一、总体设计原则

依据现行的有关规范、规程，借鉴参考国内外的类似工程的成功经验，再结合现场实际情况，按照安全、经济、合理、环保、创新的原则进行设计。

二、设计依据及技术标准

1、设计依据和执行规范

《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）

《公路隧道设计规范》（JTG D70－2004）

《公路工程地质勘察规范》（JTJ0-98）

《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-）

《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）

《锚杆喷射混凝土砼支护技术规范》(GB50086-2001)

《地下工程防水技术规范》（GBJ 50108-2001）

《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（1996）《国家重点公路杭州至兰州线黔江至彭水段工程可行性研究报告》

重庆市交通委员会及重庆高速公路发展有限公司编制的《国家重点公路杭州至兰州线重庆黔江至彭水段高速公路招标文件》

《国家重点公路杭州至兰州线重庆黔江至彭水段高速公路勘察设计合同》

中交第二公路勘察设计研究院完成的《国家重点公路杭州至兰州线重庆黔江至彭水段两阶段初步设计》

交通部《关于黔江到彭水公路初步设计的批复》

重庆市交通委员会颁发有关技术规定及有关会议纪要。

2、技术标准

公路等级：               高速公路；

隧道净宽：               0.75+0.75+2*3.75+0.75+0.75＝10.5 m；

隧道净高：               5.0m；

行车速度：               80km/h行车速度；

设计荷载：               洞内路面设计荷载采用公路Ⅰ级；

3、初步设计批复意见执行情况

《西部开发省际通道重庆至长沙公路黔江至彭水段初步设计审查意见》中关于隧道方面的有4条意见，执行情况如下： 

3.1、全线隧道地质勘察工作偏少，尤其是勘探孔数量，鉴于本工程地质条件的复杂性，下阶段应增加地质勘察工作。

回复：施工图阶段在充分利用初勘地质资料的基础上，按照隧道勘察规程，布置了隧道地勘工作，同时针对各隧道具体的工程地质情况作了大范围的增补，增加了大量地质钻孔，并针对沿线灰岩岩溶较多，物探工作增加了电法勘探。

3.2、全线连拱隧道隧道数量偏多，建议下阶段进一步优化调整，减少连拱隧道隧道数量，尽量采用分离式隧道。

回复：施工图阶段已对隧道的线形布置和结构形式进行了优化调整，取消了八座连拱隧道，连拱隧道数量已减少到两座。

3.3、部分隧道的设计参数偏于保守或不合理，建议优化调整。S2b 衬砌工字钢拱架建议改为格栅钢拱架；S3b 衬砌建议取消格栅钢拱架，适当减少喷射混凝土厚度，并对仰拱的设置条件作出说明；XS3衬砌格栅钢拱架间距偏小，建议调整。

回复：根据本路段地质条件, S2b（施工图为S5b） 衬砌用在洞身Ⅴ级围岩（断层破碎带页岩夹粉砂岩，碎石角砾状结构～散体结构，岩石片理、劈理构造发育，岩体破碎～极破碎），采用工字钢拱架主要是增强初期支护的刚度保证施工安全；S3b（施工图为S4b） 衬砌用在洞身Ⅳ级围岩，由于围岩为软岩，层状、块石碎石结构，岩体较破碎，稳定性较差，一般应设置拱架，保证结构及施工安全，施工时可根据现场地质情况取消格栅钢拱架；小间距隧道 XS3（施工图为XS4）衬砌格栅钢拱架间距已按专家意见调整为100cm。

3.4、隧道洞内采用中心排水沟，统一管径50cm，缺乏依据，且难于养护。建议根据地下水量大小，对中心排水沟管径作优化调整。

回复：施工图阶段已根据隧道长度和地下水量大小，对中心排水沟管径进行优化调整，小于1000m的隧道中心水沟直径采用30cm，大于1000m的隧道中心水沟直径采用50cm。

同时，施工图阶段隧道内轮廓设计已按业主要求，执行了《渝湘高速公路（重庆境）施工图设计总体咨询报告》意见的净空标准。

三、隧道概况

隧址位于黔江盆地和正阳盆地之间的山地，行政地理位置在重庆市黔江区正阳镇境内，前起黔江南互通，后衔斑竹林大桥，起点走向6°，终点走向309°，大致呈“S”型展布。本隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路特长隧道。左线起讫桩号为ZK29+355～ZK32+955，长3600m，右线由两座隧道组成，起讫桩号分别为YK29+355～YK32+620，长3265m和YK32+672～YK32+980,长308.0m。隧道平面线形大部分为曲线，左线洞身段为左偏R-1920m园曲线+直线+右偏R-2600m园曲线组成的复合线形，右线洞身段为左偏R-1900m园曲线+直线+右偏R-2600m园曲线组成的复合线形，左、右线进口段平曲线分别为R=1920m和R=1900m, 左、右线出口段平曲线均为R=2600m；左、右线纵面均为+2.5%和-0.8%组成的人字坡，隧道最大埋深约276m。

进口为小间距，最小为20.672m，左线小间距段长444m（ZK29+355～ZK29+799），右线小间距段长455m（YK29+355～YK29+810）；左线黔江端、彭水端洞门分别设置为端墙式、削竹式，右线分两座隧道，1号隧道黔江端、彭水端洞门均设置为端墙式，2号隧道黔江端洞门设置为偏压式，彭水端洞门设置为削竹式。在隧道内共设置5处行人横洞，4处行车横洞，其中5#行人横洞右侧出口设置端墙式洞门，出洞口后以路基与右线相接。

其中本标段正阳隧道的左线起讫桩号为ZK29+355～ZK30+968.32，长1613.32m，右线起讫桩号为YK29+355～YK31+000，长15m，行人横洞2处（1#和2#）、行车横洞2处（（1#和2#）。

四、隧道地形、地质条件

1、地形、地貌

隧址山体地貌属于构造剥蚀溶蚀地貌，经历了海拔600m左右，800m左右两个溶夷谷地的垅岗谷地型岩溶组合地貌和脊状低中山地貌单元，其中三迭系地层一般组成高差在80～100m左右的溶蚀山丘及洼地，构成垅岗谷地型岩溶组合地貌的中心；二迭系地层多组成浑圆高大的山体，构成垅岗谷地型岩溶组合地貌的边缘；志留系地层多组成鳍脊状山和坪状山。区内山顶海拔最高处为907m，沟谷最低处海拔约622m，地形最大切割深度约285m。左线隧道进口段山坡坡向约170°，自然坡度约18°，出口段山坡坡向约327°，自然坡度约20°；右线隧道进口段山坡坡向约180°，自然坡度约15°，出口段山坡坡向约337°，自然坡度约20°。其中路线走向与区内最高峰山脊走向呈约45°夹角斜交。出洞口处位于稳定的早期滑坡后缘。

2、气候、气象

    隧址所在地区属于热带湿润季风气候，冬暖夏热，湿度大，无霜期达11个月。境内四季分明，冻寒期短，且春夏之交多暴雨，7至9月有伏旱、秋旱出现。年平均气温15.4C°，极端最高气温38.6C°，极端最低气温-5.8C°，一年中最冷为1～2月份，最热为7～8月份。多年平均降雨量为1297.5mm。其中，年最大降雨量为1721.5mm，月最大降雨量为446.4mm。日最大降雨量为306.9mm。雨季多集中在5～8月份，约占全年降雨量的40%。平均风速为0.9m/s，最大风速为24.0m/s，风向为东偏北。

