龙潭隧道施工方案比选论证材料 32页

第一部分工程设计概况31.1地形、地貌31・2气象、地震31.3工程地质31・4隧道设计51.5合同工期71.6施工合同性质：71.7工程各方71.8创优目标71.9工程特点与难点分析7第二部分施工方案概述92.1任务划分92.2施工总体方案9221施工总体思路及施工顺序9222正洞施工方案、施工方法92.2.3竖井施工10第三部分交流内容103.1特长隧道出磴运输技术103」」运输方案的选择103」・2无轨运输方案的应用123.2特长隧道施工通风技术123.2.1国内外施工通风实例123.2.2通风方案的选择13 3.2.3通风方案的确定203.2.4压入式独立通风方案实施情况203.3竖井施工方案的比选21331工程概述213.3.2竖井施工223.3.3竖井施工现状233.4岩溶与超前地质预报技术243.4.1监控量测施工方案243.4.2监控量测施工实例263.4.3超前地质预报施工方案273.4.3超前地质预报施工实例28344断层、岩溶地段及溶洞的施工方案、施工方法28 第一部分工程设计概况湖北沪蓉西高速公路09标段是龙潭隧道的一部分。龙潭隧道左洞起止桩号为：ZK65+516~ZK74+209,长8693米，右洞起止桩号为：YK65+515〜YK74+114,长8599米，属特长隧道。我公司负责出口段左洞ZK69+860〜ZK74+209、右洞YK69+860〜YK74+114范围内的开挖、支护、衬砌、路面及消防设施、安装等工程。其中左洞长4349米,右洞长4254米。1.1地形、地貌本标段线路位于长阳县贺家坪镇和榔坪镇境内，属构造溶蚀、侵蚀低中山沟谷地貌区。海拔高程在1200m左右，隧道埋深16—515米左右。1・2气象、地震本标段区域年平均气温15°C左右，极度最高气温40°C以上，极度最低气温・14°C〜・16°C左右，年平均降雨量1338mm〜1500mm,降雨量多集中在7、8两月，是湖北省暴雨较为集中的地区之一。隧道抗震设计为7度设防。1.3工程地质本标段围岩多为页岩和石灰岩。不良地质主要有岩溶、断层和高地应力。在K71+500左340m和左600m有两处溶洞，前者已堵平。隧道整体属秦昆构造体系，主体构造线走向近东西，与路线基本平行展布。地层产状较为稳定，显示为北倾斜的单斜构造，倾角50°左右,无区域性断裂构造。局部存在两条规模不大的断层，F1走向北西，倾向北东，在地表ZK71+570(YK71+643)附近与线路相交，该断层规模大，对洞身影响范围较小。F2走向北西，倾向东，在 ZK72+750(YK72+800)附近与线路相交，断层两侧地层时代明显不同,该断层对洞身影响范围较大。本标段地下水分为孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水。孔隙水接受大气降水补给，对施工影响甚微；基岩裂隙水主要分布于进出口段强风化岩层及构造破碎带中，对隧道的施工影响主要表现为雨后的渗淋水，危害程度较轻或影响范围较小；岩溶水主要分布于K70附近至出口段灰岩分布区段，此段地表水一部分渗入洪积砂砾石层中成为伏流，另一部分经岩溶裂隙，管网流入地下，地下水的径流条件复杂。根据地质勘查报告，本隧道枯水期可产生4724m3/d的涌水量，而洪水期涌水量可达21700m3/so经统计左洞有540延米，右洞有830延米段属岩溶与岩溶水发育段。本隧道区地应力测试结果显示其构造应力场最大水平主应力值在6.67〜15.27MPa之间，最小主应力4.87〜10.17MPa,属中等偏高岩爆等地应力场区，经统计计算，Rb/6H值一般在5.5-14.5之间,级为二级。两线隧道共计123m高地应力段。左线隧道III类围岩1169m,占总长比例27%,IV类围岩2780m,占总长比例64%,V类围岩400m,占总长比例9%。