【《大樟古隧道工程的开挖方案设计案例》18000字】

1绪论大樟古隧道工程的开挖方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u18701大樟古隧道工程的开挖方案设计案例 114278第一章大樟古隧道工程概况 2242901.1工程概况 2148851.1.1隧道概况 2305321.1.2隧道特点 220772第二章工程地质及水文地质条件 2220172.1工程地质条件 2321002.1.2地形地貌 2238042.1.2气象条件 355992.1.3地层岩性 364982.1.4地震动参数 594102.2水文地质条件 580902.2.1地表水 5317692.2.2地下水 6214302.2.3地下水的补给、径流、排泄 6186882.2.4.含水岩组划分及岩层的富水性 7272462.2.5水化学特征 7248822.2.6隧道水文地质特征 838182.2.7隧道涌水量 997692.2.8隧道工程水文地质评价 9153342.3不良地质及特殊岩土 9292332.3.1不良地质 928102.3.2特殊岩土 10263922.4工程地质条件评价 1148662.5岩土物理力学参数（见表2.2） 1129541第三章隧道开挖方案 13304703.1断面设计参数 13190023.2隧道围岩工程特性与围岩级别划分 1343603.3开挖方案分析及选择 16110843.3.1隧道常用的开挖方法 16165513.3.2开挖方案分析比选 219173.3.3开挖方案确定 21254653.4隧道开挖施工 22298753.4.1开挖方式 22280353.4.2开挖施工流程 2293.4.3开挖方案 2426273.5.1爆破方案 28153913.5.2浅孔台阶控制爆破参数 31130873.5.3爆破飞石防护措施 34281183.6出碴设计 34200243.6.1碴场布置 34277563.6.2运输方式 35166293.6.3台阶法局部出碴措施 35118713.6.4每循环工作面出碴量 36316793.6.5出碴设备及车辆布置情况 3637643.6.6出碴运输质量 36288713.6.7技术措施及安全措施 3654223.7防排水设计 37137703.7.1洞口防排水 3785623.7.2洞身防排水 37207863.8通风设计 3861993.8.1设计方法 38299603.8.2风量计算 38273673.8.3通风机选择 39第一章大樟古隧道工程概况1.1工程概况1.1.1隧道概况大樟古隧道位于贵州省兴义市清水河镇内，隧道进口里程D1K72+565,出口里程D1K74+835,全长共2270m,该隧道工程为盘兴高速铁路行车设计速度250Km/h区段双线隧道,隧道最大埋深约126m。其中Ⅲ级围岩长度1355m，占隧道总长的59.69%，Ⅳ级围岩长度612m，占隧道总长的26.96%，Ⅴ级围岩长度273m，占隧道总长的12.03%。隧道进口处为13m双耳墙式明洞洞门，出口处为17m双耳墙式明洞洞门。出口位置紧邻清水河镇大桥桥台。1.1.2隧道特点隧道正洞由出口向进口单向掘进，反坡排水。D1K74+080～D1K74+260段下穿村庄,地面距隧道拱顶最小距离约112m,采用弱爆破施工,爆破要求地表房屋质点爆破震速不小于2.5cm/s。施工前应对地表房屋进行调查,并拍照摄像取证。本隧D1K73+560～D1K73+650、D1K73+935～D1K73+960、D1K74+260～D1K74+310、D1K74+410～D1K74+480段洞身穿越断层破碎带及可溶岩与非可溶岩接触带。隧道D1K72+565～D1K74+265.D1K74+282～D1K74+411.D1K74+472～D1K74+835段地质初步判定为岩溶中等～强烈发育。第二章工程地质及水文地质条件2.1工程地质条件2.1.2地形地貌隧址区属于云贵高原，属溶蚀侵蚀构造低中山地貌，绝对高程1075～1451m，地形起伏较大，相对高差10～376m,山坡自然坡度一般27°～57°。局部为陡坎，基岩大部分裸露，地表植被茂密，主要为乔木和灌木，附近无居民分布，交通不便，线路D1K74+803处有一水渠，宽约0.8m。2.1.2气象条件兴义市属亚热带山地季风湿润气候，夏无酷暑，冬无严寒，雨量充沛，\t"/item/%E5%85%B4%E4%B9%89/_blank"日照长。大部分地区年均气温在15º～18º之间，一月平均气温7.1℃，七月平均气温22.2℃。雨热同季，年降水量在1300～1600毫米之间，无霜期在275～334天之间。2.1.3地层岩性隧址区地表上覆土层岩性为第四系全新统人工填士(Q4ml）碎石土，人工弃土(Q4q)碎石土，坡洪积(Q4dl+pl)红黏土(弱膨胀土)硬塑，玻残积(Q4dl+el)红黏士(弱膨胀土)硬塑。下伏基岩为三叠系中统杨柳井组二段(T2y2)白云岩夹角砾化白云岩、白云质灰岩夹石膏，一段(T2y1b+1a)白云岩夹石膏，白云质灰岩、白云岩及灰岩(含膏盐);三叠系中统关岭组三段(T2g3b+3a)白云质灰岩、白云岩及灰岩(含膏盐)，二段(T2g2c+2b)灰岩夹泥质灰岩；下统永宁镇组三段(T1yn3)灰岩夹白云岩、泥质灰岩，二段(T1yn2)泥岩、泥质灰岩夹灰岩、砂岩，一段(Tlyn1)灰岩夹泥质灰岩。地层岩性描述如下:<1-1>人工填土(Q4ml):杂色，稍湿，稍密～中密，主要以碎土为主，含量50%，粒径5-22cm,余为角砾及土充填，主要分布于既有南昆铁路填方段，厚5-15m,属II级普通土。<1-2>人工弃土(Q4q):杂色，稍湿，松散，主要以碎土为主，含量50%，粒径5-22cm,块石30%，块径22-50cm,余为角砾及土充填，主要分布于隧道进口右侧8-15m，厚0-5m,主要为停建舍鲁公路采石场弃渣，属Ⅱ级普通土。<3-7-2>红黏土(弱膨胀土)(Q4dl+pl):褐黄色、灰褐色，硬塑状，土质较均，表层常含植物根系。主要分布于槽谷、洼地等地，厚2-4m,具弱膨胀性，属II级普通土。<6-5-2>红黏土(弱膨胀土)(Q4dl+el):褐黄色、灰褐色，硬塑状，土质较均，含20%的碎石角砾及植物根系。分布于丘顶、平缓坡面局部地段，厚1-4m,具弱膨脈性，属Ⅱ级普通士。