高山隧道出口施工方案修改

中铁二十四局宁杭铁路工程项目部1高山隧道出口段施工方案1.工程概况高山隧道位于浙江省湖州市东林镇南山村附近，全长1950m，设计进口里程为DK199+936，出口里程为DK201+886；出口轨面标高为:85.414m,隧道出口段右侧从南山水库边缘穿过，里程为DK201+800～DK201+886。该段里程设计分为三段施工，第一段为DK201+800～DK201+820，长度20m，设计为Ⅳ级围岩，采用三台阶临时仰拱法施工；第二段DK201+820～DK201+869，长度49m，设计为Ⅴ级围岩，采用三台阶四部开挖法；第三段为DK201+869～DK201+886，长度17m，设计为Ⅴ级围岩，采用明挖法施工。1.1．工程地质情况DK201+800～DK201+886隧道出口段，表层为粉质粘土，褐黄色，硬塑，厚1.2~13m,下伏凝灰岩，全风化，厚0~10米，凝灰岩，强风化，厚2~5米，地下水不发育，F3断层：物探发现，宽约25m，走向北西、北东向，倾角35度。1.2．南山水库情况介绍南山水库是2004年在原有水库基础上扩建而成。主要是满足水库下游居民的生活用水，农田灌溉的需要提高下游村庄的防洪能力，是一个以供水、防洪为主的小（二）型水库。水库按30年一遇洪水标准设计。200年一遇洪水标准校核。正常库容为16.3万m3,总库容22.5万m3,坝高18.3m。坝顶标高：95.2m,水面标高：92.7m，水库抗震设防烈度为6度。宁杭铁路高山隧道从水库边缘通过。在DK201+886隧道出口处距水库正面大坝最近距离为50m。隧道施工对南山水库安全存在较大威胁，同时水库对隧道的施工安全及施工进度存在严重的影响。1.3．工程环境与特点：中铁二十四局宁杭铁路工程项目部2（1）施工爆破点距离南山水库非常近，隧道出口DK201+869~DK201+886为明挖,该段线路右边缘距离南山水库大坝只有50m；DK201+800～DK201+869段线路右边缘距离南山水库最近为57.49m。洞内爆破要严格控制。（2）由于隧道底面低于南山水库水面标高，同时又因为隧道围岩节理发育，岩石破碎，隧道开挖后地下水流失，有可能引起南山水库水向隧道渗透，导致隧道涌水，严重影响隧道施工的安全。1.4．工程条件该段施工无既有道路，线路右侧水库至铁路线之间，为水库边坡以及当地村民上山小路；线路左侧是民房，隧道出口段路堑尚未拉通，施工中需修建临时便道至DK201+886工地，施工用电、用水均需从外面临时接进。2.施工方案2.1．总体方案该段总体方案需考虑隧道结构设计、围岩地质情况、周围环境特点、隧道爆破控制、南山水库安全要求等因素。采取控制爆破施工，控制每次爆破的装药量可以有效控制爆破振动。DK201+800～DK201+820段采用三台阶临时仰拱控制爆破的方法，DK201+820～DK201+869段采用三台阶四步开挖控制爆破的方法，DK201+869～DK201+886为明挖法。在DK201+869～DK201+886施工区搭设防护墙，并对施工爆破进行全程振动监测。加强隧道初期支护，加强洞内及地表沉降观测，以保证隧道施工和南山水库的安全。施工安排：隧道施工由施工便道处进入，根据需要配置风、水、电。2.2．施工方案（1）DK201+800～DK201+820段，该段施工为三台阶临时仰拱法。先进行凿除隧道上部围岩至A单元钢拱架标高，设锁角钢管（为隧道B、C单中铁二十四局宁杭铁路工程项目部3元开挖采取的措施），做A单元钢架，然后分中、下台阶开挖，下接B、C单元钢架和进行喷锚支护，最后做仰拱，然后进行隧道衬砌。由于线路右侧距离南山水库很近，围岩节理发育，岩石破碎开挖后地下水流失，会造成南山水库区内水位下降，不采取有效措施，将会出现严重后果，所以在该段20m范围内采取小导管注浆处理方案。（2）DK201+820～DK201+869段，设计为Ⅴ级围岩，按三台阶四步开挖法施工。