雁门关高风险隧道施工方案

北同蒲取直线铁路工程雁门关高风险隧道施工方案一、编制依据1、北同蒲韩家岭至原平线应县至原平新建取直线工程雁门关隧道施工图2、《雁门关隧道施工图风险评估资料》（设计）3、2009年11月25日雁门关隧道施工风险评估专家评审会专家意见4、《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》（铁建设[2007]200号）5、《关于印发加强铁路隧道工程安全工作的若干意见的通知》（铁建设[2007]102号）6、《关于进一步加强铁路隧道安全管理工作的通知》（铁建设[2007]1007号）7、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）8、准朔公司关于铁路工程建设安全、质量等管理方针及实施办法9、其它国家、铁道部规定的安全规程，如《中华人民共和国安全生产法》、《国家突发事件总体应急预案》和《国务院关于进一步加强安全生产的决定》、《铁路工程施工安全技术规程》（TB10401）、《隧道施工安全作业手册》、《铁路建设工程安全生产管理办法》、《铁路隧道监控量测技术规程》等有关规定。

二、隧道概况雁门关隧道北起山阴县庙家窑村西，南止于代县太和岭村北。

起讫里程DK110+855～DK124+940，全长14085 m，为全线重点控制性工程。

隧道按160km/h设计，并预留提速200km/h条件。

雁门关隧道设计为单洞双线隧道，最大埋深约820m。

隧道设计为人字坡，上坡坡度为7‰，DK120+980以后下坡坡度为3‰。

雁门关隧道进口段设2座斜井，南寺斜井长1445米，后腰铺斜井长2385米。

南寺斜井设计为单车道斜井，后腰铺斜井设计为双车道斜井，均采用无轨运输。

南寺斜井在隧道施工完毕后封堵，后腰铺斜井利用为运营期间的紧急出口。

㈠自然地理特征线路经过地区属北暖温带半干旱大陆性季风气候，四季分明，冬季严寒，春、秋凉爽，夏季无酷暑，平均气温7℃，七月份平均气温22.2℃，一月份平均气温-10℃。

平均降水量390.6㎜，无霜期147天，标准冻结深度150㎝。

该地区属寒冷地区。

㈡地质概况1、地形地貌隧道穿越恒山山脉，地面山高谷深，群峰连绵。

海拔1103m （隧道北端）～1947m（隧道中段），相对高差845m，地形起伏较大，由中段向南北两端逐渐降低，属中山地貌。

进口DK110+827～DK111+500为山前洪积扇，地形较平缓，DK111+240～DK111+270为洪积扇中的冲沟。

沿线主要村庄有庙家窑、大峪口、雁门关、罗庄、富拉沟和太和岭等。

2、地层岩性隧道洞身通过的主要地层为太古界地层：冰淋沟岩组(A wb)分布于隧道北端洪积扇以南地段，隧道出露里程DK111+515～DK119+000 主要岩性为角闪斜长片麻岩、角闪变粒岩、角闪黑云变粒岩，含榴石黑云变粒岩，含榴石斜长角闪岩，间夹磁铁石英岩，在雁门关一带夹斜长角闪岩，视厚度800m 左右。

是构成隧道北段洞体的主要岩层。

东湾岩组(A wd)主要岩性为角闪斜长片麻岩和黑云角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩，含榴石斜长角闪岩、黑云变粒岩、黑云角闪变粒岩、夹磁铁石英岩、十字硅线蓝晶榴石二云片麻岩和榴石二云斜长片麻岩等，视厚度约100m。

主要分布于隧道南段DK119+000～DK124+935之间，是构成隧道南段洞体的主要岩层。

隧道进口分布大段落第四系新黄土、圆砾土层。

3、地质构造隧道通过区历经前寒武纪伸展、挤压，变质作用迭加、改造、部分熔融，形成前寒武系结晶基底各类以韧性剪切带为界的褶皱片体；后寒武纪隆升断裂等多期强烈的构造变形、沉积盖层形成各类脆性断裂以及由其派生的牵引褶皱。