<8-2>白云岩夹角砾化白云岩、白云质灰岩(含膏盐)(T2y2):浅灰色、灰褐色，泥微晶白云岩夹块状角砾化白云岩及少量白云质灰岩，微晶白云岩中具有较多盐类假晶和干缩空隙，局部夹紫红色泥质条带。强风化节理裂腺发育，地表岩体多呈碎裂结构，可见刀砍纹，钻探取出岩芯多呈碎块状，局部机城较碎呈砂土状。厚2-12m属IV级软石；弱风化层岩质较硬，受构造影响较重，节理发有，多为微张～张开型，充填方解石脉及泥质，岩体较破碎，取芯多呈长柱状、柱状，局部呈碎块状，属V级次坚石，主要分布于洞身D1K73+425～D1K73+570段。据区域资料显示，该地层内含有膏盐，不能用作混凝土骨料。<8-3>白云岩(含膏盐)(T2ylb+1a):灰、暗灰色色厚层微晶白云岩薄层泥晶白云岩，偶夹残余薄层灰岩，岩芯表面可见溶孔、晶洞发育。强风化层节理裂隙发育强烈，岩芯多呈灰黄、紫红色，岩体破碎，节理裂隙面多见水锈浸染，取芯多呈碎块状，厚3～5m，属IV级软石:弱风化层岩质较硬，受构造影响较重，节理发育，多为微张～张开型，多见方解石脉及泥质充填，岩体较为破碎，取芯多呈柱状，属V级次坚石。主要分布于洞身D1K72+828～D1K73+425段。据区域资料显示，该地层内含有膏盐，不能用作混凝土骨料。<9-4>白云质灰岩、白云岩及灰岩(含膏盐)(T2g3b+3a):浅灰色、灰褐色、褐红色，隐晶～微晶质结构，中厚层状灰岩、白云质灰岩夹薄层状白云岩。强风化层岩体破碎，节理裂隙面多见水锈浸染，取芯多呈碎块状，厚0-3m,属IV级软石;弱风化层岩质较硬，岩体较完整，取芯多呈柱状，属V级次坚石。主要分布于洞身D1K72+562～D1K72+828段。据区域资料显示，该地层内含有膏盐，不能用作混凝士骨料。<9-5>灰岩夹泥质灰岩(T2g2c+2b):浅灰色、灰褐色，隐晶质结构，中厚层状灰岩夹薄～中厚层状泥质灰岩，多见生物碎屑。岩溶强烈发育，溶蚀破碎带裂隙发育，风化强烈，岩体破碎，节理裂隙面多见水锈浸染，取芯多呈碎块状，厚0-3m,属IV级软石；弱风化层岩质较硬，岩体较为完整，取芯多呈柱状，属V级次坚石。<11-4>灰岩夹白云岩、泥质灰岩(T1yn3):浅灰色、灰褐色，隐晶质结构，薄-中厚层状灰岩夹薄～中厚层状泥质灰岩、白云岩。岩溶强烈发育，溶蚀破碎带裂隙发育，可见溶孔、溶触面等溶蚀现象，岩体破碎，节理裂隙面多见水锈浸染，取芯多呈碎块状，厚0-3m,属IV级软石;弱风化层岩质较硬，岩体较为完整，取芯多呈柱状，属V级次坚石。主要分布于洞身D1K74+472～D1K74+835段。<11-5>泥岩、泥质灰岩夹灰岩、砂岩(弱膨胀岩)(T1yn2):深褐色、棕红色、灰褐色、灰绿色，以泥岩、泥质灰岩为主，局部夹灰岩、砂岩，砂岩多呈透镜状，中～厚层状夹薄层状，其中泥岩具弱膨胀性。全风化层原岩结构构遗基本已被破坏，局部残余结构尚可见，部分夹强风呈角砾、碎块状:强风化多为褐黄色、褐灰色，节理裂微发育，风化强烈，岩体破碎，节理裂隙面多见水锈浸染，展IV级软石:弱凤化层泥质灰岩、灰岩岩质较硬，岩体校为完整，取芯多呈柱状，属V级次坚石；弱凤化层泥岩、砂岩较软，腐IV级软石。主要分布于洞身D1K74+265～D1K74+282、D1K74+411～D1K74+472段。该地层弃碴不可直接用作填料。<11-6>灰岩夹泥质灰岩(T1yn1):浅灰色、灰褐色，隐晶质结构，中～厚层状为主夹薄～中层状泥质灰岩，多见生物碎屑。岩溶强烈发育，溶蚀破碎带裂隙发育，风化强烈，岩体破碎，节理裂隙面多见水锈没染，取芯多呈碎块状，厚0-3m，属IV级软石；弱凤化层岩质较硬，岩体较为完整，取芯多呈柱状，属V级次坚石。主要分布于洞身D1K73+649～D1K74+265、D1K74+282～D1K74+411段。<22-3>斯层角砾岩:深灰色、褐灰色、灰白色，原岩为弱风化灰岩、泥质灰岩、混岩等，受构造挤压作用，呈碎裂结构，局部呈糜泥化，节理裂隙发育，岩体极破碎，为IV级软石。2.1.4地震动参数由《中国地震动反应谱特征周期区划图》（1/400万）、《中国地震动峰值加速度区划图》（1/400万）及武汉地震工程研究院有限公司完成的《新建铁路盘县至兴义线工程场地地震安全性评价报告》为基础分析，该隧道区域地震动反应谱特征周期为0.45s，地震动峰值加速度为0.05g。2.2水文地质条件2.2.1地表水隧道工程地区地表水类型主要为溪水和沟水，降雨量较高，隧道地表水流向分布为树枝状水系，支沟大多为季节性流水，沟槽主沟常年有流水，水来源为大气降雨，流量易受季节变化影响，地表水受蒸发、径流等形式排出。隧道进口主要地表水为右侧600m处大海子水库水，水面高程1167m,常年有水，随季节性变化大，为隧道进口段主要排泄点，地下水补给地表水，该水库最终汇入线路右侧的木浪河。隧道出口主要洞口下方(D1K75+200右侧)水田水及暗河水，为出口区域最低排泄基准面，排泄点高程约1070m。地表水为珠江水系南盘江支流木浪河流域。2.2.2地下水1.孔隙水主要集中于坡麓松散堆积层和局部冲沟地区，由地表水或降水渗入地下孔隙形成。由于堆积物分布零星，厚度不大，冲积层内孔隙水受地表水补给，含水量大；其余地段孔隙水补给条件差，径流排泄条件好，含水量弱。2.基岩裂隙水主要存在于基岩断层破碎带与各类结构面，来源为大气降水。隧址区内多条断层与冲沟表水联系密切，地下水静态储量较大，向斜轴部为导水、储水部位。3.岩溶水隧道洞身揭露的可溶岩主要为(T2y2)、(T2y1b+1a)、(T2g3b+3a)、(T2g2c+2b)、(T1yn3)、(T1yn1)灰岩、泥质灰岩、白云岩、白云质灰岩等，隧道地质区测可见岩溶洼地、溶洞、溶槽、塌陷坑等岩溶形态，地表岩溶强烈发育。岩溶水主要赋存于可溶岩的溶孔、溶蚀裂隙及岩溶管道中，分析认为(T2y2)、(T2y1b+1a)、(T2g3b+3a)、(T2g2c+2b)、(T1yn3)、(T1yn1)灰岩、泥质灰岩、白云岩、白云质灰岩等除接受上覆地层补给外，主要通过地表洼地、竖井、落水洞、溶洞汇集大气降水的补给。岩溶水以岩溶下降泉、暗河的形式排出地表。本区最低岩溶侵蚀基准面为线路右侧1.62～2km处木浪河(河床高程约1224m)，沿岩溶管道运移，在节理裂隙发育段，可沿裂隙进入下覆层位。2.2.3地下水的补给、径流、排泄隧址区地下水来源主要为大气降水，由于隧址区地形坡度陡，地面径流条件好，大气降水后迅速沿斜坡坡面以片流的形式汇入溪沟，一部份大气降水沿风化、溶蚀裂隙渗入地下补给地下水，地下水总的运动方向大体上由北东向南西径流向深部径流储积外(即线路左侧向右侧径流)，另一部分以泉的形式泄出地表，形成地表、地下水相互补给的关系。