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贵州省道真至新寨高速公路福寿场至和溪段 第二合同段 隧道设计说明 S5-1
隧 道 设 计 说 明
1．隧道设计原则
(1) 隧道位置选择以地质条件与路线总体走向为首要控制因素，尽量避免穿越严重的不良地质地段，布置在地质条件较好的地层中，洞口段坡体稳定，并有利于两端接线及洞外工程布置。
(2) 隧道结构设计达到安全可靠，技术可行，不渗不漏，经济合理。
(3) 注重水保、环保与洞口景观设计，减少对自然环境的破坏，使洞门与自然景观融为一体。
(4) 本着“安全可靠、经济合理、以人为本”的原则，隧道内需设置与交通量、重要性相适应的运营管理监控设施，各系统具有可扩充性和可升级性，使人、车、路、环境和管理运营设施组成有机统一的交通系统，为隧道使用者提供安全、快捷、舒适、经济的行车环境。
(5) 积极采用新技术、新工艺、新设备。
3．隧道设计标准
本合同段隧道按照设计时速80km/h的标准进行设计，根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）和《公路隧道设计规范》（JTG D70—2004）的规定，隧道的具体建筑限界和内轮廓主要指标为：
(1) 公路等级：高速公路； (2) 设计速度：80km/h； (3) 分离式隧道建筑限界：
建筑限界净宽：0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75=10.25m 建筑限界净高：5.0m (4) 设计荷载：公路-Ⅰ级。
2．设计依据
(1)《贵州省道真至新寨高速公路福寿场至和溪段初步设计》交通运输部批复意见 (2) 勘测资料和地勘报告；
(3)《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）； (4)《公路隧道设计规范》（JTG D70－2004）； (5)《公路勘测规范》（JTG C10－2007）； (6)《公路抗震设计规范》（JTJ 004－89）；
(7)《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40－2011）； (8)《公路沥青路面设计规范》（JTG D50－2006）；
(9)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（TG D62－2004）； (10)《公路隧道交通工程设计规范》（JTG/T D71－2004）； (11)《公路建设项目环境影响评价规范》（JTG B03－2006）； (12)《公路项目安全性评价指南》（JTG/T B05－2004）； (13)《公路环境保护设计规范》（JTG B04-2010）； (14)《公路隧道施工技术规范》（JTG F60－2009）； (15)《地下工程防排水技术规范》（GB50108－2008）； (16)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086－2001）。
4．隧道工程地质条件及评价
4.1 兴隆湾隧道
4.1.1 地形、地貌
隧道区微地貌属构造剥蚀、侵蚀低中山地貌，山体植被发育，多为林地，海拔高程一般约为918.0～1310.0m，拟建隧道穿越多座山体并下穿S207省道，经过区域地表地形两端起伏大，地形陡。
隧道进口端位于斜坡底部洼地处，坡度角约26°，坡面多为灌木及杂草；隧道出口端位于冲沟底部，坡度15°左右，坡面多为灌木丛。拟建隧道进口附近有公路通过，出口无公路，出口交通条件差，隧道建设时需修建便道。
4.1.2 气候、水文地质情况
区项目区域位于贵州省西北的遵义地区道真县，属亚热带湿润气候区，年平均气温15.6～16.2℃，年平均降水量1071～1077mm，年平均日照时数1076.1小时，年无霜期平均285～295天。灾害气候主要为夏旱、暴雨、冰雹、秋绵雨、霜冻和凝冻等。
