(2025年)隧道施工方案設(shè)計(jì)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某高速公路隧道穿越炭質(zhì)頁巖地層，圍巖節(jié)理發(fā)育，地下水豐富，初期支護(hù)設(shè)計(jì)中，鋼架間距應(yīng)優(yōu)先采用（）。A.0.8mB.1.2mC.1.5mD.2.0m2.采用TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)時(shí)，若探測(cè)到前方150m范圍內(nèi)存在波速顯著降低區(qū)域，推斷該區(qū)域最可能為（）。A.完整硬巖B.斷層破碎帶C.富水溶洞D.煤層采空區(qū)3.隧道復(fù)合式襯砌中，防水板與二次襯砌之間的緩沖層應(yīng)采用（）。A.單層土工布B.雙層防水卷材C.泡沫塑料板D.無砂混凝土4.軟弱圍巖隧道爆破施工時(shí)，周邊眼裝藥集中度應(yīng)控制在（）。A.0.05~0.15kg/mB.0.2~0.3kg/mC.0.4~0.5kg/mD.0.6~0.8kg/m5.仰拱施工時(shí)，一次開挖長度不宜超過（），且應(yīng)及時(shí)施作仰拱混凝土。A.3mB.5mC.8mD.10m6.隧道內(nèi)逃生通道應(yīng)采用鋼管或高強(qiáng)塑料管道，其內(nèi)徑不小于（），且距開挖面距離不大于（）。A.0.6m，20mB.0.8m，30mC.1.0m，40mD.1.2m，50m7.圍巖分級(jí)時(shí)，除考慮巖石強(qiáng)度、巖體完整性外，還需重點(diǎn)考慮（）。A.地應(yīng)力大小B.地下水狀態(tài)C.隧道埋深D.施工方法8.監(jiān)控量測(cè)中，必測(cè)項(xiàng)目不包括（）。A.拱頂下沉B.凈空收斂C.圍巖內(nèi)部位移D.地表沉降（淺埋段）9.二次襯砌應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后施作，變形速率應(yīng)滿足拱頂下沉小于（），凈空收斂小于（）。A.0.15mm/d，0.2mm/dB.0.3mm/d，0.5mm/dC.0.5mm/d，1.0mm/dD.1.0mm/d，1.5mm/d10.隧道施工中發(fā)生突水事故時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)在（）內(nèi)啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，報(bào)告至項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。A.5分鐘B.10分鐘C.15分鐘D.20分鐘二、簡(jiǎn)答題（每題10分，共50分）1.簡(jiǎn)述2025年智能隧道監(jiān)控系統(tǒng)的核心組成及各模塊功能。2.富水軟弱圍巖隧道施工中，超前加固措施主要包括哪些？分別說明其適用條件。3.隧道防排水設(shè)計(jì)遵循“防、排、截、堵結(jié)合”原則，分別解釋各措施在復(fù)合式襯砌中的具體應(yīng)用。4.光面爆破設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)有哪些？如何通過參數(shù)優(yōu)化控制超欠挖？5.初期支護(hù)與二次襯砌的協(xié)同作用機(jī)理是什么？施工中如何保證兩者協(xié)同受力？三、案例分析題（30分）背景資料：某新建雙向四車道高速公路隧道，全長2800m，最大埋深180m，最小埋深15m（淺埋段）。隧道穿越地層為強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾泥巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎（圍巖分級(jí)V級(jí)）；地下水類型為基巖裂隙水，局部存在構(gòu)造裂隙富水帶；地表分布農(nóng)田及少量民房，要求控制地表沉降≤30mm。設(shè)計(jì)采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)為C25噴射混凝土（厚28cm）+I20b鋼架（間距0.8m）+φ22砂漿錨桿（L=4.5m，間距1.0m×1.0m）；二次襯砌為C35鋼筋混凝土（厚50cm）。問題：1.針對(duì)該隧道V級(jí)圍巖淺埋段，應(yīng)優(yōu)先選擇何種開挖方法？說明理由及施工要點(diǎn)。（8分）2.設(shè)計(jì)超前支護(hù)方案，需明確支護(hù)類型、參數(shù)及施工工藝。