3、工程地质条件       

3.1植被与生态环境

 隧址所在区，属于国家天然林保护的重点区域。山上植被发育，多为杂草、灌木及松树，植被生态环境较脆弱，尤其在志留系泥质岩类地段，自然山坡普遍较陡，岩石风化带发育，植被破坏后极易产生水土流失。 

3.2 地层岩性

隧址山体位于碳酸盐岩、碎屑沉积岩分布区，组成山体的岩层自起点至终点依次分别为三迭系下统大冶组（T1d）：岩性为灰岩、鲕状灰岩、页岩及泥质灰岩，其中灰岩、鲕状灰岩含白云质，缝合线发育，页岩及泥质灰岩属于大冶组第一段岩层且以软岩为主，页岩为泥化夹层；二迭系上统长兴组（P2c）：灰岩、泥质灰岩，夹中厚层燧石层，含硅质团块及条带；二迭系上统吴家坪组（P2w）：岩性为灰岩与燧石互层、硅质板岩夹燧石层、泥质灰岩、灰岩及白云质灰岩夹燧石层，页岩夹巨厚层煤层，煤层厚约15m；二迭系下统茅口组地层（P1m）：岩性为灰岩、白云质灰岩,层状、团块状燧石、强硅化灰岩、瘤状灰岩夹泥质灰岩，含绢云母条带；二迭系下统栖霞组地层（P1q）：岩性为中～巨层状灰岩，偶夹硅化灰岩团块及条带、泥质灰岩夹中厚层状灰岩；二迭系下统梁山组地层（P1l）：岩性为炭质页岩，可能夹煤线，含黄铁矿结核，夹石英砂岩；志留系上统罗惹坪群地层（S2lr）：岩性为页岩，局部含卵石状灰岩结核、泥质石英粉砂岩，夹生物碎屑灰岩、粉砂岩、砂质页岩、页岩互层，自ZK32+106及YK32+165以后页岩增多。

隧址山体覆盖层主要是残坡积（Q4dl+el）、崩坡积（Q4dl+c）、冲洪积的粘性土、角砾土、碎石土、块石土等，局部较富集。在碳酸盐类岩分布区，主要分布在坡脚、溶沟溶槽、岩溶漏斗及溶蚀洼地中，在碎屑沉积岩分布区，主要为黄、灰杂色的碎石土，稍密状，较多粘性土充填，主要分布在山坡坡脚及浅切割的沟谷中。出洞口山坡处于自然稳定的早期滑坡后边缘，第四系覆盖层和岩石风化带较厚，且沿下坡方向厚度有渐增的趋势。

3.3 地质构造

隧址在地质构造上位于濯河坝～大集场紧束向斜的北西翼，以及濯河坝向斜与次级构造黔江向、背斜的共同转折部位，出口处位于肖箕滩断裂带的影响带，受褶邹构造和断层构造的影响，岩层大多单斜陡立，层间错动局部很发育。岩层产状：在碳酸岩分布区，一般为98～130°∠56～82°；在碎屑分布区，一般为90～122°∠29～56°,往出洞口方向渐转变为302～310°∠8～29°。岩体结构面主要是层面和平面X节理。在层间错动部位裂隙较密集，局部结构面达4组。

3.4 工程地质评价

3.4.1 岩石的强度

隧址山体岩层属于半坚硬～坚硬岩石工程地质岩组，各岩性的天然、饱和的单轴抗强度值见下表1-2所列。

表1-2：

隧址山体岩层受岩性及区域性褶皱构造和断块构造的影响，在岩体中产生了大量的构造节理，后期在风化作用和溶蚀作用下，又形成了较多风化裂隙、溶蚀裂隙以及各类溶空现象。岩体原生结构面一般3组，为层面和与层面垂直或近垂直的构造节理。对于可溶性较强的碳酸盐岩，愈接近地表，溶蚀裂隙愈发育，溶蚀裂隙在原有的层面和构造节理基础上发育，使裂隙张开度变大，所见溶隙面附铁质、钙华等，有的充填粘性土等，致使岩体的完整性遭受极大的破坏。靠近山坡地表，岩体结构多为碎石角砾状结构，局部为散体结构；往山体内部，岩体结构多为层状、块状结构；在断层带和岩溶强烈发育带，岩体结构为碎石角砾状结构等，在岩性较软弱的隧道段岩体结构有散体结构，也有碎石角砾状结构。在靠近山坡地表的溶蚀带内，有较多溶沟溶槽和裂隙发育带溶洞，它们的存在，使岩体造成溶空，岩体的完整性破坏更为严重。根据声波测井，进洞口段灰岩、鲕状灰岩及含燧石灰岩岩体完整性系数Kv=0.19～0.67，为破碎～较完整的岩体。对于泥、砂质碎屑沉积岩，愈接近地表岩石较易产生风化，形成破劈理风化带，岩层结构面以次生风化裂隙为主，微张～张开型，面附铁质，充填泥质，风化裂隙易贯通，岩体完整性很差，岩体结构为散体结构，碎石角砾状结构～层状、块碎石结构，往山体内部，岩体结构多为层状、块状结构。根据出洞口段弱风化岩层声波测井，所测岩体完整性系数Kv=0.21～0.，为破碎～较完整岩体。在碳酸盐岩类与碎屑沉积岩类接触部分，层间错动破碎较为严重，有泥化夹层，岩石强度差别较大，容易产生冒顶塌方。    

4、水文地质条件

隧址山体碎屑沉积岩层中主要为隔水的页岩地层，有的地表沟谷有溪水，地下水主要是风化带网状裂隙水。砂岩地层由于裂隙发育，裂隙水相对丰富，在砂岩出露区域，地表有下降泉。碳酸盐岩分布区，岩体中裂隙、岩溶发育，溶裂隙张开度较大，岩溶裂隙水、溶洞暗河水较发育。岩溶裂隙、溶洞暗河成为地表水排泄，地下水运移的主要通道，根据在洞身含燧石灰岩地层中所做的注水试验，计算裂隙渗透系数K=2.2～18.6m/d，表明裂隙透水性随裂隙的发育情况变化较明显，局部透水性很强。隧址山体为地表水地下水的分水岭，在碎屑沉积岩层分布区，降雨时以地表迳流为主，在碳酸盐岩类分布区，降雨时有较多水沿溶裂隙、溶洞暗河转入地下运移，天然情况下，隧址属于地下水的补给区，裂隙透水不含水。开挖隧道后，隧道成为裂隙水的排泄区，降雨时，尤其是雨季，隧道内裂隙水渗入量较大，局部可能产生股状流。该区地下溶洞、暗河较发育，施工开挖时应做好超前水文地质预报工作。地下水对隧道围岩的不良影响和破坏是沿裂隙进入岩体内部后，对岩性接触带内的泥质碎屑岩产生软化崩解，致使其强度和完整性降低和破坏，形成的软弱泥化夹层对围岩稳定性影响较大,在碳酸盐岩与碎屑岩接触带，地下水也会以泉水形式排泄,当地层为砂岩时，裂隙水会更丰富，雨季水量较大，隧道开挖时可能出现较大水量的裂隙水，岩体破碎时易产生塌方。

