棚洞说明

说 明

本设计段设置棚洞一处，为抚松棚洞，中心桩号为RK281+749，共136m 。起点桩号为RK281+681，终点桩号为RK281+817。 1．设计依据

1．中华人民共和国《工程建设标准强制性条文》(公路工程部分)； 2．交通部部颁标准《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)； 3．交通部部颁标准《公路工程地质勘察规范》(JTJ 064-98)；

4．交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)；

5．交通部部颁标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)； 6．交通部部颁标准《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)； 7．交通部部颁标准《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）； 8．交通部部颁标准《公路隧道施工技术规范》（JTJ 042-94）；

9．交通部部颁标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ 50086-2001）； 国家、交通部及省内现行的其它相关《标准》、《规范》、《规程》、《办法》等。 2．设计标准

1．荷载等级：公路－Ⅰ级。

2．棚洞标准横断面采用圆拱板结构，有效净宽12.75m，最大净宽13.57m，有效净高5.00m，最大净高7.17m，左侧和右侧各设置0.75m检修道。

3．棚洞横坡：单向横坡，同路面横坡。 4．本段最大冻土深度1.79m。

5. 依据国家地震局和建设部发布的《中国地震参数区划图》以及吉林省抗震防灾办公室与吉林省建筑设计院编制的《吉林省地震动参数区划工作图》(2001版)，该区基本地震烈度为小于VI度，地震动峰值加速度小于0.05g。 3．设计原则

1．棚洞结构形式的确定以技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理，方便施工和有利于环保为原则，并适当考虑美观、因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。

棚洞设计时充分考虑了国家有关土地管理、环境保护、水土保持、节约用地和保护原有植被等法规的要求，同时结合远景规划，使设计的棚洞结构和断面净空能适应长期营运的需要。在棚洞选址时选择工程地质和水文地质条件较好的位置穿越山体。根据“早进洞，晚出洞”的设计原则，使洞口位置的防护工程量及造价趋于合理，并尽量减少洞口开挖并完善洞内、外排水设施，本段设计中右幅采用棚洞形式、左幅采用路基形式。

棚洞设计遵循“早进洞，晚出洞”的原则，尽量减少对洞口山体及植被的破坏，保护自然环境，同时结合洞口排水、防护等因素选择进、出洞口位置。棚洞衬砌结构根据水文地质及工程地质情况按 “新奥法”原理设计，充分发挥围岩的自承能力，减少二次模注衬砌厚度，加强棚洞开挖预支护措施，控制围岩变形，保证施工安全。棚洞防排水采用以防为主，防、排、截、堵相结合的综合治理原则，达到排水通畅、防水可靠的目的。合理利用棚洞出渣，作为引道路基填料、防护工程材料，降低工程造价，减少占地及对环境的影响。棚洞形式如下：

抚松棚洞 位置 施工 入口桩号 出口桩号 长度(米) 洞内纵坡(%) 方法 明挖段 RK281+681 RK281+702.2 21.20 +4.7 明挖 半明半暗 开挖段 RK281+702.23 RK281+725 22.77 +4.7 新奥法 暗挖段 RK281+725 RK281+761 36.00 +4.7 新奥法 半明半暗 开挖段 RK281+761 RK281+795.77 34.77 +4.7 新奥法 明挖段 RK281+795.8 RK281+817 21.20 +4.7 明挖 2．上部结构采用圆拱板结构及斜墙（柱）接三心圆拱型结构。 3．下部结构采用斜柱式承台。

4．基础采用扩大基础与挖孔灌注桩基础。

6．为保护环境和减小工程量，同时减少边坡侧的刷坡，结合本路段具体情况确定棚洞结构形式。限界净宽：12.75(0.75+0.5+2x3.75+2.5+0.75+0.75)米；限界净高：5.0米。本方案对山体的开挖小，对原地貌做到了较好的保护，其占地少，土方量小，经济适用。

4. 主要材料

1．混凝土 圆拱板：C40； 斜柱：C40；

桩顶帽梁、系梁及基础梁：C30； 扩大基础：C30； 挖孔灌注桩：C30；

模注衬砌： C30防水混凝土； 仰拱混凝土： C30防水混凝土；

预制边沟、集水井、电缆沟：C30混凝土； 仰拱回填：C15片石混凝土。 2．钢材

钢架 Ⅰ18、Ⅰ20型钢 普通钢筋采用HRB335钢筋。

钢板除特殊说明外，均采用低合金高强度结构钢Q345E，技术条件应符合《低合金高强度结构钢》（GB/T-1591）规定的要求。

3．锚杆：

系统锚杆：全长粘结型普通水泥砂浆锚杆，Φ22螺纹钢筋； 超前锚杆：全长粘结型早强水泥砂浆锚杆，Φ22螺纹钢筋； 锁脚锚杆：全长粘结型早强水泥砂浆锚杆，Φ22螺纹钢筋； 小导管：φ42无缝钢管。 4．排水管： 玻璃钢管 PVC管

