1緒論大樟古隧道工程的開挖方案設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u18701大樟古隧道工程的開挖方案設(shè)計案例 114278第一章大樟古隧道工程概況 2242901.1工程概況 2148851.1.1隧道概況 2305321.1.2隧道特點 220772第二章工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件 2220172.1工程地質(zhì)條件 2321002.1.2地形地貌 2238042.1.2氣象條件 355992.1.3地層巖性 364982.1.4地震動參數(shù) 594102.2水文地質(zhì)條件 580902.2.1地表水 5317692.2.2地下水 6214302.2.3地下水的補給、徑流、排泄 6186882.2.4.含水巖組劃分及巖層的富水性 7272462.2.5水化學(xué)特征 7248822.2.6隧道水文地質(zhì)特征 838182.2.7隧道涌水量 997692.2.8隧道工程水文地質(zhì)評價 9153342.3不良地質(zhì)及特殊巖土 9292332.3.1不良地質(zhì) 928102.3.2特殊巖土 10263922.4工程地質(zhì)條件評價 1148662.5巖土物理力學(xué)參數(shù)（見表2.2） 1129541第三章隧道開挖方案 13304703.1斷面設(shè)計參數(shù) 13190023.2隧道圍巖工程特性與圍巖級別劃分 1343603.3開挖方案分析及選擇 16110843.3.1隧道常用的開挖方法 16165513.3.2開挖方案分析比選 219173.3.3開挖方案確定 21254653.4隧道開挖施工 22298753.4.1開挖方式 22280353.4.2開挖施工流程 2293.4.3開挖方案 2426273.5.1爆破方案 28153913.5.2淺孔臺階控制爆破參數(shù) 31130873.5.3爆破飛石防護(hù)措施 34281183.6出碴設(shè)計 34200243.6.1碴場布置 34277563.6.2運輸方式 35166293.6.3臺階法局部出碴措施 35118713.6.4每循環(huán)工作面出碴量 36316793.6.5出碴設(shè)備及車輛布置情況 3637643.6.6出碴運輸質(zhì)量 36288713.6.7技術(shù)措施及安全措施 3654223.7防排水設(shè)計 37137703.7.1洞口防排水 3785623.7.2洞身防排水 37207863.8通風(fēng)設(shè)計 3861993.8.1設(shè)計方法 38299603.8.2風(fēng)量計算 38273673.8.3通風(fēng)機(jī)選擇 39第一章大樟古隧道工程概況1.1工程概況1.1.1隧道概況大樟古隧道位于貴州省興義市清水河鎮(zhèn)內(nèi)，隧道進(jìn)口里程D1K72+565,出口里程D1K74+835,全長共2270m,該隧道工程為盤興高速鐵路行車設(shè)計速度250Km/h區(qū)段雙線隧道,隧道最大埋深約126m。其中Ⅲ級圍巖長度1355m，占隧道總長的59.69%，Ⅳ級圍巖長度612m，占隧道總長的26.96%，Ⅴ級圍巖長度273m，占隧道總長的12.03%。隧道進(jìn)口處為13m雙耳墻式明洞洞門，出口處為17m雙耳墻式明洞洞門。出口位置緊鄰清水河鎮(zhèn)大橋橋臺。1.1.2隧道特點隧道正洞由出口向進(jìn)口單向掘進(jìn)，反坡排水。D1K74+080～D1K74+260段下穿村莊,地面距隧道拱頂最小距離約112m,采用弱爆破施工,爆破要求地表房屋質(zhì)點爆破震速不小于2.5cm/s。施工前應(yīng)對地表房屋進(jìn)行調(diào)查,并拍照攝像取證。本隧D1K73+560～D1K73+650、D1K73+935～D1K73+960、D1K74+260～D1K74+310、D1K74+410～D1K74+480段洞身穿越斷層破碎帶及可溶巖與非可溶巖接觸帶。隧道D1K72+565～D1K74+265.D1K74+282～D1K74+411.D1K74+472～D1K74+835段地質(zhì)初步判定為巖溶中等～強烈發(fā)育。第二章工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件2.1工程地質(zhì)條件2.1.2地形地貌隧址區(qū)屬于云貴高原，屬溶蝕侵蝕構(gòu)造低中山地貌，絕對高程1075～1451m，地形起伏較大，相對高差10～376m,山坡自然坡度一般27°～57°。局部為陡坎，基巖大部分裸露，地表植被茂密，主要為喬木和灌木，附近無居民分布，交通不便，線路D1K74+803處有一水渠，寬約0.8m。2.1.2氣象條件興義市屬亞熱帶山地季風(fēng)濕潤氣候，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，雨量充沛，\t"/item/%E5%85%B4%E4%B9%89/_blank"日照長。大部分地區(qū)年均氣溫在15o～18o之間，一月平均氣溫7.1℃，七月平均氣溫22.2℃。雨熱同季，年降水量在1300～1600毫米之間，無霜期在275～334天之間。2.1.3地層巖性隧址區(qū)地表上覆土層巖性為第四系全新統(tǒng)人工填士(Q4ml）碎石土，人工棄土(Q4q)碎石土，坡洪積(Q4dl+pl)紅黏土(弱膨脹土)硬塑，玻殘積(Q4dl+el)紅黏士(弱膨脹土)硬塑。下伏基巖為三疊系中統(tǒng)楊柳井組二段(T2y2)白云巖夾角礫化白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾石膏，一段(T2y1b+1a)白云巖夾石膏，白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖及灰?guī)r(含膏鹽);三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組三段(T2g3b+3a)白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖及灰?guī)r(含膏鹽)，二段(T2g2c+2b)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r；下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組三段(T1yn3)灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，二段(T1yn2)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r、砂巖，一段(Tlyn1)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r。地層巖性描述如下:<1-1>人工填土(Q4ml):雜色，稍濕，稍密～中密，主要以碎土為主，含量50%，粒徑5-22cm,余為角礫及土充填，主要分布于既有南昆鐵路填方段，厚5-15m,屬II級普通土。<1-2>人工棄土(Q4q):雜色，稍濕，松散，主要以碎土為主，含量50%，粒徑5-22cm,塊石30%，塊徑22-50cm,余為角礫及土充填，主要分布于隧道進(jìn)口右側(cè)8-15m，厚0-5m,主要為停建舍魯公路采石場棄渣，屬Ⅱ級普通土。<3-7-2>紅黏土(弱膨脹土)(Q4dl+pl):褐黃色、灰褐色，硬塑狀，土質(zhì)較均，表層常含植物根系。主要分布于槽谷、洼地等地，厚2-4m,具弱膨脹性，屬II級普通土。<6-5-2>紅黏土(弱膨脹土)(Q4dl+el):褐黃色、灰褐色，硬塑狀，土質(zhì)較均，含20%的碎石角礫及植物根系。分布于丘頂、平緩坡面局部地段，厚1-4m,具弱膨脈性，屬Ⅱ級普通士。<8-2>白云巖夾角礫化白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r(含膏鹽)(T2y2):淺灰色、灰褐色，泥微晶白云巖夾塊狀角礫化白云巖及少量白云質(zhì)灰?guī)r，微晶白云巖中具有較多鹽類假晶和干縮空隙，局部夾紫紅色泥質(zhì)條帶。強風(fēng)化節(jié)理裂腺發(fā)育，地表巖體多呈碎裂結(jié)構(gòu)，可見刀砍紋，鉆探取出巖芯多呈碎塊狀，局部機(jī)城較碎呈砂土狀。厚2-12m屬IV級軟石；弱風(fēng)化層巖質(zhì)較硬，受構(gòu)造影響較重，節(jié)理發(fā)有，多為微張～張開型，充填方解石脈及泥質(zhì)，巖體較破碎，取芯多呈長柱狀、柱狀，局部呈碎塊狀，屬V級次堅石，主要分布于洞身D1K73+425～D1K73+570段。據(jù)區(qū)域資料顯示，該地層內(nèi)含有膏鹽，不能用作混凝土骨料。<8-3>白云巖(含膏鹽)(T2ylb+1a):灰、暗灰色色厚層微晶白云巖薄層泥晶白云巖，偶夾殘余薄層灰?guī)r，巖芯表面可見溶孔、晶洞發(fā)育。