太兴铁路小间距单线隧道施工方案(高风险隧道)

新建太兴铁路
太原至静游段工程XXXX标段
xxxx1号、2号隧道、xxxx隧道
施工方案
xxx局集团有限公司太兴铁路xx段工程项目部
2011年3月
目录
1、编制说明 (2)
1.1编制依据 (2)
1.2编制范围 (2)
2、工程概况 (2)
3、施工方案 (3)
3.1总体方案 (3)
3.2两隧道间岩柱加固及新建隧道支护加强 (8)
3.3隧道开挖爆破方案 (13)
3.4监控量测 (15)
4、隧道洞口处既有线防护 (17)
5、应急预案 (18)
xxxx1#、2#隧道、xxxx隧道专项施工方案
1、编制说明
1.1编制依据
(1)太兴铁路施工图-14
(2)太兴铁路施工图-15
（3）太兴铁路施工图-04
(4)太兴隧参-01、太兴隧参-04、太兴隧参-02、太兴隧参-05
(5) 《新建太兴铁路太静段x标四座高风险隧道施工方案评审会专家意见》
1.2 编制范围
本方案适用范围为：新建太兴铁路太原至静游段工程XXXX 标段xxxx1、2#隧道、xxxx隧道开挖、支护、衬砌、防排水、机电预埋及其他工程。

本方案内容主要侧重于对xxxx1#、2#隧道、xxxx隧道施工重点的保证，未涉及的各种施工技术要求,严格按《铁路隧道施工技术指南》(TZ204- 2008)执行。

2、工程概况
xxxx1#、2#隧道位于山西省古交市，该段为黄土丘陵地貌，主要形态有黄土梁，峁，山峰相连，冲沟发育，多呈”V”字形，地面标高990～1100m之间，最大相对高差在110m左右。

xxxx1#隧道起止里程DIK48+510～DIK48+643，为全长133m的单线隧道，最大深埋约23m, 全隧道位于直线上，线路为单面上坡，坡率为3.9‰，距既有太岚铁路隧道线间距为15m,两隧道间岩柱体净距为8m。

全隧分Ⅲ、Ⅳ两种级别围岩，Ⅳ级围岩地段采用超前小导管加格栅钢架支护。

xxxx2#隧道起止里程DIK48+689～DIK49+565，为全长876m的单线隧道，最大深埋约87m, 其中DIK49+487.76～DIK49+565位于曲线上，曲线半径为R=1800m，线路为单面上坡，坡率为3.0‰，距既有太岚铁路隧道线间距为15m,两隧道间岩柱体净距为8m。

全隧道分Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三种级别围岩，Ⅴ级围岩地段采用明洞出洞，Ⅳ级围岩地段采用超前小导管加格栅钢架支护。

xxxx隧道起止里程DK22+891.00-DK23+048.00，全长157.00m的单线隧道，最大埋深约45.0m。

全隧道位于直线上，隧道内线路为单线下坡，坡率为5%，右侧与既有线太岚线隧道相距最近20m。

全隧道分Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ三种级别围岩，隧道进口8m、出口15mⅤ级围岩地段采用明洞出洞，隧道出口暗洞Ⅴ级围岩采用管棚预支护。

3、施工方案
3.1总体方案
新建隧道施工，开挖掘进采用微震动控制爆破技术，爆破震速控制在5cm/s内，考虑爆破震动对既有隧道的影响，隧道IV、V级围岩采用短台阶法开挖，III级围岩采用短进尺微震动控制爆破开挖。

严格按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、强支护、衬砌紧跟”的原则施工。

采用挖掘机、轮式装载机装碴，自卸车出碴，喷射砼采用湿喷工艺。

二次衬砌采用12m衬砌台车全断面进行，混凝土采用在搅拌站集中拌合，混凝土输送车输送，混凝土输送泵灌注，附着式振捣器配合插入式振捣器捣实。

xxxx1#、2#隧道左侧与既有隧道之间的岩柱为8m, xxxx隧道右侧与既有隧道之间的岩柱最小为13m。

根据施工调查得知既有隧道仅存在部分工程缺陷（详见调查表），因此既有隧道无需加固。

因增建新线时会导致围岩应力重分布，故需对新建隧道与既有隧道间岩柱加固，并加强新建隧道的初期支护的刚度和强度，即可确保既有隧道不出现大变形、二衬开裂
等情况。

新旧隧道间岩柱根据围岩情况进行超前预加固，IV、V级围岩采取长度为4.5m的φ42小导管注浆结合系统锚杆进行超前预加固；III级围岩裂隙发育段采取长度为4.5m的φ42小导管注浆对岩体裂隙进行加固。