棚 洞 衬 砌 参 数 表

衬砌类型 锚杆类型(m) 锚杆 位置(m) 拱墙 右侧拱腰、边墙 锚杆 锚杆 长度间距(cm) (m) 4 100×100 喷层厚度 及位置(cm) 27(拱墙、仰拱) 27(右侧拱腰、边墙、仰拱) φ8钢筋网 @25x25 模注衬砌 厚度（cm） 80～150 衬砌 类型 钢筋混凝土 Φ28@20 钢筋混凝土 Φ28@20 仰拱 厚度(cm) 76 预支护措施 型钢钢架配合超前小导管、超前锚杆， 钢架间距50cm 型钢钢架配合超前小导管、超前锚杆， 钢架间距50cm 预留 变形量（cm） 10 深埋段棚洞 水泥砂浆锚杆 浅埋段棚洞 水泥砂浆锚杆 4 100×100 @25x25 80～150 76 10 5. 耐久性设计

1．设计基准期为100年。

2．本项目地处东北严寒地区，结构所处环境类别Ⅱ类，即反复冻融引起混凝土冻融腐蚀环境。

3．依据本工程的环境特点，为提高混凝土的耐久性，要求结构混凝土最大水胶比0.45，最小水泥用量300kg/m3，最低混凝土强度等级C30。

4．混凝土中的钢筋保护层厚度、裂缝宽度满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》要求。

5．水位变动区有抗冻要求的结构混凝土，其抗冻等级不应低于F300。 6．棚洞设计

6.1 工程概括

棚洞段平面设计为曲线；棚洞纵面设计为单坡，纵坡为4.7%，里程由小到大上坡。 6.2 工程地质条件

棚洞段属于温带大陆性山地气候，除具有一般山地气候的特点外，还具有明显的垂直气候变化带。总的特点是：春季风大干燥，夏季短暂温凉，秋季多雾凉爽，冬季寒冷漫长。年平均气温在-7℃至3℃之间，年日照数不足2300h。无霜期为100d左右。积雪深度一般在50cm。年降水量在700～1400mm之间，6～9月份降水占全年降水量的60～70%。地下水位为1.5m左右。初冻一般在十月下旬，解冻时间一般在第二年5月末，最大冻结深度1.79m。

棚洞段附近地层岩性为侏罗系中统长白山组安山岩类，镶嵌状结构，块状构造。表层有2～4m厚的碎石土，强风化层厚2～6m，下部为弱风化安山岩，岩石较坚硬，节理发育，岩体较破碎。现有省道G302线人工边坡时有小型塌落。

地质条件评价:

①、本棚洞呈东西走向，傍山而行，左侧低，右侧高，平均坡度360偏压显著。由于埋深较浅，棚洞主体大部分位于强风化带内，围岩类别以Ⅴ级为主。

②、棚洞附近无滑坡、崩塌等不良地质现象。

③、在钻孔中未见地下水，但由于岩体节理裂隙发育，大气降水仍会对节理面有软化作用，使得围岩在雨季稳定性较差。

④、根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004），棚洞各岩土层的物理力学指标标准值（参考）推荐如下表：

编岩土 围岩 重度 弹性 变形 泊松比 内摩擦角 粘聚力 承载力 号 名称 等级 kN/m3 抗力系数 模量 MPa/m GPa μ ° MPa kPa 1 碎石土 Ⅴ 18 100 1.0 0.45 20 0.05 300 2 强风化 安山岩 Ⅴ 20 120 1.2 0.40 25 0.05 600 3 弱风化 安山岩 Ⅳ 22 300 2.0 0.30 33 0.30 2000 6.3 棚洞设计