2.2.4.含水岩组划分及岩层的富水性1.孔隙含水层：第四系粉质粘士、碎石土孔隙含水层；为弱含水层；在河谷地带以砂砾石土为主，受河水的补给其富水性和透水性相对较强。2.裂隙含水层：三叠系中统杨柳井组二段(T2y2)白云岩夹角砾化白云岩、白云质灰岩，一段(T2ylb+la)白云岩，为弱含水层，富水性弱。3.岩溶含水层：三叠系中统关岭组(T2g2c+2b)，下统永宁镇组三段(T1yn3)灰岩夹白云岩、泥质灰岩，永宁镇组一段(T1yn1)灰岩夹泥质灰岩，为中等含水层，富水性强。4.相对隔水层：三叠系永宁镇组二段(Tlyn2)泥岩一般含水性较弱，属相对隔水层。2.2.5水化学特征隧址区内取18组(利用相邻工点同一地层9组)地下水做水质分析，水质类型及侵蚀等级如下：(1)D1K72+565--D3K72+828段，隧道穿越三叠系中统关岭组(T2g3b+3a)白云质灰岩、白云岩及灰岩(含膏盐)地层。试验显示(试验编号:SH-D1Z-08-39-1、SH-D1Z-08-56-1)水质类型为SO42-Ca2+型、HCO3-Ca2+型、HCO3-.SO42-Ca2+型、HCO3.SO42-Mg2+型，根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》(TB10005-2010)，水中SO42-对混凝土结构的侵蚀等级为H1，盐类结品对环境作用等级为Y2。鉴于该套地层中含膏盐，因此建议该段按照H2、Y2等级考虑设计。(2)D1K72+828～D1K73+425段，隧道穿越三叠系中统杨柳井组(T2y1b+1a)白云岩(含膏盐)地层。试验显示(试验编号:SH-D1Z-08-59-1)水质类型为HCO3--Ca2+型，水中SO42-对混凝士结构的侵蚀等级为H1，盐为结晶对环境作用等级为无。鉴于该套地层中含膏盐，因此建议该段按照H2、Y2等级考虑设计。(3)D1K73+425～D1K73+570段，隧道穿越三叠系中统杨柳并组(T2y2)白云岩夹角研化白云岩、白云质灰岩(含膏盐)地层，试验显示(试验编号:SH-D1Z-08-68-1）水质类型为HCO3--Ca2+型，水中SO42-对混凝土结构的侵蚀等级为H1，盐类结晶对环境作用等级为无。鉴于该套地层中含膏盐，因此建议该段按照H2、Y2等级考虑设计。(4)D1K73+649～D1K74+265、D1K74+282～D1K74+411两段，隧道穿越三叠系下统永宁镇组(T1yn1)灰岩夹泥质灰岩地层。段内所取水样试验显示(试验编号: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)水质类型为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-对混凝土结构的侵蚀等级为H1,盐类结晶对环境作用等级为Y1。(5)D1K74+265～D1K74+282、D1K74+411～D1K74+472两段，隧道穿越三叠系下统永宁镇组(T1yn2)泥岩、泥质灰岩夹灰岩、砂岩地层。水质对环境作用等级为无。但考虑到上部(T1yn3)地层对地下水具侵蚀性，地下水具连通性和水力联系密切，建议地下水按对环境作用等级为H1，盐类结晶对环境作用等级为Y1考虑。(6)D1K74+472～D1K74+835段，隧道穿越三叠系下统永宁镇组(T1yn3)灰岩夹白云岩、泥质灰岩地层。相邻工点(清水河特大桥)同一地层所取水样试验显示(试验编号: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)水质类型为HCO3-.SO42--Mg2+型、HCO3-.SO42--Ca2+.Mg2+型、HCO3--Ca2+.Mg2+型，水中SO42-对混凝土结构的侵蚀等级为H1盐类结晶对环境作用等级为无。2.2.6隧道水文地质特征洞身穿过地层岩性、地质构造复杂。主要为下伏基岩为三叠系中统杨柳井组二段(T2y2)白云岩夹角砾化白云岩、白云质灰岩夹石膏，一段(T2ylb+1a)白云岩夹石膏，关岭组三段(T2g3b+3a)灰岩夹泥质灰岩；下统永宁镇组三段(T1yn3)灰岩夹白云岩、泥质灰岩，二段（T1yn2)泥岩、泥质灰岩夹灰岩、砂岩，一段(T1yn1)灰岩夹泥质灰岩；断层主要为大樟古1#-4#断层。隧址区地下水主要为岩溶水及基岩裂隙水，根据洞身钻孔勘探及水文地质调绘，枯水期最低潜水位位于轨面以下14～55m，雨季最高水位高于轨面最大约43m。隧道含水单元主要分为四段:D1K72+565～D1K73+570(FI):单斜构造，洞身穿越岩性为三叠系关岭组三段(T2g3b+3a)灰岩夹泥质灰岩，三叠系中统杨柳井组二段(T2y2)白云岩夹角砾化白云岩、白云质灰岩，一段(T2ylb+1a)白云岩，地下水以溶隙水、基岩裂隙水为主。D1K73+570～D1K74+265(FII):洞身穿越大樟古2#、3#、4#断层，穿越岩性主要为下统永宁镇组三段(T1yn3)灰岩夹白云岩、泥质灰岩，一段(Tlyn1)灰岩夹泥质灰岩，岩溶强烈发育，富水性强，地下水以岩溶水及岩溶管道水为主，基岩裂隙水次之。D1K74+265～D1K74+472(FIII):洞身穿越岩性主要下统永宁镇组,二段(T1yn2)泥岩、泥质灰岩夹灰岩、砂岩，岩层相对隔水，富水性弱，主要为基岩裂隙水。D1K74+472～D1K74+835(FIV):单斜构造，穿越岩性主要为下统永宁镇组三段(T1yn3)灰岩夹白云岩、泥质灰岩，地下水以岩浴水、基岩裂隙水为主。2.2.7隧道涌水量表2.1隧道涌水量序号里程平常期涌水量（m3/d）雨季涌水量（m3/d）1D1K72+565～D1K73+570177544372D1K73+570～D1K74+265327681913D1L74+265～D1K74+4722063094D1K74+472～D1K74+835168542135合计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隧道工程水文地质评价隧址区地层岩性较复杂，主要以可溶岩为主，地下水类型为潜水～承压水，大部分处于地下水季节变动带，部分位于垂直渗入带，富水性中等，特别是线路D1K72+570～D1K74+265段，洞身岩性以三叠系下统永宁镇组三段(T1yn3)灰岩夹白云岩、泥质灰岩为主，穿越大樟古2#、4#断层，地表为洼地、槽谷等负地形，岩溶强烈发育，隧道施工有遇大型岩溶暗河或岩溶大厅、突水突泥的可能。