隧洞施工图说明

1隧洞工程施工图设计说明1隧洞设计基础资料1.1设计依据的主要技术标准（1）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）；（2）《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）；（3）《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）；（4）《灌溉与排水渠系建筑物设计规范》（SL482-2011）；（5）《水利水电地下工程施工组织设计规范》（SL642—2013）（6）《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378—2007）；1.2设计依据的技术资料（1）《****工程初步设计报告》；（2）取水输水建筑物丛书《隧洞》（中国水利水电出版社2004年12月版）1.3隧洞建筑物级别各级渠道隧洞建筑物级别表表1.3-1渠道名称渠首设计流量建筑物级别m3/s一流量段上段二流量段三流量段四流量段五流量段六流量段其余干渠、分干渠及支渠2隧洞地质条件2.1隧洞主要工程地质21）进、出口边坡渠线隧洞大都穿越条形山脊或山丘，各隧洞进、出口位于陡坡坡脚或缓坡地带，大多基岩裸露，局部覆盖薄层坡残积土层。其中龙泉山隧洞和金水桥隧洞进、出口边坡高分别为16～40m，其中覆盖层厚0～12m，其边坡稳定性差，建议清除或采取工程处理措施；下伏基岩为粉砂质泥岩，强～弱风化，软弱破碎，岩层倾角为5～15°，龙泉山隧洞进、出口和金水桥隧洞出口岩层倾向坡外、为缓倾同向结构的顺层边坡，金水桥隧洞进口岩层倾向坡内、为缓倾反向结构的岩质边坡，边坡岩体风化破碎、完整性差，开挖边坡稳定性差，建议施工中采取适当工程处理措施，设置坡面排水系统。其余隧洞进、出口边坡高度一般小于10m，岩性主要为砂岩或粉砂质泥岸，其岩层产状大多近水平（倾角0°～3°），为强～弱风化的软岩或较软岩，边坡整体稳定；但由于边坡岩体风化破碎、完整性差，建议施工中清除坡面覆盖层和不稳定岩块后采取适当护坡的处理措施，注意坡面的排水。2）洞室围岩隧洞穿越地层主要为白垩系苍溪组（K1c）、白龙组（K1b）关组（Kj）、灌口组（K2g）和侏罗系上统遂宁组（J3s）、蓬莱镇组（J3p）的地层，岩性主要为砂岩和粉砂质泥岩不等厚互层，除蓬莱镇组上段（J3p）的砂岩在龙泉隧洞进口以后渠段为中硬岩外，其余均为较软岩或软岩。岩层倾角除龙泉山隧洞和金水桥隧洞相对较陡（倾角10°～30°）外，其余岩层产状近于水平（倾角小于5°）。隧洞围岩为Ⅲ～Ⅴ类，其中Ⅲ类围岩成洞条件及围岩稳定性相对较好，施工中局部存在掉块及小规模坍塌，建议及时支护和衬砌；Ⅳ类围岩，弱风化砂岩新鲜粉砂质泥岩组成，层状～薄层状结构；Ⅴ类围岩成洞条件及稳定性差，岩层倾角大多小于5°，特别是粉砂质泥岩层间结合力弱，施工中存在洞顶的脱层坍塌问题，建议应加强支护，及时封闭、衬砌。隧洞穿越龙泉山东坡断裂和西坡断裂的洞段，围岩分类为Ⅴ类，稳定性差，开挖后易坍塌失稳，建议及时支护、衬砌；3施工开挖揭穿断层破碎带存在突水突泥的可能，建议加强排水并采取相应的工程处理措施。龙泉山隧洞和金水桥隧洞穿越断层不存在抗断裂带的问题。龙泉山以东的广大丘陵区无断裂构造，构造形迹以宽缓褶皱为主。特别注意的是本工程龙泉山、金水桥可能存在瓦斯问题，建议龙泉山、金水桥隧洞施工中加强瓦斯监测和人工检测，并采取防火、防爆（人员培训、设备改造），及时封堵，特别是施工通风等防范措施。3）粉砂质泥岩膨胀性隧洞围岩为侏罗系和白垩系红色砂、泥岩互层。粉砂质泥岩崩解分类主要属Ⅱ类和Ⅲ类、少量Ⅰ类和Ⅳ类。根据试验成果，白垩系地层（K）强～弱风化粉砂质泥岩具弱膨胀性，新鲜粉砂质泥岩的膨胀性具有不均一性、但总体具有一定膨胀性，大多属弱膨胀岩。