強風(fēng)化層節(jié)理裂隙發(fā)育強烈，巖芯多呈灰黃、紫紅色，巖體破碎，節(jié)理裂隙面多見水銹浸染，取芯多呈碎塊狀，厚3～5m，屬IV級軟石:弱風(fēng)化層巖質(zhì)較硬，受構(gòu)造影響較重，節(jié)理發(fā)育，多為微張～張開型，多見方解石脈及泥質(zhì)充填，巖體較為破碎，取芯多呈柱狀，屬V級次堅石。主要分布于洞身D1K72+828～D1K73+425段。據(jù)區(qū)域資料顯示，該地層內(nèi)含有膏鹽，不能用作混凝土骨料。<9-4>白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖及灰?guī)r(含膏鹽)(T2g3b+3a):淺灰色、灰褐色、褐紅色，隱晶～微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾薄層狀白云巖。強風(fēng)化層巖體破碎，節(jié)理裂隙面多見水銹浸染，取芯多呈碎塊狀，厚0-3m,屬IV級軟石;弱風(fēng)化層巖質(zhì)較硬，巖體較完整，取芯多呈柱狀，屬V級次堅石。主要分布于洞身D1K72+562～D1K72+828段。據(jù)區(qū)域資料顯示，該地層內(nèi)含有膏鹽，不能用作混凝士骨料。<9-5>灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r(T2g2c+2b):淺灰色、灰褐色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀灰?guī)r夾薄～中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r，多見生物碎屑。巖溶強烈發(fā)育，溶蝕破碎帶裂隙發(fā)育，風(fēng)化強烈，巖體破碎，節(jié)理裂隙面多見水銹浸染，取芯多呈碎塊狀，厚0-3m,屬IV級軟石；弱風(fēng)化層巖質(zhì)較硬，巖體較為完整，取芯多呈柱狀，屬V級次堅石。<11-4>灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r(T1yn3):淺灰色、灰褐色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄-中厚層狀灰?guī)r夾薄～中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖。巖溶強烈發(fā)育，溶蝕破碎帶裂隙發(fā)育，可見溶孔、溶觸面等溶蝕現(xiàn)象，巖體破碎，節(jié)理裂隙面多見水銹浸染，取芯多呈碎塊狀，厚0-3m,屬IV級軟石;弱風(fēng)化層巖質(zhì)較硬，巖體較為完整，取芯多呈柱狀，屬V級次堅石。主要分布于洞身D1K74+472～D1K74+835段。<11-5>泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r、砂巖(弱膨脹巖)(T1yn2):深褐色、棕紅色、灰褐色、灰綠色，以泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r為主，局部夾灰?guī)r、砂巖，砂巖多呈透鏡狀，中～厚層狀夾薄層狀，其中泥巖具弱膨脹性。全風(fēng)化層原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)遺基本已被破壞，局部殘余結(jié)構(gòu)尚可見，部分夾強風(fēng)呈角礫、碎塊狀:強風(fēng)化多為褐黃色、褐灰色，節(jié)理裂微發(fā)育，風(fēng)化強烈，巖體破碎，節(jié)理裂隙面多見水銹浸染，展IV級軟石:弱鳳化層泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r巖質(zhì)較硬，巖體校為完整，取芯多呈柱狀，屬V級次堅石；弱鳳化層泥巖、砂巖較軟，腐IV級軟石。主要分布于洞身D1K74+265～D1K74+282、D1K74+411～D1K74+472段。該地層棄碴不可直接用作填料。<11-6>灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r(T1yn1):淺灰色、灰褐色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀為主夾薄～中層狀泥質(zhì)灰?guī)r，多見生物碎屑。巖溶強烈發(fā)育，溶蝕破碎帶裂隙發(fā)育，風(fēng)化強烈，巖體破碎，節(jié)理裂隙面多見水銹沒染，取芯多呈碎塊狀，厚0-3m，屬IV級軟石；弱鳳化層巖質(zhì)較硬，巖體較為完整，取芯多呈柱狀，屬V級次堅石。主要分布于洞身D1K73+649～D1K74+265、D1K74+282～D1K74+411段。<22-3>斯層角礫巖:深灰色、褐灰色、灰白色，原巖為弱風(fēng)化灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、混巖等，受構(gòu)造擠壓作用，呈碎裂結(jié)構(gòu)，局部呈糜泥化，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體極破碎，為IV級軟石。2.1.4地震動參數(shù)由《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》（1/400萬）、《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（1/400萬）及武漢地震工程研究院有限公司完成的《新建鐵路盤縣至興義線工程場地地震安全性評價報告》為基礎(chǔ)分析，該隧道區(qū)域地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，地震動峰值加速度為0.05g。2.2水文地質(zhì)條件2.2.1地表水隧道工程地區(qū)地表水類型主要為溪水和溝水，降雨量較高，隧道地表水流向分布為樹枝狀水系，支溝大多為季節(jié)性流水，溝槽主溝常年有流水，水來源為大氣降雨，流量易受季節(jié)變化影響，地表水受蒸發(fā)、徑流等形式排出。隧道進(jìn)口主要地表水為右側(cè)600m處大海子水庫水，水面高程1167m,常年有水，隨季節(jié)性變化大，為隧道進(jìn)口段主要排泄點，地下水補給地表水，該水庫最終匯入線路右側(cè)的木浪河。隧道出口主要洞口下方(D1K75+200右側(cè))水田水及暗河水，為出口區(qū)域最低排泄基準(zhǔn)面，排泄點高程約1070m。地表水為珠江水系南盤江支流木浪河流域。2.2.2地下水1.孔隙水主要集中于坡麓松散堆積層和局部沖溝地區(qū)，由地表水或降水滲入地下孔隙形成。由于堆積物分布零星，厚度不大，沖積層內(nèi)孔隙水受地表水補給，含水量大；其余地段孔隙水補給條件差，徑流排泄條件好，含水量弱。2.基巖裂隙水主要存在于基巖斷層破碎帶與各類結(jié)構(gòu)面，來源為大氣降水。隧址區(qū)內(nèi)多條斷層與沖溝表水聯(lián)系密切，地下水靜態(tài)儲量較大，向斜軸部為導(dǎo)水、儲水部位。3.巖溶水隧道洞身揭露的可溶巖主要為(T2y2)、(T2y1b+1a)、(T2g3b+3a)、(T2g2c+2b)、(T1yn3)、(T1yn1)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等，隧道地質(zhì)區(qū)測可見巖溶洼地、溶洞、溶槽、塌陷坑等巖溶形態(tài)，地表巖溶強烈發(fā)育。巖溶水主要賦存于可溶巖的溶孔、溶蝕裂隙及巖溶管道中，分析認(rèn)為(T2y2)、(T2y1b+1a)、(T2g3b+3a)、(T2g2c+2b)、(T1yn3)、(T1yn1)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r等除接受上覆地層補給外，主要通過地表洼地、豎井、落水洞、溶洞匯集大氣降水的補給。巖溶水以巖溶下降泉、暗河的形式排出地表。本區(qū)最低巖溶侵蝕基準(zhǔn)面為線路右側(cè)1.62～2km處木浪河(河床高程約1224m)，沿巖溶管道運移，在節(jié)理裂隙發(fā)育段，可沿裂隙進(jìn)入下覆層位。2.2.3地下水的補給、徑流、排泄隧址區(qū)地下水來源主要為大氣降水，由于隧址區(qū)地形坡度陡，地面徑流條件好，大氣降水后迅速沿斜坡坡面以片流的形式匯入溪溝，一部份大氣降水沿風(fēng)化、溶蝕裂隙滲入地下補給地下水，地下水總的運動方向大體上由北東向南西徑流向深部徑流儲積外(即線路左側(cè)向右側(cè)徑流)，另一部分以泉的形式泄出地表，形成地表、地下水相互補給的關(guān)系。2.2.4.含水巖組劃分及巖層的富水性1.孔隙含水層：第四系粉質(zhì)粘士、碎石土孔隙含水層；為弱含水層；在河谷地帶以砂礫石土為主，受河水的補給其富水性和透水性相對較強。2.