强支护结构复核验算,必要时按特殊地质进行专门研究确定。
7.6.9 直墙连拱、直墙近零净距隧道行车方向左侧不设置检修道或人行道,应做好中墙及中夹岩柱侧管线预埋及机电预留预埋设计。
7.7 隧道锚洞设计
7.7.1 隧道洞口与整体设计的悬索桥相连,悬索桥设计采用隧道锚时,应根据隧道和隧道锚的空间关系,考虑结构受力互相影响、施工顺序干扰等因素进行综合设计。
7.7.2 隧道锚洞布置应根据地形地质条件、桥型等因素确定。
【条文说明】隧道锚洞布置应根据地形地质、桥型布置等因素综合确定,可选择布置在隧道上方、两侧或下方。
7.7.3 隧道锚洞布置于隧道上方时,隧道顶板与隧道锚洞底板的距离不宜小于 1.5 倍开挖宽度,当不满足该限值时应进行专题研究。
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【条文说明】隧道锚洞布置于隧道上方时,隧道与隧道锚竖向重叠,应考虑隧道施工对锚碇系统的影响,合理确定隧道及隧道锚的施工顺序。隧道锚是悬索桥的重要结构,锚塞体提供了悬索桥主缆的抗拔力, 因此对隧道顶板与隧道锚底板的距离进行要求, 当不满足该限值时应进行专题研究,确保隧道锚能提供足够的抗拔力,确保桥梁和隧道结构安全。
7.7.4 隧道锚洞布置于隧道两侧或下方时,隧道锚平面不应与隧道重叠,隧道锚洞与隧道之间应参照小净距隧道进行设计,考虑结构之间的相互影响。
【条文说明】 隧道锚洞布置于隧道两侧或下方时,应考虑隧道锚及主缆与隧道的空间交叉和行车干扰,隧道锚平面不应与隧道重叠,隧道锚洞与隧道之间应按小净距隧道进行设计,考虑隧道锚洞与隧道结构之间的相互影响。
7.7.5 隧道锚布置与隧道上方时,可在隧道锚洞底部钻孔利用隧道排水系统排水,隧道锚布置于隧道两侧或下方时,宜根据地形地质条件考虑隧道锚洞的排水措施。
【条文说明】 隧道锚洞室开挖后形成新的积水廊道,地表降雨下渗汇集于隧道锚洞室内对锚塞体及其周边围岩长期浸泡,对桥梁结构安全和耐久性影响较大,应设置排水系统,隧道锚布置与隧道上方时,可在隧道锚洞底部钻孔利用隧道排水系统排水,隧道锚布置于隧道两侧或下方时,宜根据地形地质条件考虑隧道锚洞的排水措施。
8 施工
8.1 施工准备
8.1.1 隧道施工前,应做好地质地形条件、周边环境、辅助坑道、桥梁岸坡、隧道洞口仰坡以及桥隧施工干扰等现场调查。
【条文说明】 隧道施工前应综合考虑调查的阶段、方法、范围等,做好隧道地形地质、周边环境、辅助坑道、洞口工程、桥隧相接等部位调查,及时预报和解决施工中遇到的地质问题,为验证或修改设计、施工提供依据。
8.1.2 隧道施工前,应熟悉设计文件和地质勘查报告,做好相关的专项现场调查项目与图纸核对工作。
【条文说明】 施工单位应熟悉隧址区地质特点, 掌握设计意图与要求,认真复核专项工程施工工艺与控制要点,勘察应满足《 工程勘察通用规范》(GB 55017)。
8.1.3 连拱与小净距隧道调查应重点关注中夹岩柱围岩条件,注重搜集隧道场区及邻近地
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区水系分布,考察隧道所在地区的地形、地貌等地表条件,还应提出隧道建设对其环境影响的评价和保护措施。
【条文说明】 中夹岩柱加固是小净距隧道的关键工序。小净距隧道勘察与施工应满足《公路环境保护设计规范》(JTG B04)、《公路项目安全性评价规范》(JTG B05)基本要求。应对中夹岩柱厚度、围岩条件、地下水水量及分布情况、不良地质构造等进行专门且详细的专项调查, 实现隧道工程安全、质量、工期、环境和投资控制目标。
8.1.4 连拱与小净距隧道施工前应编制施工阶段安全风险评估报告,现场应监测并动态开展风险管理。