右线隧道II类围岩39m,占总长度比例0.9%,III类围岩1375m,占总长度比例32%,IV类围岩2360m,占总长度比例55%,V类围岩480m,占总长度比例12」％。1.4隧道设计龙潭隧道设计为双线分离式隧道，两隧道间线间距50m,隧道设计为-1.5%的单向纵坡。隧道左右出口洞门设计均为台阶式偏压洞门，左洞出口接长17米明洞；右洞出口接长29米明洞。净空断面：本隧道建筑限界为9.75（净宽）X5.0（净高）米，其中行车道净宽7.5米，两侧路缘带宽各0.5米，左侧检修道宽0.75米，右侧余宽0.25米。本标段行车横洞及紧急停车带500m—处共9处、行人横洞500m-处共8 处，行车、行人横洞间隔设置。行车横洞4.0X4.5米，行人横洞2.0X2.2米，停车带宽3.0m,长41m。衬砌结构：隧道按新奥法原理设计，采用复合式衬砌，初期支护由湿喷碗（网喷碗）、锚杆和钢拱架组成。二次衬砌根据围岩类别不同分别采用钢筋碇或素磴衬砌。在IV类围岩高地应力段初期支护采用预应力锚杆加固，在岩溶发育、地下水丰富地段和II类围岩段设置了加强早期支护的钢支撑。辅助施工设计：主要有超前长管棚，超前小导管，超前锚杆及加固注浆等。竖井：设置两个单心圆通风竖井，3#竖井桩号为ZK71+130,衬砌直径7.0m,竖井深335m；4#竖井桩号为YK71+125。衬砌直径5.3m,竖井深349m 旺敕怎60二星芝話啖飮1_二二一098+69X旺刹匠60....隧道防排水：对于“地下水贫瘠地段采用以排为主，防排结合，因地制宜，综合治理”的原则，对于岩溶发育，地下水丰富地段釆用“以堵为主，限量排放”的原则。主更措施有，采用S8防水混凝土，PVC防水板，软式透水管，施工缝处设置遇水膨胀止水条，地质变化及衬砌结构发生变化处设置中埋式橡胶止水带止水等。路面：隧道内路面采用26cm厚C40水泥斤仝面层，15cm厚C15水泥碗基层（主要用于隧底调平与回填），行车横洞路面结构与主洞一致，行人横洞路面采用15cm厚C25水泥混凝土路面；基层为15cmC15水泥混凝土。主要实物工程量:项目名称数量项目数量洞口及明洞开挖27780.8m3初期支护钢材3210T竖井开挖2898m3/620m二衬栓109186m3主洞开挖741253.6m3/8624m二衬钢筋714.2T横洞开挖16019.2m3/699.2m路面絵17720.2m3初期支护碗32361m3装修喷涂172247m2轴流风机6台路基土石方17468m3射流风机34台浆砌片石1900m3 1.5合同工期a）招标工期：34个月。b）计划工期：33个月零10天。c）开工日期：2004年8月20日d）竣工日期：2007年5刀30日1.6施工合同性质：设计施工总承包，费用总价承包。1.7工程各方a）业主：湖北省沪蓉西高速公路建设指挥部b）监理单位：湖南金路工程咨询监理有限公司C）设计单位：湖北省交通规划设计院d）施工单位：中铁十四局集团有限公司创优目标确保交通部优质工程、争创国优和鲁班奖。1.9工程特点与难点分析①岩溶断层发育，地质问题突出。本标段隧道属岩溶发达地质，溶洞、溶管不规律，易突水、突泥；是主耍安全隐患，正确判断其位置、形态是工程能否优质、安全、按期完成的关键；本标段岩溶呈蜂窝状发育，水系可能与洞内相接，隧道防、排水的设计和施工作相应考虑；为确保工程安全，高质完成，施工中的地质超前预报必须作为一道施工工 序进行，需采取TSP202、红外线、地质雷达SIR2000、超前钻孔进行综合探测。①独头掘进距离长。本标段左右线仅在距离出洞口3心位置各设一通风竖井，竖井不担负主洞施工，单口施工长达4.3Kmo②通风困难。木标段独头通风长达3.OKm,施工中衬、挖、锚喷同步作业，施工通风设施需做强有力的保证。③工期紧，任务重。本标段施工工作面受限，单工作面施工进度要求高，本隧道综合施工进度（单掌子面，且含二衬施工）必须达到平均160m/月。