⑴断层燕山期多次的地质构造变动，使区内生成了一系列断裂构造。

隧道正洞发育19条、1#斜井发育2条、2#斜井发育4条断层破碎带，断层带内充填角砾及断层泥，岩层破碎，基本无胶结。

⑵褶曲隧区内发育五处褶曲。

Zy1背斜核部地层受挤压岩层破碎，对隧道施工有一定的影响。

⑶节理隧区共量测节理点28处，每处量测节理数4～9组。

岩石被切割成碎块石状，总体较为破碎。

由于岩体破碎，施工中不可避免会产生掉块及坍塌现象。

4、水文地质特征隧区内地下水以裂隙水为主，地下水赋存条件较好，隧道最大涌水量达29800m3/d，具承压性。

隧道范围古老的变质岩由于经过多期的构造活动，断层数量多，且断层带宽，破碎带，断层带内断层角砾基本无胶结，加强了导水作用，使地下水更加丰富。

由于特殊的地理、气候和构造条件，隧址区水文地质条件极为复杂，地下水对工程将会有较大影响。

隧道集中涌水地段见下表。

5、环境工程地质特征雁门关附近流经隧道顶部的沟谷流量很大，附近多处成为北京资助的首都水资源保护地。

隧道施工对断层泉会有较大影响，造成泉水污染及干涸，将影响隧道所经地段的大峪口、雁门关、罗庄居民的生产、生活用水及首都水资源保护地。

隧道集中涌水地段一览表6、隧道围岩情况雁门关隧道全长14085m，我部承担雁门关隧道进口段8145m 正洞。

原设计Ⅱ级围岩4675m，占57.4%；Ⅲ级围岩1095m，占13.44%；Ⅳ级围岩1100m，占13.51%；Ⅴ级围岩365m，占4.48%，Ⅴ级加强875m，占10.74%；明洞35米，占0.43%。

实际揭示的围岩级别变更主要以Ⅳ级、Ⅴ级围岩为主。

㈢设计基本参数1、支护参数隧道衬砌采用初期支护为锚喷支护、二次衬砌为模筑混凝土的复合式衬砌，按新奥法原则设计与施工。

正洞复合式衬砌参数见下表：正洞复合式衬砌设计参数表注：Ⅴ级围岩复合式加强衬砌采用I18热压轻型工字钢架。

系统锚杆拱部120°范围采用Φ25中空注浆锚杆，其余部位采用Φ22砂浆锚杆。

2、超前支护雁门关隧道Ⅴ级围岩采用暗挖法施工的地段，采用超前预加固地层。

超前预加固设计参数为：拱部120°范围内设超前小导管，小导管采用φ42、L-3.5钢管，每根长为格栅间距的1倍加1.5m，环向间距按每米3根、纵向间距为格栅间距的1倍；注浆材料使用水泥-水玻璃双液浆。

3、设计施工方法雁门关隧道正洞Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面法施工；Ⅳ级围岩采用台阶法施工；Ⅴ级围岩采用短台阶分部扩大法施工；Ⅴ级围岩加强段采用CD法施工。

模筑混凝土衬砌采用先墙后拱法施工，混凝土泵送灌注。

三、隧道剩余施工任务截止2009年11月20日，雁门关隧道进口段正洞剩余6412m，未完工程施工需穿越fy2～fy16共15条断裂破碎带、10段共计1852米物探低阻区、4段共计1045米集中涌水（最大涌水量达5600m3/d），安全风险尤为突出。

四、隧道风险评估雁门关隧道风险评估采取风险因素核对分析法，重点对施工过程中安全、环境等进行风险评估。

2009年11月23~25日，准朔公司邀请专家对新建铁路北同蒲取直线雁门关隧道施工风险评估报告进行专家评估，确定雁门关隧道施工风险等级为Ⅰ级风险隧道。

㈠安全风险1、风险源识别及确定风险因素通过对设计资料、施工图、施工组织等进行分析，以及地质及具体施工情况，雁门关隧道风险因素见下表：雁门关隧道施工风险因素核对表注：其中打“★”表示该风险因素对风险事件有影响。

交通、用电、火灾、爆炸等其他风险因素核对表2、基本风险点清单根据以上分析，雁门关隧道施工中存在的主要风险为：塌方、大变形、突水突泥，其他风险事件有交通事故、用电事故、火灾事故、爆炸事故等。