【条文说明】 隧道施工应进行施工安全风险评估,根据隧道特点建立风险控制及特殊情况预案,编制风险评估报告并组织专家评审。小净距隧道施工前专项风险评估结论及重大风险源清单应作为专项施工方案的主要依据之一。
8.1.5 连拱与小净距隧道专项施工方案应包括但不限于以下内容:
1 小净距隧道专项开挖爆破方案。
2 针对隧道中夹岩柱保护与加固,先、后行洞施工作业及技术要点。
3 隧道洞身防水工艺及洞口防排水治理。
4 隧道不良地质体控制与处理方案。
5 小净距隧道专项监控量测与管理方案。
6 施工期间的瓦斯防止措施和运营期间的瓦斯防泄露措施。
【条文说明】 小净距隧道专项施工方案的制订应满足 JTG 3370.1《公路隧道设计规范第一册土建工程》基本要求,并重点考虑开挖减小对中夹岩柱的扰动、保持中夹岩柱的稳定、缩短中夹岩柱处于不利状态的时间,必要时需对中夹岩柱进行加固。
8.1.6 施工平面布置应根据隧道长度、地形、地质、水文等条件,结合通风、防灾救援、排水、弃渣、工期和环境保护等要求,通过技术经济比较确定施工平面布置,尽量减少施工用地。
【条文说明】 隧道施工平面布置应以隧道洞口为中心布置,技术标准、运输要求,结合地形、地质、线路条件的影响、运营情况和既有隧道现状等,通过技术经济比较确定。
8.1.7 施工便道布置应遵循现场施工平面布置,随施工进度进行动态布置,并与隧道施工
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阶段与重点工程相契合。桥隧相连和地形陡峭无法布设施工便道及场地的洞口,可采用斜井、横洞等辅助施工通道反向掘进出洞。
【条文说明 】 施工便道建设应满足《公路工程施工安全技术规范》(JTG F90-2015)基本要求外,还需结合地方道路规划进行专项设计,注意减少与现有道路的交叉和干扰。
8.1.8 连拱与小净距隧道应根据施工项目的地质、水文及气候变化动态合理地安排施工工序,应满足以下规定:
1 若小净距隧道双洞间具有原土体,则在洞口切坡时宜保留。
2 并行双洞工作面应错开施工。
3 后行洞应根据隧道围岩情况加固中夹岩柱,极软弱围岩段应加固双洞相邻侧拱架。
【条文说明】 小净距隧道中夹岩柱受力极其复杂,为保证其安全施工,合理选择小净距隧道的施工方法、控制施工过程中关键点的变形和受力以及掌握先后行洞前后掌子面的间距就显得尤为重要。
8.1.9 小净距隧道现场施工总体原则先主体,后附属。隧道施工主要工序:测量放线→施工准备→洞口边仰开挖及支护→洞身开挖及支护→洞身混凝土衬砌(洞门施作)→ 隧道沟槽及其它附属工程,参考图 8.1- 1 执行。
图 8. 1- 1 隧道施工工序流程图
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【条文说明】 小净距隧道施工工序流程应根据中夹岩柱的围岩等级而具体指出,提倡采用新技术、新工艺,提高工程质量,降低施工成本。
8.2 施工控制要点
8.2.1 无中导双层中墙连拱隧道施工及技术要点:
1 无中导双层直墙连拱隧道开挖宜遵循三台阶开挖工法,上台阶开挖每循环进尺按 1榀钢架间距,下台阶开挖每循环进尺按 2 榀钢架间距,下台阶单侧拉槽长度宜不超过 15 m,下台阶左、右侧开挖宜前后错开 3~5 m。
2 无中导双层直墙连拱隧道采用凿岩机(手持式风钻、液压钻)和钻孔台车全液压钻机或风动钻机进行钻孔。应注意防止炮眼交叉打穿,炮眼总数不小于设计的 90 %,掏槽炮眼位置误差不大于 5 cm。
3 施工顺序宜按先行洞扩挖、初支→ 中墙基础→先行洞仰拱、二次衬砌→后行洞开挖初支→ 临时支撑拆除→后行洞仰拱、二次衬砌的总体施工工艺流程进行组织施工,如图
8.2- 1 所示。
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施工步序1:先行洞三台阶法扩挖、初支
