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设 计 说 明(一)设计依据和执行规范
1、设计原则
依据现行的国家和部颁有关规范、规程和技术标准,充分吸收和借鉴参考国内外高速公路建设的类似工程的成功经验,根据路网规划、公路功能需要,遵循“安全、耐久、经济、节能、利于保护生态环境”的原则,结合隧道所处地区的地形、地质、施工、运营、管理等条件进行设计。
(1)隧道平面线形设计在综合考虑线形指标的前提下,根据隧道进出口地形、地质条件、运营管理设施场地、特殊构造物、两端XX接线等因素微调,总体布置服从路线总体走向。
(2)隧道纵面设计考虑地形地质条件、隧道长度、通风、排水、施工及临时工程、特殊构造物、两端XX接线等条件,灵活使用。
(3)灵活利用隧道构造物消除长距离高某某,贯彻公路设计的新理念;
(4)隧道结构设计根据其结构类型、使用条件、荷载特性、施工工艺等条件进行,并考虑隧址的工程水文地质、环境条件,对技术、经济、环保和使用效果作综合比较,临时边仰坡采用喷锚网防护,主体结构采用模筑(钢筋)混凝土结构;
(5)结构的净空尺寸除满足建筑限界、施工工艺及营运使用要求外,尚应考虑施工误差、测量误差、结构变形及后期沉降等因素的影响;
(6)隧道结构设计应确保主体结构具有足够的耐久性,并满足施工、运营、防火、防水的要求。
2、设计依据和执行规范
2.1设计依据
1.中交第一公路勘察设***《XX至XX高速公路工程可行性研究报告》,以下简称《工可报告》;
2.***《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(2007);
3. 中交第一公路勘察设***《XX至XX高速公路工程初步设计》;
4.本项目工可、初步设计、施工图设计各级审查意见;
5.相关会议纪要等。
2.2主要执行的规范
(1)《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)
(2)《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)
(3)《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)
(4)《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013)
(5)《岩土锚杆与喷射混凝土支某某工程技术规范》(GB50086-2015)
(6)《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(2007)
(7)《混凝土结构防火涂料》(GB 28375-2012)
(8)《公路隧道施工技术规范》(JTG F60—2009)
(9)《公路环境保护设计规范》(JTG B04—2010)
(10)《公路隧道照明设计细则》(JTG/T D70/2-01-2014)
(11)《公路隧道通风设计细则》(JTG/T D70/2-02-2014)
(12)《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2011)
(13)《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)
(14)《地下工程防水技术规范》(GB 50108-2008)
(15)《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)
(16)《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476-2008)
(17)《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07-01-2006)
本设计严格执行了中华人民共和国《工程建设标准强制性条文(公路工程部分)》中《公路隧道设计规范(JTG D70-2004)》的第1.0.5、1.0.6、1.0.7、3.1.1、3.1.3、7.1.2、8.1.2、10.1.1、15.1.1、15.1.2、16.1.1条的规定。
