太興鐵路小間距單線隧道施工方案(高風險隧道)

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

新建太興鐵路

太原至靜游段工程 XXXX標段

xxxx1 號、 2 號隧道、 xxxx 隧道施工方案

局集團有限公司太興鐵路 xx 段工程項目部

2011 年 3 月

4

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

目錄

1、編制說明 2

1.1 編制依據 2

1.2 編制范圍 2

2、工程概況 2

3、施工方案 3

3.1 總體方案 3

3.2 兩隧道間巖柱加固及新建隧道支護加強 8

3.3 隧道開挖爆破方案 13

3.4 監控量測 15

4、隧道洞口處既有線防護 . 17

5、應急預案 18

1

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

xxxx1# 、 2#隧道、 xxxx 隧道專項施工方案

1、編制說明

1.1 編制依據

太興鐵路施工圖 -14

太興鐵路施工圖 -15

3）太興鐵路施工圖 -04

太興隧參 -01 、太興隧參 -04 、太興隧參 -02 、太興隧參 -05

《新建太興鐵路太靜段 x 標四座高風險隧道施工方案評審會專家

意見》

1.2 編制范圍

本方案適用范圍為：新建太興鐵路太原至靜游段工程 XXXX 標段

xxxx1 、2#隧道、 xxxx 隧道開挖、支護、襯砌、防排水、機電預埋及其他

工程。

本方案內容主要側重于對 xxxx1# 、2#隧道、 xxxx 隧道施工重點的保

證，未涉及的各種施工技術要求 , 嚴格按《鐵路隧道施工技術指南》 (TZ204-

2008) 執行。

2、工程概況

xxxx1# 、2#隧道位于山西省古交市， 該段為黃土丘陵地貌， 主要形態有黃土梁，峁，山峰相連，沖溝發育，多呈” V”字形，地面標高 990～1100m之間，最大相對高差在 110m左右。

xxxx1# 隧道起止里程 DIK48+510～DIK48+643，為全長 133m的單線隧

道，最大深埋約 23m, 全隧道位于直線上，線路為單面上坡，坡率為 3.9 ‰，

距既有太嵐鐵路隧道線間距為 15m,兩隧道間巖柱體凈距為 8m。全隧分Ⅲ、

Ⅳ兩種級別圍巖，Ⅳ 級圍巖地段采用超前小導管加格柵鋼架支護。

4

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

xxxx2# 隧道起止里程 DIK48+689～DIK49+565，為全長 876m的單線隧

道，最大深埋約 87m, 其中 DIK49+487.76～DIK49+565位于曲線上，曲線

半徑為 R=1800m，線路為單面上坡，坡率為 3.0 ‰，距既有太嵐鐵路隧道

線間距為 15m,兩隧道間巖柱體凈距為 8m。全隧道分Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三種級別

圍巖，Ⅴ級圍巖地段采用明洞出洞，Ⅳ 級圍巖地段采用超前小導管加格

柵鋼架支護。

隧道起止里程 DK22+891.00-DK23+048.00，全長 157.00m 的單線隧道，最大埋深約 45.0m。全隧道位于直線上，隧道內線路為單線下坡，坡率為 5%，右側與既有線太嵐線隧道相距最近 20m。全隧道分Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ

