火车站轨道交通预留工程折返线隧道开挖施工方案分析

**火车站轨道交通预留工程折返线隧道开挖施工方案分析一.编制说明1.编制依据⑴**火车站轨道交通预留工程折返线隧道施工图；⑵《爆破安全规程》，GB 6722－2011；⑶施工现场实际情况；2.编制范围**火车站轨道交通预留工程折返线隧道工程。

二.工程概况1.工程简介**火车站轨道交通预留工程轨道交通站后折返线区间，埋置深度15.4~15.7m，隧道主要穿越地层为燕山中期侵入岩花岗岩及辉绿岩，线路为2%单面坡，线间距5.0~7.1m，于**火车站旅客地道正下方通过，下穿**火车站站房、站台出站地道及轨道、南北广场地下空间，隧道拱顶距**火车站底板结构距离为6.0~7.0m，隧道左右两侧分布有车站结构桩基，轨道交通轴线与旅客地道轴线投影重合。

区间隧道设计起讫里程为：AK0+193.273，设计终点里程为：AK0+550，隧道长356.727m（双线），隧道为单洞双线结构，为满足隧道施工工期要求，于区间隧道两端各设置1座竖井组织施工，其中南侧竖井在运营期间改造利用为永久通风井，北侧施工竖井结合**火车站施作。

2.隧道结构型式根据线间距和所衔接的车站型式，采用单洞双线断面，矿山法施工，马蹄形断面，地下区间隧道衬砌均由初期支护、防水层、二次衬砌构成复合式衬砌。

一般断面A型适用于双线直线段，B型断面适用于渡线加宽段及线间距加宽段，断面型式见下图。

洞身衬砌支护参数详见下表：3.工程地质和水文地质3.1.地形地貌**火车站位于**本岛西部建成区的东南侧，南倚梧村山、东坪山，北望筼筜湖，处于低山向滨水平地过渡带，属濒海残丘地貌。

由于人为活动，站区已挖填为平地，地面高程5～15m。

站房范围原为居民区，建筑密集，现征地范围内的民居已拆除完毕，施工区内有道路相通，交通方便。

3.2.工程地质拟建场地内自上而下分布第四系全新统人工填筑土（Q4ml）、长乐组海陆交互相沉积层（Q4mc）粉质粘土、砂、坡残积层粉质粘土（Q4dl+el）、残积砂质粘性土（Q4el），下伏基岩地层为燕山中期侵入岩（r52（3）c）花岗岩及辉绿岩岩脉。

各岩土层的基本特征分述如下：﹤1-2﹥人工填筑土（Q4ml）：褐黄、棕黄夹灰白色等色，潮湿，中密。

主要成分为残积砂质粘性土夹花岗岩碎块，为原车站填筑所形成，厚度为0.5～6m，属Ⅱ级普通土；属C组填料。

﹤2﹥粉质粘土（Q4mc）：褐黄色，灰黄色，土质不均，软塑状～硬塑状，厚2～8m，局部厚2～10m,分布于K692+800～K694+200段，属Ⅱ级普通土；属C组填料。

﹤5﹥中砂（Q4mc）：灰白、灰黄色，饱和状，松散，以中砂为主，呈透镜体分布于K692+900之前段、K692+900～K694+180段右侧及K694+575之后段右侧15～250以远，属Ⅱ级普通土；属B组填料。

﹤6﹥粗砂（Q4mc）：灰白、灰黄色，饱和状，松散，以石英为主，呈透镜体分布于K692+900之前段、K692+900～K694+180段右侧及K694+575之后段右侧15～250以远。

厚0～3m，属Ⅱ级普通土；属B 组填料。

﹤7﹥粉质粘土（Q4dl+el）：褐黄、灰黄、褐红色，局部为灰白色，可塑～硬塑状，含少量角砾，分布于测段斜坡地表，厚0～2m，2～5m 不等，丘包处一般厚0～2m，属Ⅱ级普通土；属C组填料。