为了保护环境和减小工程量，同时减少边坡侧的刷坡，结合本路段具体情况，采用棚洞结构形式。棚洞靠山侧(面向洞口方向右侧)结构内轮廓采用圆弧，外侧为边坡，该侧内部结构为C40钢筋混凝土暗拱，暗拱和边坡之间先回填0.6m高的碎石，形成过水系统，然后采用5.4m高的浆砌片石，最上面采用土石回填。边坡下部采用1：0.3坡比放坡，采用喷射混凝土锚杆防护，边坡高度大于10m时，设置1m的平台，上部继续采用1：0.3放坡，并采用Φ22加密加长锚杆防护；左侧采用拱形斜柱支撑体系，板厚0.80m，柱为矩形柱，宽为2.40m，厚为1.70m，相邻柱中心距为9.4m。柱底设桩基础，桩直径为2.4m，桩底要求进入弱风化岩不小于3.0m，并在斜柱对应位置设置1.0m×1.4m的横向地基梁，连接左右两基础。棚洞上部为回填夯实土石，植草绿化。

设计时采用“桥梁博士”软件进行了验算，在安全上能满足相关技术规范要求。在美观环保上，通过棚洞顶回填土植草、植树及藤蔓等植物，可有效的绿化洞口边仰坡，减小了刷坡范围。并且棚洞结构美观大方，结构轻巧，与环境协调性好。

对于挖深小的位置，棚洞采用明挖方案。棚洞靠山侧(路线前进方向右侧)结构内轮廓采用圆弧，外侧为边坡，该侧内部结构为C40钢筋混凝土暗拱，暗拱和边坡之间先回填0.6m高的碎石，形成过水系统，然后采用5.4m高的浆砌片石，最上面采用土石回填。边坡下部采用1：0.3坡比放坡，采用喷射混凝土锚杆防护。

对于挖深较大的位置，棚洞采用半明半暗开挖方案。棚洞靠山侧(路线前进方向右侧)结构内轮廓采用圆弧，采用单侧壁导坑施工，该侧内部结构为C30钢筋混凝土暗拱，外侧采用护拱形式。

对于挖深大的位置，棚洞采用暗挖方案。棚洞靠山侧(路线前进方向右侧)结构内轮廓采用圆弧，采用双侧壁导坑施工，该侧内部结构为C30钢筋混凝土暗拱。

棚洞上部为回填夯实土石，并植草绿化。

棚洞在第一个斜柱处设泄水管；棚洞顶设PVC板防水层及渗排水片材半环向排水盲沟；在棚洞顶土石回填内设粘土封层。棚洞结构设沉降缝，宽度为3cm，内设HPZ-A1型止

水带。

洞门型式采用端墙式结构。

对于挖深小位置的棚洞（明挖方案）施工顺序为：①、进行边坡开挖，开挖自上而下，边开挖边防护，锚杆喷射混凝土护面墙（可采用逆作法）；②、施工棚洞边墙扩大基础和柱下部桩基础及帽梁和地基梁。③、施工斜柱和托梁（为钢筋混凝土结构）。④、施工棚洞边墙钢筋混凝土拱。⑤、施工棚洞防水层，含变形缝和施工缝及止水带。⑥、棚洞边墙浆砌片石回填，施工棚洞洞门端墙。⑦、棚洞顶部土石回填及植草绿化。⑧、棚洞内路面施工。

对于挖深较大位置的棚洞（半明半暗开挖方案）施工顺序为：①、进行棚洞左侧边坡开挖，开挖自上而下，边开挖边防护，锚杆喷射混凝土护面墙（可采用逆作法）；②、施工套拱及拱后回填；③、单侧壁导坑法施工棚洞靠山侧(路线前进方向右侧)内轮廓圆弧结构；④、开挖棚洞剩余岩土体及施工仰拱；④、施工棚洞防水层，含变形缝和施工缝及止水带,浇筑衬砌。⑤拆除部分套拱，施工棚洞外装工程及挡块；⑥、棚洞顶部土石回填及植

草绿化；⑦、棚洞内路面施工。

对于挖深大位置的棚洞(暗挖方案)施工顺序为：①、双侧壁导坑法施工棚洞两侧内轮廓圆弧结构；②、开挖棚洞剩余岩土体及施工仰拱；③、施工棚洞防水层，含变形缝和施工缝及止水带,浇筑衬砌；④、进行棚洞左侧边坡开挖，开挖自上而下，边开挖边防护，锚杆喷射混凝土护面墙（可采用逆作法）；⑤、施工棚洞外装工程及挡块；⑥、棚洞顶部土石回填及植草绿化；⑦、棚洞内路面施工。 6.4棚洞衬砌

