隧道方案说明

隧道方案设计说明

1 工程概况和自然条件

工程概况

“重庆曼哈顿城”位于重庆市巴南区花溪镇李家沱，北临李九路，南临红光大道，东邻渝南大道，西接李家沱正街。有规划中的轻轨3号线、8号线经过本项目，交通十分便捷。本项目，由C-13/02，C-15-1/02，C-10/02，C-7-1/02，C-8/02，C-14-1/02六个地块组成。拟建为大型，高档商住社区。

在本工程的一期实施范围内，由松林路将地块划分为南北两部分，松林路在C-13/02和C-15-1/02地块之间路段，原规划为挖方区道路，设置道路边坡为高切坡（边坡高度30m）。根据《重庆曼哈顿城修建性详规及方案设计》中对C-13/02和C-15-1/02之间引入“绿桥”的建议，我院进行了现场踏勘、反复研究，最终决定该段道路采用隧道的方案。采用本方案有如下原因：

1）保护环境，不形成高切坡，不进行大的挖方；

2）保留了连接C-13/02和C-15-1/02地块的山体，形成了“绿桥”；

3）有利于保护道路南侧的110KV高压铁塔；

4）实施过程对周边环境影响小；

5）连接了两大地块，有利于土地的利用开发；

自然条件

工程地点属中亚热带风季气候，总的气象特征是：空气湿润、冬暖夏热、春秋多雨、四季多雾，最大风速为27.9m/s（高地10m），全年主导风向为南北风。地区小时最大降雨量63mm，并平均降雨量为1068.4mm。年平均气温19.8℃。年极高气温42℃，年极低气温-1.8℃。年平均相对湿度78%。2设计依据和采用规范

设计依据

1）建设方提供的《重庆曼哈顿城修建性详规及方案设计》；

2）建设方提供的工程区地形图（1：500）；

3）建设方提供的规划红线图；

采用规范

1）《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）；

2）《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）；

3）《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）；

4）《公路隧道通风照明设计规范》（）；

5）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；

6）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；

7）《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108—2002）；

8）《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）；

9）《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）

3 隧道工程设计

3. 1 隧道设计原则

隧道设计总原则是在满足技术规范的的前提下，结合地形、地貌、地质、气象、社会人文及环境的基础上，力求经济适用，并尽可能减少对生态环境的破坏和影响。洞内设施规划布置力求简洁，方便施工，但又具备良好的防排水、消防和通风卫生等性能。

3. 2 设计标准

1）道路等级：城市主干道II级；

2）设计行车速度：40km/h；

3）设计荷载：公路-I级；

4）设计抗震标准：地震基本烈度为6°（构造设防）；

5）限界：净高H=5.00m，净宽B=10.25m（两车道）；

6）行车方向：双洞单向行驶；

7）行车道宽度：8m；

8）隧道内卫生标准：

a.一氧化碳允许浓度：

一氧化碳（CO）允许浓度正常营运时为150ppm（人车混行）；交通阻滞时，短时间（20min）以内，阻滞长度不大于1km，为300ppm；

b.烟尘允许浓度：

隧道烟尘允许浓度K 表1

交通阻滞时为；养护维修时为；交通管制时为；

c.稀释空气中异味：

根据本工程交通量和隧道规模的特点，隧道空间不间断换气频率，按每小时5次取值，并保证隧道内换气风速Vr≥2.5m/s。

d.城市隧道交通工程类别：四类

仅通行非危险化学品等机动车

隧道总体设计

基本设计概况

隧道入口桩号K0+，出口桩号K0+。隧道为双连拱隧道，全长。遵循了“早进晚出”的原则，对自然环境保护较好。

推荐方案设计

1）基本设计概况

采用暗挖施工隧道，由于隧道较短，无法将双洞分离，采用双连拱隧道形式。

2）内轮廓设计

净空标准按两车道布置，行车道宽8m。根据受力情况优劣及经济性出发，对隧道内轮廓采用曲墙三心圆断面形式。借鉴国内公路隧道的施工设计经验，并着重考虑到市政管网较多，经方案比较，从经济性出发，最终选择在隧道左侧设置检修道宽0.75m。隧道建筑限界净宽，净高5.00m，其隧道内轮廓线净空面积为。

3）紧急停车带和横通道设计

根据规范规定本隧道由于长度较短，可不设置紧急停车带和横通道。

比较方案设计

1）基本设计概况

由于隧道属于浅埋隧道，采用明挖的施工方案实施。即对山体开挖临时基坑，对于距离构筑物较近的基坑开挖应采用逆作法，并进行临时支护。施工完隧道后进行回填。回填后便于园区地块之间进行相应的景观处理。