施工步序2: 中墙基础施工
施工步序3:先行洞仰拱、二次衬砌施工
施工步序4:后行洞台阶法开挖、初支
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施工步序5:临时支撑拆除
施工步序6:后行洞仰拱、二次衬砌施工
图 8.2- 1 无中导双层直墙连拱隧道施工流程图
4 无中导双层直中墙施工总体流程为: 中墙基础→先行洞二次衬砌→后行洞二次衬砌的总体施工流程。
5 双层直中墙浇筑应根据设计高度预留 80~ 100 cm 与洞身衬砌整体浇筑,浇筑完成后及时采用 C25混凝土回填墙顶,以避免中墙顶脱空。
6 双层直中墙基础地基承载力不应小于设计要求,必要时可采用中空注浆锚杆对地基进行加固处理。
7 双层直中墙与主洞连接处一定范围内宜进行加筋处理,加强筋伸入中墙长度不宜少于 35倍钢筋直径。
8 双层直中墙与主洞初支扩挖段应注意回填密实,采用方木横撑作为中隔墙支撑,横撑底部宜使用橡胶垫进行阻隔,避免破坏中隔墙墙体,临时支撑布置图见图 8.2-2。
图 8.2-2 无中导双层直中墙临时支撑布置示意图
9 直中墙上部以及先行洞初支搭接处应减少或避免产生应力集中,宜采用中空注浆锚杆、系统锚杆与锁脚锚杆对左右洞交叉位置进行加固处理。
10 双层直中墙防排水布置宜采用左右洞共用排水系统通过中墙基础排水管将衬砌背后围岩渗水引排至中央排水沟的方式,中间夹层不宜小于 5 cm 布设防水板和环向排水管。
11 无中导双层直中墙连拱隧道墙身顶部应作加固处理,施工时对左右洞拱部交叉位
置采取加固处理,宜将中空注浆锚杆长度由 3.5 m 增加到 4 m,安装型钢拱架时应采用系统锚杆和锁脚锚杆对钢架进行固定,使型钢拱架与围岩形成一个整体。
12 无中导双层直中墙应采用复合式曲中墙排水型式, 中墙排水管宜参照图 8.2-3 布置,做到拱部、墙部不滴水。
图 8.2-3 复合式曲中墙中墙防排水布置示意图
【条文说明】 无中导双层中墙连拱隧道中墙左右洞共用排水系统通过中墙基础排水管将衬砌背后围岩渗水引排至中央排水沟中,根据中墙型式可分为双层直中墙连拱隧道、双层曲中墙连拱隧道。根据云南及贵州省已实施的部分连拱隧道建设经验,总结提出无中导双层中墙连拱隧道施工工艺要点。无中导双层中墙连拱隧道先行洞与后行洞均建议采用三台阶法开挖,宜按先行洞扩挖、初支→ 中墙基础→先行洞仰拱、二次衬砌→后行洞开挖初支→ 临时支撑拆除→后行洞仰拱、二次衬砌的总体施工工艺流程进行组织施工。下台阶应在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%以后开挖,左、右侧开挖宜前后错开 3~5 m,并严格控制后行洞对先行洞的施工扰动。双层中墙连拱隧道对中墙承载力、中墙浇筑工艺、防排水施工工艺提出了更高要求,混凝土浇筑应满足《混凝土结构设计规范》(GB 50010)。中墙地基承载力不宜小于 500 kPa, 中墙顶部与扩挖段浇筑时应采用方木横撑保证回填密实, 同时左右洞拱部交叉部位宜采用加长注浆钢花管或系统锚杆进行加固。曲中墙施工立模较直中墙难度大,接线条件要求较高,防排水效果也较差。因此,双层曲中墙防排水工艺应根据中墙设计厚度与洞身接线要求综合确定,其它施工工艺可参考双层直中墙连拱隧道并结合现场执行。
13 无中导双层曲中墙连拱隧道施工开挖方法及工序可参考无中导双层直中墙连拱隧道执行。
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8.2.2 无中导三层中墙连拱隧道开挖施工及技术要点:
1 无中导三层薄壁式直中墙连拱隧道宜采用三台阶法开挖。按先行洞开挖初支→先行洞仰拱、二次衬砌→后行洞开挖初支→后行洞仰拱、二次衬砌的总体施工工艺流程组织施工,施工工序流程图,见图 8.2-4。
