广悟高速公路鹅公髻特长隧道土建工程设计

广悟高速公路鹅公髻特长隧道土建工程设计

王玉文　李国安　邱自萍

(广东省公路勘察规划设计院有限公司　广州　510507)

摘　要　广悟高速公路双凤至平台段是交通部勘察设计典型示范项目,鹅公髻隧道是该项目中最长的隧道,长3131m。本文介绍了鹅公髻隧道土建工程设计的有关技术和处理原则,对该隧道的内轮廓、衬砌结构、防排水设计、洞口设计、监控量测及安全设计等方面进行了探讨。

关键词　鹅公髻隧道　土建工程　设计

1　工程概况

广悟高速公路是国家高速公路“7918”网中的第十八横—广州至昆明高速公路的组成部分,全线分为河口至双凤段和双凤至平台段,其中鹅公髻隧道所在的双凤至平台段被列入交通部和广东省联合勘察设计典型示范项目,同时还被列入广东省交通厅首批科技示范工程。双凤至平台段路线全长98.71km,总投资73.6亿元。它的建设对改善广东省西部山区路网结构,加强广东省西部城镇与珠江三角洲的联系,加强广东省与广西、云南、贵州的运输往来,促进“泛珠江三角洲”经济、社会发展具有重要意义。

鹅公髻特长隧道是广悟高速公路最长的一座隧道,左线起讫桩号为L K90+619～L K93+750,长3131m,右线R K90+628～R K93+741,长3113m。鹅公髻隧道为双洞4车道,左、右线隧道分离布设,广州端和悟州端均有一段小净距,其余为正常间距,设计行车速度80km/h。左线隧道广州端位于R =4000m的平曲线上,右线隧道广州端位于R= 4200m的平曲线上,左右线路面均不设超高。左右线均为同坡度的人字坡,坡度为+1.20%和-1.135%。

2　主要技术标准

隧道设计主要依照《公路工程技术标准》J TG B01-2003、《公路隧道设计规范》J TG D70-2004及《公路隧道通风照明设计规范》J TJ026.1-1999等规范进行设计,公路等级为高速公路,设计行车速度80km/h。隧道建筑限界净宽:0.75m+0.5m+2×35+5+5=5,建筑限界净高5。衬砌内轮廓的确定在满足隧道建筑限界的要求下,考虑了隧道通风、照明、运营管理设备设置的布设以及必要的富余量等,经比选采用三心圆内轮廓,以提高断面的利用率,内轮廓净高6.97m,净宽10.86m。隧道建筑限界及内轮廓见图1

。

图1　鹅公髻隧道建筑限界及内轮廓图

3　工程地质概况

鹅公髻隧道所在区地貌为低山丘陵,丘陵脊线明显,脊线大部分呈南北向或北西向,山体地形陡峻,地面标高209.1～542.6m,进出洞口坡度较陡,隧道穿越区地面相对高差333.5m,隧道最大埋深约290m。隧道围岩主要为寒武系八村变质砂岩,砂岩、细砂岩等,覆盖层由亚粘土、全风化岩、强风化岩组成,洞身主要围岩是微风化,岩质坚硬,完整性好。地质构造主要为近东西走向褶皱,隧道洞身将穿过三条断层和两条不整合接触带,地质构造较为复杂。隧道围岩II级占65%,III级占12%,IV级占12%, V级占11%。隧址区内气候温和,雨量充沛,山体范围内地下水主要类型为第四系松散层孔隙水及基岩裂隙水。前者主要赋存于坡残积层中,后者赋存于岩石裂隙中,地下水受大气降雨直接补给,以渗流

.7m0.7m0.7m10.2m

.0m

72

的形式向沟谷排泄。隧道地下水类型为基岩裂隙水,水量一般不丰富,地下水对混凝土和钢筋不具腐蚀性。

4　衬砌结构设计

鹅公髻隧道衬砌按新奥法原理采用复合式衬砌,初期支护采用柔性锚喷支护,以充分发挥围岩自承载能力,二次衬砌为模筑混凝土衬砌,衬砌采用曲墙式衬砌。鹅公髻隧道正常间距段支护参数见表1。

表1　鹅公髻隧道衬砌支护参数表

围岩级别

初　期　支　护二砌厚度(cm)

喷混凝

土(c m)

锚　杆

拱、墙位置

长度

(m)

间距

(m)

钢筋网

(cm)

格栅或钢架拱墙仰拱

预留沉

降量(cm)

二次衬

砌配筋

格栅或工字

钢架间距(m)

Ⅱ5局部 2.530

Ⅲ10拱、墙 2.51.2×

1.2

φ6.5

25×25

355

Ⅳ21拱、墙 3.01.2×

1.0

φ6.5

25×25

格栅404081

Ⅴ25(含仰拱)拱、墙 3.51.0×

0.75

φ6.5

20×20

格栅4545124φ220.75

加强Ⅳ23拱、墙 3.0

1.2×

0.75

φ8

20×20

格栅505054φ180.75Ⅴ26(含仰拱)拱、墙 3.5

1.0×

0.5

φ8

20×20

I20a工字钢506085φ220.5

明

洞70505

φ25

5　防排水设计

鹅公髻隧道防排水设计的原则:防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理,对地表水、地下水进行妥善处理,使洞内外形成一个完整畅通的防排水体系。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。

5.1　洞内防排水

衬砌混凝土采用防水混凝土,其抗渗标号不小于S8;隧道洞身、人行、车行横通道及其它各种附属洞室,衬砌背后均设置防水层,采用PVC复合防水板;隧道衬砌管沟盖板底以上的所有纵、横施工缝以及有仰拱地段的仰拱与边墙、仰拱与仰拱间横向施工缝均设置钢板腻子止水带。

为保护环境,洞内采用地下水与路面污水分别排放的原则。隧道路面两侧设排水沟排除洞内地下潜水,在前进方向右侧设排水槽,排除路面冲洗、消防水;在两侧边墙底部,衬砌混凝土与喷射混凝土之间沿隧道纵向全长各设一根φ80mm圆形盲沟排水管;隧道环向基本按一处在围岩与喷混凝土间设置横向×3扁形排水盲沟,在洞口浅埋段、断层破碎带及地下水较多处采用5m一处;在隧道二次衬砌环向施工缝背后喷混凝土与防水板之间设置140×30mm扁形排水盲沟;在隧道路面基层下设置纵横向60×50mm扁形排水盲沟,对于沥青混凝土路面地段,横向盲沟的间距为3m,水泥混凝土路面地段,横向盲沟的间距为9m。

5.2　洞外排水设计

隧道洞口仰坡外设截水沟,并予以铺砌,截水沟离开坡顶距离不小于5m,将截水沟中的水引入洞口两侧的改沟中。

为了洞口美观,洞外截水沟在洞门两侧采用暗沟形式。

6　隧道洞口设计

为了与洞口地形相互协调,保护自然环境,鹅公髻隧道左右线洞门均采用削竹式,分离式布设。做到“早进洞、晚出洞”,减少洞口开挖和对自然环境的破坏。左、右线均采用长管棚超前支护,保证安全进洞。洞门边仰坡采用三维网喷播植草绿化。鹅公髻隧道削竹式洞门效果图见图。

20m

1400mm

2 82