（8分）3.監(jiān)控量測(cè)方案需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)哪些項(xiàng)目？說明各項(xiàng)目的量測(cè)頻率及控制標(biāo)準(zhǔn)。（8分）4.若施工中掌子面突發(fā)涌水（流量約30m3/h），需立即采取哪些應(yīng)急措施？（6分）隧道施工方案設(shè)計(jì)試題答案（2025年）一、單項(xiàng)選擇題1.A（V級(jí)圍巖鋼架間距宜0.6~1.0m，富水軟弱段取小值）2.B（TSP波速降低區(qū)通常對(duì)應(yīng)破碎帶或軟弱夾層）3.A（緩沖層采用300~500g/m2無紡?fù)凉げ迹鸨Ｗo(hù)防水板作用）4.A（軟弱圍巖周邊眼裝藥集中度宜0.05~0.15kg/m，控制爆破振動(dòng)）5.B（仰拱一次開挖長度≤5m，避免圍巖長時(shí)間暴露）6.B（逃生通道內(nèi)徑≥0.8m，距開挖面≤30m）7.B（圍巖分級(jí)需考慮地下水狀態(tài)，修正圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)）8.C（圍巖內(nèi)部位移為選測(cè)項(xiàng)目，必測(cè)包括拱頂下沉、凈空收斂、地表沉降）9.A（變形速率穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：拱頂下沉＜0.15mm/d，凈空收斂＜0.2mm/d）10.B（突水事故應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間≤10分鐘）二、簡(jiǎn)答題1.智能隧道監(jiān)控系統(tǒng)核心組成及功能：（1）感知層：包括激光測(cè)距儀、應(yīng)力傳感器、水壓計(jì)、傾斜儀等，實(shí)時(shí)采集圍巖變形、支護(hù)應(yīng)力、地下水壓力等數(shù)據(jù)；（2）傳輸層：基于5G/物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速穩(wěn)定傳輸，支持邊緣計(jì)算與云端同步；（3）分析層：通過BIM+GIS平臺(tái)，結(jié)合AI算法（如機(jī)器學(xué)習(xí)模型），對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)反演分析，預(yù)測(cè)圍巖穩(wěn)定性；（4）預(yù)警層：設(shè)定閾值（如拱頂下沉速率＞0.5mm/d），觸發(fā)聲光報(bào)警并推送至管理人員移動(dòng)終端；（5）決策層：集成設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提供優(yōu)化建議（如調(diào)整支護(hù)參數(shù)、暫停開挖）。2.富水軟弱圍巖超前加固措施及適用條件：（1）超前大管棚：φ108~φ159mm鋼管，L≥30m，適用于淺埋、偏壓、斷層破碎帶等大變形風(fēng)險(xiǎn)段；（2）超前小導(dǎo)管：φ42~φ50mm鋼管，L3~5m，環(huán)向間距0.3~0.5m，適用于一般軟弱圍巖或局部加固；（3）超前帷幕注漿：采用水泥-水玻璃雙液漿，擴(kuò)散半徑0.8~1.2m，適用于富水?dāng)鄬?、溶洞等?qiáng)透水地層；（4）水平旋噴樁：φ600~800mm，樁間距0.5~0.8m，適用于淤泥質(zhì)軟土、流塑狀圍巖，形成止水加固棚。3.“防、排、截、堵”在復(fù)合式襯砌中的應(yīng)用：（1）防：防水板（EVA/HDPE，厚度≥1.5mm）+緩沖層（土工布），鋪設(shè)于初期支護(hù)與二襯之間，阻隔地下水滲透；（2）排：環(huán)向盲管（φ100mm雙壁波紋管）+縱向盲管（φ150mm）+中央水溝，將圍巖滲水引排至隧道外側(cè)；（3）截：洞頂?shù)乇斫厮疁?、洞?nèi)橫向截水盲溝，阻斷地表水下滲及洞內(nèi)水流橫向擴(kuò)散；（4）堵：對(duì)初期支護(hù)背后空洞采用回填注漿（水泥漿），對(duì)集中出水點(diǎn)采用徑向注漿（化學(xué)漿），封閉滲水通道。4.光面爆破關(guān)鍵參數(shù)及超欠挖控制：（1）關(guān)鍵參數(shù)：周邊眼間距（E=40~60cm）、最小抵抗線（W=50~70cm）、炮眼密集系數(shù)（E/W=0.8~1.0）、裝藥集中度（q=0.05~0.2kg/m）；（2）優(yōu)化措施：①采用小直徑藥卷（φ25~32mm）間隔裝藥，減少爆炸應(yīng)力集中；②周邊眼外插角≤3°，控制孔底超出開挖輪廓線≤10cm；③硬巖采用毫秒雷管分段起爆（間隔50ms），軟巖采用導(dǎo)爆索串聯(lián)起爆，保證同時(shí)起爆；④通過現(xiàn)場(chǎng)試爆調(diào)整參數(shù)，使爆破后圍巖壁面平順，超挖≤15cm，欠挖≤5cm。