隧道施工方案优化

中铁二十一局三公司宝汉高速公路汉中至陕川界HC-03标

隧道施工方案优化

一、工程概况

1、梁山一号隧道

该隧道位于南郑县梁山镇南寨村以南约50m，为分离式长隧道。隧道左线进口桩号ZK316+587,出口桩号ZK317+473,长886m；隧道右线进口桩号K316+586,出口桩号K317+438，隧道长度852m，进口位于直线上，出口位于曲线上。

该隧道位于低山丘陵地貌区，植被较发育，隧道进口所在斜坡坡度较缓，约20°；隧道出口所在陡坡较陡，约35°。隧址区高程578.24～653.30m,相对高差75.06m。隧道左线最大埋深61.74m, 右线最大埋深62.57m。

隧道进口坡面约40°，覆盖层厚度约30cm，主要为粉质粘土，可见基岩出露，岩性以白云岩为主，出露岩石节理裂隙发育、结构松散，洞口山体斜坡稳定；隧道出口为一季节性小冲沟两侧，右线覆盖层较厚约1.5m,左线处基岩裸露，以灰岩为主，下部为页岩。

隧址区上覆第四系全新统残坡积物（Q4d1+e1）粉质粘土，下伏震旦系上统（Zb）灰质白云岩及白云岩，溶蚀现象发育，岩体破碎，施钻过程中渗水严重，孔壁掉块，成孔困难；隧址区地下水主要以大气降水为主要来源，通过裂隙向深部运移涌入隧道中，充水通道为岩层孔隙、裂隙及断层破碎带。根据区域水文地质普查报告，结合该区域地形特征，隧道预测最大涌水量为703.4（m3/d）。

隧道出口左线洞口有覆盖层，洞口开挖之前对覆盖层首先进行适当的清理，洞口套拱及管棚施作完成后方可进洞。出口上方有一冲沟，汇水面积较小，为了确保洞口安全，进洞之前对冲沟进行修整，避免雨水影响洞口稳定。

2、梁山二号隧道

该隧道位于南郑县郭滩乡查家沟村，为分离式短隧道。隧道左线进口桩号ZK317+737,出口桩号ZK318+021,长284m；隧道右线进口桩号K317+710,出口桩号K317+992，隧道长度282m，属短隧道，进、出口位于半径为1200m的圆曲线上。

该隧道位于低山丘陵地貌单元，入口侧植被稀少，出口侧植被发育。隧址区高程583.75～639.05m,相对高差55.3m。隧道最大埋深45m。

隧道区构造属扬子地台构造单元，构造系由走向东西的紧密褶皱和压性断裂组成的强烈挤压带，地质构造极为复杂，断裂活动极为明显。但隧址区处在梁山向斜南翼隧址区上覆第四系全新统残坡积物（Q4d1+e1）粉质粘土，下伏震旦系上统（Zb）白云岩。

隧道进口位于山坡下部，坡度较缓，覆盖层厚度约0.5m左右，坡面稳定。下部为强风化白云岩；灰白色，原岩结构部分破坏，岩芯成短柱状，溶蚀较发育，岩质较差。上部岩性为薄层残坡积物粉质粘土，全风化白云岩。洞口小里程山坡坡脚可见基岩出露，主要为灰质白云岩，基本无汇水条件，出露基岩表层节理裂隙发育，岩体相对破碎。出洞口位于生态农场道路旁一坡面之上，坡度约为70°，坡面植被发育，覆盖层约为50cm,可见基岩出露，出露基岩主要为强风化

白云岩，灰白色，节理裂隙发育，溶蚀发育，岩芯碎块及短柱状。地下水分为松散岩类孔隙潜水、基岩裂隙水两种类型，风化裂隙、张开～微张的节理为地下水的主要径流通道，以地下径流的方式排泄于沟谷。隧址区属于Ⅱ类环境类型。本隧道预测最大涌水量为432.83（m3/d）。

3、梁山三号隧道

该隧道位于南郑县郭滩乡查家沟村，为分离式短隧道。隧道左线进口桩号ZK318+073，位于缓和曲线上,出口桩号ZK318+413, 位于直线上，长340m；隧道右线进口桩号K318+043, 位于半径为1200m的圆曲线上，出口桩号K318+378，隧道长度335m，位于缓和曲线上。

隧址区上覆第四系全新统残坡积物（Q4d1+e1）粉质粘土，下伏震旦系上统（Zb）白云岩。隧道进口位于一斜坡上，坡面植被稀疏，坡度约40°，坡积厚度0.50m，洞口坡脚可见基岩出露。隧道出口位于一斜坡上，坡面植被稀疏，坡度约40°，坡积厚度0.50m，坡面植被稀疏，基岩基本裸露，出露基岩岩性主要为白云岩，节理裂隙发育，裸露岩石主要成碎砂状。隧道预测雨季最大涌水量为405.78（m3/d）。