(二)技术标准
(1)公路等级:双向六车道高速公路;
(2)设计速度:隧道设计速度采用120km/h;
(3)隧道限界宽度(车行前进方向由左某某):1.0+0.75+3×3.75+1.25+1.0=15.25m;隧道限高:5.0m;
(4)汽车荷载:公路-I级。
(5)车行横通道建筑限界:高度为5m,宽度为4.5m。
(6)人行横通道建筑限界:高度为2.5m,宽度为2.0m。
(7)紧急停车带建筑限界:1.0+0.75+3×3.75+1.25+3.0+1.0=18.25m;隧道限高:5.0 m;
(8)地震动峰加速度:XX段0.05g,XX段0.10g;
(9)抗渗等级:P8;
(10)设计使用年限:100年;
(11)结构耐火等级:一级;
(12)结构安全等级:一级;
(13)防水等级:二级。
(三)初步设计批复
**_*、**_*《关于XX和XX高速公路工程两阶段初步设计的批复》(鲁交建管[2016]137号文),隧道工程相关批复如下:
原则同意隧道布设位置及结构设计方案,下阶段应在加强工程地质、水文勘察的基础上,结合路线优化,进一步优化隧道平纵面线形、XX位置、洞门形式、衬砌和防排水设计等,确保隧道施工和运营安全。
(一)全线共设置隧道6座,分别为涝坡隧道、小佛寺隧道、海螺峪隧道、柳埠隧道、长城岭隧道、北崖头隧道,其中特长隧道2座,长隧道3座、中隧道1座,左幅总长12592米,右幅总长13222米。
(二)下阶段进一步加强地质勘察工作,查明灰岩岩溶发育程度、区域地质构造情况,并完善相关处治措施。
执行情况:按批复在施工图设计阶段加强地质勘察,查明灰岩分布情况,页岩成分等,摸清区域地质构造,并完善相关预案、处治措施。
(三)下阶段应根据地质勘察,优化衬砌结构设计及施工方案,加强风险防范。
执行情况:按批复执行,施工图设计时根据勘察情况,针对灰岩、页岩等不同岩性,制定不同的支某某参数及施工方案。
(四)施工图审查意见执行情况
4.1施工图设计预评审会意见
1、本项目隧道地质条件较复杂,建议加强地质勘察工作,查明灰岩、页岩接触带、断层破碎带等段落富水情况;对灰岩区地表应进行岩溶发育程度调查。
执行情况:按意见加大地勘工作力度,从宏观方面对整个工程区的岩溶发育情况进行调查、分析,以判断岩溶发育程度,并辅以物探、钻探对地下水、岩溶等进行验证,以尽可能的摸清地质情况。
2、进一步细化小净距隧道设计方案,设计施工时应注重对中夹岩柱的保护;补充爆破震动专项设计。
执行情况:按意见补充小净距隧道设计施工要求,强调施工中对爆破震动的要求。
3、加强岩溶、断层破碎带等富水地段防排水设计。
执行情况:按意见加强富水地段防排水设计。
4、海螺峪隧道出口浅埋段应重视地表变形,考虑适当的地表加固,以减小施工对地表环境的影响。
执行情况:按意见对海螺峪隧道出口浅埋段进行地表注浆加固。
5、页岩应取样测试,明确岩石成分及物理力学参数;优化页岩段支某某参数设计。
执行情况:按意见执行,对页岩进行测试,明确其成分及相关参数。
6、核查隧道照明设计参数取值是否按照最新规范执行。
执行情况:经核查,照明设计参数按照最新规范执行。
4.2施工图设计专项评审会意见
1、部分隧道工程地质平纵面图中缺少或需核实地层岩性、界线、地质构造、产状、钻孔等地质信息,核查和细化隧道围岩级别、地下水涌水量,补充不良地质处治及对策措施,并按《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)的要求补充必要的钻孔等勘探工作,完善地勘资料。
执行情况:按意见核查、补充地质平纵面图中地层岩性、界线、地质构造、产状、钻孔等地质信息,并按意见补充钻探、物探等勘探工作,完善地质资料。
2、涝坡隧道右洞出口、小佛寺隧道进口等XX的平曲线缓圆点(或圆缓点)设在XX内外3S的设计速度行程范围内,应根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)8.0.4-2条款的要求,进一步核查论证。
执行情况:涝坡隧道右洞出口、小佛寺隧道进口等XX,平面半径均大于2000,纵面均小于2%,满足了《公路隧道细则JTG/T?D70-2010》?4.3.6条文要求,洞内外接线可以采用圆曲线和缓和曲线组合形式。同时增设线形诱导和光过渡等保障安全措施,保障行车安全。