隧址区发育两条小溪及一泉点：溪流1由西向东横穿隧道顶部，于YK18+320处和隧道斜交，流量0.5～2L/S；溪流2位于隧道出口处，由北向南于ZK19+380处和隧道小角度斜交，流量6～15L/S，排向隧道出口外冲沟内。泉点S1位于YK19+000右101米处，流量0.5～2L/S,该泉点位于湄潭组灰岩夹层与泥岩接触面上，属碳酸盐岩岩溶水，水量小，水质较清。
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贵州省道真至新寨高速公路福寿场至和溪段 第二合同段 隧道设计说明 S5-1
出口段溪流2断面流量受降雨量控制，主要为大气降水形成的暂时性地表面流，沿坡面向低洼处汇流，然后大都汇集于隧道出口外冲沟内排出场区。
区内地下水类型主要为上层滞水、基岩裂隙水及碳酸盐岩岩溶水。上层滞水：主要赋存于地表第四系碎石土、粉质粘土孔隙中，含水层厚度变化较大，处于斜坡地带，贮水条件较差，仅季节性有水，对隧道施工影响小。基岩裂隙水主要赋存于基岩浅部风化裂隙内，由于隧道洞身段泥岩属区内相对隔水层，该岩组总体透水性弱，但其浅部风化裂隙较发育，风化裂隙为基岩裂隙水提供了存贮空间，主要接受大气降水及上覆土层垂直入渗补给，沿裂隙呈脉状渗流，向地势低洼处渗流排泄，受裂隙发育程度及充填物等因素制约，贮水空间有限，水量微弱，对隧道施工影响小。
碳酸盐岩岩溶水：含水岩组为碳酸盐岩组，岩性主要为灰岩，局部溶蚀发育。隧道洞身段底部及出口段为灰岩，该层灰岩连续且厚度较大，雨季汇水后通过洼地流入或渗入隧道中，对隧道开挖有一定的影响，
根据初勘水质分析试验表明，PH=7.20，［SO42-］=21.60mg/L，［HCO3-］=81.03mg/L，［Cl-］=1.89mg/L，游离CO2 =7.71mg/L，总硬度87.57mg/L，总矿化度141.98mg/L，该水样按硬度分类为微硬水，按矿化度分类为淡水，水化学类型为HCO3-2Ca2+型水。参照《公路工程地质勘察规范》(JTG C20-2011)附录D判断：环境水水质较好，综合判定环境水对混凝土及混凝土中的钢筋具微腐蚀性、对钢结构具弱腐蚀性。 4.1.3 地层岩性
根据地质调绘、钻探及物探资料，隧址区覆盖层由第四系残坡积成因（Qel+dl）的粘土、碎石土组成；基岩主要为志留系下统龙马溪组（S1l）泥岩、砂岩、奥陶系中上统宝塔组（O2-3b）的灰岩夹页岩、奥陶系下统湄潭组（O1m）的泥岩、灰岩以及奥陶系下统红花园组（O1h）的灰岩组成。 4.1.4地质构造
场区位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱内之凤冈北北东向构造变形区。隧址区新构造运动不强烈，区域整体稳定性较好。进口外发育一小型正断层，断层面产状143°∠79°，下盘为桐梓红花园组（O1t+h）的灰岩，产状为220°∠15°，隧道区位于断层上盘，岩性同为桐梓红花园组（O1t+h）的灰岩，产状为235°∠15°。
该段隧址区出露基岩主要为奥陶系中上统宝塔组（O2-3b）的灰岩夹页岩、奥陶系下统湄潭组（O1m）的泥岩、灰岩以及奥陶系下统桐梓红花园组（O1t+h）的灰岩组成。场区岩层褶皱发育，岩层产状变化较大。岩层产状为:起点段235°～245°∠13°～20°，洞身段195°～238°∠10°～40°，出洞口255°～265°∠18°～28°。进洞口发育两组节理，产状：140°∠80°、70°∠65°，出洞口发育二组节理，产状：74°∠86°、160°∠88°。节理线密度可达2-4条/m，延长2～3m、切深2～3m，节理面较平直光滑，微张，相互
4.1.7岩土体的工程地质特征
第①层碎石土、粉质粘土：其中碎石土分布在隧道区进口斜坡地带，厚度较大，结构松散，强度低，抗冲刷能力差，作为隧道洞口仰坡土体，受地表水冲刷、浸润易产生坍滑变形破坏。粉质粘土分布在隧道区出口斜坡地带，厚度一般较小，主要分布于强风化灰岩上部及溶沟溶槽内。