隧道洞身穿越地段以灰质白云岩、白云岩为主，晶质结构，块状—碎裂状构造，节理裂隙发育，最大埋深55m。围岩稳定性较差，岩体破碎，溶蚀发育。

二、施工方案

1. 明洞段开挖

我项目部按照设计要求及施工现场具体情况，准备从梁山一号隧道出口，梁山二号隧道进口，梁山三号隧道出口进洞。

一、洞口开挖

明洞段自上至下分层开挖，表层土方采用挖掘机开挖，直接装车运输，基岩采用松动爆破开挖，装载机装车。爆破作业采用YT-28凿岩机成孔，人工装药爆破，开挖一层防护一层。当上断面开挖完成后，利用台阶施工超前支护，为暗洞施工做好准备。

（一）开挖施工工艺 施工工艺流程图见图1

测 量 放 线 清除地表 图1施工工艺流程图

施工准备

边 仰 坡 防 护 （二）明洞段施工工序 清 渣 装 药 爆 破 钻 孔 下一循环 （1）清除开挖边线范围内的树木。对于不影响施工的植被尽量预留，不予以砍伐，以尽量确保山坡的稳定。同时采用挖掘机清除地

表堆积层。

（2）测量放样：按设计断面尺寸，放出开挖边坡线，并打桩做出明显标记。

（3）在洞口两侧设计开挖边坡以外5-8m位置挖设排水沟，在洞顶仰坡开挖边线以上5-10m部位挖设截水沟，并使截水沟和排水沟顺接，以保证水流畅通。

（4）出碴：用挖掘机配合装载机装碴，自卸汽车运输。 （5）边坡防护：边坡开挖成型后按设计要求进行防护处理。 （三）明洞开挖注意事项

（1）在开挖前做好边坡水沟、仰坡上方的截水沟，并使之连接为一体，避免地表水冲刷坡面，流入路堑内。

（2）加强防护，随时监测，检查山坡稳定的情况。 （3）为保护生态环境，开挖土石方应弃在设计要求的地点。

二、明洞边、仰坡防护

洞口段边仰坡采用锚、网、喷防护，洞口仰坡采用锚喷混凝土防护。锚杆采用Ф22螺纹钢砂浆锚杆，梅花形布置，间距1.2m，锚杆长3.5m。钢筋网片采用ø6盘条，网孔间距20×20cm，喷射C20混凝土厚8cm。

（一）明洞防护

隧道为尽早进洞，方案采用模筑砼护拱大管棚支护。在明洞衬砌外缘设60cm厚C25号模注砼护拱，孔口管环向间距50cm,长2米，考虑管棚钻进中的下垂，孔口管方向应较管棚设计方向上偏1度，再采用Φ89*6mm热轧无缝钢管，环向间距50cm，接头用长15cm的丝

扣直接对口连接。

（二）进洞方案

（1）梁山一号隧道左线出口覆盖层为薄层残坡积粉质粘土，节理溶蚀发育，稳定性差，易产生滑塌，隧道出口明暗交接里程为ZK317+460，根据我项目部原地面测量结果，ZK317+460～ZK317+440隧道出口覆盖层很薄，在1.5～7.5m之间,最薄处为1.5m，而且隧道出口有一小冲沟。

根据上述情况，我项目部建议对该浅埋段ZK317+460～ZK317+440，20m进行地表预加固处理，横向注浆宽度为隧道中线两侧各10m，纵向注浆长度为ZK317+460～ZK317+440，共20m。注浆管采用Φ42*4的热轧无缝钢管，注浆管前端钻花管，钻孔直径1cm,间距40cm,梅花形布置，注浆管尾部视冒浆情况可不设花孔。注浆管间距1.5*1.5m，梅花形布置，注浆材料为水泥砂浆，水泥浆水灰比1:1，注浆压力初压为0.5～1.0MPa，终压为2.0 MPa，浆液配合比和注浆压力及管间距可以通过现场试验确定。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，注浆压力由低到高，逐级变换。

（2）梁山一号隧道右线出口覆盖层为薄层残坡积粉质粘土，节理溶蚀发育稳定性差，易产生滑塌，隧道出口明暗交接里程为K317+421，根据我项目部原地面测量结果， K317+421～K317+403隧道出口覆盖层很薄，在1.3～7.2m之间,最薄处为1.3m，而且隧道出口有一小冲沟。