3、补充1:500的XX平面布置图和1:200的XX典型地质纵横断面设计图,边仰坡防护根据地质情况进一步完善防护参数。
执行情况:按意见补充XX1:500平面图和1:200地质横断面图,并根据地质情况核查边某某防护参数。
4、岩溶段某某强调超前地质预报,探测范围为隧道周边1倍洞径范围,做到开挖前预报,二衬浇筑前核查洞周溶洞分布情况。
执行情况:按意见强调岩溶段超前地质预报范围,并要求二衬浇筑前核查XX溶洞分布。
5、全风化花岗岩段建议采用浅埋土质衬砌结构支某某,加强V级围岩紧急停车带初期支某某设计,核查拱脚纵向排水管的设置是否削弱了衬砌的有效厚度。
执行情况:按意见对全风化花岗岩段采用浅埋土质衬砌结构;V级紧急停车带初支钢架采用HW200X200;拱脚位置二衬进行了加厚,经核查设置纵向管没有削弱二衬。
6、北崖头隧道起点段偏压段某某,应明确施工先后行顺序,以免因施工组织不当加大偏压效应,影响安全。
执行情况:按意见执行,明确偏压段先开挖外侧,再开挖靠山侧。
7、隧道下穿既有道路、构造物应根据其与隧道的接近度,提出相应的工程措施。
执行情况:按意见对隧道下穿既有道路、近邻构造物、建筑物等,根据接近度,分别提出要求,必要时制定相应的工程措施。
8、施工紧急预案方案图中,上台阶和中台阶的逃生管部分基础脱空,需改变逃生管的设置方式,使逃生管位于稳定的基础上。
执行情况:按意见调整施工紧急预案中逃生钢管布置方式,防止逃生钢管基础脱空。
9、小净距隧道应明确中间岩柱加固的使用原则,爆破开挖震速<10cm/s偏大,建议调整为5-6cm/s。
执行情况:按意见补充中间岩柱加固的使用原则,并调整爆破开挖震速为6cm/s。
10、S-Va3、S-Vb衬砌可考虑采用CD、CRD工法,S-IVa衬砌宜采用XX阶法,锁脚锚杆长度较短,建议适当加长。
执行情况:(1)鉴于本项目S-Va3、S-Vb型衬砌主要用于XX段4座隧道,该范围内隧道围岩主要为灰岩、页岩及灰岩页岩互层,地质条件较为复杂,从施工安全角度考虑,建议S-Va3、S-Vb衬砌维持双侧壁导坑法开挖。(2)本项目隧道开挖跨度大,且S-IVa衬砌主要适用于页岩段,页岩为薄页状构造,节理裂隙发育,岩体破碎,岩芯呈碎块状,若采用XX阶法开挖,上台阶开挖跨度约15m,不利于控制沉降,建议维持设计的弧形导坑法施工。(3)按意见加长锁脚锚杆长度。
(五)隧道工程规模
本项目共设置隧道6座,单洞总长13098.5m,其中特长隧道3272.5m/1座,长隧道9435.5m/4座,短隧道390.5m/1座。
隧道工程一览表
序号
隧道名称
隧道起讫桩号
长度(m)
建筑限界(m)
最大埋深(m)
1
涝坡隧道
左某某
Z1K2+715
~
Z1K5+945
3230
15.25×5.00
294
右线
K2+690
~
K6+005
3315
296
2
小佛寺隧道
左某某
Z1K6+652
~
Z1K8+295
1643
15.25×5.00
230
右线
K6+687
~
K8+300
1613
207
3
海螺峪隧道
左某某
Z1K11+445
~
Z1K14+280
2835
15.25×5.00
368
右线
K11+395
~
K14+410
3015
365
4
柳埠隧道
左某某
Z1K15+650
~
Z1K16+042
392
15.25×5.00
73
右线
K15+626
~
K16+025
399
64
5
长城岭隧道
左某某
Z2K23+700
~
Z2K25+800
2100
15.25×5.00
164
右线
K23+650
~
K25+763
2113
165
6
北崖头隧道
左某某
Z2K28+778
~
Z2K31+540
2762
15.25×5.00
336
右线
K28+715
~
K31+505
2790
324
特长、长隧道采用全射流纵向式通风,短隧道采用自然通风。隧道全部采用LED灯照明。
(六)区域工程地质概况
1、气象、水文
(1)XX段
*_**纬度内陆地带,属于暖温带大陆性季风气候,具有春季易旱多风,夏季炎热多雨,秋季天高气爽,冬季寒冷干燥的气候特征。