考虑增建新线时会导致围岩应力重分布，可能出现大变形等现象，新建隧道在开挖后立即采用I16型钢，型钢间距为1.2m，喷射C25混凝土的初期支护形式。

新建隧道随掘进情况根据围岩等级采用相应措施。

加强监控量测，内容包括：新建隧道的洞内围岩监测、既有隧道的监测和爆破爆破震速监测。

根据监控量测的数据及时分析结论，以便做出应急。

附件一：既有隧道工程缺陷调查表
风平岭1号隧道衬砌检测结果
风平岭2号隧道衬砌衬砌检测结果
3.2两隧道间岩柱加固及新建隧道支护加强
⑴IV、V级围岩加固方案为：在新建隧道靠近既有隧道侧的轮廓半环设置φ42长4.5m的超前注浆小导管，相邻两环交错布置，外插角为45度，纵向两排的搭接长度为1.6m,环向×纵向间距=0.4m×1.6m,小导管注浆采用1:1水泥浆液，注浆压力采用0.3至0.5MPa，注浆量暂按岩体孔隙率30%考虑；开挖后施作直径22mm, 长3.5 m的系统砂浆锚杆，径向梅花设置，环向×纵向=1.0m×1.6m。

加固段落：新建隧道IV、V级围岩段。

岩柱加固示意图
（2）III级围岩裂隙发育地段加固方案为：在新建隧道靠近既有隧道侧轮廓半环设置φ42长4.5m的超前注浆小导管，相邻两环交错布置，外插角为45度，纵向两排的搭接长度为1.6m,环向×纵向间距=0.4m×1.6m,小导管注浆采用1:1水泥浆液，注浆压力采用0.3至0.5MPa，注浆量暂按岩体孔隙率5%考虑；
见下图:
小导管注浆加固示意图
（3）新建隧道初期支护加强方案：除原设计文件中 IV、V级围岩段落的钢支撑初期支护外，其余段落，在隧道开挖后及时施作I16型钢和23cm的C25喷射混凝土初期支护。

具体参数为：I16型钢1.2m/榀，隧道开挖轮廓及型钢制作参照《太兴隧参01-23》。

见下图:
初期支护加强段围岩开挖、衬砌断面
上图开挖面积比原设计III级增加6.9m²，开挖方量增加6.95m³。

备注：钢架断面图尺寸均以毫米计
I16型钢断面图
工程量增加表（每延米)
3.3 隧道开挖爆破方案
详见《xxxx1号、2号隧道、xxxx隧道微振动控制爆破方案》，以下作简要介绍，根据围岩级别及周边环境采取多种开挖方法：正洞洞身III 级围岩段采用超前导坑分部开挖，Ⅳ级围岩采用上下台阶开挖，多功能作业台架配合风动凿岩机钻孔，塑料导爆管微差毫秒雷管起爆；Ⅴ级围岩开挖采用风镐或挖掘机开挖，必要时辅以弱爆破。

在靠近既有隧道一侧，采用水平超前钻孔钻机，在隧道轮廓线上每20cm布孔（孔边间距），孔径为120mm，水平钻孔每循环成孔10m，做出爆破临空面，以达到爆破减震的效果，减少对岩体的扰动（见示意图）。

同时为了减少爆破对围岩的扰动, 形成整齐的最终开挖面, 在施工中将运用非电毫秒雷管微差控制爆破技术, 实施光面爆破, 周边眼一次同时起爆。

施工前首先根据现场地质情况进行爆破试验,然后依据试验效果及岩石情况及时修正爆破参数以达到最佳效果, 即“爆破后隧道轮廓线与设计轮廓一致”,开挖断面炮眼痕迹保留率达到95%以上。

3.4监控量测
监控量测的项目是新建线路隧道洞内外观测、水平收敛、拱顶下沉、既有线隧道内的观测及爆破振动监测。

（1）既有线隧道内、外观测
爆破施工前，在既有风平岭1#、2#隧道、柳林河隧道已有裂缝处施做砂浆抹面，爆破后对比观察裂缝的变化和查看是否出现新的病害，以此修正爆破参数和调整加固方案。