根据上述情况，我项目部建议对该浅埋段K317+421～K317+403，18m进行地表预加固处理，横向注浆宽度为隧道中线两

侧各10m，纵向注浆长度为K317+421～ZK317+403，共18m。注浆管采用Φ42*4的热轧无缝钢管，注浆管前端钻花管，钻孔直径1cm,间距40cm,梅花形布置，注浆管尾部视冒浆情况可不设花孔。注浆管间距1.5*1.5m，梅花形布置，注浆材料为水泥砂浆，水泥浆水灰比1:1，注浆压力初压为0.5～1.0MPa，终压为2.0 MPa，浆液配合比和注浆压力及管间距可以通过现场试验确定。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，注浆压力由低到高，逐级变换。

（3）梁山二号隧道左线进口覆盖层为薄层残坡积粉质粘土、全风化白云岩，原岩结构部分破坏，溶蚀较发育，岩质较差，手掰即碎，开挖时极易产生滑塌，隧道进口明暗交接里程为ZK317+742，根据我项目部原地面测量结果， ZK317+742～ZK317+795隧道出口覆盖层很薄，在1.7～8.2m之间,最薄处为1.7m。

根据上述情况，我项目部建议对该浅埋段ZK317+742～K317+795，53m进行浅埋段地表预加固处理，横向注浆宽度为隧道中线两侧各10m，纵向注浆长度为ZK317+742～ZK317+795，共53m。注浆管采用Φ42*4的热轧无缝钢管，注浆管前端钻花管，钻孔直径1cm,间距40cm,梅花形布置，注浆管尾部视冒浆情况可不设花孔。注浆管间距1.5*1.5m，梅花形布置，注浆材料为水泥砂浆，水泥浆水灰比1:1，注浆压力初压为0.5～1.0MPa，终压为2.0 MPa，浆液配合比和注浆压力及管间距可以通过现场试验确定。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，注浆压力由低到高，逐级变换。

（4）梁山二号隧道右线进口覆盖层为薄层残坡积粉质粘土、全风化白云岩，原岩结构部分破坏，溶蚀较发育，岩质较差，手掰即碎，

开挖时极易产生滑塌，隧道出口明暗交接里程为K317+715，根据我项目部原地面测量结果， K317+715～K317+724隧道出口覆盖层很薄，在2.3～9,2m之间,最薄处为2.3m。

根据上述情况，我项目部建议对该浅埋段K317+715～K317+724，9m进行浅埋段地表预加固处理，横向注浆宽度为隧道中线两侧各10m，纵向注浆长度为K317+715～K317+724，共9m。注浆管采用Φ42*4的热轧无缝钢管，注浆管前端钻花管，钻孔直径1cm,间距40cm,梅花形布置，注浆管尾部视冒浆情况可不设花孔。注浆管间距1.5*1.5m，梅花形布置注浆材料为水泥砂浆，水泥浆水灰比1:1，注浆压力初压为0.5～1.0MPa，终压为2.0 MPa，浆液配合比和注浆压力及管间距可以通过现场试验确定。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，注浆压力由低到高，逐级变换。

（5）梁山三号隧道左线出口覆盖层较厚，可按照由原设计采用Ⅱ型套拱，施作大管棚作为超前支护。

（6）梁山三号隧道右线出口覆盖层较厚，可按照由原设计采用Ⅱ型套拱，施作大管棚作为超前支护。

（三）隧道出碴方案优化

（1）梁山一号隧道、梁山二号隧道弃渣场按照设计要求隧道

弃渣场为K320+700的弃土场，经实地勘查后发现，按照设计要求弃渣，梁山二号隧道、梁山三号隧道未贯通之前隧道弃渣运距太远，而且没有合适的便道供使用，造成施工成本增加，因此我项目部根据现场实际情况，梁山一号、二号隧道弃渣场地选择在K317+450线路左侧的谷沟低洼地带，上路运距约300m，按此方案施工不仅节约了资

金，而且能充分、合理地使用资源，并且加快了施工进度。

（2）梁山三号隧道弃渣场按照设计要求隧道弃渣场为K320+700的弃土场，经实地勘查后发现，按照设计要求弃渣，运距太远，而且没有合适的便道供使用，造成施工成本增加，因此我项目部根据现场实际情况，梁山三号隧道弃渣场地选择在隧道出口附近的台子沟水库，上路运距约200m，按此方案施工不仅节约了资金，而且能充分、合理地使用资源，并且加快了施工进度。

宝汉高速公路汉中至陕川界HC-03标项目部

隧道施工方案优化

中铁二十一局集团第三工程有限公司 宝汉高速公路汉中至陕川段HC-03标项目经理部

2010年10月31日