先进行人工凿除隧道上部软弱围岩至A单元钢拱架标高，设锁角钢管（为隧道B、C单元开挖采取的措施），做A单元钢架，然后分中下台阶开挖,中台阶分三次开挖,首先开挖31，施作一侧主体结构初期支护,接长钢架;再开挖32,施作另一侧主体结构初期支护,接长钢架,后开挖33,最后开挖下台阶,最后做仰拱，然后进行隧道衬砌。DK201+820~DK201+852段采取小导管注浆。（3）DK201+869～DK201+886段，设计为Ⅴ级围岩，为明挖法,隧道上部围岩较软、下部围岩较硬，考虑到线路右线距南山水库只有50米，考虑到爆破施工的安全因素，该段施工采用先行人工凿除隧道上部软弱围岩，下部较硬围岩采用松动爆破，然后进行衬砌，按规定进行拱顶回填。2.3．临时工程（1）修建临时便道临时便道起点于南山水库大桥桥位DK201+974路右侧山边修至DK201+886，便道长约90m，便道采用填方路基，路宽约6m，坡道不大于8%度，路面为泥结碎石路面。（2）搭建爆破与施工防护挡墙于DK202+886段搭设施工挡护，挡护长约50m，高10m，采用Φ50钢管搭设，上面铺设两层竹篱笆进行防护，将施工区与民房隔开。（3）水电的安排该段施工用水由线路右侧南山村用自来水接至工地，管路长约300m，水管采用Φ50的PVC硬塑管埋设。施工用电：于地方供电局架线至工地，并安装500千瓦变压器两台。中铁二十四局宁杭铁路工程项目部4（4）边仰坡加固边仰坡加固主要有：边坡采用锚杆、挂网和喷锚支护，锚杆为砂浆锚杆，采用Φ22钢筋，锚杆间距为1.5m×1.5m,呈梅花型布置,锚杆长度L=4.0m,挂网钢筋为φ6钢筋,网格间距按25cm×25cm布置,喷锚为C20混凝土,喷厚为10cm。（5）排水处理截水沟中线距离仰坡开挖线5米以上,出口方向线路为上坡,在洞外设反坡,沟底坡度不小于0.2%,并在洞外1~1.5m处设置横向截水盲沟一道,以拦截洞外水流入隧道。2.4．DK201+800~DK201+820暗挖段施工其具体施工方案为：（1）凿除上台阶根据围岩级别和围岩勘测情况，隧道上台阶进行松动小炮控制飞石开挖，开挖标高至B单元上半部分钢拱架下锁角钢管的标高位置。（2）A单元和B单元工字钢架安装工字钢架采用18a工字钢制作，（尺寸见附图）工字钢架间距为1.0m工字钢架安装采用连接板和螺丝连接，纵向采用Ф22螺纹钢呈斜八字型焊接，连接筋中对中间距为1m。（4）挂内模喷锚支护待钢架安装完成后，在钢架内侧挂模板，内模板为宽50cm的木合板，木合板外侧沿钢架采用外筋和铁丝固定，并于拱顶搭脚手架向下喷射C25混凝土，两侧拱脚处先喷宽1m，高50cm的拱脚基础，之后再往上喷，喷锚厚度为30cm，喷锚顺序从两边拱脚同时往拱顶施工，确保拱架压力平衡，拆内模板后内侧拱顶进行补喷密实，并按规定进行混凝土养护。（5）中台阶开挖和初期支护先进行中台阶开挖，然后及时下接B单元下半部分钢架，采用纵向钢筋固定，钻打锁脚钢管和锚杆，锁脚钢管为Ф50钢管，锁脚钢管长5m，并与钢架贴焊，锚杆采用系统锚杆，呈梅花型布置，并与钢架贴焊，之后布中铁二十四局宁杭铁路工程项目部5设钢筋网，进行喷锚支护。（6）下台阶开挖和进行初期支护先进行下台阶开挖，同时下接C单元钢架，采用纵向连接筋固定，同中台阶方法钻打锁脚钢管和锚杆，挂网后进行喷锚支护，支护参数同中台阶。（7）小导管注浆加固两侧曲墙用Ф50的小导管注浆加固，小导管长3.0m，纵、横间距为0.4×1.0m，呈梅花型布置，注浆压力不小于0.50MPa。（8）仰拱开挖和浇筑混凝土仰拱隧底开挖至设计标高，同时将钢拱架安装封闭成环，并及时浇筑混凝土，仰拱每循环开挖为5m，仰拱施工紧跟。（9）衬砌施工仰拱施工完成后，及时进行二次衬砌混凝土施工，采用设计参数进行防水层施做，按设计标准浇筑二次衬砌混凝土。2.5．DK201+820~DK201+869段暗挖施工（1）该段开挖，上台阶采用挖掘机挖除表层软弱围岩，镐头机配合人工风镐凿除硬岩，开挖找平至中台阶B单元钢架脚标高位置。（2）先安装A、B单元钢架，随后进行挂内模板和喷射混凝土，拱架采用与前段相同的工艺和参数。