在确定爆破方案时分别在拱顶，左右边墙设置观测点，记录质点振动速度，控制在5cm/s之内；查看掌子面围岩变化情况，有无渗水、岩爆现象，用地质罗盘测量岩石的走向，倾向与倾角。

洞外采用洞顶地表沉降测量。

（2）新建隧道水平收敛、拱顶下沉量测
拱顶下沉量与净空水平收敛量测应在同一断面内进行，并用相同的量
测频率，应从下表根据变形速度和距开挖工作面距离较高的一个量测频率。

拱顶下沉及周边收敛量测频率表
注：B表示隧道开挖宽度
地表下沉量测断面间距表
地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无建筑物、所采用的开挖方式等因素确定是否进行。

地表下沉量测的测点应与净空水平收敛及拱顶下沉量测的测点布置在同一断面内，沿隧道中线，地表下沉量测断面的间距可按下表采用。

需要进行横断面方向地表下沉量测时，其测点间距应取2～5m，在同一量测断面内应取7～11个测点。

地表下沉的量测频率应和拱顶下沉及净空水平收敛的量测频率相同。

地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧道埋置深度+隧道高度）处开始，直至衬砌结构封闭，下沉基本停止时为止。

周边位移量测以水平相对净空变化值的量测为主,水平净空变化量测
线的布置应根据施工方法地质条件量测断面所在位置,隧道埋置深度等条件确定,在地质条件良好,采用全断面方式开挖,可设一条水平侧线,当采用台阶开挖方式时可在拱腰和边墙部位各设一条水平侧线,拱顶下沉量的位置在每米断面宜布1～3点.若地质条件复杂,下沉量大或偏压明显时,应同时量测拱腰下沉及基底隆起量,测点安装应能保证在开挖后12小时(最迟不超过24小时)内和在下一循环开挖前测到初次读数.测试工具以机械或仪表为主,隧道周边收敛计可选用数显收敛仪,拱顶下沉量测采用水平仪水准尺和挂钩钢尺等,变形量测可采用单点或多点式锚头和传递杆,配以机械式百分表或点测位移计.
净空变化速度持续大于5.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护。

水平收敛（拱脚附近）速度小于0.2mm/d，拱顶下沉速度小于
0.15mm/d，围岩基本达到稳定。

在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。

根据位移时态曲线的形态来判别
当围岩位移速率不断下降时（du2/d2t＜0），围岩趋于稳定状态；
当围岩位移速率保持不变时（du2/d2t=0），围岩不稳定，应加强支护；
当围岩位移速率不断上升时（du2/d2t＞0），围岩进入危险状态，必须立即停止掘进，加强支护。

4、隧道洞口处既有线防护
洞口爆破的危害主要是爆破飞石，防飞石除爆破设计采用松动爆破参数外，还需采取以下具体措施：
（1）根据现场实际情况，准确确定最小抵抗线大小和方向，防止最小抵抗线过小产生飞石；
（2）严格按松动爆破设计控制单孔装药量，不得多装；
（3）保证堵塞质量和堵塞长度，严格按设计要求进行堵塞；
（4）爆破飞石安全距离用下式计算：
R=20Kfn2W=20×1.5×0.82×1.0=19.2m
为保证安全，爆破安全警戒范围不得低于《爆破安全规程》规定的300 m。

（5）在距离洞口10 m处和既有线一侧用双排钢管架设防飞石排架，排架高度高出洞口，洞口10 m处的排架宽度为洞口宽度的3倍；
（6）爆破作业时间张贴安民告示，以免造成居民惊吓和恐慌；
（7）与铁路部门联系掌握既有线火车通过时间，以便确定爆破起爆时间；
（8）安排专职安全人员对隧道穿过的山体和铁路沿线进行巡查，遇有浮石和滚石及时进行处理，若发现山体出现裂缝和异常现象及时报告项目部，以便采取相应措施。

（9）爆破前，安排人员和设备对爆破后滚落到铁道周围的岩石及时清理。

5、应急预案
根据本隧道施工特点，制定应急预案，详见《xxxx1号、2号隧道、xxxx隧道施工应急预案》
xxx局太兴铁路太静段工程项目部
二〇一一年二月。