三種級別圍巖， 隧道進口 8m、出口 15mⅤ級圍巖地段采用明洞出洞， 隧道

出口暗洞Ⅴ級圍巖采用管棚預支護。

3、施工方案

3.1 總體方案

新建隧道施工， 開挖掘進采用微震動控制爆破技術， 爆破震速控制在

5cm/s 內，考慮爆破震動對既有隧道的影響，隧道 IV 、V 級圍巖采用短臺

階法開挖， III 級圍巖采用短進尺微震動控制爆破開挖。嚴格按照“先支

護、后開挖、短進尺、弱爆破、強支護、襯砌緊跟”的原則施工。采用挖

掘機、輪式裝載機裝碴，自卸車出碴，噴射砼采用濕噴工藝 。二次襯砌

采用 12m襯砌臺車全斷面進行， 混凝土采用在攪拌站集中拌合， 混凝土輸

送車輸送，混凝土輸送泵灌注，附著式振搗器配合插入式振搗器搗實。

xxxx1# 、2#隧道左側與既有隧道之間的巖柱為 8m, xxxx 隧道右側與

既有隧道之間的巖柱最小為 13m。根據施工調查得知既有隧道僅存在部分

工程缺陷（詳見調查表），因此既有隧道無需加固。因增建新線時會導致

圍巖應力重分布， 故需對新建隧道與既有隧道間巖柱加固， 并加強新建隧

道的初期支護的剛度和強度， 即可確保既有隧道不出現大變形、 二襯開裂

3

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

等情況。

新舊隧道間巖柱根據圍巖情況進行超前預加固， IV 、V級圍巖采取長度為 4.5m 的φ 42 小導管注漿結合系統錨桿進行超前預加固； III 級圍巖裂隙發育段采取長度為 4.5m 的φ 42 小導管注漿對巖體裂隙進行加固。

　考慮增建新線時會導致圍巖應力重分布， 可能出現大變形等現象， 新建隧道在開挖后立即采用 I16 型鋼，型鋼間距為 1.2m，噴射 C25混凝土的初期支護形式。新建隧道隨掘進情況根據圍巖等級采用相應措施。

