寒區(qū)淺埋大跨粘土公路隧道的設(shè)計與施工技術(shù)

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1、特長隧道現(xiàn)場觀摩與施工技術(shù)交流會寒區(qū)淺埋大跨粘土公路隧道的設(shè)計與施工技術(shù)寒區(qū)淺埋大跨粘土公路隧道的設(shè)計與施工技術(shù)中鐵十三局集團第四工程有限公司胡利平【內(nèi)容提要】天恒山隧道作為國內(nèi)第一座嚴寒地區(qū)淺埋大跨土質(zhì)隧道，從施工工藝到施工組織，國內(nèi)沒有同類工程經(jīng)驗可供借鑒，規(guī)范性的標準和要求幾近空白，國外可供借鑒的類似工程也不多見。項目針對該隧道特點，在深入調(diào)研和借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗基礎(chǔ)上，優(yōu)化并創(chuàng)新寒區(qū)淺埋土質(zhì)隧道的施工工藝、支護參數(shù)，實現(xiàn)嚴寒地區(qū)淺埋大跨度土質(zhì)公路隧道的快速施工?！娟P(guān)鍵詞】土質(zhì)隧道設(shè)計施工1.工程簡介1.1工

2、程概況天恒山隧道位于哈爾濱市道外區(qū)民主鄉(xiāng)地界，是哈爾濱繞城公路東北段項目的重難點工程。哈爾濱繞城公路東北段的建設(shè)，使環(huán)路貫通，“一環(huán)五射”發(fā)揮整體功能。對省會哈爾濱及其周邊地區(qū)的社會、經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造了良好的交通運輸環(huán)境。隧道為雙洞分離式設(shè)計,單向雙車道，單洞上行線長1660m，下行線長1690m。建筑限界為凈寬11.5m，凈高5m，考慮本地區(qū)的特點，隧道凈空斷面為三心圓曲墻斷面（隧道凈面積A=76.782㎡）。隧道設(shè)計人行橫通道4處，車行橫通道1處，上行線和下行線各設(shè)置一處緊急停車帶。隧道設(shè)計行車速度80km/h，路

3、面采用單面橫坡，坡度2%，上行線和下行線縱坡為雙向人字坡，坡度均為1.775%和-0.900%。1.2地形地貌隧道所處地貌單元為崗阜狀平原區(qū)，地面侵蝕較強，起伏較大，呈坡緩、頂平漫崗式，局部“V”型沖溝發(fā)育，切割深度10～25m。前緣與松花江高漫灘后緣以陡坎相接，高差近40m。隧道處植被主要為人工林及耕地。1.3隧道工程地質(zhì)隧道工作區(qū)位于松嫩中斷陷帶東南隆起區(qū)內(nèi)，地層分區(qū)為松嫩平原分區(qū)，地層分布主要有白堊系（K）及第四系（Q），本區(qū)缺失第三系地層。根據(jù)天恒山隧道設(shè)計鉆孔揭露及室內(nèi)土工試驗結(jié)果，隧道處巖土主要為亞粘性

4、土，局部見砂層，地基承載力綜合評價表顯示，5-1、5-2、7-1和8-2地層為軟可塑狀態(tài)的軟弱夾層，對隧道施工極為不利。1.4氣候、水文地質(zhì)特性隧區(qū)位于北寒帶氣候區(qū)，冬季長達五個月之久，春秋季節(jié)較短,年平均氣溫為5.7℃，極端最高氣溫39.1℃,極端最低氣溫－41.4℃；年平均降雨量為523.3mm，降雨期集中在6～8月份；年平均蒸發(fā)量1507.7mm；最大凍深2.05m，地面穩(wěn)定凍結(jié)日期為11月下旬，穩(wěn)定解凍日期為翌年4月中旬。中鐵十三局集團有限公司第7頁共7頁特長隧道現(xiàn)場觀摩與施工技術(shù)交流會寒區(qū)淺埋大跨粘土公路

5、隧道的設(shè)計與施工技術(shù)隧道所處范圍地下水主要為局部上層滯水，賦存于軟可塑及軟塑壓粘土層中，鉆孔后出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，經(jīng)測量計算24小時滲水量為12.2L/m2，受大氣降水補給，受季節(jié)影響，水量變化大。2.隧道主體設(shè)計與施工2.1隧道主體設(shè)計方案2.1.1圍巖分類隧道圍巖比較單一，主要為粘性土，局部見砂層。隧道處構(gòu)造不發(fā)育，隧道圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度為輕微影響。根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTGD70-2004）中規(guī)定，天恒山隧道圍巖分級以Ⅴ、Ⅵ級為主，其中Ⅴ級圍巖占57％，Ⅵ級圍巖占43％。2.1.2襯砌支護參數(shù)暗洞襯砌結(jié)構(gòu)

6、按新奧法原理設(shè)計，采用復(fù)合式支護結(jié)構(gòu)形式。初期支護以型鋼拱架、系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土組成聯(lián)合支護體系，二次襯砌采用模筑混凝土結(jié)構(gòu)，初期支護與二次襯砌結(jié)構(gòu)之間設(shè)防排水層，二次襯砌表面設(shè)保溫防火層。2.1.2.1初期支護初期支護參數(shù)的選取主要依據(jù)工程類比確定，各種圍巖及斷面條件下的支護參數(shù)見表1。表1隧道襯砌結(jié)構(gòu)支護參數(shù)表圍巖類型初期支護二次襯砌備注錨桿噴混凝土鋼筋焊接網(wǎng)鋼拱架拱圈仰拱標準斷面Ⅵ級及洞口段φ25長4m(0.5m×1.0m)28cmφ8間距(兩層)20cm×20cm20a#工字鋼架(間距0.5m)5

7、5cm55cmΦ50雙層小導(dǎo)管注漿支護Ⅴ級φ25長3.5m(0.75m×1.0m)25cmφ8間距(兩層)20cm×20cm18#工字鋼架(間距0.75m)50cm50cmΦ50小導(dǎo)管注漿支護過渡段Ⅴ級φ25長3.5m(0.75m×1.0m)25cmφ8間距(兩層)20cm×20cm18#工字鋼架(間距0.75m)55cm55cmΦ50小導(dǎo)管注漿支護加強段Ⅴ級φ25長3.5m(0.5m×1.0m)25cmφ8間距(兩層)20cm×20cm18#工字鋼架(間距0.5m60cm60cmΦ50小導(dǎo)管注漿支護汽通擴大斷面Ⅴ

8、級Ⅵ級φ25長4.0m(0.5m×1.0m)30cmφ8間距(兩層)20cm×20cm20a#工字鋼架(間距0.5m)65cm65cmΦ50小導(dǎo)管注漿支護緊急停車帶Ⅴ級Ⅵ級φ25長4.0m(0.5m×1.0m)30cmφ8間距(兩層)20cm×20cm20a#工字鋼架(間距0.5m)65cm65cmΦ50小導(dǎo)管注漿支護汽通加強段Ⅴ級Ⅵ級φ25長3.0m(0.