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1、丽江至攀枝花高速公路攀枝花段C10标段（K37+118K40+869） 白石岩隧道下穿攀矿铁路密朱隧道专项施工方案中国水电建设集团路桥工程有限公司丽攀高速C10标段项目经理部2010年8月28日 白石岩隧道下穿攀矿铁路密朱隧道专项施工方案一、编制说明1.1本施工方案编制依据：1、公路路基施工技术规范JTGF10-20062、丽江至攀枝花高速公路工程C10合同段工程施工合同3、丽江至攀枝花高速公路C10合同段两阶段施工图设计4、白石岩隧道工程地质勘察报告5、公路隧道施工技术规范JTGF60-20096、公路工程安全施工技术规范7、公路工程质量检验评定标准JTGF80/1-2004；1.2编制说明
2、目前拟建的丽攀高速公路白石岩隧道与已建成的攀钢运渣铁路存在隧道交叉的情况。白石岩隧道出口在ZK39+660ZK39+665处与攀矿密朱隧道成600斜交，高速公路隧道采用下穿通过攀矿密朱隧道，公路隧道拱顶距既有隧道约29m。根据设计图纸地质资料显示，隧道通过既有线段围岩为微风化混合岩，岩体有绿泥石化现象，在水的浸润下绿泥石容易软化，使岩石强度变低,在通过该段时应特别注意施工安全，编制了此专项施工方案。二、工程概况2.1隧道概况白石岩隧道是一座双向四车道高速公路分离式隧道，进口位于小攀枝花兰尖铁矿斜坡上，地表未见拉裂、变形、滑动等迹象，无偏压作用；出口位于五道河朱家包包铁矿堆积体上。其中左线进出口
3、桩号为ZK37+339ZK40+298 ，全长2959m，隧道纵坡及坡长为-2.826%/2886m，-2.3%/73m；右线进出口桩号为K37+338K40+320 ，全长2982m，隧道纵坡积坡长为-2.8254%/2892m,-2.3%/90m。2.2地形地貌隧址区总体属低中山构造剥蚀地貌，沟谷斜坡地形。隧道穿越银江公社与五道河之间的多个山脊，隧址区最高点地面高程约1482m，最低点约1132m，相对高差约350m，总体地形坡度角25-350，局部地段较陡，坡度角达450，隧道进口和出口位于斜坡地段，地形坡度30-450。2.3地层岩性 根据钻探揭露及地表调绘，隧址区地层主要为第四系全新
4、统填筑层（Q4me），第四系全新统冲洪积层（Q4el+dl），第四系中更新统昔格达组（Qfgl-），元古界康定群大田组混合岩（Pt1d）。2.4地质构造隧址区在区域构造上位于川滇南北向构造带中段西侧与滇、藏“歹”字型构造复合部位，区内构造复杂，褶皱、断裂发育，以南北向及北东向构造为主，东西向及北西向构造次之。2.5水文地质条件混合岩地表裂隙较发育，但深部裂隙呈闭合状，透水性和富水性差，而地下水侵蚀基准面低，雨季地表水顺坡及溪沟排泄快，基岩裂隙水较少。2.6地震烈度据中国地震动参数区划分图（1990年）、建筑抗震设计规范GB500112001（2008年版），隧址区抗震设防烈度为度，地震动峰值加
5、速度小于0.10g，场地地震动反映谱特征周期为0.45s。三、自然条件及施工环境3.1气象自然条件隧址区内具有夏季长、温度日变化大、四季不分明、气候干燥、降雨集中、日照多、太阳辐射强、气候垂直差异显著的特点，年平均气温20.3，最高气温42.7，最低气温-1.8；多年平均降雨量761.6mm。雨量多集中在510月份，降水量占全年的97%，多年平均蒸发量2438.6mm，干燥度为1.64,属干旱气候，干旱季节为11月下年5月份。3.2交通状况根据设计要求和隧道所处位置地形地貌情况，本隧道在隧道进、出口处施工，因此本隧道进口端的施工主要便道利用兰尖铁矿小区及红线道路进入，便道长约0.5Km；隧道出