加強監控量測， 內容包括：新建隧道的洞內圍巖監測、 既有隧道的監測和爆破爆破震速監測。

　根據監控量測的數據及時分析結論， 以便做出應急。

附件一：既有隧道工程缺陷調查表

4

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

風平嶺 1 號隧道襯砌檢測結果

序

長度

部位

里程范圍

（m）

密實度

空洞

含水

號

DIK48+517～ DIK48+520

3

空洞

DIK48+528～DIK48+53

4

空洞

DIK48+544.5～ DIK48+547.5

3

空洞

DIK48+562～ DIK48+565

3

不密實

1

右邊墻

DIK48+574～DIK48+576.5

2.5

不密實

DIK48+584～ DIK48+587

3

空洞

DIK48+614～ DIK48+617

3

空洞

DIK48+620.5～DIK48+624

3.5

不密實

DIK48+644.5～DIK48+646

1.5

不密實

序

長度

部位

里程范圍

（m）

密實度

空洞

含水

號

DIK48+507～DIK48+510.5

3.5

不密實

DIK48+532.5～ DIK48+536.5

4

不密實

2

左邊墻

DIK48+545.5～DIK48+548

2.5

不密實

DIK48+586.5～ DIK48+590.5

4

不密實

DIK48+639.5～ DIK48+641.5

2

不密實

DIK48+516～ DIK48+522

6

不密實

3

右拱腰

DIK48+542～DIK48+545.5

3.5

空洞

DIK48+558～ DIK48+563

5

不密實

5

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

DIK48+619～ DIK48+621 2 空洞

DIK48+632.5～DIK48+636 3.5 不密實

4 拱頂 DIK48+557.5～DIK48+562 4.5 脫空

DIK48+613.5～ DIK48+616.5 3 不密實

DIK48+587～ DIK48+590 3 不密實

5 左拱腰 DIK48+564～DIK48+568.5 4.5 不密實

DIK48+548～ DIK48+552 4 不密實

DIK48+522.5～ DIK48+529.5 7 不密實

風平嶺 2 號隧道襯砌襯砌檢測結果

序

長度

部位

里程范圍

（ m）

密實度

空洞

含水

號

DIK48+698～ DIK48+700

2

空洞

DIK48+729.5～ DIK48+733.5

4

不密實

右邊

1

DIK48+741.5～ DIK48+743.5

2

不密實

墻

DIK48+784～ DIK48+788

4

不密實

DIK48+800～DIK48+803.5

3.5

不密實

DIK48+820.5～ DIK48+825.5

5

空洞

DIK48+899.5～DIK48+902

2.5

不密實

右邊

DIK48+969～DIK48+971.5

2.5

不密實

1

DIK49+003.5～DIK49+006

2.5

不密實

墻

DIK49+129.5～DIK49+132

2.5

脫空

DIK49+149～ DIK49+152

3

不密實

DIK49+183.5～DIK49+186

2.5

空洞

4

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

DIK49+218～ DIK49+220

2

空洞

DIK49+324～DIK49+328.5

4.5

不密實

DIK49+494.5～ DIK49+498.5

4

脫空

DIK49+504.5～ DIK49+505.5

1

空洞

DIK49+551～ DIK49+553

2

不密實

DIK49+558.5～ DIK49+560.5

2

不密實

DIK49+561～ DIK49+563

2

不密實

左邊

2

DIK49+367～ DIK49+370

3

不密實

墻

DIK49+317.5～DIK49+320

2.5

不密實

序

長度

部位

里程范圍

（ m）

密實度

空洞

含水

號

DIK49+242～ DIK49+244

2

空洞

DIK49+127.5～ DIK49+129.5

2

不密實

DIK49+070.5～ DIK49+072.5

2

不密實

左邊

2

DIK48+982.5～DIK48+986

3.5

脫空

墻

DIK48+970～DIK48+971.5

1.5

不密實

DIK48+818.5～DIK48+823

4.5

不密實

DIK48+799.5～ DIK48+800.5

1

空洞

DIK48+706.5～DIK48+710

3.5

脫空

DIK48+812～DIK48+813.5

1.5

脫空

右拱

DIK48+935.5～DIK48+937

1.5

不密實

3

DIK49+005～ DIK49+007

2

腰

不密實

DIK49+264～ DIK49+268

4

不密實

DIK49+458～DIK49+459.5

1.5

脫空

7

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

DIK49+484～ DIK49+485 1 不密實

DIK49+542.5～ DIK49+544.5 2 脫空

3.2 兩隧道間巖柱加固及新建隧道支護加強

⑴IV 、V 級圍巖加固方案為：在新建隧道靠近既有隧道側的輪廓半環

設置φ 42 長 4.5m 的超前注漿小導管，相鄰兩環交錯布置，外插角為 45

度，縱向兩排的搭接長度為 1.6m, 環向×縱向間距 =0.4m×1.6m, 小導管注

漿采用 1:1 水泥漿液，注漿壓力采用 0.3 至 0.5MPa，注漿量暫按巖體孔隙率 30%考慮；開挖后施作直徑 22mm, 長 3.5 m的系統砂漿錨桿， 徑向梅花設置，環向×縱向 =1.0m×1.6m。

加固段落：新建隧道 IV 、V 級圍巖段。

巖柱加固示意圖

4

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

9

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

2）III 級圍巖裂隙發育地段加固方案為：在新建隧道靠近既有隧道側輪廓半環設置φ 42 長 4.5m 的超前注漿小導管，相鄰兩環交錯布置，

外插角為 45 度，縱向兩排的搭接長度為 1.6m, 環向×縱向間距 =0.4m× 1.6m, 小導管注漿采用 1:1 水泥漿液，注漿壓力采用 0.3 至 0.5MPa，注漿量暫按巖體孔隙率 5%考慮；

見下圖 :

4

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

小導管注漿加固示意圖

3）新建隧道初期支護加強方案：除原設計文件中 IV 、V級圍巖段

落的鋼支撐初期支護外，其余段落，在隧道開挖后及時施作I16 型鋼和

23cm的 C25噴射混凝土初期支護。具體參數為： I16 型鋼 1.2m/ 榀，隧道

開挖輪廓及型鋼制作參照《太興隧參 01-23 》。

見下圖 :

11

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

初期支護加強段圍巖開挖、襯砌斷面

上圖開挖面積比原設計 III 級增加 6.9m2，開挖方量增加 6.95m3。

4

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

備注：鋼架斷面圖尺寸均以毫米計

I16 型鋼斷面圖

工程量增加表（每延米 )