机械设备的配置要求保障有力，且衬、挖同步作业，施工干扰大；单口施工长度大（约4300米），独头通风长度达3000m,隧道通风和无轨运输需作强有力的保证。④竖井施工难度大。深大竖井，垂直运输难度大，且竖井工区位于岩溶发育地带，施工难度较大。⑤质量、环保要求高。质量方面，公司确定了争创鲁班奖或国优工程的质量目标。从环境保护出发，本标段地表有失水可能，地下水压可高达0.4Mpa,设计防排水以堵为主、限排为辅；施工中要依据施工观测进行降压处理，隧洞周边径向注浆减小渗透压。 第二部分施工方案概述2」任务划分施工队工作内容隧道一队担负左洞ZK69+860-ZK74+211段范围内的土建工程隧道二队担负右洞YK69+860-YK74+215范围内的土建工程隧道二队担负3#竖井ZK71+150的施工隧道四队担负4#竖井YK71+110的施工栓拌合队担负隧道内磴搅拌工作。碎石加工厂担负隧道用地材供应及加工2.2施工总体方案1.2.1施工总体思路及施工顺序针对本隧道工程独头掘进长、地质条件复杂、工期紧。施工难度大的特点，制定本工程的施工指导思想为：""依靠科技，攻克岩溶地质；强化组织，平行交叉作业；快速施工，解决工期矛盾；安全优质,争创国优工程”。将整个工程分为竖井和出口两个工区，四个工作面。竖井工作面不担负主洞施工，主洞每个工作面分按开挖支护、衬砌、隧底基、面层、装修装饰等主要施工工序进行，全过程实行机械化、程序化作业,标准化、规范化管理，立足于“大平行、小流水”的原则组织施工。主洞、竖井各工作面同时展开施工，单工作面内各工序实行流水作业C施工中做到精心组织、全面协调，快速、有序地完成工程任务。2.2.2正洞施工方案、施工方法 木标段隧道釆用“新奥法”施工，自制多功能凿岩台架配合YT-28风枪钻孔，挖掘机配合清底及清理危石，装载机装轻，自卸车出施；压入式与巷道式通风相结合；隧道开挖方式采取两种方式：IV、V类围岩段采用全断面开挖，II、III类围岩地段采用短台阶式开挖。III-V类围岩地段釆用光面爆破，II类围岩地段采用预裂爆破。开挖完成后及时支护，加强监控量测。软弱围岩、断层破碎带及涌水地段，进行超前支护及注浆加固止水，再开挖施工。台阶法施工中依据围岩类别性质控制台阶长度；仰拱、衬砌及时跟进。主洞采用全断面液压模板台车进行碗衬砌，横洞、紧急停车带部分采取拱架、组合钢、木模板衬砌。衬砌防水板采用焊接工艺；隧道碗路面采用左右洞交替施工和半幅施工方案，并配以成熟的碗路面施工机械确保路面质量。2.2.3竖井施工竖井施工采用人工打眼，竖向钻爆，电阻丝起爆，抓岩机装確，使用罐笼及稳车垂直提升运输洞渣及其它材料。竖井排水采用高扬程潜水泵逐级提升，竖井井身衬砌及中隔板采用稳车提升钢模一次浇注工艺，自下而上施工。第三部分交流内容3.1特长隧道出確运输技术3.1.1运输方案的选择•主洞无轨运输施工方案 主洞内采用无轨运输施工方案时，出磴使用斯太尔、红岩大里自卸车运输，狈IJ翻装载机装隆挖掘机配合，支护料使用栓罐车和自卸车运至工作面。在靠近工作面或利用紧急停车加宽带处，车辆可调头，两辆装载机分设主洞两侧，自卸车停放中间，两辆装载机同时装確作业。主要机械设备投入：斯太尔、红岩(18T)自卸车24台；ZL50型侧翻装载机4台，CAT302挖掘机2台；磴罐车6台。此运输方案机动灵活，可根据施工情况及时调整车辆数量，机械配置合理，可一次运输至弃麓场，但自卸车运输，尾气排放量较大，洞内空气质量差，挖、衬、锚同步作业，施工通风须做强有力的保证。•主洞有轨运输施工方案主洞内隧道出轻及支护用料采用有轨运输。出麓采用ZL50侧翻装载机装磴，电瓶车牵引16m3梭式矿车出磴至洞外临时麓场，再利用装载机装磴，自卸车运输至指定弃渣场；支护料采用电瓶车牵引平板车或矿车运输。钢轨及道岔：洞内铺设单线43千克/米的钢轨，轨距900毫米。枕木采用150X150X1400mm方木，间距80cm。运输线路：洞内设两轨单线，在距掌子面50米处铺设一组调车线。