雁门关隧道基本风险点清单见下表：雁门关隧道风险点清单表注:SJ表示设计因素；DZ表示地质因素；SG表示施工因素。

3、风险评估按照塌方、大变形、突水突泥、其他（交通事故、用电事故、火灾事故等）风险事件进行分类，根据工程施工经验参照定性规定进行分级如下：⑴正洞穿越fy2～fy19共18条断裂破碎带、16段物探低阻区、5段集中涌水，共39个地点风险事件归类为重大坍塌、涌水突泥，施工安全风险等级为Ⅰ级（特别严重）。

（2）因围岩级别低、自稳能力差、支护参数弱产生的大量变形事件归类为大变形，施工安全风险等级为Ⅰ级（特别严重）。

（3）施工人员麻痹大意、操作不当发生交通安全、用电、火工品、火灾、机械伤害、爆炸等安全事故归类为施工伤害，施工安全风险等级为Ⅱ级（严重）。

（4）非人为引发的不可抗拒的强降雨、强雷电、泥石流地质灾害、地震等安全风险等级为Ⅲ级（较严重）。

㈡环境风险雁门关隧道所经地段分布有大峪口、雁门关、罗庄三个村庄，以及北京资助的首都水资源保护地桑干河、滹沱河。

隧道施工对地下水产生袭夺，造成泉水污染及干涸，将影响隧道所经地段的居民的生产、生活用水及首都水资源保护地，从而导致第三方风险。

雁门关隧道环境风险点清单表五、风险控制专项施工方案㈠重点施工段风险控制方案1、断层破碎带及其影响带施工方案断层破碎带及其影响带施工主要应减少对围岩的扰动，其施工时应根据实际情况遵循“先治水，超前支护、分步开挖、随挖随护、密闭支撑、勤快量测”的原则。

⑴探明断层破碎带及其影响带情况隧道在穿越断层破碎带及其影响带时，其施工难度取决于断层的性质、断层破碎带及其影响带的宽度、填充物、含水性以及隧道轴线与断层构造线方向的组合关系等，施工前要通过多种方法来判明与掌握断层破碎带及其影响带的情况。

①依据设计提供的工程水文地质资料选用TSP203超前地质预报系统、地质雷达、红外探水仪及超前地质钻孔等探测手段和预报方法，提前预测松散、破碎带及其影响带的宽度、填充物、含水性等情况，对断层做出预测。

②当断层破碎带的宽度较大，破坏严重，充填物情况复杂，并有较多地下水时，应在隧道一侧或两侧施作导坑，预先探明正洞断层破碎带的地质情况，并有利于排水；导坑穿过断层后，宜在较好的地层中掘进一段距离后转入正洞，辟开工作面，加快施工进度。

③对破碎带地下水施工中应在每个掘进循环中钻凿不少于2个超前探孔，其深度宜在4m以上，以随时探明地下水情况。

⑵选择合理施工方法依据预测情况和机具设备条件、进度要求、材料供应等并结合现场实际选择合理施工方法进行断层破碎带及其影响带施工。

①当隧道轴线与断层构造线大角度相交，断层破碎带不宽，规模较小且含水量较小时对施工有利，可随挖随护；当隧道轴线与断层构造线小角度相交或平行时，则隧道穿过的破碎带的长度增大，并有强大侧压力应时，应紧跟衬砌，及时封闭。

②断层破碎带及其影响带施工时首先要治水，应符合如下要求：1）当破碎带地下水是由地表水补给时，应在地表设臵截排水系统引排。

2）施工中宜采用注浆堵水结合超前钻孔限量排水。

3）特大涌水时可采用辅助坑道排水，辅助坑道开挖应超前适当距离。

4）当地下水与地表水连通时，经技术、经济比选，宜采用注浆堵水措施。

当隧道埋深在20m以内时，可采用地表注浆；当隧道埋深超过20m时，则应采用开挖工作面预注浆。

③宜采用正台阶预留核心土环形开挖法或采用中隔壁法、交叉中隔壁法或双侧壁导坑法。

④掘进循环进尺宜为0.5～1.0m。

⑶施工要求隧道必须根据设计要求和围岩级别确定开挖方法，不得自行更改。