根据《中国地震烈度区划图》(GB18306-2001)，贵州省道真县抗震设防烈度属6度区，设计基本地震加速度值a=0.05g，地震动反应谱特征周期T=0.45s。 4.1.6不良地质及特殊性岩土
隧道区不良地质为岩溶，左幅ZK19+366至出口，右幅YK19+329至出口段为灰岩。钻孔SSK7钻探揭露2.1米溶洞，SSK6钻探揭露3.0米溶洞。YK19+462右6.6米处发育一落水洞Y1，洞口直径约1.5米，洞口方向195°，倾角约60°，水流量6～15L/s，呈漏斗状，落水洞到暗河出口方向为200°，高差约45米，中间由岩溶管道联通。钻孔SSK8钻探揭露岩溶管道高3.0米。此落水洞旱季时为溪流水排泄通道，雨季水量大时主要由冲沟内排出。溶洞Y2位于YK19+457右22.7米，洞宽4米，高约2米，深3.6米。溶洞Y3位于YK19+528左4.6米，洞宽0.5米，高约0.5米，深约3米，位于冲沟中部，推测为水流冲刷溶蚀空洞。
切割延伸不长，岩体被上述节理切割呈块状，岩层主要沿节理面破裂，因此浅部岩体多呈层状散体结构，深部为层状块体结构。 4.1.5 抗震设计参数
第②层中风化宝塔组灰岩：位于隧道右侧山坡顶部。对隧道影响小。 第③-1层强风化泥岩：受水浸润后极易加剧松散破坏，容易在水的冲刷侵蚀下产生坡面变形破坏，形成浅层滑塌、松动剥落。在不受水浸润、冲刷侵蚀作用而呈干燥状态时，以该层构成的岩体边坡自稳能力也较差。
第③-2层中风化泥岩:岩心较完整，多呈柱状，岩质较软，岩体呈中薄层状结构，自稳能力差，易垮塌、松动剥落。岩石天然极限单轴抗压强度Rc=9.7～23.0MPa，平均值15.2Mpa。
第④-1层强风化灰岩：岩质较硬， 岩体呈镶嵌碎裂结构，自稳定能力较强。岩石饱和极限单轴抗压强度Rc=48.1～51.6MPa，平均值49.9Mpa。
第④-2层中风化灰岩：岩质较硬， 岩体呈大块状结构，自稳定能力强。岩石饱和极限单轴抗压强度Rc=41.1～58.2MPa，平均值46.6Mpa。
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4.1.8围岩主要物理力学指标
围岩主要物理力学指标推荐值见下表。
围岩主要物理力学指标推荐值
样品名称 统计参数 最大值 泥岩 天然单轴抗压强度（MPa） 饱和单轴抗压强度（MPa） 23.0 最小值 9.7 平均值 15.2 标准差 4.5 变异系数 0.297 标准值 样本 12.7 11 备注 去掉最大最小值各一件 YK16+700 YK16+70～YK17+090 YK17+090～YK18+240 YK18+240～ＹK19+290 YK19+290～YK19+410 YK19+410～YK19+522 390 1150 1050 120 112 岩 中风化泥岩 灰岩泥岩接触面 中风化泥岩 中风化灰岩 强、中风化灰岩 12.7 16 12.7 40 35 20 0.66 0.66 0.66 0.71 0.5 0.36 290 300 290 385 320 240 Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 2500～3200 3000～4500 2500～3400 3500～4500 2800～3500 500～2500 岩体较完整 岩体较完整 岩体较完整 岩体较完整 浅埋，溶蚀岩体较破碎 浅埋，溶蚀岩体较破碎 灰岩 58.2 41.1 46.6 4.29 0.09 44.5 13 建议中风化泥岩Rc=12.5 MPa，中风化灰岩Rc=40 MPa。 4.1.9隧道围岩分级
隧道左线围岩级别划分表
分段 长度 m 130 259 单轴抗压强度Rc MPa 岩体完整系数Kv 围岩基本质量指标BQ [BQ] 220 290 300 290 385 320 240 隧道右线围岩级别划分表