棚洞衬砌形式为：以锚喷混凝土和小导管注浆、超前锚杆作为初期支护，内层用模注混凝土作为二次衬砌的复合式衬砌结构。根据围岩级别、洞顶覆盖层厚度、偏压情况，采取预支护措施，使棚洞段围岩在开挖后及时形成压力拱，确保开挖后的裸洞具有一定的自稳时间以利初期支护的施作。为保证洞顶开挖坡面的稳定，在碎石土层采用小导管注浆，在岩石层采用水泥砂浆锚杆，采用10cm厚挂网喷射C25混凝土。

深埋段棚洞采用封闭型钢钢架配合小导管、超前锚杆支护，型钢钢架设置间距0.5m；浅埋段棚洞右侧采用型钢钢架配合小导管、超前锚杆支护，型钢钢架设置间距0.5m。小导管注浆浆液采用水泥单浆液，注浆压力0.8～1.2MPa。 6.5棚洞内路面

棚洞采用复合式路面，明挖段路面采用表面层为4cm改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)，中面层为6cm中粒式沥青混凝土(AC-20)，下面层为8cmATB粗粒式沥青碎石(ATB-25)，基层为31cm二灰稳定碎石，底基层为20cm 级配碎石；其余段路面采用表面层为4cm改性沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)，中面层为6cm中粒式沥青混凝土(AC-20)，下面层为8cmATB粗粒式沥青碎石(ATB-25)，基层为31cm二灰稳定碎石。材料及施工要求同主线。 6.6棚洞防排水

棚洞防水和排水采用防、排、截、堵相结合的原则综合设计，使洞内、外构成相对完整的防水、排水系统。

复合式衬砌的初期支护与二次衬砌之间设置了PVC防水板，PVC采用厚度不小于1.5mm产品，内衬土工布。该种防水板韧性好、抗冻裂性能好、易铺设，PVC防水板采用无钉铺

设，防水板接头质量充气检验。棚洞的施工缝和沉降缝使用HPZ-A1型止水带，防止施工缝和沉降缝处渗漏水。明挖段采用PVC防水板加两层土工布做为防水层，纵向排水盲沟汇水，并用竖向排水盲沟、横向排水管把水引至集水井内，排出路基以外。

棚洞行车道左侧设置边沟，用于排出路面积水。棚洞衬砌外设置环向盲沟汇水，环向盲沟间距为5m，衬砌边墙外用纵向排水盲沟集水，最后由横向排水管将水排至设在中央分隔带处的集水井内。

棚洞顶及边坡侧设防水层。棚洞顶设排水沟，排水沟纵向和横向坡度与回填坡面相同。为有效排出坡面积水，排水沟做成不等宽形状，并在棚洞第一个斜柱处设泄水管，将水通过PVC排水管把水引至集水井内，通过玻璃钢管排出路基以外。洞外段排水沟设置在最大冻深线以下，出水口在路基填方段坡脚处伸出，排至路基边沟或河道中。排水处坡面采用浆砌片石护坡。 7．施工注意事项

1．边坡开挖应尽量避开雨季。开挖防护前，要做好全部临时排水系统，特别应做好棚洞外侧的施工。边坡开挖，应从上到下分级分台阶进行，边坡防护应紧跟开挖面，开挖以后立即对围岩进行初喷、打设锚杆、挂钢筋网，初喷厚度不小于40mm，喷射混凝土分2～4次复喷达到设计要求，并覆盖全部钢筋和锚杆露头。

2．应加强施工监控量测工作，及时掌握边坡的稳定性，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度，必须保证边坡的稳定与施工安全；及时掌握衬砌的应力、应变状态。

3．边坡或基础的开挖可采用人工并辅以小控制浅眼松动爆破技术或配合风镐开挖进行施工，不能过多地扰动和损伤岩体，保证岩体的稳定，确保施工和结构安全。挖深较大段可采用分台阶开挖，挖掘机配合施工。外侧边坡应边开挖边进行锚喷防护，每开挖一层应测量放线一次，以避免超挖、欠挖。