裂隙含水層：三疊系中統(tǒng)楊柳井組二段(T2y2)白云巖夾角礫化白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，一段(T2ylb+la)白云巖，為弱含水層，富水性弱。3.巖溶含水層：三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組(T2g2c+2b)，下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組三段(T1yn3)灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，永寧鎮(zhèn)組一段(T1yn1)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，為中等含水層，富水性強。4.相對隔水層：三疊系永寧鎮(zhèn)組二段(Tlyn2)泥巖一般含水性較弱，屬相對隔水層。2.2.5水化學(xué)特征隧址區(qū)內(nèi)取18組(利用相鄰工點同一地層9組)地下水做水質(zhì)分析，水質(zhì)類型及侵蝕等級如下：(1)D1K72+565--D3K72+828段，隧道穿越三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組(T2g3b+3a)白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖及灰?guī)r(含膏鹽)地層。試驗顯示(試驗編號:SH-D1Z-08-39-1、SH-D1Z-08-56-1)水質(zhì)類型為SO42-Ca2+型、HCO3-Ca2+型、HCO3-.SO42-Ca2+型、HCO3.SO42-Mg2+型，根據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》(TB10005-2010)，水中SO42-對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕等級為H1，鹽類結(jié)品對環(huán)境作用等級為Y2。鑒于該套地層中含膏鹽，因此建議該段按照H2、Y2等級考慮設(shè)計。(2)D1K72+828～D1K73+425段，隧道穿越三疊系中統(tǒng)楊柳井組(T2y1b+1a)白云巖(含膏鹽)地層。試驗顯示(試驗編號:SH-D1Z-08-59-1)水質(zhì)類型為HCO3--Ca2+型，水中SO42-對混凝士結(jié)構(gòu)的侵蝕等級為H1，鹽為結(jié)晶對環(huán)境作用等級為無。鑒于該套地層中含膏鹽，因此建議該段按照H2、Y2等級考慮設(shè)計。(3)D1K73+425～D1K73+570段，隧道穿越三疊系中統(tǒng)楊柳并組(T2y2)白云巖夾角研化白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r(含膏鹽)地層，試驗顯示(試驗編號:SH-D1Z-08-68-1）水質(zhì)類型為HCO3--Ca2+型，水中SO42-對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕等級為H1，鹽類結(jié)晶對環(huán)境作用等級為無。鑒于該套地層中含膏鹽，因此建議該段按照H2、Y2等級考慮設(shè)計。(4)D1K73+649～D1K74+265、D1K74+282～D1K74+411兩段，隧道穿越三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組(T1yn1)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r地層。段內(nèi)所取水樣試驗顯示(試驗編號:SH-DZ-大樟古-深-01-1、SH-DZ-大樟古-深-01-2、SH-DZ-大樟古-深-02-2、SH-DZ-大樟古-深-03-1、SH-DZ-大樟古-深-03-2)水質(zhì)類型為SO42-.HCO3-Ca2+.Na+型、SO42.HCO3-Na+.Ca2+型、HCO3.SO42-Ca2+.Mg2型、SO42.HCO3-Ca2+型、HCO3--Ca2+.Mg2+型，水中SO42-對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕等級為H1,鹽類結(jié)晶對環(huán)境作用等級為Y1。(5)D1K74+265～D1K74+282、D1K74+411～D1K74+472兩段，隧道穿越三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組(T1yn2)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r、砂巖地層。水質(zhì)對環(huán)境作用等級為無。但考慮到上部(T1yn3)地層對地下水具侵蝕性，地下水具連通性和水力聯(lián)系密切，建議地下水按對環(huán)境作用等級為H1，鹽類結(jié)晶對環(huán)境作用等級為Y1考慮。(6)D1K74+472～D1K74+835段，隧道穿越三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組(T1yn3)灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r地層。相鄰工點(清水河特大橋)同一地層所取水樣試驗顯示(試驗編號:SH-DZ-QSHDQ-03-06、SH-DZ-QSHDQ-04-04、SH-BDZ-QSHDQ-05-03、SH-BDZ-QSHDQ-06-04、SH-BDZ-QSHDQ-07-01)水質(zhì)類型為HCO3-.SO42--Mg2+型、HCO3-.SO42--Ca2+.Mg2+型、HCO3--Ca2+.Mg2+型，水中SO42-對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕等級為H1鹽類結(jié)晶對環(huán)境作用等級為無。2.2.6隧道水文地質(zhì)特征洞身穿過地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。主要為下伏基巖為三疊系中統(tǒng)楊柳井組二段(T2y2)白云巖夾角礫化白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾石膏，一段(T2ylb+1a)白云巖夾石膏，關(guān)嶺組三段(T2g3b+3a)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r；下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組三段(T1yn3)灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，二段（T1yn2)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r、砂巖，一段(T1yn1)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r；斷層主要為大樟古1#-4#斷層。隧址區(qū)地下水主要為巖溶水及基巖裂隙水，根據(jù)洞身鉆孔勘探及水文地質(zhì)調(diào)繪，枯水期最低潛水位位于軌面以下14～55m，雨季最高水位高于軌面最大約43m。隧道含水單元主要分為四段:D1K72+565～D1K73+570(FI):單斜構(gòu)造，洞身穿越巖性為三疊系關(guān)嶺組三段(T2g3b+3a)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，三疊系中統(tǒng)楊柳井組二段(T2y2)白云巖夾角礫化白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，一段(T2ylb+1a)白云巖，地下水以溶隙水、基巖裂隙水為主。D1K73+570～D1K74+265(FII):洞身穿越大樟古2#、3#、4#斷層，穿越巖性主要為下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組三段(T1yn3)灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，一段(Tlyn1)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，巖溶強烈發(fā)育，富水性強，地下水以巖溶水及巖溶管道水為主，基巖裂隙水次之。D1K74+265～D1K74+472(FIII):洞身穿越巖性主要下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組,二段(T1yn2)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r、砂巖，巖層相對隔水，富水性弱，主要為基巖裂隙水。