2）横断面设计

净空标准按两车道布置，行车道宽8m。根据受力情况优劣及经济性出发，对隧道内轮廓采用直墙圆弧拱断面形式。借鉴国内公路隧道的施工设计经验，并着

重考虑到市政管网较多，经方案比较，从经济性出发，最终选择在隧道左侧设置检修道宽0.75m。隧道建筑限界净宽，净高5.00m，其隧道内轮廓线净空面积为。此方案受力上由于拱脚处于岩石上，主拱受力合理，实施起来比较经济；同时具有更多的内空间进行内饰和安装设备。

方案比选

推荐方案较比较方案有如下优势：

1）保护环境，不形成高切坡；

2）无需对铁塔进行改造或拆迁；

3）开挖放炮规模小，容易控制，对周边影响小；

4）另一方面，对明挖隧道来说，埋深较深，造价不经济。

综上所述，采用暗挖方案为推荐方案。

3. 4 洞口设计

1）洞门设计推荐方案

进出洞口的位置均遵循“早进晚出”的原则，并考虑了经济性及美观性，洞门仰坡采用与山体自然坡度近似的坡度，并绿化；洞门端墙面坡采用近似于自然坡的坡度设置，可对洞口边坡进行最大程度的保护。隧道建成后，洞口景观可得到最大程度的恢复。洞口边坡保持了自然边坡，未大的挖方切坡，洞门形式类似于削竹状，既美观又保护了环境。

2）洞门设计比较方案

进出洞口的位置均遵循“早进晚出”的原则，并考虑了经济性，洞门仰坡采用与山体自然坡度近似的坡度，并绿化；洞门端墙面坡采用近乎直立的设置，并进行人为的装饰，将墙顶做成城墙状，隧道建成后，洞口存在一定的挖方切坡，洞门形式类似古城墙，总体上不如推荐方案美观、环保。

3. 5 衬砌设计

根据隧道穿过Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级围岩地区的不同和隧道结构形式的不同分别采取不同的支护方式。隧道设计遵循安全、经济、合理的原则，在遵守交通部颁发《公路隧道设计规范》的同时，以工程类比法为主进行设计。

1）初期支护

双连拱隧道初期支护构造基本同分离式隧道，但支护参数较分离式略大。小净距隧道根据计算Ⅲ级和Ⅳ级围岩可采用同分离式隧道的支护参数，Ⅴ级围岩支护参数同双连拱隧道。

2）二次衬砌

根据围岩级别可按下表选择支护参数：

双连拱支护参数表表3

双连拱隧道段中隔墙厚度根据有限元计算确定，现根据工程类比法取。

3. 6 施工方案

1）施工方法论证

在川东地区的岩石地层中，暗挖地下结构一般采用钻爆法进行开挖。钻爆法基本工序为：钻孔、装药、放炮散烟、出碴、初期支护、施做二衬。分离式隧道的开挖方法一般有全断面法和分步开挖法。分步开挖法又分为台阶法、导洞法、

CD法、CRD法和双侧壁法等。隧道开挖方法应根据具体的围岩条件、断面大小、支护方法等综合确定。根据围岩级别本隧道Ⅴ级围岩采用CRD法，Ⅳ级围岩采用上下台阶法，Ⅲ级围岩采用全断面法。

无论那种开挖方法，隧道施工总体上均采用新奥法，开挖爆破须采用光面爆破，并及时进行监控量测，根据地质情况的变化调整施工方法步骤。

Ⅴ级围岩应尽快施作二次衬砌，Ⅳ级围岩段二次衬砌应在围岩和锚喷支护变形基本稳定后尽快进行。Ⅴ级围岩段二次衬砌施作时，与初期支护全断面形成之间的距离不超过24m。Ⅳ级围岩段二次衬砌不分步，均采用全断面支模台车一次完成。总之，其施工以短进尺、弱爆破、强支撑、紧封闭、循序渐进的方针进行。

对于双连拱隧道的施工需要高度重视，宜通过结构计算、工程类比、现场检测反分析等手段综合确定施工方案。现拟定为：Ⅳ级和Ⅴ级围岩采用三导洞开挖，先墙后拱，以保证洞室的稳定和施工安全。其中，中导洞超前施工，两侧导洞之后30m，左、右洞施工应相互错开50m以上；Ⅲ级围岩采用台阶法开挖一个洞室，再开挖中隔墙，并进行中隔墙施工，最后采用台阶法开挖另一个洞室。但需要中隔墙上部围岩和混凝土具备一定自稳定力，否则也只能先开挖中隔墙再台阶法开挖两侧洞室。

双连拱隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩三导洞法施工步骤图图1

2）特殊地质处理：

隧道施工若遇到溶洞、暗河地质。设计采取超前地质预报结合特殊施工方法的形式解决，同时隧道支护参数提高一级：

采用超前钻孔探测。根据超前探水孔的水量情况做下一步措施的预备；

采用超前预报技术，探明溶洞状况以及同内填充物状况；

根据探水孔内流量的不同以及溶洞与周边的水力联系情况，采取预留岩盘注浆堵水或疏导处理的方式进行岩溶水处理；

根据探测出的溶洞规模、水力联系情况、填充物状况以及经济比较后综合考虑，可采用混凝土、浆砌片式填实，并注浆加固；采取梁、板、拱等结构形式跨越；锚喷加固处理等方案处理；