5、特殊地质和不良地质

隧址碳酸岩分布区岩溶发育，灰岩纯度较高，岩溶地层为三迭系、二迭系灰岩等。地表岩溶形态主要为溶沟、溶槽及溶蚀洼地，溶沟溶槽出露较方泛，发育良好，溶蚀洼地多被泥土所掩埋。地下岩溶形态为垂直岩溶漏斗、落水洞、岩溶裂隙水平溶洞、暗河等。

① 垂直岩溶漏斗：发育在岩溶负地形内，如冲沟洼地处，是地表水消失点，落水洞套在其中，大多充填块碎石和粘性土，往往与地下溶洞暗河相连接，分布于隧址及基周边，对隧址产生直接影响的主要在ZK30+500一带，间接影响主要是通过漏斗、落水洞转入水平溶洞运移的溶洞暗河水，如白岩坨落水洞； 

②溶蚀裂隙：沿层面和构造节理发育的各种张开度不同的溶蚀裂隙十分发育，有的裂隙张开度达1m左右，越接近地表，张开度越大，溶蚀裂隙不仅破坏岩体的整体性，而且是地下水的良好通道；

 详细的溶洞发育特征及位置见专门的工程地质报告。

③水平溶洞：水平溶洞较发育，一般沿走向延伸。进洞口高4m，宽8m；洞尾狭窄高0.5m，宽0.5m；大致呈契形状发育，洞内仅见少量溶隙水沿裂隙渗滴，洞底标高约为720m，距隧道设计标高约100m，对隧道建设无影响；

④暗河：对拟建隧道有较大影响的主要有两条暗河，入口位于白岩坨，地面标高665，出口位于几字峡，地面标高约为460，洞径约2m，方位角约20°，暗河总体上沿岩层走向，全长5000m，暗河进出口高差约205m，暗河通过隧道的平面位置约在里程YK31＋100附近，白岩坨落水洞与路线垂直距离约220m。白岩坨落水洞是附近雨季地表径流汇聚水的主要排泄通道，流量较大，消水速度较快；在YK30＋100～YK30＋200，ZK30＋100～ZK30＋128之间存在对隧道有影响的暗河。施工中应做好超前预报工作。

6、工程地质条件评价

6.1 隧址的整体稳定性评价

隧址主要位于垅岗谷地型岩溶组合地貌边缘，次为脊状低中山地貌单元区内，埋藏深度较大。在碳酸盐岩分布区，影响隧道围岩稳定性的主要因素为岩溶，整体稳定性较好，无滑坡等不良地质现象，在碎屑岩分布区，地貌上多为鳍脊状山和坪状山。隧道距地表有足够的安全距离。进、出口两侧自然山坡均较平缓，出口处受肖箕滩断裂带影响较大，岩体相对较破碎，虽出洞口处位于稳定的前期滑坡后边缘，但施工隧道属于后缘卸载，有利于滑坡保持稳定，因此隧址整体稳定性总的来说相对较好。

6.2 隧道围基本分级及其稳定性评价

根据地表地质调绘，钻孔描述及分层，室内岩土实验，地震折射波勘探，电法勘探及声波测井资料，分段划分隧道围岩基本等级及评价如下：

6.2.1 左幅隧道

 （1）进洞口ZK29+350～ZK29+400段，长50m，为Ⅲ级围岩，由浅灰色含白云质的灰岩、鲕状灰岩组成，微晶、细晶结构，层状，块石碎石结构岩体,较破碎，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙溶蚀张开型较多，部分粘土充填，少量随降雨变化的裂隙水，施工爆破时可能有小规模的塌方，整体围岩稳定性一般，根据地震折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3691m/s；

 （2）ZK29+400～ZK29+500段，长100m，为Ⅱ级围岩，由浅灰色含白云质的灰岩、鲕状灰岩组成，块状结构岩体，较完整，极硬岩，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙多闭合，少量微张，随降雨变化的少量裂隙水，围岩稳定性较好。折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=4208m/s；

（3）ZK29+500～ZK29+590段，长90m，为Ⅱ级围岩，由灰色的灰岩组成，缝合线发育，中厚层状构造，极硬岩完整，结构面1～2组，裂隙多闭合状，少量微张型。局部极微弱的裂隙水，围岩稳定性好。折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=4849m/s； 

（4）ZK29+590～ZK30+007段，长417m，为Ⅲ级围岩，由灰色的灰岩组成，缝合线发育，层状、块碎石状夹块状结构，较破碎，极硬岩，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙多微张，施工爆破有小的塌方碎落，局部可能发育水平溶洞，随降雨变化的裂隙水，局部可能有股状流，稳定性一般。折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3809～3928m/s；

（5）ZK30+007～ZK30+124段，长117m，为Ⅱ级围岩，由灰色的灰岩组成，缝合线发育，块状结构岩体，较完整，极硬岩，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙多闭合，少量微张，局部有小规模顺岩层走向发育的溶洞，ZK30+100～ZK30+128之间有溶洞暗河发育，裂隙水发育，局部有溶洞暗河水，围岩稳定性相对较好。

（6）ZK30+124～ZK30+178段，长54m，为Ⅳ级围岩，由页岩、泥质灰岩组成，层状、块碎石状结构岩体，较破碎，软岩为主，软硬岩互层，泥质灰岩强度不均，夹有数层厚约10cm的页岩，页岩多具泥化现象，属于泥化夹层，易产生塌方，裂隙水发育，围岩稳定性较差。

（7）ZK30+178～ZK30+526段，长348m，为Ⅲ级围岩，由灰岩、泥质灰岩，夹中厚层燧石层组成，含硅质团块及条带，层状、块碎石结构，较破碎，极硬岩，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙多微张型，有少数为充填粘土的溶蚀宽张裂隙，最大可宽1m，内充填粘土，层间错动断层2条以上，为顺扭压扭性，错动面有的夹有薄层泥质，易产生较大的块体塌落，未做物探的地带可能发育溶洞管道，裂隙水发育，采石场洼地段局部可能有溶洞水，围岩稳定性一般。ZK30+440～ZK30+526段折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3030m/s； 

（8）ZK30+526～ZK30+667段，长141m，为Ⅳ～Ⅴ级围岩，该段围岩整体稳定性极差，洞身上方位于受断层破碎带影响较大的溶蚀洼地中，前24m洞顶处于中密状的溶蚀漏斗填充物碎、块石土中，洞身埋较浅， 26m之后主要为灰岩、燧石、硅质板岩、白云质灰岩组成，局部呈互层状发育，ZK30+580左右夹页岩及厚约15m左右的煤层及粘土岩层，该段整体由于受断层破碎带的影响，岩体极破碎，软硬相间，张开裂隙较发育，有较多充填泥质，局部方解石脉充填，施工时易塌方，其中页岩、粘土岩层有泥化现象，属微软弱夹层带极易产生冒顶塌方；断层裂隙水、接触部位裂隙水发育。该段内除前24m外折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2333m/s； 

（9）ZK30+667～ZK30+862段，长195m，为Ⅱ级围岩，由灰岩、白云质灰岩，层状夹团块状燧石组成，巨块状～块状岩体结构，较完整～完整，结构面2～3组，裂隙多闭合状，有溶张裂隙发育，岩质坚硬，裂隙溶隙水稍发育，围岩稳定性较好，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=4094m/s；

（10）ZK30+862～ZK30+965段，长103m，为Ⅲ级围岩，由灰岩夹团块状燧石及强硅化灰岩组成，块状结构，较破碎，极硬岩，有较多溶隙溶洞发育，溶隙溶洞内充填物会产生塌方，裂隙溶洞水发育，围岩稳定性一般，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3096m/s；