根据统计资料,XX市气温七月最高,一月最低,年平均气温为14.3℃,累年极高气温为42.5℃,极低气温为-17.9℃,一年之中降水主要集中在六、七、八月份,多以暴雨形式降落,三个月的降水量占全年降水量的65%;标准冻土深度0.5m。
(2)XX段
XX市属暖温带季风大陆性气候,四季分明,春旱多风,夏热多雨,秋旱少雨,冬寒少雪,季节性干旱严重。多年平均气温12.8℃,极端最高气温39.5℃,最低气温-21.6℃,全年无霜期198天。
2、地形地貌
拟建路线走廊带地处XX南部山区、山间沟谷及XX东部冲洪积平原地带,总的地势是北高南低。路线*_**低山区,山势陡峻,深沟峡谷呈V型,隧址区地貌类型主要为低山区地貌单元,主要由寒武某某石灰岩、泥灰岩、页岩及泰山期变质岩组成。*_**低山区向南逐步过渡到剥蚀残丘和丘陵山体,沟谷呈U字型,山体以花岗岩为主,由于岩石抗风化能力不同,多见球状风化;线XX段最终过渡到冲洪积平原地带。
3、地层岩性
项目区内发育地层主要有太古代前震旦纪泰山群变质岩、岩浆岩;下古生代寒武纪、奥陶纪碳酸盐岩、页岩,新生代古近纪砂岩、砾岩、泥岩、泥灰岩及第四纪松散岩类。
4、地质构造
项目区内与隧道工程相关的地质构造主要为千XX断裂南段,千XX断裂南段基本为单支延伸,但南首为三支平行展布,其中主断裂左右的两断裂规模较小,长度3~4公里,主断裂东侧为太古界泰山群变质岩系和中、下寒武某某地层;西侧为中、下寒武某某地层。主断裂总体走向为330°~345°,倾角65°~76°,断距45~300m。断裂带中有张性角砾岩、断层泥、挤压片理及透镜体,反映出先张后压的特征。该段断裂位于海螺峪隧道右侧,距离线路50~200m,且于线路里程约K14+350处与线路相交,该断裂对海螺峪隧道施工有一定影响。
5、新构造运动及地震
线路走廊区XX段构造基底为变质作用伴随构造运动,形成泰山、徂徕山复式背斜。盖层以断裂为主,主要有泰山断裂、徂徕山断裂等。在构造运动作用下,地块整体升降,使下古生代地层呈现单斜构造。XX期,鲁西台背斜活化,构造运动在本区活动强烈,致使南北两侧上升、崛起,内部相对下降,并接受沉积。因而古近系沉积厚度达数百米,形成了断陷盆地的基本构造格架。喜山期使前期构造断裂复活,断裂不断加深,泰山、徂徕山不等量的间歇性上升,对盆地的陷落和基本形态产生了进一步影响与控制。第四系以来,区内无大的有破坏性影响的构造运动。
根据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2015)可知,路线走廊带内地震动峰值加速度:XX0.05g,XX0.10g;根据《中国地震动峰值加速度反应谱特征周期区划图》(GB18306-2015)可知,路线走廊带内地震加速度反应谱特征周期:XX0.45s,XX0.40s。地震基本烈度值Ⅵ度。
6、水文地质
根据地下水的赋存特征与条件,拟建公路沿线主要有以下三种地下水类型:松散岩类孔隙水、岩溶水及基岩裂隙水。
XX区内地下水类型主要包括松散岩类孔隙水、碳酸岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水三类。
(1)松散岩类孔隙水
按其赋存形式可分为近代河流冲积层孔隙水、冲洪积层孔隙水和残坡积、坡洪积层孔隙水。其中以近代河流冲积层孔隙水水量最为丰富,单井涌水量1000~3000m3/d,含水层呈条带状沿汶河河床及其近侧分布,厚度5~15m,岩性主要由中、粗砂夹砾石组成。
(2)碳酸岩类裂隙岩溶水
含水层岩性由奥陶系及上寒武某某灰岩、白云质灰岩组成,以单斜产状分布于山前倾斜平原区和低山丘某某。含水层富水性受构造、岩性及裂隙、岩溶发育程度等控制。存在明显差异,一般在隐伏区断裂附近水量最为丰富,含水层厚度70.0~80.0m,富水性强,单井涌水量1000~5000m3/d。
(3)变质岩及岩浆岩裂隙水
主要赋存于变质岩、侵入岩风化裂隙及构造裂隙内,富水性较弱,单井涌水量一般小于100m3/d。
7、花岗岩放射性
经过对岩芯的放射性测试结果分析,花岗岩为微放射性。
8、页岩成分分析