对洞内填充物，采取清除、置换、支撑和注浆加固等措施处理；

隧道穿过垃圾填埋场，应根据场底部至洞顶深度考虑隧道的成洞性能。同时需要做好有毒气体处理和废弃液体渗漏的处理。保证隧道施工和运营的安全。

3. 7 防排水设计

防排水为隧道工程质量的重要组成部分，根据洞内无渗漏水，路面不积水，不冒水的技术标准，采取以排为主，因地制宜，综合治理原则，其措施如下：1）通过道路纵坡的设置方式保证隧道少进水，同时又有较好的通风条件。

2）在洞口段采用截水沟及护坡等手段，在洞顶沿隧道用地边界，在洞口仰坡及边坡以外5m的适当位置设置截水天沟，洞门墙背后设置排水沟，减少大气降水对洞口围岩的影响。

3）二次模筑混凝土采用抗渗标号不得低于S8的防水混凝土浇筑。混凝土掺膨胀剂。

4）在二次衬砌与初期支护之间铺设防水板，二次衬砌施工缝设遇水膨胀止水条，沉降缝设止水带。

5）隧道衬砌排水：

①沿衬砌两边墙墙脚外侧纵向设置软式弹簧透水盲沟；

②衬砌背后环向设置无纺布盲沟，环向盲沟原则上每10m设一处，在有水地段间距适当加密。

③在纵向排水管与洞内纵向路缘边沟之间设置横向硬塑管，沿隧道纵向间距为10m，局部地下水丰富地段加密；

④洞内清洗水通过纵向排水边沟排出洞外。

纵向盲沟全隧贯通，环向盲沟下伸至边墙脚与纵向盲沟相连，衬砌背后地下水从环向盲沟汇集至纵向盲沟后，通过横向排水管将地下水引入纵向路缘边沟，排出洞外。

3. 8 路面

隧道内路面采用复合式路面结构，即在已施工完毕的钢纤维水泥混凝土面层上加铺沥青混凝土。

铺装结构为钢纤维水泥混凝土面层+防水粘接层（由～0.3 L/㎡的EN粘接剂+～0.4 L/㎡的改性乳化沥青组成）+4cm普通沥青AC13-I+～0.6 L/㎡的改性乳化沥青粘层+4cm的阻燃改性沥青SMA13。

隧道内装

隧道外侧检修道为基准，3.5m以上刷深色防水、防火涂料10mm，3.5m以下刷乳白色防水、防火涂料10mm。

3. 10 隧道通风及火灾排烟

本隧道工程通风设计主要包括隧道正常运营通风及火灾排烟系统。按预计高峰小时交通量进行设计。由于本隧道属于城市交通隧道，在满足公路隧道技术要求的前提下，尚应按《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）城市交通隧道一章内容进行防排烟及消防设计。

隧道的机械通风分为纵向式、半横向式、全横向式。由于本隧道是双洞单通隧道，故采用纵向式通风。

1）设计原则

在满足隧道通风卫生标准和洞内防灾要求的前提下，尽可能减少通风系统的初期投资和长期运营费用。

结合隧道的内空断面积、纵坡、海拔高度以及行车速度，计算本隧道最大适应交通量下在正常运营时，稀释洞内CO和烟尘、除异味和防灾要求等工况的隧道需风量，综合确定隧道的设计风量。

2）通风及消防火灾气流排放

根据规范计算，本隧道属于长度小于500m的仅通行非危险化学品等机动车。隧道长度90m，计算各项指标均采用自然排烟即可满足。

3）隧道消防

本次设计的为四类城市隧道。可不设置火灾自动报警系统。

隧道消防采用独立的管道系统，在隧道设置消防专用PE管网，消防水源从市政给水管网引来。隧道内消火栓灭火用水量、隧道外消火栓灭火用水量需根据规范进行设置。消防管道为消防专用PE管，管道埋深按纵断面控制。

隧道内设置墙壁式暗装组合式消防柜，每个消火栓柜内包括：消火栓一套；消防水龙带一条；水枪一只；干粉灭火器两具；泡沫灭火器两具。消防柜安装做法参照国家标准图集《室内消火栓安装》（04S202）执行，消火栓箱内可配置消防按钮。消防设备洞内消火栓的栓口距地面高度为1.1米。

隧道外设置地上式消火栓，同时在进出口的绿化带内设置水泵结合器。消火栓安装参照国家标准图集《室外消火栓安装》（01S201）执行。

4 造价估算

5 存在的问题

由于缺少地勘资料，很难对隧道围岩的成洞能力进行把握，故在造价估计上，在隧道长度上，在支护方式上，在施工方案上均存在一定偏差。应尽快进行地质钻探，以便进行下一步工作。