侏罗系上统蓬莱镇组（J3p2、J3p1）、遂宁组地层（J3s）强风化、弱风化粉砂质泥岩普遍具弱膨胀性；新鲜粉砂质泥岩的膨胀性由于岩性不均一导致其膨胀性的具有不均一性，类比南充干渠和武都引水二期工程侏罗系蓬莱镇组（J3p2、J3p1）和遂宁组地层（J3s）粉砂质泥岩的膨胀试验成果资料，以及升钟水库总干渠、西梓干渠和武引一期工程运行情况，侏罗系的新鲜粉砂质泥岩在围岩湿度条件及含水率变化时、产生的胀缩现象明显。粉砂质泥岩膨胀变形和破坏一般表现为：顶拱、边墙的膨胀开裂，洞底膨胀反鼓开裂等膨胀破坏。因此，建议粉砂质泥岩洞段施工中及时封闭、衬砌成洞，尽可能避免围岩含水量特别是干、湿交替条件的变化，减少超挖，尤其是顶拱空腔应回填密实，顶拱和边墙加强衬砌，洞底采取反底衬砌等工程处理措施，抑制粉砂质泥岩洞段的围岩膨胀变形和破坏。4）地下水隧洞由砂岩和粉砂质泥岩不等厚互层组成。岩层产状近于水平，岩层倾角大多＜5°。岩体透水性差异较大，一般砂岩为相对含水层，粉砂质泥岩为隔水层。4龙泉山以西低山地貌区，隧洞埋深度相对较大，砂岩（含水层）和粉砂质泥岩（隔水层）相间成层分布，地下水一般具有多层含水层，因此，隧洞埋深较大的洞段，地下水也不是很丰富。龙泉山以东丘陵区，地下水位相对贫乏，对成洞无大的影响。但隧洞进、出口风化带岩体、有地表水影响较强的洞段及其余各短隧洞、褶皱核部洞段，地下水和地表水联系密切，特别是在雨季地下水活动往往比较强烈，建议施工中加强排水，对粉砂质泥岩洞段开挖后及时封闭、衬砌处理。隧洞穿越断层（特别是龙泉驿断层和红花塘断层）和褶皱核部洞段，利于地下水集聚，开挖后易坍塌失稳，施工开挖揭穿断层破碎带或褶皱核部存在突水突泥的可能，建议加强排水并采取相应的工程处理措施。2.2隧洞围岩工程地质分类工程区隧洞穿越地层主要为白垩系苍溪组（K1c）、白龙组（K1b）关组（Kj）、灌口组（K2g）和侏罗系上统遂宁组（J3s）、蓬莱镇组（J3p）的地层，岩性主要为砂岩和粉砂质泥岩不等厚互层，除蓬莱镇组上段（J3p）的砂岩在龙泉隧洞进口以后渠段为中硬岩外，其余均为较软岩或软岩。隧洞围岩分类采用《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）和《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）中围岩工程地质分类标准，以岩体结构为基础，综合考虑岩石强度、岩体完整程度、结构面特征及其与洞轴线的组合关系、地下水影响等因素，对洞身围岩进行评价和分类。5隧洞围岩分类表表2.2-1围岩类别岩性岩体结构围岩主要工程地质特征围岩稳定性评价Ⅲ新鲜砂岩中厚层∫厚层状岩石为较软岩，新鲜，厚层～巨厚层状，岩性均一，无软弱夹层，岩体完整，裂隙不发育，闭合无充填，无控制性软弱结构面，岩体抗风化能力较低，暴露大气和湿水后，强度降低较快，一般地下水活动轻微，洞线与岩层走向夹角＞30°。当地下水中等活动时应降为Ⅳ类。稳定性总体较好；局部受软弱结构面组合控制，稳定性较差，可产生掉块。较软岩强度不足，局部会产生塑性变形或小至中等坍落，可短期稳定。中硬岩，中厚层状结构，岩体完整性较差，裂隙较发育，有贯穿性软弱结构面，地下水活动中等，沿裂隙面或软弱结构面有大量滴水或线流，洞线与岩层走向夹角大于30°。Ⅳ弱风化砂岩新鲜粉砂质泥岩层状∫薄层状岩性为较软岩或软岩，弱风化砂岩，新鲜粉砂质泥岩，岩体节理裂隙发育，岩体较完整～完整，层间结合力差，抗风化能力低，暴露大气和湿水后，强度降低较快，地下水活动轻微。洞线与岩层走向夹角＞30°。当地下水中等活动时应降为Ⅴ类。围岩稳定性差，自稳时间很短，拱顶常有坍落，边墙也有掉块或塌落。夹砂岩、泥岩薄层段局部层间结合力差，存在垮塌的可能。时间效应明显，施工中可能产生较大的变形破坏，软岩流变显著，可产生较大的塑性变形。Ⅴ强风化岩体、弱风化粉砂质泥岩、断层破碎带、褶皱核部、有地表水体影响较强、地下水活动强烈洞段等碎裂结构碎块状结构薄层状结构强风化岩体，弱风化粉砂质泥岩，岩体破碎，完整性差，节理裂隙发育，普遍张开松弛，部分充填泥、岩屑等。地下水活动中等至强烈，加速岩体风化和降低结构面抗剪强度，极易发生垮塌。岩层倾角＜30°。围岩极不稳定，风化岩体受裂隙及层面控制，拱顶及边墙极易产生垮塌。