序號

項目

單位

數量

1

開挖

m3

6.95

C25噴射混凝土

m3

4.84

I16 型鋼

Kg

487.98

2

初期支護

Ф22 鋼筋

Kg

68.77

連接鋼板

Kg

82

連接螺栓

套

23

13

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

Ф42 鎖腳錨管

Kg

43.75

3

二次襯砌

C25拱墻仰拱

m3

1.31

3.3

隧道開挖爆破方案

詳見《 xxxx1 號、2 號隧道、 xxxx 隧道微振動控制爆破方案》 ，以下

作簡要介紹， 根據圍巖級別及周邊環境采取多種開挖方法：正洞洞身 III

級圍巖段采用超前導坑分部開挖， Ⅳ級圍巖采用上下臺階開挖， 多功能作

業臺架配合風動鑿巖機鉆孔， 塑料導爆管微差毫秒雷管起爆； Ⅴ級圍巖開

挖采用風鎬或挖掘機開挖，必要時輔以弱爆破。

在靠近既有隧道一側，采用水平超前鉆孔鉆機，在隧道輪廓線上每

20cm布孔（孔邊間距），孔徑為 120mm，水平鉆孔每循環成孔 10m，做出

爆破臨空面，以達到爆破減震的效果，減少對巖體的擾動（見示意圖） 。

同時為了減少爆破對圍巖的擾動 , 形成整齊的最終開挖面 , 在施工中將

運用非電毫秒雷管微差控制爆破技術 , 實施光面爆破 , 周邊眼一次同時

起爆。施工前首先根據現場地質情況進行爆破試驗 , 然后依據試驗效果及

巖石情況及時修正爆破參數以達到最佳效果 , 即“爆破后隧道輪廓線與設

計輪廓一致” , 開挖斷面炮眼痕跡保留率達到 95%以上。

4

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

3.4 監控量測

監控量測的項目是新建線路隧道洞內外觀測、水平收斂、拱頂下沉、既有線隧道內的觀測及爆破振動監測。

（1）既有線隧道內、外觀測

爆破施工前，在既有風平嶺 1#、2#隧道、柳林河隧道已有裂縫處施做砂漿抹面，爆破后對比觀察裂縫的變化和查看是否出現新的病害， 以此修正爆破參數和調整加固方案。

　在確定爆破方案時分別在拱頂， 左右邊墻設置觀測點，記錄質點振動速度， 控制在 5cm/s 之內；查看掌子面圍巖變化情況，有無滲水、巖爆現象，用地質羅盤測量巖石的走向， 傾向與傾角。洞外采用洞頂地表沉降測量。

2）新建隧道水平收斂、拱頂下沉量測

拱頂下沉量與凈空水平收斂量測應在同一斷面內進行， 并用相同的量

15

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

測頻率，應從下表根據變形速度和距開挖工作面距離較高的一個量測頻

率。

拱頂下沉及周邊收斂量測頻率表

變形速度（ mm/d） 量測斷面距開挖面距離（ m） 量測頻率

≥ 5 (0 ～ 1)B 1～ 2 次 / 天

1～5 (1 ～ 2)B 1 次 / 天

0.5 ～1 (1 ～ 2)B 1 次 /2 天

0.2 ～0.5 (2 ～ 5)B 1 次 /2 天

﹤ 0.2 ﹥ 5B 1 次 / 周

注： B 表示隧道開挖寬度

地表下沉量測斷面間距表

埋置深度 H 量測斷面間距 (m)

H﹥ 2B 20～50

B﹤ H﹤ 2B 10～20

H﹤ B 10

地表下沉量測應根據隧道埋置深度、 地質條件、地表有無建筑物、 所采用的開挖方式等因素確定是否進行。

　地表下沉量測的測點應與凈空水平收斂及拱頂下沉量測的測點布置在同一斷面內， 沿隧道中線，地表下沉量測斷面的間距可按下表采用。

　需要進行橫斷面方向地表下沉量測時， 其測點間距應取 2～5m，在同一量測斷面內應取 7～11 個測點。地表下沉的量測頻率應和拱頂下沉及凈空水平收斂的量測頻率相同。