﹤7-1﹥残积砂质粘性土（Q4el）：浅黄色、灰白色。

主要成分为粘粉粒，含约15%的石英颗粒。

无摇震反应，稍有光滑，韧性中等，干强度中等。

为花岗岩残积土，一般厚0～5m，局部达8m。

﹤8-1﹥全风化带花岗岩（r52（3）c）：棕红、褐黄、灰黄色、灰白色，全风化带（W4）原岩结构全部破坏，但尚可辨认，矿物颜色改变，岩石除石英外均已风化成土状及砂土状，硬塑～坚硬，厚度一般为0～6m，局部厚度大于18m，属Ⅲ级硬土，属C组填料。

﹤8-2﹥强风化砂状花岗岩（r52（3）c）：强风化带（W3）原岩结构已破坏，风化裂隙很发育，岩石除石英外均已风化成土状及砂土状，岩芯易击散成砂状，厚度为0～5m，属Ⅳ级软石，属B组填料。

﹤8-3﹥强风化块状花岗岩（r52（3）c）：强风化带（W3）风化裂隙很发育，岩石成块状、碎石状，岩芯不易击散，厚度为0～5m，属Ⅳ级软石，属B组填料。

﹤8-4﹥中风化花岗岩（r52（3）c）：强风化带（W2）原岩结构清晰，风化裂隙很发育，岩芯呈3～8m柱状及碎块状，断口处颜色陈旧，锤击易碎，属Ⅴ级次坚石，属A组填料。

﹤9-1﹥全风化辉绿岩（β6）：橙黄色，全风化（W4），原岩结构稍可辨认，矿物成分大多风化为土状，岩芯土柱状，属Ⅲ级硬土，属C 组填料。

﹤9-2﹥强风化辉绿岩（β6）：黄褐、褐橙色，强风化（W3），岩体风化裂隙很发育，隙面铁锈色，岩芯多呈碎石状，块状，锤击声哑、易碎，属Ⅳ级软石，属B组填料。

﹤9-3﹥中等风化辉绿岩（β6）：灰绿、青绿色，中等风化带（W2），细粒结构、块状构造，具辉绿岩构造、气孔状结构，气孔直径一般为0.05～2mm。

岩芯呈短柱状，锤不易击碎，最大节长为0.2m，为侵入岩脉、岩株。

弱风化带属Ⅴ级次坚石，属A组填料。

3.3 水文地质场区地表水不发育，主要为地表径流，接受大气降雨及地下水补给，季节性变化明显。

受大气降水补给，以蒸发及补给地下水等方式排泄。

地下水主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。

第四系孔隙潜水主要分布在花岗岩的全、强、弱风化的裂隙中，水量较小，主要由地表水及覆盖层中孔隙水下渗补给。

在车站范围内取地下水样9组做水质分析，该水对混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀。

3.4.地质构造及地震动参数据区域地质资料，场区地处欧亚大陆板块东南缘，华南褶皱系东部，闽东火山断坳带，构造受燕山期北东向断裂构造控制，大部分为第四系松散堆积层覆盖；测区在大地构造上处于新华夏系第二隆起带东缘的长乐～南澳深大断裂带西北边缘，其次生构造发育，多表现为压扭性断裂，片理化带，及岩脉等。

由于区内覆盖层较厚，未见地质构造行迹。

据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），测区地震动峰值加速度为0.15g。

地震动反应谱特征周期为0.40S，地震基本烈度为Ⅶ度。

3.5.不良地质与特殊岩土拟建工程场区不存在砂土液化可能，无特殊岩土。

3.6.岩土物理力学指标推荐值4. 施工区段划分根据**火车站站改工程情况及施工进度，将隧道工程按区段划分，其中下穿南广场段长142m，为区段一；下穿已施作南站房段长40m，为区段二；下穿已施作南站台段长40m，为区段三；下穿未施作站台段长53m，为区段四；下穿北站房段长40m，为区段五；下穿北广场段长35m，为后期实施段；根据施工图显示，隧道距离既有桩基最近的为2.4m。

各区段下穿既有构造物时，隧道洞身与构造物的横断面关系见附图。

区段划分详见下图。

区段划分示意图区段划分断面示意图三.施工方法分析1.现场情况分析根据隧道地质围岩情况，结合隧道与既有构造物的实际位置关系，如采用控制爆破法，需要解决对既有桩基的保护，在爆破振速一定的情况下，唯有加大爆源点至保护点距离、采取降振隔离措施、控制单段起爆药量等方式；如采用静态爆破法或液压冲击锤法，需要解决如何提供有效的临空面。