每500米设一会车线。洞外铺设一条运料岔线，该岔线经过充电平台，另铺一条至修配车间兼停车岔线。临时弃磴场设在洞口，坡脚砌筑挡墙围挡，利用汽车二次倒运至指定弃磴场。主要机械设备投入：12T电瓶车12台，8T电瓶车6台，16m3梭式矿车22台，装载机6台，挖掘机2台，18T自卸汽车12台，43炬/m钢轨800T,150X150X1400mm方木8062根，轨行式磴罐车6台，充电器6组。采用此运输方案，施工通风设备配置小，通风用电量较无轨运输节省1/4左右。但施工调度难度大，专用机械需要重新配置，前期施工须做好岗位人员培训工作。对衬砌、仰拱及路面施工干扰较大，另外，弃磴场距离洞口位置较远，有轨运输洞磴需要二次倒运。一定程度上加大了运输费用。 •出穗运输方案的确定通过综合比较，在无轨运输机械设备配置已经基本到位，工人操作技能相对无轨运输熟练的前提下，采用无轨运输较为有利，另外，本工期紧，任务重，施工过程中，多道工序需要平行作业，同步施工，交叉进行，无轨运输的机动灵活性，便捷性的优点也能得到充分发挥，因此,无轨运输为最佳方案，同时通风设施的配置需做强有力的保证。2.1.2无轨运输方案的应用现在，主洞左、右线隧道进尺1.5Km,出轻采用斯太尔王、红岩18吨口卸车出砂，左、右线各配置12台。装磧采用两辆几50侧翻装载机分设两侧同时装磴，每辆车装磴时间平均耗时5niin,洞内行车平均速度10Km/小时；IV类围岩每排炮进尺3.0m,需岀磴量300m3左右,出磴时间总计3个小时左右，隧道仰拱及填充层施工分侧进行，水沟底及电缆槽施工也相序展开，衬砌、开挖同步进行，洞内各工序施工竟然有序，基本形成了大平行，小流水的作业环境。3.2特长隧道施工通风技术3.2.1国内外施工通风实例在无轨运输作业条件下，施工通风的技术难度远大于有轨运输作业，原因主要是内燃机设备废气排放量大，污染源分散在隧道沿程，稀释比较困难。冃前国内有轨运输钻爆法施工时独头通风最长达7500m,TBM施工最长超过10km。但在无轨运输钻爆法施工条件下，国内独头通风最长为3600m(塑黄铁路寺铺尖隧道，赣龙铁路金华山隧道)。在国外，采用压入式通风独头通风最长的为3400m(法国铁路新干线隧道)。采用巷道式通风时，通风长度将可大为延长。如日本关越公路隧道，长11km,正洞和辅助坑道均采用全断面开挖锚杆支护无轨运输施工。正洞开挖断面积85.3m2, 辅助坑道开挖断面积21.3m2,采用移动风机压入式巷道通风机，总通风量6200m3/min,工作面离洞口最长距离为4700mo青函隧道和惠那山隧道也采用巷道式通风，通风量分别达到5000m3/min和2700m3/mirio国内采用巷道式通风的工程实例很多，如大瑶山隧道(14.295km)、南岭隧道、大秦线军都山隧道(8・46km)、花果山隧道(3.74km).沙木拉达隧道(6.37km)等。以上工程实例中，施工条件和掘进长度与龙潭隧道工程实例相似。1.2.2通风方案的选择当采用无轨运输时，根据洞内作业需要，结合以往施工的成功经验，施工通风可采用如下两种方案：巷道式通风和压入式独立通风方案。•巷道式通风方案■■・1¥1如附图所示，采用单级双速轴流式隧道通风机与射流风机相结合，新鲜风流从右洞进入，经风机Fi及其管道压往右洞工作面。右线工作面的乏风流经安装在横通道内的射流风机Fj引导进入左线隧洞；新风流往安装在横通道内的风机F2及其管道压往A线工作面。两个工作面的炮烟及乏风流在射流风机的引导下经左线隧道流出洞外。除风机F?和射流风机Fj安装的横通道外，所有后方横通道及风门都应封闭。此种布置方式的优点：(1)・不设控制风门，省略通风支洞工程和控制风门设施。(2)・利于车辆通行，简化施工管理，减少施工干扰。(3).风机、通风管以及其它通风设备少。(4)・通过增减射流风机台数可以调节总风量的大小。(5).横通道的射流风机F。安装在顶部，下部允许人员及车辆通过。