（11）ZK30+965～ZK31+066段，长101m，为Ⅳ级围岩，由灰岩夹团块状燧石及强硅化灰岩组成，较破碎，极硬岩，ZK31+052～ZK31+066段有暗河发育，裂隙水发育可能会产生暗河突水，围岩稳定性较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2029m/s；

（12）ZK31+066～ZK31+167段，长101m，为Ⅲ级围岩，主要为灰岩组成，块状结构，硬岩和软硬岩互层，较完整，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，局部有溶隙溶洞发育，裂隙水发育，局部溶洞水发育，围岩稳定性一般，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3440m/s；

（13）ZK31+167～ZK31+382段，长215m，为Ⅳ级围岩，主要为灰岩、瘤状灰岩夹泥质灰岩组成，层状、块碎石状结构夹碎石角砾结构，硬岩和软硬岩互层，较破碎，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙溶裂较多，张开度大者可达1m，内充填粘土及碎石，裂隙溶隙水发育，局部有股状流，易产生塌方，围岩稳定性较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=21～2635m/s；

（14）ZK31+382～ZK31+495段，长113m，为Ⅳ～Ⅴ级围岩，前20m属碳质页岩，可能夹煤线为Ⅴ组围岩，整体为页岩局部夹含卵石状的灰岩结核、泥质石英粉砂岩组成，以软岩为主夹硬岩，层状、块碎石状结构为主，强度差别较大，层间有错动破碎，有泥化夹层，Ⅴ级围岩近土状，砂岩张开裂隙发育，且裂隙水较丰富，雨季水量较大，可能产生较大的突水塌方，施工爆破时塌方较严重，该段围岩正处于可溶性岩灰与碎屑沉积岩类的分界部位，两侧岩石强度差异对围岩稳定性造成的危害很大，围岩稳定性较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2118m/s；

（15）ZK31+495～ZK31+600段，长105m，为Ⅲ级围岩，主要为页岩、局部夹含卵石状灰岩结核及泥质石英砂岩组成，巨块状～块状结构，完整较软岩和较完整软岩夹硬岩，结构面2～3组，层面为主，裂隙多闭合状，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性相对较好，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3388m/s；

（16）ZK31+600～ZK31+765段，长165m，为Ⅳ级围岩，前75m以页岩为主后90m为粉砂岩、砂质页岩、页岩互层，软硬岩互层，层状、块石碎石结构岩体，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙微张型较多，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2821m/s；

（17）ZK31+765～ZK32+106段，长341m，为Ⅲ级围岩，为粉砂岩、砂质页岩、页岩互层，软硬岩互层，块状结构岩体，较完整，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙少量微张，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性相对较好，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3348～3860m/s；

（18）ZK32+106～ZK32+218段，长112m，为Ⅳ级围岩，为粉砂岩、砂质页岩、页岩互层，以页岩为主，属软岩夹硬岩互层发育，块状结构岩体，较完整～较破碎，夹砂岩部位层间裂隙多微张，有小规模塌方产生，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性相对较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2728m/s；

（19）ZK32+218～ZK32+572段，长354m，为Ⅲ级围岩，为粉砂岩、砂质页岩、页岩互层，属完整较软岩及较完整软质页岩夹硬质砂岩组成，巨块状～块状结构岩体，岩层缓倾，夹砂岩处层间裂隙多微张，易产生小规模块体塌方现象，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性相对较好，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3012～3246m/s；

（20）ZK32+572～ZK32+910段，长338m，为Ⅳ级围岩，主要为粉砂岩、砂质页岩、页岩，属较软岩及软岩夹硬质砂岩互层发育，层状、块碎石状结构岩体，较破碎，结构面为3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙张开型较多，施工爆破易产生塌方，左侧边墙有偏压现象，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性相对较差；

（21）ZK32+910～ZK32+950段，为左幅隧道出口段，长40m，为Ⅴ级围岩，主要为砂岩、页岩碎石土及强风化页岩组成，破碎散体结构及碎石角砾状结构，有大规模的塌方产生，出洞处位于稳定的前期滑坡的后缘，风化带网状裂隙水稍发育，水量贫乏，围岩稳定性差；

6.2.2 右幅隧道

（1）进洞口YK29+360～YK29+406段，长46m，为Ⅲ级围岩，由浅灰色含白云质的灰岩、鲕状灰岩组成，微晶、细晶结构，层状，块石碎石结构岩体,较破碎，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙溶蚀张开型较多，部分粘土充填，少量随降雨变化的裂隙水，施工爆破时可能有小规模的塌方，整体围岩稳定性一般，根据地震折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3691m/s；

（2）YK29+406～YK29+544段，长138m，为Ⅱ级围岩，由浅灰色含白云质的灰岩、鲕状灰岩组成，块状结构岩体，较完整，极硬岩，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙多闭合，少量微张，随降雨变化的少量裂隙水，围岩稳定性较好。折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=4208m/s；

（3）YK29+544～YK29+0段，长96m，为Ⅰ级围岩，由灰色的灰岩组成，缝合线发育，巨块状结构岩体，极硬岩完整，结构面2组，裂隙多闭合状，局部极微弱的裂隙水，围岩稳定性好。折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=4849m/s；

（4）YK29+0～YK29+944段，长304m，为Ⅲ级围岩，由灰色的灰岩组成，缝合线发育，层状、块碎石状夹块状结构，较破碎，极硬岩，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙多微张，施工爆破有小的塌方碎落，局部可能发育水平溶洞，随降雨变化的裂隙水，局部可能有股状流，稳定性一般。折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3809～3928m/s；

（5）YK29+944～YK30+208段，长2m，为Ⅱ级围岩，由灰色的灰岩组成，缝合线发育，块状结构岩体，较完整，极硬岩，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙多闭合，少量微张，局部有小规模顺岩层走向发育的溶洞，YK30+100～YK30+200之间有溶洞暗河发育，裂隙水发育，局部有溶洞暗河水，围岩稳定性相对较好。

（6）YK30+208～YK30+263段，长55m，为Ⅳ级围岩，由页岩、泥质灰岩组成，层状、块碎石状结构岩体，较破碎，软岩为主，软硬岩互层，泥质灰岩强度不均，夹有数层厚约10cm的页岩，页岩多具泥化现象，属于泥化夹层，易产生塌方，裂隙水发育，围岩稳定性较差。

（7）YK30+263～YK30+514段，长251m，为Ⅲ级围岩，由灰岩、泥质灰岩，夹中厚层燧石层组成，含硅质团块及条带，层状、块碎石结构，较破碎，极硬岩，裂隙多微张型，有少数为充填粘土的溶蚀宽张裂隙，最大可宽1m，内充填粘土，层间错动断层2条以上，为顺扭压扭性，错动面有的夹有薄层泥质，易产生较大的块体塌落，低洼地带可能发育溶洞且具溶洞水，岩层裂隙水发育，施工爆破易塌方，围岩稳定性相对较差。YK30+452～YK30+514段折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3030m/s；