4．基础梁模板要有足够的刚度，以保证在浇筑混凝土的过程中不变形，确保施工缝接头处无错台。

5．边墙和顶板可采用整体式模板衬砌台车施工，应将施工缝处处理好，还要处理好此处的渗漏水。在施工缝处已设止水带和止水条，浇筑后用高强度等级砂浆涂抹施工缝。

6．量测信息应及时反馈，以便施工、监理、设计单位随时掌握边坡、围岩和结构的工作状态，从而及时调整支护、衬砌结构等设计参数，制定合理的施工措施和支护手段，保

证施工和结构安全，节约工程费用。

7．边墙和基坑施工不应超挖。基坑开挖后，不得长期暴露、扰动或浸泡，并应及时检查基坑尺寸、高程、基底承载力，在满足设计要求后，立即施工，如有不符请与设计单位联系。

8．超挖回填应符合要求。超挖数量较小时，圬工应紧贴开挖灌注；超挖数量较大时，超挖部分用浆砌片石回填。

9．施工时应记录地质情况，并应核对各层土质及厚度是否与设计相符，无误后方可浇筑混凝土，如有不符请与设计单位联系。清孔后桩底沉淀厚度应满足设计要求。

10．桩基应嵌入桩顶帽梁15cm。

11. 暗拱和边坡之间回填的碎石和浆砌片石圬工应分层码砌且与岩面紧密贴合，粘土封层应嵌入开挖边坡内50cm。

12. 边墙、洞身混凝土强度达到设计强度25％以上后，方可做防水层、拱脚盲沟及回填；洞身混凝土强度达到设计强度70％以上后，且一般拱顶回填厚度达到0.7m以上才能拆除拱架；拱架刚度必须满足荷载要求，其变形不得影响结构受力。

13. 棚洞顶回填应在洞身混凝土强度达到设计强度90％以上后方可满铺分层夯实、满铺回填，严禁任意拋填。洞顶回填土石的压实度一般不宜小于90％。当棚洞上部塌方堆积厚度超过设计厚度时，应及时清除。

14. 排水管接头应密封牢固，不得出现松动。纵向排水盲沟两侧应用粘土封层封住。 15．施工时应注意护栏、交通工程中的通讯管线套管等预埋构件的预埋。

16．棚洞（暗挖段）采用“新奥法”原理设计，施工中应尽量减少对围岩的扰动破坏程度，充分发挥围岩的自承能力。棚洞开挖后立即施作初期支护，以封闭、保护围岩，控制围岩变形，使初期支护与围岩尽快形成“承载环”。

17．浅埋棚洞段采用单侧壁导坑法开挖，深埋棚洞段采用双侧壁导坑法开挖，施工单位应做好施工组织，合理安排布距，保证施工安全。开挖前应对围岩的风化程度，断层性质，破碎程度，地下水情况进行深入调查，并按设计要求对围岩进行预支护。

18．棚洞明洞段，根据地形、地质情况采用明挖方式，开挖仰坡应从上到下开挖、坡面喷锚防护，严禁长时间暴露。洞口段开挖至明暗分界面，必须对成洞面、仰坡进行喷锚防护及超前加固。

19．棚洞应采用大型机械化设备配套施工，以提高棚洞的施工进度，保证工程质量。二次衬砌必须采用模板台车，全断面一次整体浇筑完成。

20．棚洞开挖的超挖量应符合《公路隧道施工技术规范》的规定，施工中应严格控制超挖量，超挖回填采用C25喷射混凝土。棚洞的开挖严禁欠挖。

21．喷射混凝土采用湿喷法，应充分发挥喷射混凝土的支护效果，保证有足够的早期强度，喷射混凝土配比参数应由现场试验确定最佳值。

22. 护拱及棚洞衬砌施工时应注意外装工程中钢筋的预埋；有护拱段时，护拱与棚洞衬砌应连为一体；拆除外装工程以下部位护拱时，应保证不损坏外装工程部位的护拱。

23．现场监控量测是棚洞按新奥法施工的重要组成部分，通过现场量测掌握围岩压力、位移和支护的应力应变动态，以此指导施工，预报险情，确保施工安全。施工时应按时准确的进行现场监控量测，在对量测数据进行分析处理与必要的计算后，绘出曲线，根据所绘曲线的变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，为修正和优化棚洞初期支护参数、判定二次衬砌施作时间提供重要的参考依据。本次设计把地质及支护状态观察、地表下沉量、周边位移、拱顶下沉作为必测项目。棚洞采用复合式衬砌，棚洞的开挖轮廓应预留变形量，施工中应根据现场监控量测数据及时调整下一段同级围岩的预留变形量，以防止实际变形量超过预留量时，影响二次衬砌厚度并造成侵入建筑限界，同时也避免因预留变形量过大而造成二次衬砌厚度的增加。

本说明未尽事宜请遵照《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)、《公路隧道施工技术规范》（JTJ 042-94）及交通部部颁的其他相关《规范》执行。