缺点是被污染的风流会进入工作面，但当风量足够大时，可将污 染物含量控制在合理范围内，也就不会影响工作面的空气质量。B.总风量计算在无轨运输的条件下，总风量需求主要由稀释内燃设备废气所需要的风量控制。九标龙潭隧道共有A线、B线两个工作面同时施工，在计算总风量时，应满足两个工作面的施工要求，但不必考虑两个工作面有同时爆破和装渣的情况，因为这种考虑必然导致计算的总风量成倍增加，况且时这种情况发生较少，在施工组织上可以避免。从无轨运输长度分别达到4300m的目标看，一个工作面同时使用的内燃设备总量一般有装渣设备二台，功率161kw,如CAT公司966F,ZL50等型号；自卸汽车7辆，功率为200kw/辆，载重量10〜15t/辆,如红岩CQ3260TF18、铁马XC3320A6X6,等车型；其它内燃设备共200kwo用单位功率风量指标法计算总风量 Q=«£n二1556X3=4668m3/min/=1按设备类别计算总风量总风量Q=Qp+Qmax=1069+300=1369m3/min两种计算方法的所得结果相差很大，我们认为按设备类别计算总风量的方法计算风量偏小，总风量的实际取值还应结合施工经验确定。本设计取总风量4800m3/min,工作面所需风量计算工作面所需风量主要以排除爆破烟尘来计算。计算方法很多，差异也很大，现按压入式通风计算得:Q】二150X4-600m3/min按排除炮烟计算(30分钟)Qf(2.25/t)X3V[G(Al)2b4-p2]二1470m3/min按允许最小平均风速计算QfAVto-0.15X98.5-887m3/min按稀释内燃设备废气计算总供风量1556X3.0M668m3/min小结工作面风量可按1470m3/min计算，总供风量可按4800m3/min计算。B.压入式风机的选择压入式风机F|和鸟可选用天津市通创风机有限公司提供的单级双速隧道轴流通风机。型号：设计风量:SDA-125AD-FS901800m3/min全压：2200pa功率：95kw双级调速型 配用01.4m优质软风管，通风距离可达1500moB.隧道通风阻力通风阻力损失为Pb=(―+^+1)PVb2/2=18.8paC.射流风机选择选择各台射流风机F。的型号相同，即NSL—125型，流量31m3/s,出口速度34m/s,电动机功率30kw/台。每台射流风机产生的推力Pj=2①(1_°).Z•E珥=20pa射流风机总台数Nj二P总/Pj二18.8/9.9二2台共安装2台射流风机可满足要求。D.总风量调节方法通过增加或减少射流风机的总台数，可调节总风量，但工作面的风速不改变。 巷道式联合通凤方案Fl.F2:型号SDA-125AD-FS90型单级孜速轴流风机.険计凤呈1800m"/min.全压2200Pa.电动机功舉95kvj刃I级网速.FJ:射流风机NSL-125型.iftg31mVs,电动机功率3业爲出口凤速34m/s・G.射流风机的布置射流风机可分散布置，也可集中布置，但从施工及管理方便计,最好的布置方式是靠近工作面的横通道内布置2台并联，也可以在距隧道洞口500m处布置2台，相距150mo其余射流风机集中布置在A线靠洞口一段,如图示。每台相距120〜150m左右。H.说明.该系统的实际效果经试验与测试后，可根据实际需要对系统进行调整和改进。采用本方案在技术上可行，经济上也比较合理，两洞分别掘进1.3km,通风系统总功率290kw,是可以接受的。•压入式独立通风方案本方案按左、右线施工互不干扰的原则，制定独立通风方案，以压入式通风模式为主，后期利用左、右线已贯通的通风竖井，形成混合式通风系统。该方案按三期考虑：1)0-1500m施工期：由一台单级轴流通风机配用软风管作为压入式通风，送风最长1500m；2)1500—3000m施工期：市二台单级轴流通风机集中串联，配用软风管作为压入式通风，送风最长3000m； 1)3000—4300m施工期：由一台单级轴流通风机配用软风管作为压入式通风，送风最长1500m；同时在竖井设抽出式风机,使乏风从通风竖井排出地面，这是以压入式为主的混合通风方式。