D1K74+472～D1K74+835(FIV):單斜構(gòu)造，穿越巖性主要為下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組三段(T1yn3)灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，地下水以巖浴水、基巖裂隙水為主。2.2.7隧道涌水量表2.1隧道涌水量序號里程平常期涌水量（m3/d）雨季涌水量（m3/d）1D1K72+565～D1K73+570177544372D1K73+570～D1K74+265327681913D1L74+265～D1K74+4722063094D1K74+472～D1K74+835168542135合計694217150由表2.1得隧道平常期涌水量6942(m3/d)，雨季涌水量17150(m3/d)2.2.8隧道工程水文地質(zhì)評價隧址區(qū)地層巖性較復(fù)雜，主要以可溶巖為主，地下水類型為潛水～承壓水，大部分處于地下水季節(jié)變動帶，部分位于垂直滲入帶，富水性中等，特別是線路D1K72+570～D1K74+265段，洞身巖性以三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組三段(T1yn3)灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r為主，穿越大樟古2#、4#斷層，地表為洼地、槽谷等負(fù)地形，巖溶強烈發(fā)育，隧道施工有遇大型巖溶暗河或巖溶大廳、突水突泥的可能。2.3不良地質(zhì)及特殊巖土2.3.1不良地質(zhì)1.巖溶隧道洞身穿越巖性主要為三疊系中統(tǒng)楊柳井組二段()白云巖夾角礫化白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾石膏，一段()白云巖夾石膏，關(guān)嶺組三段()灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r；下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組三段(）灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，二段()泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r、砂巖，一段()灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r等碳酸鹽巖可溶巖，地表多見巖溶洼地、漏斗、溶槽、溶縫等溶蝕現(xiàn)象，據(jù)野外調(diào)繪:D1K73+855右側(cè)11m(X=508567.8037,Y=2796295.2246)處發(fā)育一塌陷坑，坑近似圓形，洞徑約3m，坑深2-3m；D1K73+898右側(cè)132m(X=508480.2916,Y=2796201.1708)處發(fā)現(xiàn)落水洞，洞口2mx5m,可見深度大于5m,無水，隧區(qū)地表巖溶中等強烈發(fā)育；據(jù)勘探鉆孔揭示，16孔鉆孔中僅有1孔揭示溶洞，溶洞為無充填溶洞，溶洞1.64m,地下巖溶中等發(fā)育。隧道施工有遇涌水涌泥的可能。

2.危巖落石①隧道進(jìn)口斜坡較陡，局部為陡坎，植被弱發(fā)育，多為低矮灌木，大部分基巖裸露，因(停建舍魯公路)采石場開挖便道，洞口上方斜坡分布大量零星塊石，塊徑0.2-0.5m,估算落石清方量70-100m3，對隧道進(jìn)口影響較大。②大樟古隧道出口斜坡較陡，局部為陡坎，植被弱發(fā)育，多為低矮灌木，大部分基巖裸露，由于節(jié)理、裂隙的相互切割及裂隙破碎帶的共同作用，危巖體多成多面體，危巖體為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組三段()

灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，危巖體積約為300-500m3。對隧道出口及清水河鎮(zhèn)盤縣橋臺影響較大。③D1K74+664～D1K74+712段右側(cè)100-200m發(fā)育危巖，危巖體主要為永寧鎮(zhèn)組三段()灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，上部為中厚層狀灰?guī)r，節(jié)理裂隙、裂縫較發(fā)育，下部為泥質(zhì)灰?guī)r，泥質(zhì)灰?guī)r風(fēng)化剝落，造成上部灰?guī)r懸空，倒懸，危巖體在重力作用下以崩塌、傾倒形式發(fā)生，下方為巖堆。對隧道工程影響較小，主要對下方橋梁工程有威脅。2.3.2特殊巖土1.人工棄土：位于隧道進(jìn)口端右側(cè)8～15m,主要以碎土為主，含量50%，粒徑5-22cm,塊石30%，塊徑22-50cm,分選性差，大小不均，成分以灰?guī)r、白云巖為主，厚2-6m，主要為(停建舍魯公路)采石場棄渣，對隧道工程影響較小。

2.紅黏土(弱膨脹土)：褐灰色、淺黃色、棕黃色，硬塑狀，土質(zhì)均勻，局部夾少許角礫，廣泛分布于斜坡表層或溝槽、洼地，厚0-2m,

2-4m不等，據(jù)附近該地層鉆探取樣試驗，大部分指標(biāo)達(dá)膨脹土.其白由膨脹率Fs=42～62%，蒙脫石含量M=14.19-23.55%，陽離子交換量CEC=17.29-23.47mmol()/100克干土。隧區(qū)<3-6-2>、<6-5-2>層土為弱膨脹上，具弱膨脹性，對隧道上程影響較小。2.4工程地質(zhì)條件評價隧道穿越地層巖性復(fù)雜，主要為白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r等，巖體呈中～厚層夾薄層狀，構(gòu)造活動強烈，發(fā)育4斷層，垂直節(jié)理裂隙為發(fā)育，巖體為較破碎，圍巖開挖后洞頂無支護(hù)時，可能產(chǎn)生掉塊甚至坍塌，尤其構(gòu)造破碎帶附近，巖溶強烈發(fā)育，隧道通過時往往會遭遇到地下發(fā)育的各種巖溶、洞穴、溶蝕等現(xiàn)象，并有可能產(chǎn)生突水、突泥等災(zāi)害。2.5巖土物理力學(xué)參數(shù)（見表2.2）表2.2巖土物理力學(xué)參數(shù)表層號及成因巖土名稱風(fēng)化程度天然密度ρ（g/cm3）凝聚力c（kpa）內(nèi)摩擦角φ（°）基本承載力0（Kpa）基底摩擦系數(shù)f巖石單軸天然飽和抗壓強度Rc（Mpa）邊坡率臨時n’永久n<1-1>人工填土松散1.90/////防護(hù)防護(hù)<1-2>人工棄土松散1.90/////防護(hù)防護(hù)<3-7-2>紅黏土（弱膨脹土）硬塑1.8525151500.30/1:1.251:1.5<6-5-2>紅黏土（弱膨脹土）硬塑1.8525151500.30/1:1.251:1.5<8-2>白云巖夾角礫化白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r（含膏鹽）W32.40/453500.45/1:0.751:1W22.70/558000.5517.731:0.51:0.75<8-3>白云巖（含膏鹽）W32.40/453500.45/1:0.751:1W22.75/558000.5516.701:0.51:0.75<9-4>白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖及灰?guī)r（含膏鹽）W32.40/453500.45/1:0.51:0.75W22.76/6310000.5516.531:0.31:0.5<9-5>灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)rW32.20/533500.45/1:0.51:0.75W22.73/6310000.6017.351:0.31:0.5<11-4>灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖、石膏W32.40/533500.45/1:0.51:0.75W22.73/6310000.6036.391:0.31:0.5<11-5>泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r、砂巖（弱膨脹巖）W42.2025182000.30/1：1.251:1.5W32.20/382500.35/1:0.751:1W22.40/536000.5061:0.51:0.75<11-6>灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)rW32.40/533500.45/1:0.51:0.75W22.71/6310000.6028.511:0.31:0.5<22-3>斷層角礫巖2.30/403500.40/1:0.751:1注：<11-4>灰?guī)r夾白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，綜合內(nèi)摩擦角φ=27°第三章隧道開挖方案3.1斷面設(shè)計參數(shù)該隧道根據(jù)圍巖性質(zhì)與工程需求，設(shè)計的斷面寬為12.5米，高為8.5米，設(shè)計斷面見下圖（圖3.1）圖3.1隧道斷面參數(shù)圖3.2隧道圍巖工程特性與圍巖級別劃分3.2.1圍巖工程特性圍巖級別主要為Ⅲ級和Ⅳ級圍巖，隧道含Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級圍巖施工。