风化状态的粉砂质泥岩以及断层破碎带在地下水的作用下，将出现边墙及顶拱垮塌，甚至出现冒顶和地面塌陷。2.3隧洞围岩建议值6渠系隧洞围岩建议值表表2.3-2围岩类别密度γ抗剪断强度变形模量E泊松比μ坚固系数fk单位弹性系数Ko（无压）洞脸边坡开挖坡比f′C′g/cm3MPaGPaMPa/cm临时永久Ⅲ2.2～2.30.65～0.750.3～0.42～30.25～0.33～55～61:0.31:0.5Ⅳ2.1～2.20.55～0.600.1～0.30.5～1.50.25～0.352～31～31:0.51:0.75Ⅴ2.0～2.10.40～0.450.02～0.030.1～0.30.35～0.401～20.4～0.61:0751:1建议开挖坡比适用于坡高小于8m，大于8m则应设置马道。3隧洞结构设计3.1断面型式根据初设审批成果，为便于施工，隧洞均布置为无压城门洞型式，圆拱直墙型，顶拱圆心角为180°。各隧洞具体断面尺寸根据相应的流量，经过水力学计算确定。3.2糙率隧洞为渠系输水建筑物，均为现浇砼或钢筋砼衬砌，设计糙率为0.014，隧洞施工后，过水断面糙率应满足设计要求。3.3隧洞进、出口设计隧洞进、出口一般采用渐变段（矩形渠除外）与前后明渠衔接，渐变段为C15素砼，渐变段长度一般为进口10~15m，出口15~20m（详见各隧洞结构布置图），进口由贴坡式断面渐变为衡重式直立断面与隧洞相接（出口反之）。隧洞进、出口洞脸设计采用在隧洞进、出口上部设砼直墙，用以标示隧洞名称，直墙背后设排水沟。由于隧洞为无压洞，对进口上覆围岩厚度要求较低，施工时应尽量遵循“早进洞、晚出洞”的原则，隧洞挂口布置应尽量少开挖边坡，突出其生态环保的特7点。对必要开挖形成的边坡，应进行支护处理。对覆盖层边坡可采用浆砌石衬砌，对岩石边坡则采用喷锚支护（边坡支护详见设计图纸），边坡若超过8m高应根据现场具体地质地形条件设置马道。3.4隧洞永久衬砌为确保砼衬砌与围岩紧密结合，保证结构安全，必须清除所有松动岩块及洞渣后，方可进行砼衬砌。Ⅲ类围岩洞段：采用底板和边墙分离的型式（分离式）衬砌，顶拱和边墙为25cm厚C20W4F50素砼，底板为C15W4F50素砼，厚20cm，对于部分洞径较大的隧洞，在直墙和底板连接处设置30×30cm贴角砼；Ⅳ类围岩洞段：采用全封闭式C20W4F50钢筋砼结构衬砌，衬砌厚度根据不同流量段大小确定为30～40cm，对于部分洞径较大的隧洞，在直墙和底板连接处设置30×30cm贴角砼；Ⅴ类围岩洞段：采用全封闭式C20W4F50钢筋砼结构衬砌，衬砌厚度根据不同流量段大小确定为30～45cm，对于部分洞径较大的隧洞，在直墙和底板连接处设30×30cm贴角砼。根据地质资料揭示，工程区粉砂质泥岩总体具有一定膨胀性，大多属弱膨胀岩，设计对围岩有、无弱膨胀力均进行了设计计算。施工时对围岩的分类及有、无微膨胀力的划分，应根据现场开挖揭示后，由现场地质工程师确定，并选取相应的衬砌断面及钢筋图。必要时微膨胀力大小可采取室内试验确定。具体布置详见各流量段隧洞结构及钢筋图。3.5隧洞分缝及止水隧洞衬砌纵向原则上每12m设一结构缝，并在围岩分类变化处设置结构缝，缝宽2cm，采用高密度聚乙烯泡沫板嵌缝，并设置橡胶止水带，Ⅲ类围岩设计为分离式结构，底板和边墙之间设置纵向橡胶止水带，纵向止水带与横向止水带应8进行硫化搭接。为节省工程投资，根据业主组织的专家咨询意见，对于地下水位高于洞顶的Ⅲ类围岩段，仅作结构缝处理，不设置橡胶止水带（详见相应图纸）。现场开挖揭示后，应根据现场情况进一步界定范围。3.6隧洞灌浆隧洞永久衬砌后应在顶拱120°范围内进行回填灌浆，灌浆孔深入基岩0.1m，以保证隧洞衬砌砼与围岩紧密结合，回填灌浆需满足相应的规范和设计图纸要求（根据配筋计算的边界条件，灌浆压力不得大于0.2MPa），具体灌浆参数根据现场灌浆实验确定。隧洞为无压隧洞，不考虑对隧洞进行固结灌浆。3.7隧洞排水隧洞多经过灌区的高地及分水岭，隧洞所在山体地下水相对不丰富，隧洞在顶拱部位设置排水孔，排水孔最低处高于隧洞加大流量对应水位，排水孔排距3m，孔径5cm，深入基岩3m，砼内采用预埋PVC管