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施工步序 1:先行洞三台阶法开挖、初支
施工步序 2:先行洞仰拱、二次衬砌施作
施工步序 3:后行洞三台法开挖初支
施工步序 4:后行洞仰拱、二次衬砌施作
图 8.2-4 无中导三层薄壁式直中墙连拱隧道施工流程图
2 无中导三层直中墙连拱隧道上台阶开挖每循环进尺按 0.8 m( 1 榀钢架间距),下台阶开挖每循环进尺按 1.6 m(2榀钢架间距),下台阶单侧拉槽长度宜不超过 15 m,下台阶左、右侧开挖宜前后错开 3~5 m。
3 无中导三层直墙连拱隧道采用凿岩机(手持式风钻、液压钻)和钻孔台车全液压钻机或风动钻机进行钻孔。应控制爆破进尺为 0.8 m,考虑各因素不确定性影响,炮孔深度定为掏槽孔 1.0 m、其它孔 0.8 m。
4 无中导三层直墙连拱隧道后行洞宜采用松动爆破+机械冷开的开挖方式,同时在加强层与未开挖的后行洞岩壁间设置 10 cm 厚的泡沫隔振板,后行洞开挖时靠隧道中心线侧预留厚 3~5 m 保护岩墙,以减小爆破振动对结构影响。
5 无中导三层直墙连拱隧道开挖时需考虑中间加强层型钢安装空间,先行洞上台阶开挖时需对加强层顶进行适当扩挖,扩挖范围为中部加强层厚度+泡沫减震板厚度。
6 三层薄壁式直中墙施工总体流程为: 中间加强层→先行洞二次衬砌→后行洞二次
衬砌,第二、三层中墙与边墙及仰拱同时整体浇筑,无中导三层曲墙连拱隧道中墙施工工序可参照此执行。
【条文说明】 三层薄壁式直中墙加强层,每开挖一级台阶后,型钢采用连接钢板进行接长,波纹钢模板采用搭接 M20 高强螺栓连接。每开挖一级台阶,即施工相应高度的中间加强层,待下级台阶开挖后,将底部混凝土凿除,漏出型钢端头,进行型钢及波纹钢模板连接。中间加强层的具体施工步骤:上台阶开挖→安装 A 单元左侧波纹钢模板→安装 A、 B 单元型钢立柱→A、B 单元锁脚锚杆、 系统锚杆→安装 A 单元右侧波纹钢模板→将两侧波纹钢模板与型钢连接成整体→A 单元自密实砼浇筑→B 单元钢筋网、初支砼→ 中台阶开挖→安装 C 单元左侧波纹钢模板→C、D 单元型钢立柱向下接长→C、D 单元锁脚锚杆、系统锚杆→安装 C 单元右侧波纹钢模板→将两侧波纹钢模板与型钢连接成整体→C 单元自密实砼浇筑→D 单元钢筋网、初支砼→ 下台阶开挖→安装 E 单元左侧波纹钢模板→E、F 单元型钢立柱向下接长→E、F 单元锁脚锚杆、 系统锚杆→安装 E 单元右侧波纹钢模板→将两侧波纹钢模板与型钢连接成整体→E 单元自密实砼浇筑→F 单元钢筋网、初支砼→仰拱开挖→G 单元型钢立柱向下接长→E 单元型钢安装→ 浇筑给 G 单元三角形基础→E 单元钢筋网、初支砼→仰拱、二次衬砌等施工,见图 8.2-5。
图 8.2-5 中间加强层的施工步骤施工流程图
7 三层薄壁式直中墙连拱隧道应设置纵横向钢筋将锚杆连接成整体以加固中墙基础,同时应对直中墙底部采用 C25混凝土进行回填。
8 无中导三层曲墙连拱隧道先行洞与后行洞宜采用三台阶法开挖。按先行洞开挖初支→先行洞仰拱、二次衬砌→后行洞开挖初支→后行洞仰拱、二次衬砌的总体施工工艺流
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程进行组织施工,施工流程图,见图 8.2-6。
图 8.2-6 无中导三层曲墙连拱隧道施工流程图
9 无中导三层曲中墙现浇施工前应采用中间加强层增强刚度,加强中隔墙的临时支撑等手段以增强中墙顶部抗力。
10 无中导三层曲中墙隧道施工时应采用对称开挖,严格控制上、下台阶掌子面间距在 20~30 m,下台阶开挖 10 m 后立即施作仰拱,仰拱浇筑后 20 m 后施作二次衬砌。