隧道屬貴州高原低中山地貌，圍巖整體穩(wěn)定性較好。進(jìn)口位于斜坡，自然坡腳38°～22o，局部為陡扶，坡面發(fā)育落石，下伏巖性以硬質(zhì)巖為主，受構(gòu)造影響強烈，巖體破碎，易產(chǎn)生掉塊及坍塌，需對坡體進(jìn)行防護(hù)措施；洞身穿越巖性以灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等硬質(zhì)巖為主，地表多見洼地、溶洞，可溶巖段巖溶強烈發(fā)育，局部夾泥巖，區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)育，巖溶強烈發(fā)育，地下水無侵蝕性。巖體為薄至中厚層泥巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎—破碎,坡體自然穩(wěn)定，該段為巖溶及巖溶水高風(fēng)險段，隧道施工有遇大型巖溶暗河或巖溶大廳、突水突泥的可能，需進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報與作好溶洞處理措施；隧道出口自然坡腳為27°～51o，該段穿越巖性以灰?guī)r白云巖，泥質(zhì)灰?guī)r等硬質(zhì)巖為主，斜坡發(fā)育危巖，為仰坡順層，坡體現(xiàn)狀穩(wěn)定，地下水無侵蝕性。3.2.2圍巖級別劃分我國鐵路隧道圍巖分級現(xiàn)由下表表示。主要判斷因素為物探法測量彈性縱波，通過縱波在不同圍巖的傳播速度確定圍巖級別。表3.1鐵路隧道圍巖分級圍巖級別國巖主要工程地質(zhì)條件圍巖開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)（雙線）圍巖彈性縱波速度Vp（km/s）主要工程地質(zhì)特征完整狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征I極硬巖（Rc>60MPa）:輕地質(zhì)構(gòu)造，無軟弱面，節(jié)理不發(fā)育；層狀巖層為巨厚層或厚層，層間結(jié)合良好，巖體完整巨塊狀整體結(jié)構(gòu)圍巖狀態(tài)穩(wěn)定，有巖爆可能>4.5II硬質(zhì)巖（Rc>30MPa）:較重地質(zhì)構(gòu)造，少軟弱面，節(jié)理較發(fā)育但不產(chǎn)生滑動；層狀巖層為中厚層或厚層，層間結(jié)合一般，少分離，或為硬質(zhì)巖石偶夾軟質(zhì)巖石大或巨塊狀結(jié)構(gòu)外露部分過長會發(fā)生局部小坍塌;側(cè)壁穩(wěn)定，平緩巖層，頂板易塌落4.5～3.5III硬質(zhì)巖（Rc>30MPa）:重地質(zhì)構(gòu)造，有層狀軟弱面，節(jié)理發(fā)育但不滑動；層狀巖層為薄層或中厚層，層間結(jié)合差，多有分離現(xiàn)象，硬質(zhì)、軟質(zhì)巖石互層塊碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)拱部無支護(hù)可能產(chǎn)生小坍塌;側(cè)壁基本穩(wěn)定，過大爆破震動可能引起坍塌2.5～4.0較軟巖（Rc=15～30MPa）:受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，節(jié)理較發(fā)育，層狀巖層為薄層、中厚層、厚層，層間結(jié)合一般大塊狀結(jié)構(gòu)IV硬質(zhì)巖（Rc>30MPa）:受地質(zhì)構(gòu)渣影響極嚴(yán)重，節(jié)理很發(fā)育，層狀軟弱面（或夾層）已基本破壞碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)拱部無支護(hù)時可能產(chǎn)生較大坍塌；部分側(cè)壁失穩(wěn)定1.5～3.0軟質(zhì)巖（RcA5～30MPa）:受地質(zhì)構(gòu)渣影響嚴(yán)重，節(jié)理發(fā)育塊碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)土體：1.黃土（早更新世）2：具壓密或成巖作用的站性土、粉土及砂類土；3.普通鐵、鈣質(zhì)膠結(jié)的碎石土、大塊石、卵石土大塊狀壓密結(jié)構(gòu)巨塊狀整體結(jié)構(gòu)V巖體：軟巖，巖體破碎至極破碎；全部極軟巖及全部極破碎巖（包括受構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎帯）角礫碎石狀松散結(jié)構(gòu)圍巖易坍塌，側(cè)壁有小坍塌；地表淺埋處下沉1.5～3.0土體：多為第四系硬、硬塑站性土，多密、濕的圓礫土、碎石土、角礫土、粉土和黃土（晚更新世）非黏性土松散結(jié)構(gòu)，黏性土及黃土松軟結(jié)構(gòu)VI巖體：破碎及粉泥狀的斷層帯，受構(gòu)造影響嚴(yán)重呈黏性土易蠕動的松軟結(jié)構(gòu)砂性土潮濕松散結(jié)構(gòu)圍巖極易坍塌，砂土?xí)c水一起涌出；淺埋處塌出地表<1.0（飽和狀態(tài)的<1.5）土體：黏性土（軟塑），飽和粉砂土等通過進(jìn)行現(xiàn)場地調(diào)，物理勘探隧道各段圍巖具體地質(zhì)情況，按照《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》（TB10003-2016）對大樟古隧道圍巖類型進(jìn)行分類，如表3.2表3.2隧道圍巖分段分級表（方向：進(jìn)口→出口）序號里程長度（m）圍巖級別1D1K72+565～D1K72+63065Ⅳ2D1K72+630～D1K72+970340Ⅲ3D1K72+970～D1K73+00030Ⅳ4D1K73+000～D1K73+110110Ⅴ5D1K73+110～D1K73+250140Ⅳ6D1K73+250～D1K73+505255Ⅲ7D1K73+505～D1K73+56055Ⅳ8D1K73+560～D1K73+65090Ⅴ9D1K73+650～D1K73+70050Ⅳ10D1K73+700～D1K73+74040Ⅲ11D1K73+740～D1K73+76020Ⅳ12D1K73+760～D1K73+900140Ⅲ13D1K73+900～D1K73+93535Ⅳ14D1K73+935～D1K73+96025Ⅴ15D1K73+960～D1K73+99030Ⅳ16D1K73+990～D1K74+07080Ⅲ17D1K74+070～D1K74+11040Ⅳ18D1K74+110～D1K74+260150Ⅲ19D1K74+260～D1K74+28020Ⅳ20D1K74+280～D1K74+31030Ⅴ21D1K74+310～D1K74+33020Ⅳ22D1K74+330～D1K74+41080Ⅲ23D1K74+410～D1K74+48070Ⅳ24D1K74+480～D1K74+750270Ⅲ25D1K74+750～D1K74+80050Ⅳ26D1K74+800～D1K74+83535Ⅴ3.3開挖方案分析及選擇3.3.1隧道常用的開挖方法在當(dāng)前隧道施工，隧道開挖使用方法首先應(yīng)注意隧道地質(zhì)條件，再通過設(shè)備狀態(tài)、施工造價、技術(shù)水平、隧道參數(shù)、施工效率等因素考慮；選擇方法還必須盡量做到環(huán)境保護(hù)、施工安全、進(jìn)度快速、質(zhì)量保障等條件，實現(xiàn)工程風(fēng)險規(guī)避、效率提高、節(jié)省資源等目標(biāo)。為了保證鐵路沒有過大的坡度或者是為了縮短鐵路的路程，鐵路隧道施工是鐵路工程中很常見的，而隧道工程的特點，就是能夠讓施工人員在一定空間內(nèi)正常行動，安全順利地使用工具，在設(shè)計時間內(nèi)準(zhǔn)時推進(jìn)施工進(jìn)度。設(shè)備的適應(yīng)性，施工時地質(zhì)的突發(fā)狀況等都影響隧道工程的因素。目前我國鐵路隧道開挖方法多樣，下面舉例幾種常用開挖方法：1.全斷面開挖法按設(shè)計斷面將隧道一次開挖成型，再施作支護(hù)的隧道開挖方法，該方法適用于地質(zhì)條件較好的Ⅰ—Ⅱ級圍巖，對單線鐵路隧道Ⅲ級圍巖地區(qū)也可使用開挖順序（圖3.2）：1.