5.初期支護(hù)與二次襯砌協(xié)同作用機(jī)理及施工保證措施：（1）機(jī)理：初期支護(hù)（噴射混凝土+鋼架+錨桿）在開挖后立即施作，承擔(dān)圍巖早期變形壓力；二次襯砌在圍巖穩(wěn)定后施作，與初期支護(hù)共同承受后期流變荷載及外部水壓力，形成“先柔后剛”的承載體系；（2）保證措施：①控制初期支護(hù)背后空洞（回填注漿飽滿度≥95%），避免應(yīng)力集中；②二襯與初期支護(hù)間設(shè)置防水板時(shí)，需預(yù)留變形空間（緩沖層厚度≥3mm），防止二襯受初期支護(hù)變形拉裂；③二襯混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%前，禁止車輛通行或施加額外荷載；④通過監(jiān)控量測(cè)驗(yàn)證協(xié)同效果（如二襯應(yīng)力應(yīng)≤設(shè)計(jì)值的60%）。三、案例分析題1.開挖方法選擇及要點(diǎn)：（1）優(yōu)先選擇三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法（或CRD法）；（2）理由：V級(jí)圍巖淺埋段自穩(wěn)能力極差，地表有民房需控制沉降（≤30mm），三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法通過分臺(tái)階開挖（上臺(tái)階≤3m，中臺(tái)階≤5m，下臺(tái)階≤7m）并設(shè)置臨時(shí)仰拱，可有效限制圍巖變形，減少地表沉降；（3）施工要點(diǎn)：①每循環(huán)開挖進(jìn)尺≤0.5m（與鋼架間距0.8m匹配，分兩榀鋼架施工）；②上臺(tái)階開挖后12小時(shí)內(nèi)完成初期支護(hù)封閉（噴射混凝土+鋼架+錨桿）；③臨時(shí)仰拱采用I18工字鋼，與邊墻鋼架焊接（焊縫長度≥20cm）；④開挖后及時(shí)施作鎖腳錨桿（每榀鋼架4根，L=4.5m，角度30°）。2.超前支護(hù)方案設(shè)計(jì)：（1）支護(hù)類型：超前大管棚+超前小導(dǎo)管組合支護(hù)；（2）參數(shù)：①大管棚：φ108mm鋼管（壁厚6mm），L=35m（搭接長度≥3m），環(huán)向間距0.4m，外插角1°~3°；②小導(dǎo)管：φ42mm鋼管（壁厚3.5mm），L=4.5m，環(huán)向間距0.3m（位于大管棚間隙），外插角5°~7°；（3）施工工藝：①大管棚：測(cè)量定位→鉆孔（φ127mm，孔位偏差≤5cm）→安裝鋼管（節(jié)長4m+6m，絲扣連接）→注漿（水泥漿，水灰比0.5:1，壓力1.5~2.0MPa）；②小導(dǎo)管：鉆孔（φ50mm）→插入鋼管（前端設(shè)注漿孔，間距0.2m）→注漿（水泥-水玻璃雙液漿，體積比1:1，壓力1.0~1.5MPa），注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為單孔注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值或壓力≥2.0MPa且持續(xù)5分鐘。3.監(jiān)控量測(cè)方案：（1）重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：地表沉降、拱頂下沉、凈空收斂、初期支護(hù)鋼架應(yīng)力、錨桿軸力；（2）量測(cè)頻率：①開挖后1~15天：1次/天；②16~30天：1次/2天；③31~90天：1次/周；④＞90天：1次/月；（3）控制標(biāo)準(zhǔn)：①地表沉降≤30mm（預(yù)警值24mm，報(bào)警值27mm）；②拱頂下沉≤25mm（速率≤0.15mm/d）；③凈空收斂≤20mm（速率≤0.2mm/d）；④鋼架應(yīng)力≤200MPa（設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%）；⑤錨桿軸力≤150kN（設(shè)計(jì)值的70%）。4.掌子面突水應(yīng)急措施：（1）立即停止開挖，撤出掌子面作業(yè)人員至安全區(qū)域（距掌子面≥50m）；（2）啟動(dòng)應(yīng)急排水系統(tǒng)：調(diào)用移動(dòng)潛水泵（流量≥