分段 长度 m 125 单轴抗压岩体完强度整系数Rc Kv MPa 12.7 0.28 围岩基本质量指标BQ [BQ] 220 确定围岩级别 Ⅴ 岩 体 纵波速 Vp m/s 确定围岩级别 Ⅴ Ⅳ Ⅳ Ⅳ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 岩 体 纵波速 Vp m/s 300～2500 2500～3200 3000～4500 2500～3400 3500～4500 YK19+522～33.978 强风化灰岩 YK19+555.978 4.1.10 隧道进洞口工程地质评价 1、隧道进洞口稳定性评价
隧道左进洞口所在斜坡坡角为34o，坡向为340°；右进洞口所在斜坡坡角为39o，坡向为340°，岩层产
影响因素状态或关系说明 状235°∠15°，坡向和岩层倾向组合关系为切层，节理裂隙发育，目前进洞口斜坡稳定。
进洞口洞门拟采用削竹式，开挖坡面为泥岩，出露岩体节理裂隙发育。岩层产状235°∠15°，节理1产
浅埋岩体破碎 岩体较完整 岩体较完整 2、隧道出洞口稳定性评价
岩体较完整 岩体较完整 隧道左出洞口所在斜坡坡角为33o，坡向为185°；右出洞口所在斜坡坡角为35o，坡向为40°，岩层产状260°∠20°，坡向和岩层倾向组合关系为切层，节理裂隙发育，目前进洞口斜坡稳定。
出洞口洞门拟采用端墙式，开挖坡面为灰岩，出露岩体节理裂隙发育。岩层产状260°∠20°，节理1产状74°∠86°，节理2产状160°∠88°，节理裂隙充填少量泥质，闭合性一般。仰坡开挖坡向和岩层倾向组合关系为切层，岩层倾角较小，仰坡开挖扰动失稳可能性小。但由于岩层节理发育，局部溶洞存在，可能在施工运营期间产生块体崩塌。 4.1.11 隧道涌水量预测
根据有关文献和工程经验，结合本区地层，地形地貌和地质构造条件，本隧道涌水量预测采用降水渗入法，计算公式如下。
Q=2.74 ? a ?W ?A
状140°∠80°，节理2产状70°∠65°，节理裂隙充填泥质，闭合性较差。仰坡开挖坡向和岩层倾向组合关系为切层，岩层倾角较小，仰坡开挖扰动失稳可能性小。但由于岩层节理发育，可能在施工运营期间产生块体崩塌。
起讫 桩号 ZK16+611～ZK16+741 ZK16+741～ZK17+000 ZK17+000～ZK18+300 ZK18+300～ZK19+300 ZK19+300～ZK19+420 ZK19+420～ZK19+500 ZK19+500～ZK19+635 围岩 名称 强、中风化泥岩 中风化泥岩 12.7 0.28 12.7 0.66 16 0.66 灰岩泥岩接触1300 面 1000 120 80 135 中风化泥岩 中风化灰岩 强、中风化灰岩 强风化灰岩 12.7 0.66 40 35 20 0.71 0.5 0.36 浅埋，溶蚀岩2800～3500 体较破碎 500～2500 浅埋，溶蚀岩体较破碎 起讫 桩号 围岩 名称 影响因素状态或关系说明 YK16+575～强、中风化泥300～2500 浅埋岩体破碎 第 3 页 共 25 页
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其中：a：降水入渗系数，本隧道取0.20（裂隙发育）
W：年降水量，本测区取1077mm；A：集水面积，本隧道取隧道长为3.024km，影响宽0.6km，则集水面积为3.024?1km2
Q=2.74 ? 0.20 ?1077 ?3.024?0.6m3/d=1070m3/d 隧道涌水量为1070m3/d。
隧址区内地表排水条件较好，地表水发育，地下水发育较弱，主要接受大气降雨沿岩层裂隙的补给。通过计算可知，由于上表计算的涌水量是该段的平均值，仅用于计算整体涌水量，由于裂隙分布的不均匀性，各小段围岩涌水量在计算均值附近变化。由于裂隙发育，当遇强降雨时，进出口段呈淋雨状可能性较大。 4.1.12结论