全斷面開挖；2.錨噴支護(hù)；3.澆筑混凝土襯砌圖3.2全斷面開挖法開挖示意圖特點：①全斷面開挖法開挖工作面大，可使用大型機(jī)械施工提高效率，鉆爆施工效率高。工序較為簡單不容易受干擾。②由于開挖面大，圍巖相對穩(wěn)定性低，每循環(huán)工作檢查量增大，對掌子面開挖、出渣、運輸?shù)确矫嬉蟾鼮閲?yán)格施工要求：①仰拱、鋪底處進(jìn)行超前二次襯砌時需要一次全幅澆筑②可配備大型機(jī)械設(shè)備提高施工效率，提高施工進(jìn)度2.臺階法將隧道設(shè)計斷面分兩次或者三次開挖，其中上臺階超前開挖一定距離后，下部再分一到兩部臺階，所有部分均開挖后，同時進(jìn)行的隧道開挖施工方法，多適用于Ⅲ—Ⅴ級圍巖，Ⅳ級圍巖單線隧道開挖順序（圖3.3）：1.上臺階開挖；2.拱部噴射混凝土錨桿支護(hù)；3拱部襯砌；4.下臺階（三臺階法時加中臺階）開挖；5.邊墻開挖；6.邊墻錨桿噴射混凝土支護(hù)襯砌圖3.3臺階法開挖示意圖特點：①臺階法開挖作業(yè)空間足，施工速度快，開挖過程中大致穩(wěn)定，上部支護(hù)后下部工作更安全②上下部同時作業(yè)會互相干擾，下部對上部穩(wěn)定性影響較大③臺階開挖會增加對圍巖的擾動施工要求：①根據(jù)圍巖地質(zhì)條件可大致確定臺階數(shù)和開挖長度，臺階長度宜為隧道開挖寬度的1—2倍，臺階高度受地質(zhì)條件、隧道斷面等因素影響②上臺階使用鋼架時，可使用鎖腳錨管和加大拱腳等措施防止拱部下沉，控制圍巖和初支變形③上臺階噴射混凝土設(shè)計強度達(dá)到70%以上時可開挖下臺階。3.環(huán)形開挖留核心土法（臺階分部法）先開挖上部導(dǎo)坑斷面呈弧形，再開挖下部兩側(cè)邊墻及中部核心土的隧道開挖方法。一般用于土質(zhì)或易坍塌軟弱圍巖地段。鐵路適用與單線隧道Ⅳ～Ⅴ級圍巖，也可用于雙線隧道Ⅲ～Ⅳ級圍巖帶開挖順序（圖3.4）：1.上環(huán)形導(dǎo)坑開挖；2.上環(huán)形導(dǎo)坑初期支護(hù)；3.邊墻交錯開挖；4.邊墻初期支護(hù)；5.核心土開挖；6.仰拱開挖襯砌；7.全斷面襯砌圖3.4環(huán)形開挖留核心土法開挖示意圖施工要點：①環(huán)形開挖每循環(huán)宜為0.5—1m，開挖后及時施作錨噴支護(hù)、安裝鋼架支撐或格柵支撐②為保證開挖面穩(wěn)定與施工順利，預(yù)留核心土面積需考慮圍巖自穩(wěn)③圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時間較短時，開挖前在拱部設(shè)計開挖輪廓線以外，進(jìn)行超前支護(hù)④各部分開挖應(yīng)錯開3—5m間距進(jìn)行平行作業(yè)4.雙側(cè)壁導(dǎo)坑法先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，及時施作導(dǎo)坑四周初期支護(hù)及臨時支護(hù)，再開挖中部剩余土體的隧道開挖方法，適用于Ⅳ～Ⅴ級圍巖單線隧道，Ⅴ～Ⅵ級圍巖雙線隧道開挖順序（圖3.5）：1.左側(cè)壁導(dǎo)坑開挖；2.左側(cè)壁導(dǎo)坑初期支護(hù)；3.右側(cè)壁導(dǎo)坑開挖；4.右側(cè)壁導(dǎo)坑初期支護(hù)；5.中部拱部開挖；6.中部拱部初期支護(hù)；7.中部下臺階開挖；8.中部下臺階初期支護(hù)；9.仰拱開挖，初支封閉；10.全斷面二次襯砌（左右側(cè)壁開挖順序可調(diào)換）圖3.5雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖示意圖施工要點：①側(cè)壁導(dǎo)坑形狀近似橢圓，導(dǎo)坑斷面寬度宜為整個斷面的1/3②導(dǎo)坑開挖后應(yīng)及時進(jìn)行初期支護(hù)及臨時支護(hù)，并盡早封閉成環(huán)③臨時支護(hù)拆除完成后，及時施作仰拱并二次襯砌5.中隔壁法又名CD法，將隧道分為左右兩個部分進(jìn)行開挖，首先對隧道一側(cè)使用二（三）臺階法分層開挖，設(shè)立圍巖初期支護(hù)和中隔板臨時支護(hù)，再分臺階開挖隧道另一側(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)圍巖初期支護(hù)的隧道開挖。鐵路上一般適于隧道Ⅳ～Ⅴ級圍巖和淺埋地層隧道暗挖開挖順序（圖3.6）:1.超前支護(hù)；2.先行導(dǎo)坑上部開挖；3.先行上部初期支護(hù)；4.先行中部開挖；5.先行中部初期支護(hù)；6.先行下部開挖；7.先行下部初期支護(hù)；8.后行導(dǎo)坑上部開挖；9.后行上部初期支護(hù)；10.后行中部開挖；11.后行中部初期支護(hù)；12.后行下部開挖；13.后行下部初期支護(hù)；14.拆除中隔墻；15.仰拱噴射混凝土；16.拱墻二次襯砌圖3.6中隔壁法開挖示意圖施工要點：①臺階開挖高度由隧道斷面和地質(zhì)狀況確定②左右兩側(cè)洞體施工縱拉間距不應(yīng)大于15m③中隔壁設(shè)置為弧形臨時支護(hù)，隧道左右開挖面需平滑銜接初期支護(hù)④初期支護(hù)穩(wěn)定后拆除中隔壁臨時支護(hù)一次拆除長度不超過15m，并適當(dāng)考慮是否加強監(jiān)控量測⑤隧道仰拱和二次襯砌應(yīng)在臨時支護(hù)拆除后施工5.交叉中隔壁法又名CRD法，將隧道分塊分部開挖，先開挖隧道一側(cè)的一二部分施加封閉的初期支護(hù)和臨時支撐，再開挖隧道另一側(cè)的一二部分施加封閉初期支護(hù)和臨時支撐，最后分部獨立開挖隧道底部，形成隧道初期支護(hù)和臨時支撐封閉穩(wěn)定的隧道開挖施工法，一般適用于大斷面隧道，Ⅴ～Ⅵ級圍巖和淺埋隧道施工開挖順序（圖3.7）:1.超前支護(hù)；2.左導(dǎo)坑上部開挖；3.左上部初期支護(hù)；4.左中部開挖；5.左中部初期支護(hù)；6.左下部開挖；7.左下部初期支護(hù)；8.右導(dǎo)坑上部開挖；9.右上部初期支護(hù)；10.右中部開挖；11.右中部初期支護(hù)；12.右下部開挖；13.右下部初期支護(hù)；14.拆除中隔墻及臨時仰拱；15.仰拱噴射混凝土；16.拱墻二次襯砌圖3.7交叉中隔壁法開挖示意圖除中隔壁法施工要點外，交叉中隔壁法還有以下施工要點：①設(shè)置臨時仰拱，步步成環(huán)②自上而下，交叉進(jìn)行③中隔壁及交叉臨時支護(hù)，在灌注二次襯砌時，應(yīng)逐段拆除3.3.2開挖方案分析比選由大樟古隧道地質(zhì)條件與圍巖情況可知。隧道洞身通過圍巖主要為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖，圍巖巖性多為白云巖、泥巖等硬質(zhì)巖，隧道埋深較深、長度較長且為雙線隧道。因此可以排除全斷面開挖法與環(huán)形開挖留核心土法。對中隔墻法和交叉中隔墻法，由于該兩種方法用于Ⅲ、Ⅳ級圍巖造價過高，且適用于隧道跨度大、隧道的長度較短并且埋深淺的施工，不采用。因此可由雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和臺階法結(jié)合資料設(shè)定開挖方案：方案一：雙側(cè)壁導(dǎo)坑法+臺階法。對于Ⅴ、Ⅳ級圍巖使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，Ⅲ級圍巖使用臺階法。在該方案中，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法可應(yīng)對圍巖條件差的地形，出現(xiàn)工程地質(zhì)問題時能及時有效處理；臺階法使用范圍較大，對于圍巖條件較好的Ⅴ、Ⅳ級圍巖可以使用臺階法代替雙側(cè)壁導(dǎo)坑法從而提高施工效率進(jìn)度，降低造價。按方案施工穩(wěn)定性高且安全，但耗費時間長，造價相對該工程過高，適用于大斷面且環(huán)境惡劣的隧道方案二：臺階法。該隧道Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖均可使用臺階法，根據(jù)不同等級的圍巖，制定臺階長度，采用不同類型的臺階法，主要由以下兩個因素決定：（1）初期支護(hù)形成閉合斷面時間，圍巖越差，要求時間越短，臺階長度應(yīng)減短。（2）上臺階施工所用開挖、支護(hù)、出渣等機(jī)械設(shè)備對施工場地大小的要求巖性較差的圍巖考慮第一個原則；巖性較好的圍巖考慮第二個原則3.3.3開挖方案確定該隧道圍巖主要為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，巖性較硬，隧道埋深較深、長度較長且為雙線隧道。由于本次施工對于工期要求較高，施工要求一般，結(jié)合隧道地質(zhì)條件，各開挖方案造價與施工效率，選擇全過程使用臺階法開挖方案。