2.3不良地质及特殊岩土2.3.1不良地质1.岩溶隧道洞身穿越岩性主要为三叠系中统杨柳井组二段()白云岩夹角砾化白云岩、白云质灰岩夹石膏，一段()白云岩夹石膏，关岭组三段()灰岩夹泥质灰岩；下统永宁镇组三段(）灰岩夹白云岩、泥质灰岩，二段()泥岩、泥质灰岩夹灰岩、砂岩，一段()灰岩夹泥质灰岩等碳酸盐岩可溶岩，地表多见岩溶洼地、漏斗、溶槽、溶缝等溶蚀现象，据野外调绘:D1K73+855右侧11m(X=508567.8037,Y=2796295.2246)处发育一塌陷坑，坑近似圆形，洞径约3m，坑深2-3m；D1K73+898右侧132m(X=508480.2916,Y=2796201.1708)处发现落水洞，洞口2mx5m,可见深度大于5m,无水，隧区地表岩溶中等强烈发育；据勘探钻孔揭示，16孔钻孔中仅有1孔揭示溶洞，溶洞为无充填溶洞，溶洞1.64m,地下岩溶中等发育。隧道施工有遇涌水涌泥的可能。

2.危岩落石①隧道进口斜坡较陡，局部为陡坎，植被弱发育，多为低矮灌木，大部分基岩裸露，因(停建舍鲁公路)采石场开挖便道，洞口上方斜坡分布大量零星块石，块径0.2-0.5m,估算落石清方量70-100m3，对隧道进口影响较大。②大樟古隧道出口斜坡较陡，局部为陡坎，植被弱发育，多为低矮灌木，大部分基岩裸露，由于节理、裂隙的相互切割及裂隙破碎带的共同作用，危岩体多成多面体，危岩体为三叠系下统永宁镇组三段()

灰岩夹白云岩、泥质灰岩，危岩体积约为300-500m3。对隧道出口及清水河镇盘县桥台影响较大。③D1K74+664～D1K74+712段右侧100-200m发育危岩，危岩体主要为永宁镇组三段()灰岩夹白云岩、泥质灰岩，上部为中厚层状灰岩，节理裂隙、裂缝较发育，下部为泥质灰岩，泥质灰岩风化剥落，造成上部灰岩悬空，倒悬，危岩体在重力作用下以崩塌、倾倒形式发生，下方为岩堆。对隧道工程影响较小，主要对下方桥梁工程有威胁。2.3.2特殊岩土1.人工弃土：位于隧道进口端右侧8～15m,主要以碎土为主，含量50%，粒径5-22cm,块石30%，块径22-50cm,分选性差，大小不均，成分以灰岩、白云岩为主，厚2-6m，主要为(停建舍鲁公路)采石场弃渣，对隧道工程影响较小。

2.红黏土(弱膨胀土)：褐灰色、浅黄色、棕黄色，硬塑状，土质均匀，局部夹少许角砾，广泛分布于斜坡表层或沟槽、洼地，厚0-2m,

2-4m不等，据附近该地层钻探取样试验，大部分指标达膨胀土.其白由膨胀率Fs=42～62%，蒙脱石含量M=14.19-23.55%，阳离子交换量CEC=17.29-23.47mmol()/100克干土。隧区<3-6-2>、<6-5-2>层土为弱膨胀上，具弱膨胀性，对隧道上程影响较小。2.4工程地质条件评价隧道穿越地层岩性复杂，主要为白云岩、泥质灰岩等，岩体呈中～厚层夹薄层状，构造活动强烈，发育4断层，垂直节理裂隙为发育，岩体为较破碎，围岩开挖后洞顶无支护时，可能产生掉块甚至坍塌，尤其构造破碎带附近，岩溶强烈发育，隧道通过时往往会遭遇到地下发育的各种岩溶、洞穴、溶蚀等现象，并有可能产生突水、突泥等灾害。2.5岩土物理力学参数（见表2.2）表2.2岩土物理力学参数表层号及成因岩土名称风化程度天然密度ρ（g/cm3）凝聚力c（kpa）内摩擦角φ（°）基本承载力0（Kpa）基底摩擦系数f岩石单轴天然饱和抗压强度Rc（Mpa）边坡率临时n’永久n<1-1>人工填土松散1.90/////防护防护<1-2>人工弃土松散1.90/////防护防护<3-7-2>红黏土（弱膨胀土）硬塑1.8525151500.30/1:1.251:1.5<6-5-2>红黏土（弱膨胀土）硬塑1.8525151500.30/1:1.251:1.5<8-2>白云岩夹角砾化白云岩、白云质灰岩（含膏盐）W32.40/453500.45/1:0.751:1W22.70/558000.5517.731:0.51:0.75<8-3>白云岩（含膏盐）W32.40/453500.45/1:0.751:1W22.75/558000.5516.701:0.51:0.75<9-4>白云质灰岩、白云岩及灰岩（含膏盐）W32.40/453500.45/1:0.51:0.75W22.76/6310000.5516.531:0.31:0.5<9-5>灰岩夹泥质灰岩W32.20/533500.45/1:0.51:0.75W22.73/6310000.6017.351:0.31:0.5<11-4>灰岩夹白云岩、泥质灰岩、白云岩、石膏W32.40/533500.45/1:0.51:0.75W22.73/6310000.6036.391:0.31:0.5<11-5>泥岩、泥质灰岩夹灰岩、砂岩（弱膨胀岩）W42.2025182000.30/1：1.251:1.5W32.20/382500.35/1:0.751:1W22.40/536000.5061:0.51:0.75<11-6>灰岩夹泥质灰岩W32.40/533500.45/1:0.51:0.75W22.71/6310000.6028.511:0.31:0.5<22-3>断层角砾岩2.30/403500.40/1:0.751:1注：<11-4>灰岩夹白云岩、泥质灰岩，综合内摩擦角φ=27°第三章隧道开挖方案3.1断面设计参数该隧道根据围岩性质与工程需求，设计的断面宽为12.5米，高为8.5米，设计断面见下图（图3.1）图3.1隧道断面参数图3.2隧道围岩工程特性与围岩级别划分3.2.1围岩工程特性围岩级别主要为Ⅲ级和Ⅳ级围岩，隧道含Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩施工。隧道属贵州高原低中山地貌，围岩整体稳定性较好。进口位于斜坡，自然坡脚38°～22º，局部为陡扶，坡面发育落石，下伏岩性以硬质岩为主，受构造影响强烈，岩体破碎，易产生掉块及坍塌，需对坡体进行防护措施；洞身穿越岩性以灰岩、泥质灰岩等硬质岩为主，地表多见洼地、溶洞，可溶岩段岩溶强烈发育，局部夹泥岩，区内结构发育，岩溶强烈发育，地下水无侵蚀性。