（8）YK30+514～YK30+710段，长196m，为Ⅳ～Ⅴ级围岩，该段围岩整体稳定性极差，洞身上方位于受断层破碎带影响较大的溶蚀洼地中，前10m左右处于断层破碎带中，为断层角砾岩溶裂隙发育，内充填泥质，洞身埋较浅， 10m之后主要为灰岩、燧石、硅质板岩、白云质灰岩组成，局部呈互层状发育，YK30+654～YK30+675以页岩为主夹厚约15m左右的煤层及粘土岩层。该段围岩整体由于受断层破碎带的影响，岩体极破碎，软硬相间，张开裂隙较发育，有较多充填泥质，局部方解石脉充填，施工时易塌方，其中页岩、粘土岩层有泥化现象，属微软弱夹层带极易产生冒顶塌方；断层裂隙水、接触部位裂隙水发育，雨季可能会有较为严重的突水、突泥现象。该段内除前10m外折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2333m/s； 

（9）YK30+710～YK30+900段，长190m，为Ⅱ级围岩，由灰岩、白云质灰岩，层状夹团块状燧石组成，巨块状～块状岩体结构，较完整～完整，结构面2～3组，裂隙多闭合状，有溶张裂隙发育，岩质坚硬，裂隙溶隙水稍发育，围岩稳定性较好，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=4094m/s；

（10）YK30+900～YK31+002段，长102m，为Ⅲ级围岩，由灰岩夹团块状燧石及强硅化灰岩组成，块状结构，较破碎，极硬岩，有较多溶隙溶洞发育，溶隙溶洞内充填物会产生塌方，裂隙溶洞水发育，局部溶洞可能有股状流，围岩稳定性一般，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3096m/s；

（11）YK31+002～YK31+105段，长103m，为Ⅳ级围岩，由灰岩夹团块状燧石及强硅化灰岩组成，较破碎，极硬岩，YK31+090～YK31+106段有暗河横穿发育，裂隙水发育,可能会产生暗河大量突水，围岩稳定性较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2029m/s；

（12）YK31+105～YK31+212段，长107m，为Ⅲ级围岩，主要为瘤状灰岩夹泥质灰岩组成，含绢云母条带，块状结构，硬岩和软硬岩互层，较完整，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，局部有溶隙溶洞发育，裂隙水发育，局部溶洞水发育，围岩稳定性一般，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3440m/s；

（13）YK31+212～YK31+428段，长216m，为Ⅳ级围岩，主要为瘤状灰岩夹泥质灰岩组成，含绢云母条带，层状、块碎石状结构夹碎石角砾结构，硬岩和软硬岩互层，较破碎，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙溶裂较多，张开度大者可达1m，内充填粘土及碎石，裂隙溶隙水发育，局部有股状流，易产生塌方，围岩稳定性较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=21～2635m/s；

（14）YK31+428～ZK31+540段，长112m，为Ⅳ～Ⅴ级围岩，前22m属碳质页岩，可能夹煤线为Ⅴ组围岩。整体为页岩局部夹含卵石状的灰岩结核、泥质石英粉砂岩组成，以软岩为主夹硬岩，层状、块碎石状结构为主，强度差别较大，层间有错动破碎，有泥化夹层，Ⅴ级围岩近土状，砂岩张开裂隙发育，且裂隙水较丰富，雨季水量较大，该段围岩正处于可溶性岩灰与碎屑沉积岩类的分界部位，两侧岩石强度差异对围岩稳定性造成的危害很大，围岩稳定性较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2118m/s；

（15）YK31+540～YK31+4段，长104m，为Ⅲ级围岩，主要为页岩、局部夹含卵石状灰岩结核及泥质石英砂岩组成，巨块状～块状结构，完整较软岩和较完整软岩夹硬岩，结构面2～3组，层面为主，裂隙多闭合状，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性相对较好，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3388m/s；

（16）YK31+4～YK31+800段，长156m，为Ⅳ级围岩，前68m以页岩为主后88m为粉砂岩、砂质页岩、页岩互层，软硬岩互层，层状、块石碎石结构岩体，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙微张型较多，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2821m/s；

（17）YK31+800～YK32+1段，长3m，为Ⅲ级围岩，为粉砂岩、砂质页岩、页岩互层，软硬岩互层，块状结构岩体，较完整，结构面3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙少量微张，无充填，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极贫乏裂隙水，围岩稳定性相对较好，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3348～3860m/s；

（18）YK32+1～YK32+276段，长112m，为Ⅳ级围岩，为粉砂岩、砂质页岩、页岩互层，以页岩为主，属软岩夹硬岩互层发育，块状结构岩体，较完整～较破碎，夹砂岩部位层间裂隙多微张，有小规模塌方产生，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性相对较差，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=2728m/s；

（19）YK32+276～YK32+610段，长334m，为Ⅲ级围岩，为粉砂岩、砂质页岩、页岩互层，属完整较软岩及较完整软质页岩夹硬质砂岩组成，巨块状～块状结构岩体，岩层缓倾，夹砂岩处层间裂隙多微张，易产生小规模块体塌方现象，属隔水的页岩地层，地下水不发育，极少量裂隙水，围岩稳定性相对较好，折射波法勘探，岩体界面纵波速Vp=3012～3246m/s；

（20）YK32+610～YK32+620段，为右幅分段式隧道中间段出口，长10m，为Ⅳ～Ⅴ级围岩，岩性主要为粉砂岩、砂质页岩、页岩，风化强烈，岩体破碎，层状、块碎石状及碎石角砾状结构，易塌方，洞口仰坡宜喷砼，防止岩石剥落，极少量裂隙水，围岩稳定性差。

（21）YK32+620～YK32+670段，为右幅分段式隧道的中间进、出口的连接线，长50m。

（22）YK32+670～YK32+692段，为右幅分段式隧道中间段进口，长22m，为Ⅴ级围岩，主要为坡积的碎石层及强风化的页岩层，页岩风化强烈，岩体破碎，散体结构、碎石角砾结构，坡积层孔隙水、风化层网状裂隙水不发育。

（23）YK32+692～YK32+924段，长232m，为Ⅳ级围岩，主要为粉砂岩、砂质页岩、页岩，属较软岩及软岩夹硬质砂岩，层状、块碎石状结构岩体，较破碎，结构面为3组，为层面和垂直层面的构造节理，裂隙张开型较多，施工爆破易产生塌方，雨季有少量裂隙水，围岩稳定性相对较差；

（24）YK32+924～YK32+970段，为右幅隧道的出口段，长46m，为Ⅴ级围岩，主要强风化页岩，岩体破碎,散体结构及碎石角砾状结构，有大规模塌方产生的可能，出洞处位于稳定的前期滑坡的后缘，风化带网状裂隙水稍发育，水量贫乏，围岩稳定性差。

7、地震基本烈度

    根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),隧道区地震活动微弱,,历史上无中强地震记载,地震动峰值加速度为0.05g、地震动反应谱特征周期为0.35s(地震基本烈度6度)。考虑工程的重要性,依据《公路抗震设计规范(JTJ004—)》的有关规定,拟建隧道按地震基本烈度7度设防,其设计基本地震加速度a＝0.05g,地震动反应谱特征周期T=0.35s。

五、隧道设计

1、内轮廓设计

隧道断面方案采用分离式路基上、下行分离的双洞断面。隧道断面组成为：隧道净宽（0.75+0.75+2*3.75+0.75+0.75＝10.5 m），其中左侧路缘带宽度根据业主方的总体咨询意见由0.5m改为0.75m，隧道净高5.0 m。隧道净空断面的确定不仅要满足隧道建筑限界的要求，还要满足隧道通风、照明、运营管理设施所占空间及施工误差。同时还应对衬砌结构受力特性、工程造价等因素进行分析、比较，使采用的净空断面满足功能要求，受力均匀、经济合理。通过对单心圆、扁平三心圆和三心圆几种断面形式进行综合比较，选择采用断面利用率高、承载能力较好的三心圆曲墙式衬砌断面，设双侧检修道。在隧道内侧（左侧）检修道下设置一个尺寸为60×65cm的电缆沟，外侧（右侧）设一60×50cm的消防沟及Φ20cm的圆形排水边沟。隧道路面下纵向设置Φ500mm的中心水沟。