臺階法主要適用本次隧道所有地層圍巖等級，且可以根據(jù)實際地質(zhì)條件和施工隊伍、器械狀態(tài)制定臺階法變化方案，應(yīng)用靈活；使用的施工技術(shù)較簡單，工序簡潔，時間進(jìn)度比雙側(cè)壁導(dǎo)坑法快，且就經(jīng)濟(jì)性價比方面比雙側(cè)壁導(dǎo)坑法高3.4隧道開挖施工3.4.1開挖方式根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件，對不同圍巖地區(qū)應(yīng)采用不同的開挖，以確保開挖后隧道能保持穩(wěn)定防止變形坍塌。根據(jù)設(shè)計要求，隧道按新奧法原理組織施工，全隧除進(jìn)口D1K72+565～D1K72+578及出門D1K72+818～D1K74+835明洞段采用明挖法施工，設(shè)置明洞襯砌外，其余段落均采用暗挖法施工，設(shè)置復(fù)合式襯砌。隧道暗挖段采用鉆爆法開挖，錨噴構(gòu)筑法支護(hù)，并對支護(hù)結(jié)構(gòu)體系變形進(jìn)行監(jiān)控量測，并分析評判其穩(wěn)定性。暗挖段根據(jù)圍巖類別不同分部采用，Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用臺階法，Ⅴ級圍巖采用臺階法（臨時仰拱）（見表3.3）表3.3隧道各部位采用開挖方法序號開挖方法圍巖級別部位1明挖法Ⅴ洞口2臺階法Ⅲ、Ⅳ洞身3臺階法（臨時仰拱）Ⅴ洞身3.4.2開挖施工流程大樟古隧道洞口段施工工序流程：施工準(zhǔn)備→處理碎石、地表清理→洞口截排水系統(tǒng)施工→分層開挖→噴錨支護(hù)邊仰坡→超前支護(hù)→按照正常工序進(jìn)度循環(huán)施工大樟古隧道洞身臺階法施工流程（以三臺階法為例）：圖3.8開挖施工流程圖1.拱部超前支護(hù)本隧D1K73+560～D1K73+650、D1K73+935～D1K73+960、D1K74+260～D1K74+310、D1K74+410～D1K74+480段洞身穿越斷層破碎帶及可熔巖與非可熔巖接觸帶，故隧道拱部設(shè)置超前支護(hù)。隧道入、出口拱部設(shè)一環(huán)15米長φ108管棚超前支護(hù)：采用熱軋無縫鋼管，壁厚6mm，長20m，直徑108mm，環(huán)向間距40cm，外插角1～3°，Ⅴ級圍巖段拱部采用φ89大管棚超前支護(hù)，單根長10m，6m一環(huán)，Ⅳ級圍巖段拱部采用φ76中管棚超前支護(hù)，單根長6m，3m一環(huán)。預(yù)設(shè)計采用超前周邊注漿和開挖后局部徑向注漿（厚度為洞周3～5m）措施進(jìn)行有效性地堵水2.監(jiān)控量測圍巖監(jiān)控量測范圍：①地質(zhì)監(jiān)控：每循環(huán)施工對開挖面進(jìn)行地質(zhì)量測，獲取結(jié)果后與設(shè)計進(jìn)行對比確定圍巖類型②安全監(jiān)控：每循環(huán)開挖結(jié)束后派該工程監(jiān)理進(jìn)行報檢，觀察隧道開挖、初期支護(hù)、二次襯砌等有無缺失、出現(xiàn)裂隙、材料不達(dá)標(biāo)等現(xiàn)象，確保工程質(zhì)量③拱部下沉、周邊位移量測：實時掌握圍巖與支護(hù)間的收斂動態(tài)，力學(xué)動態(tài)及穩(wěn)定程度，判斷圍巖穩(wěn)定性，分析其彈塑性區(qū)域，圍巖變形量等。及時調(diào)整初支參數(shù)，完善信息3.仰拱施工①施工準(zhǔn)備：施工前對邊墻每5米間距布置測量控制點。仰拱、仰拱填充利用棧橋平臺進(jìn)行混凝土施工?；炷劣删徒韬驼咎峁?，待運輸車到達(dá)施工點后及時澆筑②仰拱開挖：采用鉆爆法開挖，開挖時邊墻拱腳處兩側(cè)不鉆設(shè)炮眼，拱腳如有欠挖，采取人工開鑿避免影響鋼架，為避免超欠挖，對仰拱開挖標(biāo)高測量工作強化，嚴(yán)格控制加強裝藥量，出渣后及時清除表面浮渣3.4.3開挖方案本隧道主要由Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三種圍巖，采用臺階法、臺階法（臨時仰拱）兩種種工法開挖。其施工工藝流程見下：圖3.9施工工藝流程圖1.Ⅲ、Ⅳ圍巖施工Ⅲ、Ⅳ級圍巖深埋硬質(zhì)巖地段開挖,開挖時遵循“弱爆破、強支護(hù)、短進(jìn)尺、勤量測、襯砌緊跟”的原則，盡量減少對圍巖的擾動。臺階長度不宜過長，一般不超過5～10m，圍巖較好時也不應(yīng)超過1倍洞徑，以確保開挖、支護(hù)質(zhì)量及施工安全。開挖預(yù)留變形量III級5-8cm，IV級8～10cm。圖3.10臺階法開挖示意圖Ⅲ、IV級圍巖深埋硬質(zhì)巖地段使用二臺階法施工工序：1）弱爆破后開挖①部→①部臺階周邊施作初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度，系統(tǒng)錨桿在噴射混凝土完成后及時施作，安裝時必須設(shè)置墊板，墊板應(yīng)與基面密貼→施作下一環(huán)超前支護(hù)（僅適用于有超前支護(hù)情況）；2）弱爆破開挖②－1部→施作②-１部初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度，鉆設(shè)徑向錨桿。3）同②－1部施工工序→開挖及支護(hù)②－２部。4）弱爆破開挖③部→施作隧底噴射混凝土5）在滯后于③部一段距離后，灌筑Ⅳ部仰拱及邊墻基礎(chǔ)。6）仰拱混凝土初凝后，灌注仰拱填充至設(shè)計高度。7）施工防排水工程→一次性灌筑拱部（拱墻）襯砌2.Ⅴ級圍巖施工本隧道Ⅴ級圍巖地段采用臺階法加臨時仰拱工法開挖,各部臺階由三臂鑿巖臺車實施鉆孔，光面爆破，非電毫秒雷管起爆，分次爆破開挖成型，臺階長度一般5m左右，開挖預(yù)留變形量為10～15cm。圖3.11臺階法加臨時仰拱開挖示意圖臺階法加臨時仰拱施工工序：弱爆破后開挖①部→①部臺階周邊施作初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度，鉆設(shè)徑向系統(tǒng)錨桿。2）弱爆破開挖②-1部→施作②-1部初期支護(hù)：初噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度，鉆設(shè)徑向桿。施做臨時仰拱：架設(shè)臨時橫撐（每2榀初支鋼架設(shè)一處），鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，復(fù)噴混凝土封閉臨時仰拱。3）同②-1部施工工序，開挖及支護(hù)②-２部。4）弱爆破開挖③-1部→③-1部邊墻施作初期支護(hù)，即初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度，鉆設(shè)徑向錨桿。5）同③-1部施工工序，開挖及支護(hù)③-2。6）弱爆破開挖④部，④部仰拱施作初期支護(hù)，即初噴混凝土，鋪鋼筋網(wǎng)，架立鋼架（設(shè)鎖腳錨管），復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。7）灌注Ⅴ部仰拱與邊墻基礎(chǔ)；待仰拱混凝土初凝后，灌注仰拱填充至設(shè)計高度。8）根據(jù)監(jiān)控量測分析，確定二次襯砌時間。鋪設(shè)防水板，利用襯砌模板臺車一次性灌注仰拱（拱墻）襯砌。施工控制工要點：1）開挖施工步驟明確。緊湊安排施工工序，圍巖暴露應(yīng)降低，避免長時間暴露引發(fā)圍巖失穩(wěn)。①初支后及時閉環(huán)。②超前施作仰拱，完成后及時進(jìn)行后續(xù)工作如設(shè)置防水板，二襯③二次襯砌距仰拱保持2倍以上襯砌循環(huán)作業(yè)長度，但不得大于30m。2）如果臺階穩(wěn)定，可縮短臺階長度至3m～5m。3）施工中開挖長度應(yīng)被嚴(yán)格控制，循環(huán)進(jìn)尺由圍巖情況制定，每循環(huán)開挖長度不超過1.0m～2.0m；開挖后及時進(jìn)行初噴，初噴厚度為3-5cm，減少圍巖暴露。4）超前支護(hù)應(yīng)按設(shè)計要求施作，外插角按規(guī)范把控，加固地層找施工工藝進(jìn)行，確保超前支護(hù)對開挖能起到保護(hù)作用。5）鋼架型號應(yīng)嚴(yán)格由加工場按設(shè)計要求統(tǒng)一加工。鋼架應(yīng)架設(shè)在堅實基面上，并加墊塊，嚴(yán)禁拱（墻）腳懸空或采用虛土回填。施加鎖腳錨管時應(yīng)將其焊接牢固。6）超挖部位必須回填密實，不允許存在空洞。必要時注漿充填。7）做好洞內(nèi)防排水系統(tǒng)。當(dāng)隧道開挖地層含水量大時，需在開挖面附近設(shè)置橫向水溝，將水引出洞外。反坡施工時，設(shè)置集水坑將水集中抽排。8）確保洞內(nèi)通風(fēng)，工人安全及作業(yè)環(huán)境符合標(biāo)準(zhǔn)。9）在施工過程中做好超前探孔，堅持“預(yù)防為主”的原則，有準(zhǔn)備地作好各種預(yù)防的施工措施，保證安全。