岩体为薄至中厚层泥岩，节理裂隙发育，岩体较破碎—破碎,坡体自然稳定，该段为岩溶及岩溶水高风险段，隧道施工有遇大型岩溶暗河或岩溶大厅、突水突泥的可能，需进行超前地质预报与作好溶洞处理措施；隧道出口自然坡脚为27°～51º，该段穿越岩性以灰岩白云岩，泥质灰岩等硬质岩为主，斜坡发育危岩，为仰坡顺层，坡体现状稳定，地下水无侵蚀性。3.2.2围岩级别划分我国铁路隧道围岩分级现由下表表示。主要判断因素为物探法测量弹性纵波，通过纵波在不同围岩的传播速度确定围岩级别。表3.1铁路隧道围岩分级围岩级别国岩主要工程地质条件围岩开挖后的稳定状态（双线）围岩弹性纵波速度Vp（km/s）主要工程地质特征完整状态和结构特征I极硬岩（Rc>60MPa）:轻地质构造，无软弱面，节理不发育；层状岩层为巨厚层或厚层，层间结合良好，岩体完整巨块状整体结构围岩状态稳定，有岩爆可能>4.5II硬质岩（Rc>30MPa）:较重地质构造，少软弱面，节理较发育但不产生滑动；层状岩层为中厚层或厚层，层间结合一般，少分离，或为硬质岩石偶夹软质岩石大或巨块状结构外露部分过长会发生局部小坍塌;侧壁稳定，平缓岩层，顶板易塌落4.5～3.5III硬质岩（Rc>30MPa）:重地质构造，有层状软弱面，节理发育但不滑动；层状岩层为薄层或中厚层，层间结合差，多有分离现象，硬质、软质岩石互层块碎石状镶嵌結构拱部无支护可能产生小坍塌;侧壁基本稳定，过大爆破震动可能引起坍塌2.5～4.0较软岩（Rc=15～30MPa）:受地质构造影响较重，节理较发育，层状岩层为薄层、中厚层、厚层，层间结合一般大块状结构IV硬质岩（Rc>30MPa）:受地质构渣影响极严重，节理很发育，层状软弱面（或夹层）已基本破坏碎石状压碎结构拱部无支护时可能产生较大坍塌；部分侧壁失稳定1.5～3.0软质岩（RcA5～30MPa）:受地质构渣影响严重，节理发育块碎石状镶嵌结构土体：1.黄土（早更新世）2：具压密或成岩作用的站性土、粉土及砂类土；3.普通铁、钙质胶结的碎石土、大块石、卵石土大块状压密结构巨块状整体结构V岩体：软岩，岩体破碎至极破碎；全部极软岩及全部极破碎岩（包括受构造影响严重的破碎帯）角砾碎石状松散结构围岩易坍塌，侧壁有小坍塌；地表浅埋处下沉1.5～3.0土体：多为第四系硬、硬塑站性土，多密、湿的圆砾土、碎石土、角砾土、粉土和黄土（晚更新世）非黏性土松散结构，黏性土及黄土松软结构VI岩体：破碎及粉泥状的断层帯，受构造影响严重呈黏性土易蠕动的松软结构砂性土潮湿松散结构围岩极易坍塌，砂土会与水一起涌出；浅埋处塌出地表<1.0（饱和状态的<1.5）土体：黏性土（软塑），饱和粉砂土等通过进行现场地调，物理勘探隧道各段围岩具体地质情况，按照《铁路隧道设计规范》（TB10003-2016）对大樟古隧道围岩类型进行分类，如表3.2表3.2隧道围岩分段分级表（方向：进口→出口）序号里程长度（m）围岩级别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开挖方案分析及选择3.3.1隧道常用的开挖方法在当前隧道施工，隧道开挖使用方法首先应注意隧道地质条件，再通过设备状态、施工造价、技术水平、隧道参数、施工效率等因素考虑；选择方法还必须尽量做到环境保护、施工安全、进度快速、质量保障等条件，实现工程风险规避、效率提高、节省资源等目标。为了保证铁路没有过大的坡度或者是为了缩短铁路的路程，铁路隧道施工是铁路工程中很常见的，而隧道工程的特点，就是能够让施工人员在一定空间内正常行动，安全顺利地使用工具，在设计时间内准时推进施工进度。设备的适应性，施工时地质的突发状况等都影响隧道工程的因素。目前我国铁路隧道开挖方法多样，下面举例几种常用开挖方法：1.全断面开挖法按设计断面将隧道一次开挖成型，再施作支护的隧道开挖方法，该方法适用于地质条件较好的Ⅰ—Ⅱ级围岩，对单线铁路隧道Ⅲ级围岩地区也可使用开挖顺序（图3.2）：1.全断面开挖；2.锚喷支护；3.浇筑混凝土衬砌图3.2全断面开挖法开挖示意图特点：①全断面开挖法开挖工作面大，可使用大型机械施工提高效率，钻爆施工效率高。工序较为简单不容易受干扰。②由于开挖面大，围岩相对稳定性低，每循环工作检查量增大，对掌子面开挖、出渣、运输等方面要求更为严格施工要求：①仰拱、铺底处进行超前二次衬砌时需要一次全幅浇筑②可配备大型机械设备提高施工效率，提高施工进度2.台阶法将隧道设计断面分两次或者三次开挖，其中上台阶超前开挖一定距离后，下部再分一到两部台阶，所有部分均开挖后，同时进行的隧道开挖施工方法，多适用于Ⅲ—Ⅴ级围岩，Ⅳ级围岩单线隧道开挖顺序（图3.3）：1.上台阶开挖；2.拱部喷射混凝土锚杆支护；3拱部衬砌；4.下台阶（三台阶法时加中台阶）开挖；5.边墙开挖；6.边墙锚杆喷射混凝土支护衬砌图3.3台阶法开挖示意图特点：①台阶法开挖作业空间足，施工速度快，开挖过程中大致稳定，上部支护后下部工作更安全②上下部同时作业会互相干扰，下部对上部稳定性影响较大③台阶开挖会增加对围岩的扰动施工要求：①根据围岩地质条件可大致确定台阶数和开挖长度，台阶长度宜为隧道开挖宽度的1—2倍，台阶高度受地质条件、隧道断面等因素影响②上台阶使用钢架时，可使用锁脚锚管和加大拱脚等措施防止拱部下沉，控制围岩和初支变形③上台阶喷射混凝土设计强度达到70%以上时可开挖下台阶。3.环形开挖留核心土法（台阶分部法）先开挖上部导坑断面呈弧形，再开挖下部两侧边墙及中部核心土的隧道开挖方法。一般用于土质或易坍塌软弱围岩地段。铁路适用与单线隧道Ⅳ～Ⅴ级围岩，也可用于双线隧道Ⅲ～Ⅳ级围岩带开挖顺序（图3.4）：1.上环形导坑开挖；2.上环形导坑初期支护；3.边墙交错开挖；4.边墙初期支护；5.核心土开挖；6.仰拱开挖衬砌；7.全断面衬砌图3.4环形开挖留核心土法开挖示意图施工要点：①环形开挖每循环宜为0.5—1m，开挖后及时施作锚喷支护、安装钢架支撑或格栅支撑②为保证开挖面稳定与施工顺利，预留核心土面积需考虑围岩自稳③围岩地质条件差，自稳时间较短时，开挖前在拱部设计开挖轮廓线以外，进行超前支护④各部分开挖应错开3—5m间距进行平行作业4.双侧壁导坑法先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑四周初期支护及临时支护，再开挖中部剩余土体的隧道开挖方法，适用于Ⅳ～Ⅴ级围岩单线隧道，Ⅴ～Ⅵ级围岩双线隧道开挖顺序（图3.5）：1.左侧壁导坑开挖；2.