根据《爆破安全规程》(GB6722-2011)规定，爆破振动判据采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率，安全允许标准如下表：爆破振动安全允许标准爆破振动速度用萨道夫斯基经验公式计算。

V K α= ()α33K VR Q =式中：V －地面质点峰值振动速度，cm/s ；Q －炸药量，kg ；齐发爆破时为总药量；延迟爆破时为最大一段药量；R －观测（计算）点到爆源的距离，m ；K 、α－分别为与爆破点至计算点间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可按下表选取，也可通过类似工程选取或现场试验确定。

施工时安排专业机构对进行测试，以便于后期隧道正洞施工取值。

爆区不同岩性的K 、α值与岩性的关系根据《爆破安全规程》（GB 6722－2011），在保护对象为工业和商业建筑物时，爆破安全允许振速为4.5cm/s 。

依据上表并结合本工程实际的情况，参考类似工程经验，取K = 100，α= 1.5并根据上述公式对最大段起爆药量进行核算，可求得允许最大起爆药量与爆破振动安全距离关系如下表：[V ]=4.5cm/s 时，不同的R 值对应的最大单段允许爆破药量计算结果为满足施工振动要求，爆破过程中适时进行振动监测，根据监测数据调整爆破参数，以确保控制爆破的有效实施。

2.施工方案2.1.台阶法控制爆破根据设计地质资料显示，本隧道主要为中风化花岗岩，属坚硬质岩层。

根据施工经验分析，隧道爆破时，掏槽眼装药量最大，产生的振动速度最大，对既有桩基造成的影响最大，为满足对既有桩基的保护，可采取以下措施进行减振以满足爆破需要：⑴采用微差起爆，严格控制单段起爆药量。

因隧道爆破时炮眼数量较多，采用微差起爆，以降低单段最大起爆药量；在毫秒雷管无法满足要求，可以采用高精度数码毫秒管实行单管单孔爆破。

⑵采用预裂爆破，形成减震隔离带，以及在掏槽区两侧增设减震孔，以达到减震的目的。

原理就是利用爆破临空面和减震隔离带在爆破时对爆破震动能力的大量吸收及消耗，使隔离带后面的区域受到的震动大大减小。

⑶根据现场施工经验，隧道爆破时掏槽眼药量最大，所引起的爆破振动也最大，因此，选择合理的掏槽方式降低掏槽装药的单段药量。

⑷利用测振仪进行安全振动动态监测，根据检测结果确定爆破振动衰减规律，及时调整爆破参数，达到减振要求。

台阶法施工上台阶爆破钻眼设计见下图：根据台阶法施工特点，开挖爆破时，结合萨道夫斯基经验公式计算，当振速保持一定时，爆源点至既有保护桩基间距为4.2m时，约可以使用150g炸药，致使此方案适用范围极小。

2.2.CRD法控制爆破根据设计地质资料显示及已完工程施工经验分析，本隧道主要为中风化花岗岩，属坚硬质岩层，当爆破临空面缩小后，爆破炸药单耗将会随之提升，产生的振动将会加大，因此此法难以适用。

2.3.超前中导洞控制爆破+静态爆破法2.3.1.施工方案简介超前中导洞法施工方案，即控制爆破+静态爆破+液压冲击锤法相结合，配合微差爆破、隔断减振措施的施工方案；首先采用控制爆破法在隧道中上部施工超前中导洞，再采用静态爆破+液压冲击锤法或液压劈裂法进行扩挖。

为满足施工场地需要，南竖井施工进入正洞后，一次性将隧道开挖成型30m，而后再进行超前中导洞施工；北竖井利用既有竖井作为施工场地，洞口超前大管棚施工完毕后开始施工超前中导洞，超前中导洞贯通以后，再从隧道南北两端采用静态爆破扩挖。

超前中导洞布置在隧道中上部，顶部轮廓线与隧道重合，结构净空尺寸为宽5m×高5.3m，中导洞采用自制开挖平台，人工YT28凿岩机钻眼，每循环进尺根据开挖断面与既有桩基所处位置的不同，将循环进尺控制在0.8～1.5m。