6、口端施工便道利用朱家包包铁矿场区道路进入，便道长约1.5km。3.3水电及材料供应水：本隧道施工、生活用水拟从隧道出口附近的水沟抽取，在隧道口上方约5060m平台设置高压水池，可作为隧道施工用水，生活用水直接就近接自来水，整个隧道施工期间能满足施工和生活用水量。电：本合同段区域内电网密布，电力供应充足，拟在白石岩隧道出口端设施工供电点，就近搭接10KV施工电源；另外各施工电源点备柴油发电机组，以供紧急情况下使用。本标段在白石岩隧道出口端右侧设置800KVA变压器一台，满足隧洞、砼拌和场的施工用电的要求。配备1台100KW发电机作为备用电源。材料：本隧道施工用砂使用米易垭口、金江河砂，石料和碎石
7、从金江镇石场购买，其他材料如钢材、钢管、速凝剂、锚固剂等从攀枝花采购。四、施工方案该段隧道施工坚持“管超前、预注浆、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。根据设计要求和实际情况，白石岩隧道穿越该段施工时，必须保证其上侧的既有铁路隧道稳定及运营安全，因此，为减小新建隧道开挖对既有隧道的影响，在对ZK39+660ZK39+665交叉段隧道施工时，采用如下技术措施：4.1 超前小导管注浆预支护4.1.1 小导管规格为热轧无缝钢管及钢花管，外径42 mm，壁厚6 mm，环向间距中至中40 cm，外插角为50100钢管施工，误差径向不大于5 cm，相邻钢管之间环向不大于3 cm。4.1.2 根
8、据地层情况，采用不同的钻具组合进行钻孔，钢管顶进前，应进行清孔，检查孔道内是否干净，清除孔道内岩渣、碎石等。4.1.3 钢花管上钻注浆孔，孔径1016 mm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段150 cm，导管前端应加工成锥形，以便于顶进。4.1.4 导管注浆采用水泥浆液，注浆参数为水泥浆液水灰比1：1(重量比)，注浆压力0520 MPa；注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数；注浆浆液在灰浆搅拌桶内搅拌均匀，然后经滤网放人储浆桶，再由注浆泵经管路注入到钢管中，注浆结束后用M5水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。4.2 优化支护参数新建隧道交叉段属级围岩地段，考虑既有铁路隧道对新建隧
9、道的影响，对该段衬砌采用提高衬砌等级加强支护，以确保新建隧道结构的安全性及稳定性；初期支护采用C25网喷混凝土，厚25 cm，钢筋网为 820 cm20 cm，系统锚杆拱部750范围内采用WID25中空注浆锚杆，L=25 1TI，边墙采用4,32预应力锚杆，L=40 ITI，间距08 1TI10 1TI(纵向环向)，梅花型布置，工18钢架支撑，钢架纵向间距按每榀08 1TI布置；二次衬砌采用C30钢筋混凝土，厚50 cm。4.3 施工方法及工序施工方法的优劣对控制既有隧道结构的变形起着主导作用。经分析研究及现场试验，决定采用3台阶临时仰拱法施工，上台阶分左右部开挖，中间设临时钢架支撑，各台阶纵
10、向间距35 m，开挖每循环进尺控制在1 m以内，边开挖边进行初期支护，尽量减少对既有隧道的扰动。4.4 弱振动爆破爆破振动对建筑物的破坏程度以振动速度为衡量标准。按爆破安全规程 规定，既有隧道允许的振动速度为小于1012 cms，由于本新建铁路隧道与既有高速公路隧道间岩层垂直厚度仅为约22 m，施工过程中应控制新建公路隧道开挖爆破的振动，宜将最大爆破振动速度控制在4 cms以下，以确保既有隧道的安全。据大量的分析研究及现场监测，认为近距离交叉重叠隧道穿越施工时，爆破振动对既有隧道的影响基本上受爆源的距离、装药状况、地层条件及既有隧道健全度的控制，此外，炸药的类型和爆破模式也有影响。因此，在交叉