左侧壁导坑初期支护；3.右侧壁导坑开挖；4.右侧壁导坑初期支护；5.中部拱部开挖；6.中部拱部初期支护；7.中部下台阶开挖；8.中部下台阶初期支护；9.仰拱开挖，初支封闭；10.全断面二次衬砌（左右侧壁开挖顺序可调换）图3.5双侧壁导坑法开挖示意图施工要点：①侧壁导坑形状近似椭圆，导坑断面宽度宜为整个断面的1/3②导坑开挖后应及时进行初期支护及临时支护，并尽早封闭成环③临时支护拆除完成后，及时施作仰拱并二次衬砌5.中隔壁法又名CD法，将隧道分为左右两个部分进行开挖，首先对隧道一侧使用二（三）台阶法分层开挖，设立围岩初期支护和中隔板临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应围岩初期支护的隧道开挖。铁路上一般适于隧道Ⅳ～Ⅴ级围岩和浅埋地层隧道暗挖开挖顺序（图3.6）:1.超前支护；2.先行导坑上部开挖；3.先行上部初期支护；4.先行中部开挖；5.先行中部初期支护；6.先行下部开挖；7.先行下部初期支护；8.后行导坑上部开挖；9.后行上部初期支护；10.后行中部开挖；11.后行中部初期支护；12.后行下部开挖；13.后行下部初期支护；14.拆除中隔墙；15.仰拱喷射混凝土；16.拱墙二次衬砌图3.6中隔壁法开挖示意图施工要点：①台阶开挖高度由隧道断面和地质状况确定②左右两侧洞体施工纵拉间距不应大于15m③中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖面需平滑衔接初期支护④初期支护稳定后拆除中隔壁临时支护一次拆除长度不超过15m，并适当考虑是否加强监控量测⑤隧道仰拱和二次衬砌应在临时支护拆除后施工5.交叉中隔壁法又名CRD法，将隧道分块分部开挖，先开挖隧道一侧的一二部分施加封闭的初期支护和临时支撑，再开挖隧道另一侧的一二部分施加封闭初期支护和临时支撑，最后分部独立开挖隧道底部，形成隧道初期支护和临时支撑封闭稳定的隧道开挖施工法，一般适用于大断面隧道，Ⅴ～Ⅵ级围岩和浅埋隧道施工开挖顺序（图3.7）:1.超前支护；2.左导坑上部开挖；3.左上部初期支护；4.左中部开挖；5.左中部初期支护；6.左下部开挖；7.左下部初期支护；8.右导坑上部开挖；9.右上部初期支护；10.右中部开挖；11.右中部初期支护；12.右下部开挖；13.右下部初期支护；14.拆除中隔墙及临时仰拱；15.仰拱喷射混凝土；16.拱墙二次衬砌图3.7交叉中隔壁法开挖示意图除中隔壁法施工要点外，交叉中隔壁法还有以下施工要点：①设置临时仰拱，步步成环②自上而下，交叉进行③中隔壁及交叉临时支护，在灌注二次衬砌时，应逐段拆除3.3.2开挖方案分析比选由大樟古隧道地质条件与围岩情况可知。隧道洞身通过围岩主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，围岩岩性多为白云岩、泥岩等硬质岩，隧道埋深较深、长度较长且为双线隧道。因此可以排除全断面开挖法与环形开挖留核心土法。对中隔墙法和交叉中隔墙法，由于该两种方法用于Ⅲ、Ⅳ级围岩造价过高，且适用于隧道跨度大、隧道的长度较短并且埋深浅的施工，不采用。因此可由双侧壁导坑法和台阶法结合资料设定开挖方案：方案一：双侧壁导坑法+台阶法。对于Ⅴ、Ⅳ级围岩使用双侧壁导坑法，Ⅲ级围岩使用台阶法。在该方案中，双侧壁导坑法可应对围岩条件差的地形，出现工程地质问题时能及时有效处理；台阶法使用范围较大，对于围岩条件较好的Ⅴ、Ⅳ级围岩可以使用台阶法代替双侧壁导坑法从而提高施工效率进度，降低造价。按方案施工稳定性高且安全，但耗费时间长，造价相对该工程过高，适用于大断面且环境恶劣的隧道方案二：台阶法。该隧道Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩均可使用台阶法，根据不同等级的围岩，制定台阶长度，采用不同类型的台阶法，主要由以下两个因素决定：（1）初期支护形成闭合断面时间，围岩越差，要求时间越短，台阶长度应减短。（2）上台阶施工所用开挖、支护、出渣等机械设备对施工场地大小的要求岩性较差的围岩考虑第一个原则；岩性较好的围岩考虑第二个原则3.3.3开挖方案确定该隧道围岩主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，岩性较硬，隧道埋深较深、长度较长且为双线隧道。由于本次施工对于工期要求较高，施工要求一般，结合隧道地质条件，各开挖方案造价与施工效率，选择全过程使用台阶法开挖方案。台阶法主要适用本次隧道所有地层围岩等级，且可以根据实际地质条件和施工队伍、器械状态制定台阶法变化方案，应用灵活；使用的施工技术较简单，工序简洁，时间进度比双侧壁导坑法快，且就经济性价比方面比双侧壁导坑法高3.4隧道开挖施工3.4.1开挖方式根据不同的工程地质条件，对不同围岩地区应采用不同的开挖，以确保开挖后隧道能保持稳定防止变形坍塌。根据设计要求，隧道按新奥法原理组织施工，全隧除进口D1K72+565～D1K72+578及出门D1K72+818～D1K74+835明洞段采用明挖法施工，设置明洞衬砌外，其余段落均采用暗挖法施工，设置复合式衬砌。隧道暗挖段采用钻爆法开挖，锚喷构筑法支护，并对支护结构体系变形进行监控量测，并分析评判其稳定性。暗挖段根据围岩类别不同分部采用，Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法，Ⅴ级围岩采用台阶法（临时仰拱）（见表3.3）表3.3隧道各部位采用开挖方法序号开挖方法围岩级别部位1明挖法Ⅴ洞口2台阶法Ⅲ、Ⅳ洞身3台阶法（临时仰拱）Ⅴ洞身3.4.2开挖施工流程大樟古隧道洞口段施工工序流程：施工准备→处理碎石、地表清理→洞口截排水系统施工→分层开挖→喷锚支护边仰坡→超前支护→按照正常工序进度循环施工大樟古隧道洞身台阶法施工流程（以三台阶法为例）：图3.8开挖施工流程图1.拱部超前支护本隧D1K73+560～D1K73+650、D1K73+935～D1K73+960、D1K74+260～D1K74+310、D1K74+410～D1K74+480段洞身穿越断层破碎带及可熔岩与非可熔岩接触带，故隧道拱部设置超前支护。隧道入、出口拱部设一环15米长φ108管棚超前支护：采用热轧无缝钢管，壁厚6mm，长20m，直径108mm，环向间距40cm，外插角1～3°，Ⅴ级围岩段拱部采用φ89大管棚超前支护，单根长10m，6m一环，Ⅳ级围岩段拱部采用φ76中管棚超前支护，单根长6m，3m一环。