（3）拉槽开挖中台阶和进行初期支护：进行中台阶拉槽开挖，两侧马口不小于2m，先错开开挖两侧马口，马口开挖每循环长度不超过2m，然后开挖中部。（4）下台阶开挖和进行初期支护先进行下台阶开挖，同时下接C单元钢架，采用纵向连接筋固定，同中台阶方法钻打锁脚钢管和锚杆，挂网后进行喷锚支护，支护参数同中台阶。最后进行仰拱隧底开挖，浇筑仰拱混凝土，按设计衬砌参数施做防水层，并及时进行混凝土二次衬砌。2.6．DK201+869~DK201+886明挖段开挖中铁二十四局宁杭铁路工程项目部6该段开挖，采用挖掘机挖除表层软弱围岩，镐头机配合人工风镐凿除硬岩，开挖找平至标高位置。进行喷锚支护，最后进行仰拱隧底开挖，浇筑仰拱混凝土，按设计衬砌参数施做防水层，并及时进行混凝土二次衬砌。局部硬岩采用微震爆破，炸药单耗低，空气冲击波对周围环境的影响不大，同样地，微震爆破理论上不产生飞石，因此，忽略不计空气冲击波和飞石对周围环境的影响。每次爆破的最大一段齐爆药量控制在允许范围之内。确保开挖中每循环爆破振动不超过安全设计标准。该段爆破采用光面爆破参数进行钻眼和装药施工，钻眼间距符合爆破方案要求，各级围岩参照设计方案进行适当调整，并在实际施工中不断优化爆破参数，以取得最佳爆破效果。3．控制爆破设计3.1．爆破安全设计3.1.1．爆破质点振动速度控制标准的提出V—保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为厘米每秒（cm/s）。对于小型水库，爆破质点振动安全允许速度是多少？目前国家《爆破安全规程》中未予以明确规定。若确定的振动值偏高，单响炸药量偏大，爆破振动对南山水库造成危害，后果将十分严重。若确定的标准偏低，单响炸药量过小，爆破施工将无法进行。为此我们按设计单位控制爆速的要求以及结合以往施工经验，提出了质点振动速度按1.1cm/s进行控制。3.1.2．爆破允许药量计算计算公式：Q=R3V3/α/K3/α式中：Q—炸药量，齐发炸药爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，单位为千克（kg）；R—爆破振动安全允许距离，单位为米（ｍ）；V—保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为厘米每秒（cm/s），在此取V=1.1cm/s;K、α—与爆破点至计算保护对象间的地形，地质条件有关的系数和衰减系数，本工程地质为Ⅳ级和Ⅴ级围岩，属于中硬岩和软岩石，在此取K=250，中铁二十四局宁杭铁路工程项目部7a=1.8。代入上式计算成果见下表：表一允许药量计算查算表R（M）50556065707580859095100Q（Kg）14.7819.6725.5232.4440.5249.8460.4972.5586.13101.3118表二允许药量计算成果表保护区南山水库南山水库隧道里程DK201+隧道左线边缘与保护区边缘距离R（m）计算药量Q（kg）隧道里程DK95+隧道左线边缘与保护区边缘距离R（m）计算药量Q（kg）800108148.8385062.6429.04805102.94128.8785561.4927.4681097.63109.9486060.3225.9381592.7294.1786558.8923.7682087.8480.0786957.4622.4182582.9867.5087555.2219.8983078.0956.2688055.219.8983573.2346.3988550.214.9484065.0232.478865014.7884563.8230.71高山隧道出口开挖开挖施工DK201+800～DK202+886范围内洞内暗挖、明挖爆破均应严格按上表控制最大一段炸药量。按保护物与爆破点的距离查此表，严格控制药量。3.2．隧道开挖控制爆破设计（1）三台阶临时仰拱法开挖爆破图及参数设计表(DK201+800~820)中铁二十四局宁杭铁路工程项目部8①炮孔参数选择a：炮孔直径D=42mm；b：掏槽孔参数：8个，孔深为2.2m，单孔装药量为