寒区浅埋大跨粘土公路隧道的设计与施工技术.doc

特长隧道现场观摩与施工技术交流会寒区浅埋大跨粘土公路隧道的设计与施工技术
中铁十三局集团有限公司第页共NUMPAGES7页
特长隧道现场观摩与施工技术交流会寒区浅埋大跨粘土公路隧道的设计与施工技术
中铁十三局集团有限公司第页共NUMPAGES7页
寒区浅埋大跨粘土公路隧道的设计与施工技术
中铁十三局集团第四工程有限公司胡利平
【内容提要】天恒山隧道作为国内第一座严寒地区浅埋大跨土质隧道，从施工工艺到施工组织，国内没有同类工程经验可供借鉴，规范性的标准和要求几近空白，国外可供借鉴的类似工程也不多见。项目针对该隧道特点，在深入调研和借鉴国内外先进经验基础上，优化并创新寒区浅埋土质隧道的施工工艺、支护参数，实现严寒地区浅埋大跨度土质公路隧道的快速施工。
【关键词】土质隧道设计施工
1.工程简介
1.1工程概况
天恒山隧道位于哈尔滨市道外区民主乡地界，是哈尔滨绕城公路东北段项目的重难点工程。哈尔滨绕城公路东北段的建设，使环路贯通，“一环五射”发挥整体功能。对省会哈尔滨及其周边地区的社会、经济发展创造了良好的交通运输环境。
隧道为双洞分离式设计,单向双车道，单洞上行线长1660m，下行线长1690m。建筑限界为净宽11.5m，净高5m，考虑本地区的特点，隧道净空断面为三心圆曲墙断面（隧道净面积A=76.782㎡）。隧道设计人行横通道4处，车行横通道1处，上行线和下行线各设置一处紧急停车带。隧道设计行车速度80km/h，路面采用单面横坡，坡度2%，上行线和下行线纵坡为双向人字坡，坡度均为1.775%和-0.900%。
1.2地形地貌
隧道所处地貌单元为岗阜状平原区，地面侵蚀较强，起伏较大，呈坡缓、顶平漫岗式，局部“V”型冲沟发育，切割深度10～25m。前缘与松花江高漫滩后缘以陡坎相接，高差近40m。隧道处植被主要为人工林及耕地。
1.3隧道工程地质
隧道工作区位于松嫩中断陷带东南隆起区内，地层分区为松嫩平原分区，地层分布主要有白垩系（K）及第四系（Q），本区缺失第三系地层。根据天恒山隧道设计钻孔揭露及室内土工试验结果，隧道处岩土主要为亚粘性土，局部见砂层，地基承载力综合评价表显示，5-1、5-2、7-1和8-2地层为软可塑状态的软弱夹层，对隧道施工极为不利。
1.4气候、水文地质特性
隧区位于北寒带气候区，冬季长达五个月之久，春秋季节较短,年平均气温为5.7℃，极端最高气温39.1℃,极端最低气温－41.4℃；年平均降雨量为523.3mm，降雨期集中在6～8月份；年平均蒸发量1507.7mm；最大冻深2.05m，地面稳定冻结日期为11月下旬，稳定解冻日期为翌年4月中旬。
隧道所处范围地下水主要为局部上层滞水，赋存于软可塑及软塑压粘土层中，钻孔后出现渗水现象，经测量计算24小时渗水量为12.2L/m2，受大气降水补给，受季节影响，水量变化大。
2.隧道主体设计与施工
2.1隧道主体设计方案
2.1.1围岩分类
隧道围岩比较单一，主要为粘性土，局部见砂层。隧道处构造不发育，隧道围岩受地质构造影响程度为轻微影响。根据《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）中规定，天恒山隧道围岩分级以Ⅴ、Ⅵ级为主，其中Ⅴ级围岩占57％，Ⅵ级围岩占43％。
2.1.2衬砌支护参数
暗洞衬砌结构按新奥法原理设计，采用复合式支护结构形式。初期支护以型钢拱架、系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成联合支护体系，二次衬砌采用模筑混凝土结构，初期支护与二次衬砌结构之间设防排水层，二次衬砌表面设保温防火层。
2.1.2.1初期支护
初期支护参数的选取主要依据工程类比确定，各种围岩及断面条件下的支护参数见表1。
表1隧道衬砌结构支护参数表
围岩类型初期支护二次衬砌备注锚杆喷混凝土钢筋焊接网钢拱架拱圈仰拱标准
断面Ⅵ级及洞口段φ25长4m
(0.5m×1.0m)28cmφ8间距(两层)20cm×20cm20a#工字钢架(间距0.5m)55cm55cmΦ50双层小导管注浆支护Ⅴ级φ25长3.5m
(0.75m×1.0m)25cmφ8间距(两层)20cm×20cm18#工字钢架(间距0.75m)50cm50cmΦ50小导管
注浆支护过渡段Ⅴ级φ25长3.5m
(0.75m×1.0m)25cmφ8间距(两层)20cm×20cm18#工字钢架(间距0.75m)55cm55cmΦ50小导管
注浆支护加强段Ⅴ级φ25长3.5m
(0.5m×1.0m)25cmφ8间距(两层)20cm×20cm18#工字钢架(间距0.5m60cm60cmΦ50小导管
注浆支护汽通扩大断面Ⅴ级
Ⅵ级φ25长4.0m
(0.5m×1.0m)30cmφ8间距(两层)20cm×20cm20a#工字钢架(间距0.5m)65cm65cmΦ50小导管
注浆支护紧急
停车带Ⅴ级
Ⅵ级