3.5爆破設(shè)計3.5.1爆破方案根據(jù)現(xiàn)場開挖實際情況，并綜合類似工程的經(jīng)驗，擬采用淺孔臺階控制爆破法施工為主，施工方向為自上而下分臺階進(jìn)行，隧道洞口開挖控制因素主要有飛石，爆破后應(yīng)重點注意飛石對附近建筑、車輛、工程器械的危害。選擇合理的單耗和爆破網(wǎng)絡(luò)控制危害、計算并設(shè)定最小抵抗線方向防止指向建筑。根據(jù)薩道夫斯基控制爆破震動速度公式：（3-1）反向推導(dǎo)一次齊爆最大裝藥量公式：（3-2）式中：V—允許最大震動速度cm/s，本工程最近建筑物為民房（磚房），根據(jù)表3.4分別取值計算。K、a—與地質(zhì)地形有關(guān)的系數(shù)，本次爆破K取200、a取1.8，見表3.5K′—分散裝藥衰減系數(shù)，K′取1R—最大一段齊爆藥量的幾何分布中心到鄰近被保護(hù)物的距離，m表3.4不同距離時的安全允許裝藥量表Q(Kg)建筑物至爆源中心距離R(m)允許振動速度V(cm/s)2.32.0安全允許裝藥量Q(Kg)151.57204.693015.824037.505073.2460126.56100.2670200.97159.2180299.99237.65100585.91464.161201012.45802.071401607.731273.65結(jié)果表明，采用淺孔臺階控制爆破可以防止爆破飛石造成的危害，該方法符合安全規(guī)程，但淺孔爆破要嚴(yán)格按上表控制一次齊爆爆破藥量，合理設(shè)計臺階高度及孔網(wǎng)參數(shù)。表3.5爆區(qū)不同巖性的K、α值爆區(qū)不同巖性的K、α值巖性Kα堅硬巖石50～1501.3～1.5中硬巖石150～2501.5～1.8軟巖石250～3501.8～2.0表3.6爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)序號保護(hù)對象類別安全允許振速(cm/s)＜10Hz10Hz～50Hz50Hz～100Hz1土坯房、毛石房屋a0.5～1.00.7～1.21.1～1.52一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物a2.0～2.52.3～2.82.7～3.03鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋a3.0～4.03.5～4.54.2～5.04一般古建筑與古跡b0.1～0.30.2～0.40.3～0.55水工隧道c7～156交通隧道c10～207礦山巷道c15～308水電站及發(fā)電廠中心控制室設(shè)備0.59新澆大體積混凝土d：齡期：初凝～3d齡期：3d～7d齡期：7d～28d2.0～3.03.0～7.07.0～12注1：表列頻率為主振頻率，指最大振幅所對應(yīng)波的頻率。注2：頻率范圍可根據(jù)類似工程或現(xiàn)場實測波形。選取頻率時可參考下列數(shù)據(jù)：硐室爆破＜20Hz；深孔爆破10Hz～60Hz；淺孔爆破40Hz～100Hz。a選取建筑物安全允許振速時，應(yīng)綜合考慮建筑物的重要性、建筑質(zhì)量、新舊程度、自振頻率、地基條件等因素。b選取隧道、巷道安全允許振速時，應(yīng)綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)、圍巖狀況、斷面大小、埋深等因素。c非擋水新澆大體積混凝土的安全允許振速，可按本表給出的上限值選取。為了最大限度地?fù)碛械募夹g(shù)優(yōu)勢，確保施工安全，特制定整體方案要點如下：1）優(yōu)化爆破技術(shù)參數(shù)，合理選擇起爆網(wǎng)絡(luò)、起爆方向、積極主動地采用綜合性安全防護(hù)措施、科學(xué)地進(jìn)行施工組織設(shè)計，杜絕飛石對建筑、車輛的危害。2）爆破結(jié)束后碎巖、石應(yīng)滿足出碴運輸。3）為確保其他設(shè)施安全，爆破有害效應(yīng)控制在安全允許范圍內(nèi)。4）爆破工作在白天且視線較好的條件下進(jìn)行，爆破專業(yè)負(fù)責(zé)人指揮組織工作。爆破期間聯(lián)系高速公路有關(guān)部門進(jìn)行交通管制，爆破前對現(xiàn)場進(jìn)行示警鳴哨。5）成立應(yīng)急排險小組，對施工情況變動進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)急措施。3.5.2淺孔臺階控制爆破參數(shù)1）鉆空直徑D:D=42mm2）底盤抵抗線W1：W1=（25～30）D或W1=（0.4～1.0）H3）臺階高度H：根據(jù)現(xiàn)場情況選取。4）孔間距a:a=m1W1=(1.0～1.5)w15）排間距b:b=(0.8～1)a6）超深Δh:Δh=(0.15～0.35)W17）單耗q:根據(jù)地質(zhì)條件取q=0.3kg/m38）單孔裝藥量Q:Q前=qaW1HQ后=qabH9）裝藥長度L1:L1=Q/qx，qx:炮孔裝藥線密度qx=1kg/m10）填塞長度L2:L2=L-L1應(yīng)滿足L2≥1.2W111）根據(jù)現(xiàn)場爆破效果對孔距、排距、單耗做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，不同臺階高度計算得到淺孔臺階爆破參數(shù)見下表。表3.7不同臺階高度計算得到淺孔臺階爆破參數(shù)淺孔臺階爆破參數(shù)表（D=40mmq=0.30kg/m3）臺階高度H(m)抵抗線w1(m)超深Δh(m)孔距a(m)排距b(m)裝藥長度L1(m)單孔裝藥Q(kg)1.071.51.00.450.452.01.00.720.761.263.01.21.511.514.01.22.022.025.01.22.522.5212）布孔方式：梅花形布孔；圖3.12炮孔布置示意圖13）裝藥結(jié)構(gòu)：線性連續(xù)裝藥；圖3.13裝藥結(jié)構(gòu)示意圖14）起爆方式：非電毫秒微差起爆，每個炮孔內(nèi)裝2個起爆藥包。非電毫秒雷管孔和或孔外延時，導(dǎo)爆管四通和毫秒雷管復(fù)式連接圖3.14起爆網(wǎng)路圖起爆網(wǎng)絡(luò)：為確保起爆網(wǎng)絡(luò)的安全傳爆，結(jié)合施工技術(shù)和經(jīng)驗，本次工程的爆破起爆網(wǎng)絡(luò)擬采用復(fù)式微差起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)絡(luò)采用塑料導(dǎo)爆管和四通連接，起爆器起爆。為控制爆破有害效應(yīng)，一次爆破最大裝藥量為150kg。為了確保起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與現(xiàn)場施工的有效銜接，方便爆破施工，避免雷管的分發(fā)錯誤，采取了標(biāo)識措施。對每個孔都用竹片進(jìn)行標(biāo)識，表明孔號、孔深、雷管段位。3.5.3爆破飛石防護(hù)措施為保證現(xiàn)場施工安全，設(shè)置以下防護(hù)措施：在洞口靠近高速路側(cè)搭建防護(hù)排腳，高10m，長20m。排架使用φ42無縫鋼管搭建，橫、縱間距2m，排架靠洞口側(cè)鋪20*20cm鋼筋網(wǎng)片，雙層錯開鋪設(shè)，網(wǎng)片上再懸掛雙層土工布形成緩沖。3.6出碴設(shè)計隧道開挖洞室渣以及洞口土石方全部由路線統(tǒng)一調(diào)配，杜絕隨意堆放。全隧共棄碴32.14萬方，其中20萬方調(diào)至DK69+800處用于鋪架基地填料，其余棄于D1K76+500左側(cè)1450m處洼地，運距約3.9km，由大樟古隧道出口臨建施工道路下坡至247縣道沿路運至碴場3.6.1碴場布置大樟古隧道棄碴場位于D1K76+500前進(jìn)方向左側(cè)1450m，總?cè)萘考s為19萬方，碴場占地約99畝圖3.15渣場平面圖3.6.2運輸方式運輸方式分有軌式和無軌式，應(yīng)根據(jù)隧道長度、開挖方法、機(jī)具設(shè)備、運量大小等選擇本次開挖隧道出碴采用無軌運輸。使用挖掘機(jī)和側(cè)卸式裝載機(jī)合作進(jìn)行洞內(nèi)出碴，后續(xù)自卸車裝碴運輸，運至布置棄渣場，車輛在洞內(nèi)外分別行駛放置。卸碴時為保證安全，棄碴場卸碴碼頭端頭須設(shè)置車擋。棄碴場在棄碴前做好防護(hù)和排水設(shè)計工作。無軌裝碴—無軌運輸方式對運輸要求簡單，裝運效率高，受施工干擾小。3.6.3臺階法局部出碴措施1.上臺階出碴受臺階高度的限制，上臺階出碴須采用挖掘機(jī)將碴扒至中或下臺階再用轉(zhuǎn)載機(jī)裝碴，如果拱腳部分無法扒清則采取人工清理2.中、下臺階出碴中、下臺階可直接采用挖掘機(jī)在本臺階清理再用裝載機(jī)裝碴3.6.4每循環(huán)工作面出碴量（3-3）式中K—土石松脹系數(shù)，取1.65△—超挖系數(shù)，取1.2d—每循環(huán)開挖進(jìn)尺，1.2mS—圍巖開挖斷面積，14