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，隧道左线进口采用端墙式洞门，直接进洞，左线出口采用削竹式洞门，设5m明洞;隧道右线在YK32+620～YK32+672段开挖，分成两座隧道:1号隧道右线进口采用端墙式洞门，设5m明洞，出口也采用端墙式洞门，设3m明洞，2号隧道右线进口采用偏压式洞门，设5m明洞，出口采用削竹式洞门，设5m明洞。明洞顶采用方格网植草绿化防护，周围边、仰坡采用锚喷防护和框架植草防护；在隧道洞口施工过程中应注意从上到下，边开挖边防护，严禁放大炮，以防对边坡的深层产生松动破坏。

为了保证洞口边仰坡在施工和使用期间的稳定，除左线进口外，隧道进出口均设置了一段明洞，要求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20%时，填土厚度可达到5.0m。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。明洞应严格按图施工,要求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。

明洞基础地基承载能力要求大于300Kpa，如果达不到上述要求应考虑适当加固边墙及中隔墙基础。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。

3、隧道衬砌设计

本路段隧道衬砌结构按照施工方式和作用在支护上荷载的不同，分为明洞衬砌、浅埋段（包括浅埋偏压）复合式衬砌和深埋段复合式衬砌。

（1）明洞衬砌

隧道明洞根据各隧道洞口的实际情况布置，明洞结构采用C25钢筋混凝土结构，其边坡防护采用喷锚防护，回填坡面应尽量与原地形顺接，明洞顶一般采用方格网植草防护。

本标段左线起讫桩号为ZK29+355～ZK30+968.32，长1613.32m，右线起讫桩号为YK29+355～YK31+000，长15m，明洞为Sma标准结构形式。

（2）复合式衬砌

复合式衬砌按照新奥法原理进行设计，以锚杆、喷混凝土或钢筋网喷混凝土、钢拱架为初期支护，模筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护，共同组成永久性承载结构。衬砌设计支护参数通过工程类比和结构分析计算综合确定。

根据隧道埋深及围岩类别的不同，本隧道主洞共设计了10种复合衬砌形式: 

复合衬砌: S5a、S5b、S4a、S4b、XS4、S3、XS3、S2、XS2、ST2。

复合式衬砌参数首先根据围岩类别、工程地质、水文地质条件、地形及埋置深度、结构跨度及施工方法等以工程类比拟定，然后应用有限元综合程序对施工过程进行模拟分析，定性的掌握围岩及结构的应力发展与变形破坏过程，进一步调整支护参数，最后采用荷载-结构-弹性抗力计算模式，应用我院“隧道结构计算程序”进行结构进行内力分析计算及强度校核。

初期支护：对于Ⅳ～Ⅵ级围岩由工字钢拱架（或钢筋格栅），径向锚杆，钢筋网及喷射混凝土组成，而对于Ⅱ～Ⅲ级围岩则由径向锚杆，钢筋网及喷射混凝土组成。钢拱架之间用纵向钢筋连接，并与径向锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴，形成承载结构。

二次衬砌：一般情况下采用素混凝土，以方便施工，但是当设计荷载较大，特别是在浅埋软弱围岩地段后期荷载较大时则采用钢筋混凝土，以确保隧道支护结构的安全。二次衬砌施作的合理时间应根据施工监测数据确定，尽可能发挥初期支护的承载能力，但又不能超过其承载能力。

隧道复合式衬砌支护设计参数表

本隧道在行车方向的右侧设置紧急停车带，其设置间距根据行车横洞的布置取800m左右。紧急停车带衬砌断面采用三心圆，净宽（0.75+0.75+2×3.75+3.50+0.75＝13.25 m），隧道净高5.0 m。

行人、行车横洞的设置按照规范结合紧急停车带布置统一考虑，一般在左右洞室之间纵向间隔小于800米设置一处联络两主洞的行车横洞，在两行车横洞之间设置一处联络两主洞的行人横洞，行人横洞布置

一般与隧道轴线正交，行车横洞考虑车辆转弯及结构受力条件一般采用70°与隧道轴线相交。横洞应尽可能设置围岩较好地段，当实际地质情况有变化时，可适当调整横洞位置。横洞与主隧道连接处施工时，应注意施工方法，尽量减少对围岩的扰动。

行车横洞净空：4.5m（宽）×5.0m（高）；

行人横洞净空：2.0m（宽）×2.5m（高）；

本隧道按照规范及安全要求设置了5处行人横洞、4处行车横洞。行车横洞间距为800米，行人横洞间距为400米。其中2处行人横洞、2处行车横洞在本标段范围内。

行人横洞位置：⑴ZK29+592~YK29+600，⑵ZK30+330~YK30+350

行车横洞位置：⑴ZK30+017~YK30+020，⑵ZK30+750~YK30+765

5、辅助施工

本标段隧道采用的辅助施工措施主要有如下：超前小导管加固注浆和超前锚杆。

1)超前小导管：适用于Ⅴ级围岩地下水发育地段，小导管采用外径42mm，长350cm的热轧无缝钢管(如设备许可也可采用50mm的钢管)，环向间距约40～50cm，外插角控制在10～15度左右,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。

2)超前锚杆：设置在隧道中间的Ⅳ级围岩地段。锚杆采用直径22mm，长350cm的20MnSiΦ22钢筋，环向间距约40～50cm。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。

3) 加固注浆: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。

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,单液注浆以水泥为主,添加5%的水玻璃(重量比),如单液注浆效果好,能达到固结围岩的目的,隧道可用单液注浆方案,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、结构计算与围岩稳定分析

6.1 结构内力计算

根据本隧道结构设计的实际情况，对Ⅴ级、Ⅳ级围岩地段复合衬砌，按照荷载-结构-弹性抗力模式进行内力分析与强度较核。

围岩压力的性质、大小和分布对隧道衬砌的结构设计影响很大，同时对施工方式的选择也很重要。对于Ⅴ级围岩地段当隧道埋深小于12m时因埋深较小，为安全考虑，忽略滑动面上的阻力，按上覆土柱的全部重力计算荷载。当埋深为12～30m时按浅埋隧道破裂面理论计算覆土荷载。当埋深大于30m时，按规范推荐的深埋隧道公式计算荷载。对于Ⅳ级围岩地段当隧道埋深小于6m时因埋深小，为安全考虑，忽略滑动面上的阻力，按上覆土柱的全部重力计算荷载。当埋深为6～15m时按浅埋隧道破裂面理论计算覆土荷载。当埋深大于15m时，按深埋隧道规范推荐的公式计算荷载。对于存在地形偏压的浅埋段围岩压力，在浅埋Ⅴ级围岩地段按照地形引起的偏压计算。

对于Ⅴ级及Ⅳ级围岩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的自身承载能力，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的自身承载能力和自稳能力，把支护作为加固和稳定围岩的手段。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的变形和松弛。在完成初期支护后，围岩的变形基本受到控制。二次衬砌采用素混凝土结构，局部地质条件较差地段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。

