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对于位于开挖轮廓线外一倍洞跨内的岩溶,采用封堵、加固措施:首先清除溶洞内松散充填物,采用喷、锚、网及钢筋束对溶洞壁进行封闭加固,然后在隧道开挖范围外采用浆砌片石回填。对于隧道开挖影响范围外的岩溶原则上可以不作处理,但应视具体情况谨慎决定。
4.2 高地应力及岩爆
针对K21+200~320IV类围岩段埋深超过1000m,可能有高地应力而发生岩爆现象,设计时采取挂网喷锚等加强措施。施工时每循环进尺控制在2~2.5m,采用全断面开挖,一次成型,以减少围岩应力平衡的多次破坏,控制光面爆破效果,减少围岩表面应力集中现象,在掌子面和隧道洞壁定期(每天二次)喷洒水或采用打孔高压注水,以弱化围岩。必要时可采用超前钻孔应力解除法,形成局部应力释放区。
4.3 煤层及瓦斯
隧道穿越煤层及瓦斯围岩段时,首先作瓦斯预抽放,然后采用双排超前锚杆预注浆封闭煤层瓦斯,避免瓦斯泄漏和煤层自燃。初期支护采用喷射混凝土、锚杆和钢筋网支护,以格栅拱作为加强措施,以超前锚杆作为辅助施工措施。喷射混凝土采用C30高强喷射混凝土,增加喷射混凝土的密实度;二次衬砌采用C25模注混凝土,其中掺加水泥用量10%的气密剂,增加模注混凝土的气密性。
4.4 软弱围岩及大变形
针对软弱围岩段可能发生大变形,采用了增大预留变形量和喷射混凝土、锚杆和钢筋网复合衬砌手段。该段施工时采用分部开挖方法,初期支护及时封闭支护,喷射混凝土分2~3次施工,体现早支护、柔支护的思想。加强监控量测,利用反馈信息指导施工,并对设计参数进行优化。
5. 洞口设计
洞口设计的原则是结合洞口工程地质及环境地质条件,尽量使洞口简洁、美观、自然,与环境浑然一体。隧道进口洞门设计由于进口段自然坡度较大,地形条件复杂,紧邻扬溪河,洞口采用端墙式洞门,为保证隧道进口安全,靠扬溪河侧设挡土墙,洞口侧墙及洞门端墙均采用10号浆砌块石砌筑,条石镶面。隧道出口洞门设计由于出口地形较缓、开阔,洞口采用削竹拱翼式洞门,明洞长度为18m,边坡及仰坡均采用植草护坡。
避难通道进口洞门位于隧道进口左侧挡墙中,其洞门墙即为隧道左侧挡墙。避难通道出口洞门位于隧道出口右侧,其洞门采用简易端墙式。
6. 防排水设计
通渝隧道防排水是以"以排为主、防排结合"的原则进行设计的。洞身衬砌防水是在喷射混凝土和二次衬砌之间设防水板和无纺布作为防水层。沉降缝及施工缝均作防水处理。衬砌排水是在喷射混凝土与防水层之间设纵、环向盲沟。在路面垫层下靠近电缆沟处设两道Ф400侧埋式排水沟,进出口段落通过Ф400侧埋式排水沟直接排出洞外。在隧道涌水量较大的隧道段,Ф400侧埋式排水沟中汇集的地下水经入联络通道排水沟排出洞外。
路面排水是在路缘内设Ф50泻水孔将路面水排入电缆沟内,通过沟内排水小沟将水派出洞外。
7. 路面设计
隧道路面为刚性路面,宽度为7.5m,面层为C35混凝土,厚度22m,垫层为16cm厚C15素混凝土。
8. 隧道通风系统
根据通渝隧道为单洞双向行车,且设置了避难通道和联络通道的特点,参照设计规范和其他相似工程,经过多方案比选,本着"因地制宜、安全经济"的原则,最后确定了采用全射流纵向通风方案。采用监控措施在阻滞工况发生时限制进洞车辆,使其排队长度不大于1km。交通阻滞控制工况定为20km/h。CO烟雾的基准排放量分别按每年1%和1.5%折减,经计算,隧道近期以隧道换气所需风量最大,远期以稀释VI所需风量最大,最后确定隧道需风量近期Qreq为267.1m3/s,远期为300m3/s。隧道通风系统采用分期实施方案,近期(2004年)需设置900型风机15组30台,远期2014年增加至21组42台。
9. 隧道照明系统
通渝隧道由于是单洞双向行车,各照明分段两洞口对称布置,洞外亮度设为3500cd/m2,过渡段3500cd/m3的亮度经计算小于中间段亮度,采用中间段照明的亮度值。照明按白天、阴雨天及傍晚、夜间和深夜四级控制。避难通道内照明设计按建筑过道考虑,采用150W高压钠灯,间距30m,设于拱顶部,洞内照度为641x,由洞外变电所UPS电源供电。
10. 隧道消防系统
通渝隧道危险等级按中危险级设计,根据相关设计规范,隧道设计以配置灭火器和泡沫消火栓消防灭火系统,以隧道左侧设贯通避难通道作为防灾系统:在隧道左侧设全隧道贯通避难通道,与主洞间间隔400m左右设联络通道,联络通道中部均设置防火封闭门,以备人员逃生。
沿桩号增加方向右侧隧道壁上间距50m设一个消防设备洞,每一个消防设备洞设干粉灭火器和泡沫灭火器各两具。消防水源取隧道城口端洞口杨溪河地面水为消防水源,杨溪河坝蓄水约200m3,供消防用水。河边设有一消防水泵房,水泵房内设两台水泵将水泵送到高位消防水池内。
11. 供配电系统
通渝隧道用电负荷等级按隧道照明及隧道风机均按一级负荷考虑。变电所设置宜靠近负荷中心。采用10kV外部电源供电,根据隧道风机及照明负荷在洞内分布范围广,本隧道供配电设4个变电所,一是在隧道进出口洞外各设一座;二是在距洞口840m左右的的联络道中各设一座变电所。进、出口变电所分别承担隧道部分风机和隧道1/2范围内的照明负荷的供电;洞内一号、二号变电所分别承担隧道另一部分风机的供电。进、出口变电所均设一台UPS不间断电源,供隧道和变电所内应急照明用电。
隧道总体布置断面图见图2。
图2 隧道总体布置断面图
12. 结论
通渝隧道是我国目前埋深最大(1200m)、工程质条件最为复杂(高地应力、岩爆、岩溶、煤层瓦斯)的单洞双向行驶的公路隧道,道路等级为山岭重丘二级公路;设计车速为40km/h。结论之一是在隧道土建结构设计中,针对其不良地质条件,应采取了相应的处理措施,在施工中应加强隧道新奥法监控量测,及时反馈信息,完善设计;结论之二为隧道运营消防设计,应结合隧道通风、供配电统一考虑,在设计中体现了以人为本的思想,重点在人员逃生;结论之三为地方公路建设管理中还有不尽人意的地方,须在设计中发挥设计人员的主观能动性,保证地方公路建设的经济、合理。
参考文献
1. 中华人民共和国行业标准. 公路隧道设计规范. 北京:人民交通出版社,1990
2. 中华人民共和国行业标准. 公路隧道施工技术规范. 北京:人民交通出版社,1995
3. 徐林生. 王兰生. 川藏公路二郎山隧道高地应力与岩爆问题研究. 成都:西南交通大学出版社,2001
4. 铁道部第二勘测设计院主编. 铁路隧道设计手册. 北京:中国铁道出版社
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