长城岭大跨超浅埋隧道设计与施工VIP免费

第20卷第4期湖南工程学院学报Vo1.20.No.42010年12月JournalofHunanInstituteofEngineeringDec.2010收稿日期:2010-05-10作者简介:王刚(1973-),男,工程硕士,高级工程师,研究方向:公路工程1长城岭大跨超浅埋隧道设计与施工王刚,刘军(吉林省公路勘测设计院,长春130021)摘要:大跨度、超浅埋的隧道工程,只要通过科学严谨的设计、合理的施工控制、动态设计及施工相结合,辅以准确的地质超前预报和监控量测资料,就能够保证顺利建成通车.本文通过已建成的长城岭隧道工程为背景,介绍了长城岭隧道工程的设计参数、施工控制技术、设计变更动态进行调整的情况,为今后类似大跨度、浅埋、围岩破碎的隧道工程提供了一个可借鉴的实践依据.关键词:大跨度;超浅埋;隧道;设计与施工中图分类号:U452、2+5文献标识码:A文章编号:1671-119X(2010)04-0083-060引言济南至莱芜高速公路是国道主干线北京至上海公路、北京至福州公路山东境内重合段的重要辅线,是济南至青岛之间的第二条高速公路通道中的一段,路线全长75.493km.长城岭隧道位于该路济南市与莱芜市的分界处,下穿古齐长城,为了保护齐长城遗址,选择了隧道穿越方案.隧道建设标准为设计速度100km/h、双向6车道的山岭高速公路,采用上、下行分离式断面,左幅LK40+420~LK41+298,长878m;右幅RK40+496~RK41+290,长794m,属中长隧道.左、右幅隧道间的净平距济南端为51m,莱芜端为61m;两幅隧道底板高差济南端为616m,莱芜端为1513m.古齐长城位于隧址左幅LK40+75314、右幅RK40+75416处,长城岭隧道通过地段海拔高程在31513~36213m,相对高差为47m.隧道洞顶最大埋深仅为3312m,特别是过齐长城后的左幅LK40+845~LK40+910、右幅RK40+815~LK40+880低洼鞍部段,地表覆盖层为人工梯田,埋深仅在5~10m之间,整座隧道6117%的段落均为浅埋,为一座大跨度超浅埋的隧道.1工程地质及水文地质条件长城岭隧道位于低山丘陵区,山间沟谷及冲沟发育,丘陵呈浑圆形.山体岩性单一,以奥陶系灰岩为主,岩体完整性较差,并且发育有溶蚀裂隙,裂隙内填充粘性土,近地表处节理发育.隧道围岩类别以Ô、Õ级为主.地层呈北西走向、北东倾向的单斜构造.山体鞍部局部由第四系全新统亚粘土层覆盖,厚度小于510m.隧址地表植被稀疏,绝大部分基岩裸露,沟坡拦蓄雨水的能力很弱.大气降水大部分以地表径流的形式顺斜坡运动,汇入大小沟谷,最后流入汇河,少部分沿灰岩浅部的风化裂隙及节理带由地表沿着伸向深部的贯穿节理裂隙渗入地下.地下水径流深度一般在地下数十米范围内.隧道区水文地质条件简单,地下水类型以碳酸盐夹碎屑岩岩溶裂隙水为主.2设计概况2.1净空标准隧道的建设标准为设计行车速度100km/h六车道高速公路标准,为上、下行分离式断面,单洞的行车道宽度3@3175=11125m,左、右侧侧向宽度分别为015m和110m,两侧各设0175m的检修道.根据5公路隧道设计规范6(JTGD70-2004)第4.4.1条的规定,隧道的建筑限界净高为510m,考虑路拱横坡的影响,右侧检修道底宽为018m.因此,本设计隧道的有效净宽为14130m,有效净高为510m.为了满足上述净空限界标准,考虑通风、照明、电缆槽的设置等对空间的需求及衬砌结构受力的合理性和开挖面积最小等因素,经过对各种衬砌内轮廓形式和参数的优化,选择了净宽14130m,净高7190m的三心圆弧拱形式,见图1.图1隧道建筑限界与内轮廓图(尺寸单位:cm)2.2隧道衬砌结构设计长城岭隧道除洞口段设置较短明洞以外,其余按/新奥法0原理进行设计,衬砌形式为:以锚喷混凝土作为初期支护,内层用模注防水混凝土作为二次衬砌的复合式衬砌结构,两层衬砌之间设置防水层,对于软弱围岩及断层破碎带采取适当的超前支护措施,保证围岩的稳定和初期支护的施作.根据长城岭隧道的工程地质及水文地质条件,采用工程类比的方法拟定了各类围岩的衬砌参数,同时根据各类围岩的物理力学指标,对部分围岩衬砌结构进行验算,并根据计算结果修正初拟的衬砌参数,最后确定了隧道各类围岩的衬砌参数,如表1所示.表1隧道衬砌参数表衬砌类型初期支护二次衬砌锚杆类型锚杆长度(cm)锚杆间距(cm)喷层位置厚度(cm)支护措施模注混凝土厚度(cm)仰拱厚度(cm)超前支护措施MD(明洞)边墙15钢筋混凝土80钢筋混凝土80JQ5(加强Õ级)D25中空注浆锚杆40080@80拱、墙25型...