11 无中导三层曲中墙隧道先行洞与后行洞下台阶开挖时,需由中线向内侧区域进行扩挖,以衔接中隔墙防水板与隧道拱部的防水板, 曲中墙隧道中墙防水层应按分离式隧道型式设计,防水板及土工布按全断面布设。
12 主洞下台阶二次衬砌施作前,应采用 C25混凝土填充扩挖部分以增强中墙基础底部刚度,并按设计要求检验其承载力。
13 无中导三层曲中墙施作施工缝必须凿毛处理,连接筋严格按要求设置并焊接牢固。
14 无中导三层曲中墙其它工艺要点可参考三层直中墙施工视现场情况考虑。
【条文说明】 无中导三层中墙连拱隧道根据中墙型式可分为三层直中墙连拱隧道、三层曲中墙连拱隧道。中墙防排水布置类似于分离式单洞防排水系统,左右洞排水系统相互独立,将中墙划分为三层。宜按先行洞开挖初支→先行洞仰拱、二次衬砌→后行洞开挖初支→后行洞仰拱、二次衬砌的总体施工工艺流程组织施工。为方便安设中间加强层型钢,三层直中墙连拱隧道先行洞上台阶开挖时加强层顶需进行适当扩挖,扩挖范围为: 中部加强层厚度+泡沫减震板厚度,待初支施工时用喷射砼回填至设计轮廓。为减弱后行洞爆破开挖对已施作的中隔墙加强层和先行洞二次衬砌的影响,在加强层与未开挖的后行洞岩壁间设置一层厚度为 10 cm 厚的泡沫隔振板,此外,后行洞开挖时靠隧道中心线侧预留厚 3 m
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保护性岩墙,减弱后行洞爆破对先行洞围岩、初支结构的破坏,保证施工安全。先行洞初支完成后应及时设置临时支撑,采用锁脚锚杆防止围岩内挤及拱脚下沉保证施工安全。薄壁劲性中墙是这种隧道结构的关键部位,直中墙中间层应采用型钢、波纹钢模板包裹浇筑自密实混凝土的形式以提升承载能力,应采用 C25 混凝土填充扩挖部分以增强中墙基础底部刚度,并按设计要求检验其承载力。无中导三层曲墙连拱隧道中墙施工工序可参考三层直墙连拱隧道执行。
8.2.3 近零净距隧道施工工艺及控制要点:
1 近零净距隧道由于间距较小,应合理安排隧道的施工次序与施工方法,加强中夹岩柱的保护,在保障隧道开挖轮廓的前提下,控制好后行洞爆破对先行施工隧道的影响。
2 近零净距隧道开挖充分考虑和利用围岩的自承载能力。
3 近零净距隧道中夹岩柱无法保留时需挖除中夹岩柱并采用混凝土回填补强, 回填混凝土强度等级不低于 C25, 中夹岩柱部位二次衬砌应采用直角基础加宽。
4 近零净距隧道采取后行洞上断面的开挖,必须待先行洞二次衬砌施工并达到其设计强度后进行,且先行洞与后行洞上断面开挖距离不小于 25~30 m。
5 对于Ⅳ、Ⅲ级围岩,后行洞开挖可能会对先行洞的二次衬砌产生扰动,导致二衬开裂的风险增加。为了避免这种情况,可以考虑在后行洞开挖后再施工先行洞二次衬砌。
6 近零净距隧道由于中夹岩柱厚度较小,为避免纵向排水管侵占中墙侧衬砌厚度,可不设置纵向排水管,环向盲管直接引入中央排水沟或者两侧排水沟。
【条文说明】 近零净距隧道为双洞独立成环并挖除中夹岩柱,采用强度等级不低于C25 混凝土回填补强的新型隧道结构。根据贵州省盘兴高速旧屋隧道、桐新高速梨树坪隧道工程经验,总结提出近零净距隧道施工工艺及控制要点。近零净距隧道施工工艺应充分利用围岩自承载能力, 因此建议采用 CRD 法,兼有台阶法和双侧壁导坑法的优点,有利于围岩稳定,保证施工安全。同时后行洞施工应减少对先行洞与中夹岩柱部位的扰动,增设隔振措施。先、后行洞错距至少为 50 m,待先行洞变形稳定后再进行后行洞施工。中夹岩柱也是此类隧道控制重点,应采用强度不低于 C25 的混凝土进行回填并检验其地基承载力。因双洞间中夹岩柱厚度较小,可不设置纵向排水管避

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