　地表下沉量測應在開挖工作面前方 H+h（隧道埋置深度 +隧道高度）處開始，直至襯砌結構封閉，下沉基本停止時為止。

周邊位移量測以水平相對凈空變化值的量測為主 , 水平凈空變化量測

4

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

線的布置應根據施工方法地質條件量測斷面所在位置 , 隧道埋置深度等條

件確定 , 在地質條件良好 , 采用全斷面方式開挖 , 可設一條水平側線 , 當采

用臺階開挖方式時可在拱腰和邊墻部位各設一條水平側線 , 拱頂下沉量的

位置在每米斷面宜布 1～3 點. 若地質條件復雜 , 下沉量大或偏壓明顯時 ,

應同時量測拱腰下沉及基底隆起量 , 測點安裝應能保證在開挖后 12 小時

( 最遲不超過 24 小時 ) 內和在下一循環開挖前測到初次讀數 . 測試工具以機械或儀表為主 , 隧道周邊收斂計可選用數顯收斂儀 , 拱頂下沉量測采用水平儀水準尺和掛鉤鋼尺等 , 變形量測可采用單點或多點式錨頭和傳遞桿 , 配以機械式百分表或點測位移計 .

凈空變化速度持續大于 5.0mm/d 時，圍巖處于急劇變形狀態， 應加強

初期支護。

水平收斂（拱腳附近）速度小于 0.2mm/d，拱頂下沉速度小于

0.15mm/d，圍巖基本達到穩定。

在淺埋地段以及膨脹性和擠壓性圍巖等情況下， 應采用監控量測分析判別。

根據位移時態曲線的形態來判別

當圍巖位移速率不斷下降時（ du2/d2t ＜0），圍巖趨于穩定狀態；

當圍巖位移速率保持不變時 （du2/d2t=0 ），圍巖不穩定，應加強支護；當圍巖位移速率不斷上升時（ du2/d2t ＞0），圍巖進入危險狀態，必

須立即停止掘進，加強支護。

4、隧道洞口處既有線防護

洞口爆破的危害主要是爆破飛石， 防飛石除爆破設計采用松動爆破參數外，還需采取以下具體措施：

1）根據現場實際情況，準確確定最小抵抗線大小和方向，防止最小抵抗線過小產生飛石；

17

xxxx1# 、 2#隧道專項施工方案 xxx 局集團有限公司

2）嚴格按松動爆破設計控制單孔裝藥量，不得多裝；

3）保證堵塞質量和堵塞長度，嚴格按設計要求進行堵塞；

4）爆破飛石安全距離用下式計算：

R=20Kfn2W=20 ×1.5 ×0.82 ×1.0=19.2m

為保證安全，爆破安全警戒范圍不得低于《爆破安全規程》規定的

m。

5）在距離洞口 10 m 處和既有線一側用雙排鋼管架設防飛石排架，排架高度高出洞口，洞口 10 m 處的排架寬度為洞口寬度的 3 倍；

6）爆破作業時間張貼安民告示，以免造成居民驚嚇和恐慌；

7）與鐵路部門聯系掌握既有線火車通過時間，以便確定爆破起爆

時間；

8）安排專職安全人員對隧道穿過的山體和鐵路沿線進行巡查，遇

有浮石和滾石及時進行處理， 若發現山體出現裂縫和異?，F象及時報告項目部，以便采取相應措施。

9）爆破前，安排人員和設備對爆破后滾落到鐵道周圍的巖石及時清

理。

5、應急預案

根據本隧道施工特點，制定應急預案，詳見《 xxxx1 號、 2 號隧道、

xxxx 隧道施工應急預案》

局太興鐵路太靜段工程項目部

二〇一一年二月

4