6.2 围岩稳定分析

本隧道最大埋置深度约291m，一般埋深约100～200m。根据本隧道结构设计的实际情况，对Ⅳ级偏好及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。

计算范围取开挖区4倍洞径范围作为有限元分析区域，左右边界为水平约束，上边界为自由状态，下边界为竖向约束，区域中围岩按理想的单一介质取值，假定洞室处于埋置深度约300～400m的地应力状态。

计算判定准则：围岩的屈服条件以基于Mohr—Columb强度理论准则的破坏接近度反映，锚杆的应力值应满足设计抗拉强度。钢纤维喷射混凝土安全度判定根据其轴力和弯矩，计算出主应力，要求其应力值在一定的安全系数的情况下，满足其最小和最大弯曲拉、压应力

计算结果表明，施工步骤是合理的，按设计的支护参数，围岩是稳定的，结构是安全的。

7、不良地质地段处理措施

（1）岩溶处理

本隧道由于穿过灰岩地段，因岩溶发育，在施工过程中可能出现涌水、突水现象，为保证施工安全，必须考虑处治措施。

①岩溶水的处理：为防止岩溶涌水，首先应采用超前钻孔探测，如超前探水孔的单孔流量较大（>2L/S），流量稳定，应采取预留止水岩盘（5～10m）进行超前深孔预注浆止水。如单孔流量较小（<2L/S），或流量衰减较快，可采取疏导排放的处理措施。

②溶洞的处理：首先应采用地质雷达、TSP等超前地质预报技术查明岩溶分布状况、发育形态与发育规律，查明溶洞的填充状况及填充物的物理力学性质，查明溶洞内地下水发育状况及运动规律等，然后根据溶洞大小、所处位置、填充情况以及地下水发育状况区别对待。根据目前国内外设计与施工经验，一般可采取跨越、加固洞穴，引排、截流岩溶水，清除充填物或注浆对软弱土地基加固，回填夯实、封闭地表塌陷、疏排地表水等工程综合治理措施。

③岩溶段隧道支护处理

隧道穿越岩溶段时，衬砌支护参数相应提高一级，必要时增设仰拱。

（2）断层破碎带的处理

当隧道穿过富水断层破碎带时易发生坍塌和突水情况，为避免发生施工事故影响施工安全和进度，应对断层破碎带预先采取治理措施。在隧道开挖至断层破碎带距离5～10m左右时，应采用超前钻孔探测断层的含水情况，再初步查明断层的基本情况后并已采取了相应措施后方可继续掘进。对断层破碎带岩体采用超前小导管预注浆，初期支护采用工字钢拱架，径向锚杆，钢筋网及喷射混凝土，二次衬砌必要时采用全封闭衬砌。断层施工开挖宜采用台阶法或中隔墙法，开挖进尺应遵循“短进尺、弱爆破”的原则，二次衬砌与仰拱施做应紧跟开挖面进行。

（3）暗河的处理

加强超前地质预报，根据实际情况现场处理。

8、隧道防排水设计

隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，使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及行车安全。

衬砌防水：在初期支护和二次衬砌之间敷设一层EVA防水板，作为第一道防水措施，范围为拱部及边墙。拱部和边墙二次衬砌采用不低于S8的防水混凝土，作为第二道防水措施。隧道施工缝采用膨胀止水条止水、沉降缝采用橡胶止水带型式止水。

衬砌排水：按照地下水与地面水分开引排的原则进行设计。

隧道开挖后，根据各类围岩地下水的发育状况，在岩面环向布设Ω型弹簧排水管，以引排围岩渗漏水至基底纵向水管内，使隧道初期支护内排水良好。为了有效地排除二次衬砌背后积水，消除二次衬砌背后的静水压力，在初期支护与防水层之间每间隔10m设置一处ф5cmHDPED打孔波纹管（环向），再将环向ф5cmHDPED打孔波纹管与边墙底部的纵向排水管相连接，然后通过横向引水管，将水引入中心水沟排出洞外。中心排水沟纵坡与隧道纵坡一致。

9、监控量测设计

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30m时属于浅埋隧道，在Ⅳ级围岩地段，当隧道埋置深度小于15m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20～30m，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Ⅱ类围岩地段纵向间距10～15m左右应设置一处，在Ⅳ级围岩地段纵向间距15～20m左右设置一处，在Ⅳ类围岩地段纵向间距20～30m左右设置一处，在Ⅱ级围岩地段纵向间距30～50m左右设置一处，在围岩分类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，因此，尽管设计上提供了比较完善的内容和方法，但是对其实施与否不作强制性要求。建议建设方选择有代表性的地质地段和代表性衬砌类型设立选测项目，进行隧道设计施工方面的技术研究，以提高本项目的技术水平。

由于测量设计工期较短，同时考虑到本隧道大部分地段埋置深度不大，区域构造活动较少，一般不会出现高地应力现象，因此本隧道没有要求进行地应力量测。建议施工期间在洞内选择适当位置进行洞室周边地应力量测，以便为后续工程积累经验。

10、路面及洞内装修

本隧道路面采用复合路面，结构形式为：垫层为12～27cm厚C20混凝土，其上为26cm厚水泥混凝土面板，设计抗弯拉强度不小于5.0MPa，混凝土面板上采用与洞外沥青混凝土中、上面层结构相同的沥青混凝土，上面层为4cm厚SBS改性沥青混凝土上面层（AC-13C），中面层为5cm厚中粒式沥青混凝土（AC-16C）。为防止隧道清洗水下渗淤积，在中面层下设置ES-2乳化沥青稀浆封层。待混凝土面板风干后铺洒，厚度0.5cm，多余的应刮除，洒布要均匀。为防止混凝土面板切缝反射至沥青面层，在混凝土面板上铺设玻纤格栅。玻纤格栅应贴在平整的混凝土面板上，并用射钉和水泥钉将其固定。

隧道拱顶部分采用深色防火涂料、边墙以上3m高内采用浅色防火涂料。防火涂料要求耐火极限大于2.0小时，同时在长期潮湿条件下不脱落、不干裂、不起层，在常温及高温下不释放有害气体。

六、环境保护

由于人们改造自然的能力的增强和人们可持续发展意识的增强，当今工程建设的环境保护问题越来越重要。隧道洞口设计遵循“早进洞、晚出洞”的原则，洞口位置选择尽量避免大挖大刷，确保自然坡体的稳定和保护洞口植被。

隧道施工过程中主要处理好废渣与废水的问题，隧道运营过程中主要处理好废气、噪音与废水的问题。隧道开挖的洞渣尽量纵向调配，优质石渣可经过加工后作为砌体材料和混凝土粗集料，对于必须弃方的石渣必须运至全线统一的弃渣场地内，不得随意堆放。弃渣场地应作好坡脚防护，工程完工后应在渣顶覆土，复耕还田或植草绿化。处理施工中的废水的主要是在施工场地附近建设污水沉淀池，以控制污水的排放。如果洞口附近有村庄存在，则应处理好运营期间隧道的废气与噪音的排放，运营期间废水的处理主要来自于两方面：隧道自身的冲洗与运输有害物质的车辆在隧道内产生泄露后的冲洗。长大隧道由于清洗污水量大，事故几率相对高，一般要求的边沟在洞口设置污水沉淀池。