A.通风机设计风量按照风量计算结果，工作面需要风量1470mVmin,按照最长送风距离3000m计算，取漏风系数PfI.56,则通风机供风量为：Q‘f二PQ】二1.56X1470二2293m3/min取通风机设计风量Qf二2300m3/min风阻系数风阻系数Rf6.5Al/d5=6.5X0.0017X30004-1.5M.42N•S2/m8管道压力损失及风机设计全压Hf=RfQPQi=4.42X38X25=4235pa每台风机设计全压2200pa,2台串联工作。风机配用电动机功率N=l.05QEHf/n=l.05X38X2200/0.8=110KW选用电机功率115KWB.竖井风机竖井风机为抽出方式工作，可安装在竖井底部通风道内，该风机可采用前述压入式轴流风机技术参数为：设计风量：2300n?/min全压2200pa 压入式独立通风方案F1•型号SDA-140AD-FSU5型单级飓速辆说凤机.畛计A^：230i>n3/min.全压225CMpa.电就I机功率115kw刃I级:调速.A.设备总数采用压入式通风应另购置3台新的单级轴流风机，现场已购置2X110KW对旋式风机可用左线通风，若购置2台单级轴流风机，则应再购置4台射流风机，总功率为310Kwo 3.2.3通风方案的确定巷道式通风方案及压入式通风中的第三期通风方案设计是基于洞内内燃车辆尾气排放基本忽略的条件下设计的，因此，洞内内燃车辆要安装尾气净化装置。根据以上分析情况比较，主洞施工通风采用巷道式方案较为经济合理，但作为排烟的隧洞，洞内空气质量较差，两线隧道分属两个独立核算的队级单位施工，施工过程中的协调工作难度较大，管理困难。另外，巷道式通风方案中排除炮烟的主洞因施工环境较差，势必影响其正常施工，鉴于工期紧，任务重的现状，采用压入式独立通风方案符合工程的实际情况。3.2.4压入式独立通风方案实施情况我部两线隧道现采用压入式独立通风距离为1500m左右，通风设备采用110*2Kw双级轴留节能风机通风机，高效风量2100m3/min；软式通风管直径为1800mm接1500mm,其中，直径1800mm的风管为加强式，布设长度500m。现在，掘进面爆破后，施工通风30min,掌子面空气质量即能达到出磧作业需耍。施工通风的主要目的是解决洞内作业区的空气质量，改善操作人员的工作环境，洞内主要施工作业区是指衬砌台车到掌子面之间的区域，通风效果的好坏，除受到通风设备功率大小决定外，另一个决定因素是如何保证风道风阻小，风流顺畅。风道由进风道和出风道组成。压入式通风的进风道为软式风带，因此，风带张挂时要顺直，尽量避免弯道的存在，要选择高质量、漏风系数小的风带。压入式通风的出风道是隧道洞身，因此，衬砌近早完成，减少洞内存放物及作业台车数量，减少洞内机械停放数量，对于降低洞身风阻系数，加快洞内换风速度将起到很大帮助。隧道掘进距离的延长，隧道通风效果将受到严峻的考验，但随着衬砌速度的加快及高质量、大直径通风管的布设距离进一步延长，洞内通风效果一定会得到保障，另外，为加快隧道内施工区的换风速度,我部计划在隧道掘进至2.5公里位置时，在后方衬砌台车腹部安装功率为22Kw的射流风机向洞外方向送风导流，来加快衬砌与开挖面作业区之间的换风速度，改善作业环境。 3.3竖井施工方案的比选3.3.1工程概述龙潭隧道工程在距恩施端洞门3.OKm处设置两座运营通风竖井，竖井净空为单心圆，3#竖井对左线进行送排风，净空直径6.Om,面积为38.48m2,竖井深335.0m；4#竖井对右线进行送排风，净空直径5.3m,面积22.06m2，竖井深349mo井壁碗45〜30cm厚，中隔墙碗厚30cm。竖井井口分布有…厚度的松散碎石土层，竖井位于F2断层下盘，竖井位于岩溶发育区，岩溶及岩溶水较发育。