通过对页岩成分的显微镜观察,薄片中岩石主要矿物成分为铁泥质矿物和碳酸盐矿物,泥质矿物呈粉末状或团块状集合体分布,且全部铁染成褐色;铁泥质矿物中杂乱分布他形粒状碳酸盐矿物,粒度在0.01~0.2mm,部分呈自形菱形晶,推测可能为白云石。薄片中可见数条碳酸盐脉,或近于平行或相交分布。
含量估计:铁泥质矿物55%±,碳酸盐矿物45%±。
9、岩溶发育情况
根据区域地质资料,拟建线路所经石灰岩地层地质年代属于寒武某某,而影响岩溶发育的主要控制因素有地质构造背景、地层沉积环境的形成演化及岩性、岩体透水性等,通过对隧道S1ZKS01及初勘S1ZKC03钻孔抽水试验表明,***含水量较小,岩溶发育程度较低。
根据地质调绘,隧址区进出口未发现滑坡、崩塌、泥石泥等不良地质现象。于拟建涝坡隧道右侧局部地段发现小型岩溶及小径溶洞,洞径约5~20cm,对该隧道工程建设影响不大。
根据物探资料,在Z1K2+760~Z1K2+958、Z1K3+081~Z1K3+417、Z1K3+496~Z1K3+629及Z1K3+710~Z1K4+080之间存在明显的低阻异常,结合地质资料分析,推断破碎带或岩溶发育反映。
根据钻探资料,只有在ZKS235及ZKS237号钻孔中发现有小溶洞,洞径一般小于1.0m。由于岩溶多以溶孔、溶隙、溶洞的形式发育,在地下水位的频繁升降运动及对土层的潜蚀作用下,易形成土洞和塌陷。对工程造成潜在不利影响,施工时应予以注意。
(七)各隧道工程地质概况
1、涝坡隧道
(1)地形地貌
拟建涝坡隧道位于**_*兴隆境内,主要通过的村落为涝坡村、北崖村,为分离式隧道。隧址区地形起伏较大,地面标高350.0~640.0m,相对高差约290m,左右线进口自然坡角约26.6°,左右线出口自然坡角约15.6°。隧址区植被发育,多为核桃树、柏树、杂木以及杂草等。
(2)地层岩性
根据工程地质调绘及钻探揭示,隧址区地层岩性较为简单,上覆第四系残坡积覆盖碎石层(Q4pl+dl),下伏寒武某某(∈)石灰岩,页岩,由上而下分述如下:
1、碎石(Q4pl+dl):灰褐色,杂色,密实,主要成分为中风化石灰岩,粒径5~20cm,含量约为60%,次圆状,充填物为粉质黏土,局部为漂石,粒径约35cm。该层钻孔揭露厚度5m。
2、中风化石灰岩(∈):青灰色,灰白色,隐晶结构,块状构造,岩芯多呈短柱状,柱状,柱长7.6~15.3cm,最长可达18.2cm,节理裂隙较发育,可见石英岩脉充填,岩质较硬,锤击声脆,不易碎,采取率80~90%, RQD=30~40。
3、中风化石灰岩(破碎)(∈):青灰色,灰白色,隐晶结构,块状构造,岩芯多呈碎块状,局部呈短柱状,块径2.3~5.6cm,柱长5.6~10.3cm,节理裂隙极发育,可见石英岩脉充填,采取率70~80%, RQD=0~10。
4、中风化页岩(∈):褐红色,灰黄色,泥质结构,薄页状构造,岩芯多 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 施工用水量,避免人为因素造成围岩软化。
23、隧道附属设施的预留洞室,应对照相关文件中的隧道预留洞室设计图施工,在施作有关预留预埋前,应将相关图纸进行核对,发现错漏时应及时反馈设计代表,以保证后续电机设备的顺利安装。
24、防水板施工时应严格按照图纸要求,采用土工布、防水板分离式进行施工,土工布与防水板之间采用热熔衬垫进行连接。
25、二衬主筋采用绑扎连接,钢筋接头应相互错开,满足同一断面不超过50%的要求,钢筋搭接长度应满足相关规范的要求。
26、本项目部分隧道XX附近有坟,应将XX施工影响范围内的坟在施工前迁移。
27、项目区地表多为果树,施工前应做好相关协调、补偿工作,XX施工、材料运输过程中应加强对车辆、人员的管理,尽量减少与当地居民发生摩擦的可能。
28、施工时应严格执行国家安全监管总局、交通运输部、国务院国资委、国家铁路局印发的《隧道施工安全九条规定》〔2014〕104号文。
29、施工前影响当地居民宣传施工可能造成的影响,做好与地方政府的对接,取得当地居民的理解,避免因施工引起摩擦、纠纷。
30、工程数量表中岩溶处治数量为预估量,实际施工中以现场实际岩溶处治发生量为准。
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