隧道施工完毕后应作好施工场地竣工后的清理、绿化和复耕还田工作，保护自然环境。

七、隧道施工

1、施工方法

在进行洞口段开挖施工前必须施作好洞顶截水沟，防止地表水体渗入开挖面影响明洞边坡和成洞面的稳定；在进行挖过程中，边坡防护必须与边坡开挖同步进行，开挖到成洞面附近时要求预留核心土体，待洞口长管棚施工完成后再开挖进洞。洞口地质较差，应尽量避开雨季施工，明洞衬砌完成后应及时回填。

本标段隧道进口段为小间距隧道，中夹岩体厚度18.4米～24.8米，在施工过程中应严格控制每循环进尺、爆破振震动及超挖量，注意对重夹岩体的保护；同时应严格按小间距地段施工工序与要求进行施工。

隧道施工开挖总体上要求拱部采用光面爆破，边墙部采用预裂爆破，以最大限度地保护周边岩体的完整性，同时减少超挖量，提高初期支护的承载能力。在Ⅴ级围岩地段要求采用超短台阶法施工，台阶长度控制在5～10米，保证初期支护及时落底封闭，以确保初期支护的承载能力。由于二次衬砌是按主要的承载结构设计，因此二次衬砌应紧跟开挖面：在初期支护落底后应及时施作二次衬砌仰拱和仰拱回填层，然后施作二次衬砌。在Ⅳ级围岩地段要求采用短台阶法施工，台阶长度控制在10～15米，注意上半断面及基础锁脚锚杆的施工质量。由于二次衬砌是按承受少量荷载进行设计，因此二次衬砌的施作可滞后开挖面20～30米，在初期支护基本稳定后施作，但是二次衬砌仰拱和仰拱回填层应紧跟初期支护。在Ⅲ级围岩地段推荐采用台阶法施工，当机械化程度较高，各道施工工序能及时完成时，也可以采用全断面法施工。Ⅲ级围岩地段必须确保系统锚杆的施工质量。在Ⅱ级及其以上围岩地段推荐采用全断面法施工。

根据结构受力要求，沿隧道纵向在地质变化处以及衬砌类型变化处应设置沉降缝，边墙、拱部及仰拱均应断开。

2、施工注意事项

(1)洞口施工应注意边坡修整圆顺,铺砌整齐。洞门应严格按照设计要求施工,以达到设计效果。

(2)对于洞口浅埋及Ⅴ级围岩地段应尽快及时施作二次衬砌，二次衬砌施作时间严格紧跟初期支护，以保证初期支护安全,发挥二次衬砌的承载能力。

(3)复合衬砌施工应认真执行新奥法原则,拱部采用光面爆破,边墙采用预裂爆破,加强监测,减少施工过程中对围岩的扰动,尽量发挥围岩的自身承载能力。当发现初期支护承载能力不够时,除应及时加强初期支护外,也可修改二次衬砌支护参数后提前施作二次衬砌。

(4)施工中应注意钢拱架及钢筋网与围岩的密贴,二次衬砌施作完成后应检查其背后与喷砼层之间的空隙。一旦发现,应及时回填。

(5)铺设防水卷材前应裁除出露的锚杆端部,修整喷砼表面过大的凹凸不平处,以防刺破防水卷材,铺设过程中应注意防水卷材搭接良好。

(6)本设计图册未含隧道内通风、照明、消防、监控及供配电工程,施工时应注意相关部分的预留洞室及预埋件的位置。

(7)隧道施工要重视保护生态环境,实行文明施工,提高机械化水平,尽量减少对隧道附近环境的破坏。

3、施工组织

在进行隧道施工过程中，为了保证施工的顺利进行，保护施工人员的身体健康，承包商还应充分作好施工组织与施工通风工作。隧道施工通风一般由如下几个主要因素控制：氧气浓度，粉尘浓度，有害气体浓度，瓦斯气体浓度，洞内温度等。结合本项目隧道的特点主要解决问题是施工粉尘、有害气体和洞内工作环境下的温度。公路隧道由于开挖断面较大，一般采用无轨运输，这样对施工通风就提出了更高的要求。为了保持洞内量好的施工环境，建议当开挖长度在1公里以内时可以考虑仅仅采用压入式通风，将新鲜空气直接送到开挖面；当开挖长度在1公里至2公里之间时应考虑压入与吸出式进行组合通风。

本路段隧道施工总工期可考虑为两年，考虑到必须为最后的路面施工与设备安装预留约6个月的时间，此外施工准备期约2个月，因此隧道实际开挖与支护的时间为16个月。特长隧道可考虑两头掘进施工，每月的平均施工速度约为90～100m/月，正常施工能满足施工要求。

八、主要建筑材料及要求

1．防水板

防水板采用EVA型防水板，要求拉伸强度大于14.0MPa，断裂伸长率大于400%，其他指标按国标GB12952-2003，并要求防水卷财与土工布采用沿纵向条（点）式复合，条宽3～5cm，每幅5条。

2．排水管

Φ100HDPE双壁波纹管：内径100mm，管钢度大于110 KN/m2，环钢度大于8KN/m2，工作压力大于0.25 Mpa。

Φ50软式透水管：钢线密度大于55圈/m，钢线采用高碳磷酸防锈处理并外裹PVC，直径大于2.4mm。设置两层合成纤维并夹无纺布。

3、止水材料

橡胶止水带（防渗肋条）：要求为一等品。硬度(邵尔A)/度≥60，拉伸强度/Mpa ≥15，扯断伸长率/%≥380，撕裂强度KN/m≥30，脆性温度0C＜-45。其他未尽事宜按国标执行。

遇水膨胀橡胶技术指标：要求采用带注浆管的型号。拉伸强度N ≥200，扯断伸长率/%≥60，体积膨胀倍率/%≥300,并在800C环境下2小时内不流淌。

4、锚杆

中空锚杆采用智能型D25注浆锚杆，锚杆体抗拉力大于150KN，锚杆体延伸率大于10%，对锚杆设置大于45度角和小于45度角配件要求不同，且能保证对注浆是否饱满和注浆后长度可进行准确检测的配件。

砂浆锚杆采用HRB335钢，要求设置垫板（15*15*0.6cm），垫板采用HPB235钢。

九、隧道预留预埋

9.1设计内容

本册设计文件内容包括：隧道内的通风设施、消防设施、照明设备及供配电设备所需的各类预留洞室及其供电电缆预埋管线等的设计。

本册设计文件中的通风设施、照明设备及供配电设备的预留洞室位置，依据中交第二公路勘察设计研究院2005年3月编制的《西部开发省际公路通道重庆至长沙公路黔江至彭水段两阶段初步设计第六册第五分册》设计文件，以及重庆高速公路发展有限公司编制的《重庆高速公路隧道运营通风照明供配电设计指导意见》确定该设备的桩号。

9.2材料要求

本工程预埋管采用LV-5Z防水型可挠金属管,沿隧道纵向预埋的供电管道采用三根φ60×3.5热镀锌钢管。

9.3预留预埋施工要求及注意事项

（1）预埋管道敷设完毕后应作时试通试验确保管道畅通，试通后，应用塑料盖或木塞塞住管孔以防泥沙进入管孔；

（2）所有预埋的管道内均需预穿18#拉线钢丝；

（3）本设计所有配筋的预留洞室，需经隧道主体结构设计单位的认可方可施工；

本设计内的说明和附注，仅为必要的强调和补充，其他未尽事应按有关规范办理。下载本文