（1）隧道穿越区属构造侵蚀溶蚀低中山地貌单元，环境地质条件较好，适宜公路隧道工程建设。 （2）隧道区地下水较发育，开挖洞口浅埋段及溶蚀发育带处有渗水现象，雨季渗水现象较明显，其它段多呈干燥～潮湿状，局部点滴状渗水。环境水水质较好，对钢筋混凝土结构具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。 （3）隧道进出口自然坡体稳定，未发现崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用。但洞口浅埋段局部土层土质不均匀，结构较松散，开挖易诱发坡面变形。
桐梓组 O1t 下统 红花园组 O1h 湄潭组 O1m 浅海沉积 系 统 组 符号 潭组（O1m）泥岩、泥质粉砂岩，红花园组灰岩（O1h）、桐梓组（O1t）灰岩夹钙质泥岩，岩性特征见表
主要地层岩性特征表 成因 坡残积 岩 性 特 征 含碎石粉质粘土：黄、黄褐色，含碎石、含量约5～20%，碎石成分主要为粉砂岩、灰岩，粒径5～40mm，可塑。 强风化泥岩、泥质粉砂岩：灰褐、灰黄色，节理裂隙发育，岩石破碎，较软。 中风化泥岩、泥质粉砂岩：浅灰、灰色，薄～中厚层状，岩石较完整，岩质较硬。 强风化灰岩：浅灰、暗灰色，岩石破碎，岩芯多呈碎块状、块状，岩质较软。 揭露最大厚度（m） 0～3.0 第四全～更系 新统 Qel+dl 12.0 144.9 0～1.0 浅海沉积 中风化灰岩：灰、黑灰色，厚层状，节理裂隙较发育，岩石较完整，岩芯呈柱状、块状，岩质硬。 强风化灰岩夹钙质泥岩：浅灰、灰黄色，岩芯多呈碎块、角砾状，岩质较软。 40.5 0～1.0 4.2冷风岩隧道
4.2.1 地形、地貌
隧道所处地貌为溶蚀、侵蚀山地，最高点高程1140.60米，最低点高程846.50米，相对高差294.10米。拟建隧道沿一塔状山体边侧、靠近陡崖通过，高程在941.09～1094.36米，相对高差153.27米。隧道进口和出口均位于坡体上，其中进口段坡度陡，为S207公路切成的陡崖，出口段坡度相对较缓，自然坡度角25～40°。隧道进口段紧接沟谷，出口段外面为冲沟，坡体上植被差，基岩裸露。 4.2.2 水文、气候
项目区属中亚热带高原湿润季风气候，常年雨量充沛，四季分明。年平均气温16℃，极端最高气温38.0℃；年平均降水量1071～1077mm，最大日降雨量120.90mm。地表水属乌江流域之芙蓉江水系，附近沟谷有短缓的溪流发育，流量约50～120L/s，为平胜河上游。 4.2.3 工程地质条件
1、地层岩性
根据地质调绘及钻探揭露，隧道区覆盖层为第四系残坡积粉质粘土含碎石（Qel+dl），下伏奥陶系下统湄
2、地质构造
浅海沉积 中风化灰岩夹钙质泥岩：浅灰、灰色，中～厚层状，节理裂隙较发育，岩石较完整，岩芯呈柱状、块状，少量角砾状，岩质较硬。 40.5 隧道区位于扬子准地台黔北台隆遵义断拱之凤冈北北东向构造变形区，为大矸坝背斜的南东翼。大矸坝背斜走向南东，长约40Km。隧道区岩层呈单斜产出，岩层产状270～290°∠10～16°；节理裂隙发育，主要节理有三组，第一组节理90～95°∠65～80°，第二组节理175～180°∠55～82°，第三组节理210～215°∠62～87°，裂隙长1～4.0米，宽0.01～0.2米，可见深0.1～0.2米，密度2～3条/米，岩体完整性较差。隧道区无大型影响场地稳定的断层通过，地质构造相对较简单。
3、抗震设计参数
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本项目属地震烈度6度区，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，综合评定场地类别为II类。
4、岩土体的工程地质特征
1、含碎石粉质粘土(Qel+dl)：该层于隧道区表层分布，成因主要为残坡积，厚度一般不大，作为围岩地层，该层易坍塌，成洞条件差，属工程地质条件差类土体，弹性纵波速为300～1900m/s。
2、泥岩、泥质粉砂岩(O1m)：分布于隧道区山体上部，未进入隧道内。
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