预设计采用超前周边注浆和开挖后局部径向注浆（厚度为洞周3～5m）措施进行有效性地堵水2.监控量测围岩监控量测范围：①地质监控：每循环施工对开挖面进行地质量测，获取结果后与设计进行对比确定围岩类型②安全监控：每循环开挖结束后派该工程监理进行报检，观察隧道开挖、初期支护、二次衬砌等有无缺失、出现裂隙、材料不达标等现象，确保工程质量③拱部下沉、周边位移量测：实时掌握围岩与支护间的收敛动态，力学动态及稳定程度，判断围岩稳定性，分析其弹塑性区域，围岩变形量等。及时调整初支参数，完善信息3.仰拱施工①施工准备：施工前对边墙每5米间距布置测量控制点。仰拱、仰拱填充利用栈桥平台进行混凝土施工。混凝土由就近拌和站提供，待运输车到达施工点后及时浇筑②仰拱开挖：采用钻爆法开挖，开挖时边墙拱脚处两侧不钻设炮眼，拱脚如有欠挖，采取人工开凿避免影响钢架，为避免超欠挖，对仰拱开挖标高测量工作强化，严格控制加强装药量，出渣后及时清除表面浮渣3.4.3开挖方案本隧道主要由Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三种围岩，采用台阶法、台阶法（临时仰拱）两种种工法开挖。其施工工艺流程见下：图3.9施工工艺流程图1.Ⅲ、Ⅳ围岩施工Ⅲ、Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段开挖,开挖时遵循“弱爆破、强支护、短进尺、勤量测、衬砌紧跟”的原则，尽量减少对围岩的扰动。台阶长度不宜过长，一般不超过5～10m，围岩较好时也不应超过1倍洞径，以确保开挖、支护质量及施工安全。开挖预留变形量III级5-8cm，IV级8～10cm。图3.10台阶法开挖示意图Ⅲ、IV级围岩深埋硬质岩地段使用二台阶法施工工序：1）弱爆破后开挖①部→①部台阶周边施作初期支护：初喷混凝土，铺设钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管），复喷混凝土至设计厚度，系统锚杆在喷射混凝土完成后及时施作，安装时必须设置垫板，垫板应与基面密贴→施作下一环超前支护（仅适用于有超前支护情况）；2）弱爆破开挖②－1部→施作②-１部初期支护：初喷混凝土，铺设钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管），复喷混凝土至设计厚度，钻设径向锚杆。3）同②－1部施工工序→开挖及支护②－２部。4）弱爆破开挖③部→施作隧底喷射混凝土5）在滞后于③部一段距离后，灌筑Ⅳ部仰拱及边墙基础。6）仰拱混凝土初凝后，灌注仰拱填充至设计高度。7）施工防排水工程→一次性灌筑拱部（拱墙）衬砌2.Ⅴ级围岩施工本隧道Ⅴ级围岩地段采用台阶法加临时仰拱工法开挖,各部台阶由三臂凿岩台车实施钻孔，光面爆破，非电毫秒雷管起爆，分次爆破开挖成型，台阶长度一般5m左右，开挖预留变形量为10～15cm。图3.11台阶法加临时仰拱开挖示意图台阶法加临时仰拱施工工序：弱爆破后开挖①部→①部台阶周边施作初期支护：初喷混凝土，铺设钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管），复喷混凝土至设计厚度，钻设径向系统锚杆。2）弱爆破开挖②-1部→施作②-1部初期支护：初喷混凝土，铺设钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管），复喷混凝土至设计厚度，钻设径向杆。施做临时仰拱：架设临时横撑（每2榀初支钢架设一处），铺设钢筋网，复喷混凝土封闭临时仰拱。3）同②-1部施工工序，开挖及支护②-２部。4）弱爆破开挖③-1部→③-1部边墙施作初期支护，即初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管），复喷混凝土至设计厚度，钻设径向锚杆。5）同③-1部施工工序，开挖及支护③-2。6）弱爆破开挖④部，④部仰拱施作初期支护，即初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管），复喷混凝土至设计厚度。7）灌注Ⅴ部仰拱与边墙基础；待仰拱混凝土初凝后，灌注仰拱填充至设计高度。8）根据监控量测分析，确定二次衬砌时间。铺设防水板，利用衬砌模板台车一次性灌注仰拱（拱墙）衬砌。施工控制工要点：1）开挖施工步骤明确。紧凑安排施工工序，围岩暴露应降低，避免长时间暴露引发围岩失稳。①初支后及时闭环。②超前施作仰拱，完成后及时进行后续工作如设置防水板，二衬③二次衬砌距仰拱保持2倍以上衬砌循环作业长度，但不得大于30m。2）如果台阶稳定，可缩短台阶长度至3m～5m。3）施工中开挖长度应被严格控制，循环进尺由围岩情况制定，每循环开挖长度不超过1.0m～2.0m；开挖后及时进行初喷，初喷厚度为3-5cm，减少围岩暴露。4）超前支护应按设计要求施作，外插角按规范把控，加固地层找施工工艺进行，确保超前支护对开挖能起到保护作用。5）钢架型号应严格由加工场按设计要求统一加工。钢架应架设在坚实基面上，并加垫块，严禁拱（墙）脚悬空或采用虚土回填。施加锁脚锚管时应将其焊接牢固。6）超挖部位必须回填密实，不允许存在空洞。必要时注浆充填。7）做好洞内防排水系统。当隧道开挖地层含水量大时，需在开挖面附近设置横向水沟，将水引出洞外。反坡施工时，设置集水坑将水集中抽排。8）确保洞内通风，工人安全及作业环境符合标准。9）在施工过程中做好超前探孔，坚持“预防为主”的原则，有准备地作好各种预防的施工措施，保证安全。3.5爆破设计3.5.1爆破方案根据现场开挖实际情况，并综合类似工程的经验，拟采用浅孔台阶控制爆破法施工为主，施工方向为自上而下分台阶进行，隧道洞口开挖控制因素主要有飞石，爆破后应重点注意飞石对附近建筑、车辆、工程器械的危害。选择合理的单耗和爆破网络控制危害、计算并设定最小抵抗线方向防止指向建筑。根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式：（3-1）反向推导一次齐爆最大装药量公式：（3-2）式中：V—允许最大震动速度cm/s，本工程最近建筑物为民房（砖房），根据表3.4分别取值计算。