11、点前后各23倍洞径范围内施工时，为减小新建隧道的爆破振动速度，应严格控制以下爆破影响因素。4.4.1 掏槽形式掏槽的成功与否直接影响爆破效果，掏槽的深度直接影响隧道的循环进尺。根据施工经验，隧道爆破的质点最大振动速度通常出现在掏槽部位并与掏槽形式有关，本次爆破上台阶采用6孔楔型掏槽，周边光面爆破，下台阶充分利用两个临空面，布置水平与竖直掘进眼，尽量减小爆破对上部隧道的竖向反冲力。4.4.2 炸药种类在交叉段掏槽眼和掘进眼采用低密度、低猛度的乳化炸药，周边眼则采用低爆速、小直径的光爆炸药。4.4.3 起爆顺序采用非电毫秒雷管延期起爆网络(间隔时间为50 ms)，多分段起爆，且低段位跳段使用，台阶
12、爆破时，采用两套独立的起爆网络分别起爆，以增加段数，减少同段起爆炸药数量和相邻爆破振动的相互干扰叠加，达到减震的目的。4.4.4 钻爆参数钻爆参数包括钻孔间距、钻孔深度、最小抵抗线、装药集中度、装药量等。采用合理的钻爆参数不仅可以有效的克服岩石的夹制力，而且可以控制爆破强度，减小爆破振动的影响。本次爆破采用的主要爆破参数如表所示。周边眼设计参数表周边眼间距E/抵抗线W/E/W装药集中度q/(g.m-1)炮眼深度L/m起爆方式30400.751001.10非电毫秒管起爆根据萨道夫斯基公式，最大装药量为 ：Q=(VK) 一RV (1)式中Q 爆破允许的安全用药量(kg)；允许的安全振动速度，取4c
13、ms；地质条件参数，取K=70； 衰减系数，取Ot=20；m装药量指数，取m=13； 从测点到爆破中心的距离，取R=77 m。经计算，周边钻孔隔振达到良好效果时，单段最大(掏槽眼)用药量为624 kg。4.5 既有隧道监测监控量测是监视围岩稳定及判断设计与施工方法是否正确的重要手段，亦是保证安全施工、提高经济效益的重要条件，它必须贯穿施工的全过程 。4.5.1 监测内容与目的选择在既有高速公路隧道内进行结构变形、底板沉降、衬砌表面应变、振动速度四个量测项目。其目的是根据监测结果掌握地层稳定性规律，及时了解既有隧道衬砌力学行为的变化情况，预见事故和险情，为及时调整和修正支护参数及施工方法提供科学
14、依据。4.5.2 监测断面布置既有高速公路隧道内监测断面选择在其左右线隧道中线与新建铁路隧道中线交叉点及其两侧对称布置，由近至远单侧间距分别为：1 In、1 In、2 In、2 In、3 In、3 In、4 In、4 In、5 In、5 In，左右线共42个监测断面，布置范围为既有高速公路隧道与新建铁路隧道交叉点两侧各30 In。4.5.3 测点布置结构变形监测采用激光全断面隧道监测仪对既有铁路隧道进行各量测断面全断面扫描。底板沉降监测在既有公路隧道的路面中心、左右水沟盖板顶处墙脚共3点布设测点。衬砌表面应变监测采用应变片测量，环向在既有高速公路隧道衬砌内壁的拱顶、拱腰及最大跨度处共5点布设环
15、向应变片，纵向在各量测断面拱顶线、拱腰线及最大跨度线布设5条纵向应变片。振动速度监测在既有公路隧道路面中心、左右水沟盖板顶处墙脚共3点布设测点，测试时，先将传感器粘固在既有铁路隧道各量测断面的测点部位，爆破后产生的振动速度经传感器传递并记录在测试仪芯片上，然后经过电脑分析处理得到相关的数据和振动波形图，以指导施工。4.5.4 监测安全控制基准新建隧道爆破施工时，必须保证既有高速公路隧道稳定及运营安全，根据既有隧道结构检测评估结果和结构安全验算结果，给出了既有隧道各监测项目安全控制基准如表4所示。表4 既有隧道结构安全控制基准监测项目预警值允许值监测频率底板沉降mm. (每日累积)0.15/20
16、02301次2衬砌表面应变拉：0035。压：02拉：005。压：031次2震动速度/(.s-1)34实时监测5 结束语5.1 近距离爆破振动施工可能会产生严重危害，必须引起高度重视。因此，白石岩隧道穿越段施工之前，应对既有隧道衬砌强度、衬砌背后空洞分布、衬砌抗震性等进行必要的评估，制定爆破振动控制基准，进行合理的爆破参数研究。5.2 在新建隧道掌子面推进到离交叉点34倍洞径时，应开始做好既有隧道内的监控量测，通过监贝0分析结果，合理调整开挖方法、爆破参数及起爆方式，确保既有隧道安全。5.3 交叉段施工完成之后，对既有隧道交叉点附近隧道衬砌结构应重新进行安全性评价，确保既有隧道不会因时间推移而产生破坏。