K、a—与地质地形有关的系数，本次爆破K取200、a取1.8，见表3.5K′—分散装药衰减系数，K′取1R—最大一段齐爆药量的几何分布中心到邻近被保护物的距离，m表3.4不同距离时的安全允许装药量表Q(Kg)建筑物至爆源中心距离R(m)允许振动速度V(cm/s)2.32.0安全允许装药量Q(Kg)151.57204.693015.824037.505073.2460126.56100.2670200.97159.2180299.99237.65100585.91464.161201012.45802.071401607.731273.65结果表明，采用浅孔台阶控制爆破可以防止爆破飞石造成的危害，该方法符合安全规程，但浅孔爆破要严格按上表控制一次齐爆爆破药量，合理设计台阶高度及孔网参数。表3.5爆区不同岩性的K、α值爆区不同岩性的K、α值岩性Kα坚硬岩石50～1501.3～1.5中硬岩石150～2501.5～1.8软岩石250～3501.8～2.0表3.6爆破振动安全允许标准序号保护对象类别安全允许振速(cm/s)＜10Hz10Hz～50Hz50Hz～100Hz1土坯房、毛石房屋a0.5～1.00.7～1.21.1～1.52一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物a2.0～2.52.3～2.82.7～3.03钢筋混凝土结构房屋a3.0～4.03.5～4.54.2～5.04一般古建筑与古迹b0.1～0.30.2～0.40.3～0.55水工隧道c7～156交通隧道c10～207矿山巷道c15～308水电站及发电厂中心控制室设备0.59新浇大体积混凝土d：龄期：初凝～3d龄期：3d～7d龄期：7d～28d2.0～3.03.0～7.07.0～12注1：表列频率为主振频率，指最大振幅所对应波的频率。注2：频率范围可根据类似工程或现场实测波形。选取频率时可参考下列数据：硐室爆破＜20Hz；深孔爆破10Hz～60Hz；浅孔爆破40Hz～100Hz。a选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。b选取隧道、巷道安全允许振速时，应综合考虑建筑结构、围岩状况、断面大小、埋深等因素。c非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速，可按本表给出的上限值选取。为了最大限度地拥有的技术优势，确保施工安全，特制定整体方案要点如下：1）优化爆破技术参数，合理选择起爆网络、起爆方向、积极主动地采用综合性安全防护措施、科学地进行施工组织设计，杜绝飞石对建筑、车辆的危害。2）爆破结束后碎岩、石应满足出碴运输。3）为确保其他设施安全，爆破有害效应控制在安全允许范围内。4）爆破工作在白天且视线较好的条件下进行，爆破专业负责人指挥组织工作。爆破期间联系高速公路有关部门进行交通管制，爆破前对现场进行示警鸣哨。5）成立应急排险小组，对施工情况变动进行相应的应急措施。3.5.2浅孔台阶控制爆破参数1）钻空直径D:D=42mm2）底盘抵抗线W1：W1=（25～30）D或W1=（0.4～1.0）H3）台阶高度H：根据现场情况选取。4）孔间距a:a=m1W1=(1.0～1.5)w15）排间距b:b=(0.8～1)a6）超深Δh:Δh=(0.15～0.35)W17）单耗q:根据地质条件取q=0.3kg/m38）单孔装药量Q:Q前=qaW1HQ后=qabH9）装药长度L1:L1=Q/qx，qx:炮孔装药线密度qx=1kg/m10）填塞长度L2:L2=L-L1应满足L2≥1.2W111）根据现场爆破效果对孔距、排距、单耗做适当的调整，不同台阶高度计算得到浅孔台阶爆破参数见下表。表3.7不同台阶高度计算得到浅孔台阶爆破参数浅孔台阶爆破参数表（D=40mmq=0.30kg/m3）台阶高度H(m)抵抗线w1(m)超深Δh(m)孔距a(m)排距b(m)装药长度L1(m)单孔装药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；图3.12炮孔布置示意图13）装药结构：线性连续装药；图3.13装药结构示意图14）起爆方式：非电毫秒微差起爆，每个炮孔内装2个起爆药包。非电毫秒雷管孔和或孔外延时，导爆管四通和毫秒雷管复式连接图3.14起爆网路图起爆网络：为确保起爆网络的安全传爆，结合施工技术和经验，本次工程的爆破起爆网络拟采用复式微差起爆网络，起爆网络采用塑料导爆管和四通连接，起爆器起爆。为控制爆破有害效应，一次爆破最大装药量为150kg。为了确保起爆网络设计与现场施工的有效衔接，方便爆破施工，避免雷管的分发错误，采取了标识措施。对每个孔都用竹片进行标识，表明孔号、孔深、雷管段位。3.5.3爆破飞石防护措施为保证现场施工安全，设置以下防护措施：在洞口靠近高速路侧搭建防护排脚，高10m，长20m。排架使用φ42无缝钢管搭建，横、纵间距2m，排架靠洞口侧铺20*20cm钢筋网片，双层错开铺设，网片上再悬挂双层土工布形成缓冲。3.6出碴设计隧道开挖洞室渣以及洞口土石方全部由路线统一调配，杜绝随意堆放。全隧共弃碴32.14万方，其中20万方调至DK69+800处用于铺架基地填料，其余弃于D1K76+500左侧1450m处洼地，运距约3.9km，由大樟古隧道出口临建施工道路下坡至247县道沿路运至碴场3.6.1碴场布置大樟古隧道弃碴场位于D1K76+500前进方向左侧1450m，总容量约为19万方，碴场占地约99亩图3.15渣场平面图3.6.2运输方式运输方式分有轨式和无轨式，应根据隧道长度、开挖方法、机具设备、运量大小等选择本次开挖隧道出碴采用无轨运输。使用挖掘机和侧卸式装载机合作进行洞内出碴，后续自卸车装碴运输，运至布置弃渣场，车辆在洞内外分别行驶放置。卸碴时为保证安全，弃碴场卸碴码头端头须设置车挡。弃碴场在弃碴前做好防护和排水设计工作。无轨装碴—无轨运输方式对运输要求简单，装运效率高，受施工干扰小。3.6.3台阶法局部出碴措施1.上台阶出碴受台阶高度的限制，上台阶出碴须采用挖掘机将碴扒至中或下台阶再用转载机装碴，如果拱脚部分无法扒清则采取人工清理2.中、下台阶出碴中、下台阶可直接采用挖掘机在本台阶清理再用装载机装碴3.6.4每循环工作面出碴量（3-3）式中K—土石松胀系数，取1.65△—超挖系数，取1.2d—每循环开挖进尺，1.2mS—围岩开挖断面积，14