3#竖井II、III类围岩占总长7.8%,IV类围岩占92.2%；4#竖井II、III类围岩占14.1%,IV类围岩占85.9%；围岩总体稳定性较好。竖井防排水设计与主洞相同，只是在衬砌四周设四根竖向排水管直达井底，将排水管引入集水井，集水井的水通过联络风道中心水沟汇入主洞排出洞外。竖井施工结合主洞施工通风综合考虑，竖井开挖可采用反导井法开挖和竖向钻爆法开挖两种，竖井衬砌由下向上一次成型，竖井中隔板与竖井衬砌同时浇注。3.3.2竖井施工方案比选•反导井法施工主洞采用有轨运输方案吋，主洞施工通风条件较好，竖井可采用反导井法开挖。反导井开挖时，利用地质钻机先由上向下钻进亡径216毫米的导孔，当主洞施工至竖井底部时，再由下向上利用LM反井钻机进行1.4米口径扩钻形成反导井，最后由上到下进行钻爆扩挖开挖施顺序为：先开挖3#竖井，再开挖4#竖井。反导井法钻挖及扩挖，洞確均由主洞运输至洞外。竖井衬砌采用稳车提升滑模施工工艺，此方案既节省造价,又避免了岩溶地质条件下竖井止挖法排水困难的问题，但主洞采用无轨运输方案，反导井法施工通风无法解决，不符合本工程实际。•全断面竖向钻爆法施工主洞采用无轨运输方案时，需要利用竖井解决主洞施工通风困难的问题，竖井工程要在主洞施工至竖井位置时全部完成。依靠竖井通道缓 解主洞独头通风压力，因此，可先期采用正挖法施工完成3#竖井。4#竖井待主洞施工至竖井里程时釆用反挖法施工，此方案，部分节约了投资,基本解决了主洞通风问题，但机械投资较大，利用率不高。1)施工机械表序号设备名称规格型号单位数量备注1钢管井架2Ivc座13#井3IIIc座14#井4伞钻FJD-6A台15潜孔钻机RD-100台16提升机JK-2.5/20电机570Kw台1 7提升机JK-2.5/20电机630Kw台18稳车JZ-25T台29稳车2JZ-10/600台210稳车JZ2T10/950台211稳车JM-8台612稳车55型8T台513吊桶3m3只414屮心冋转抓岩机HZ-6台115长绳悬吊抓岩机0.6台116卧泵DM25-50X8台717提升天轮4)2.5m个318悬吊天轮4)10单重个719悬吊天轮©10双重个420调度绞车JD-11.4台421通风机JBT-52-2台3竖向钻爆法开挖，锁口采用明挖法施工，锁口圈以下采用IVC井架，主副绞车提升罐笼出磴及运输支护材料，使用风动伞型钻机钻孔,抓岩机装磴，风水电等管线采用绞车悬挂方式吊挂，绞车控制的吊盘运输操作人员上下。电热起爆，高扬程抽水泵分级施工排水，在竖井壁座上开挖蓄水池，做防水处理，用于多级抽水中转站。II、III类围岩浅眼预裂爆破，IV类围岩深孔爆破，直眼掏槽，竖井衬砌钢模采用稳车提升,衬砌与中隔墙一次浇注，由下向上施工。经工期分析，竖向钻爆法施工工期较长，施工机械投入较大，施工排水难度大，施工安全问题突出，但可单独作为…个施工面展开施工，不受正洞施工影响，工期宽松，施工安全问题可采用分段衬砌施工方法,确保施工安全。3.3.3竖井施工现状龙潭隧道3#竖井现己下挖37m,4#竖井现己下挖30m左右，前期施工采用人工开挖，手持风动式凿岩机钻设炮眼，火雷管起爆，吊桶人工装轻，现在，3# 井井架已安装完毕处于试使用期，施工采用抓岩机装穗,吊桶出磴，人工持钻钻设炮眼。3.4岩溶与超前地质预报技术3.4.1监控量测施工方案根据隧道监控量测工作的需要，我项目部组成监控量测小组，专门负责监控量测工作，并配备包括微机在内的所有监控量测必备仪器设备,根据需要选择必测项目（所采用的仪器，量测频率见下表），绘制净空水平收敛，拱顶下沉时态曲线及净空水平收敛，拱顶下沉与距开挖工作面距离的关系图。并对初期的时态曲线进行回归分析，选择与实际数据拟合好的函数进行回归，预测可能岀现的最大拱顶下沉及净空水平收敛值。然后根据量测结果按照变形管理等级指导施工。监控量测流程图 量测项目及频率表序号量测项目仪器断面间距量测频率1〜15天16〜31天大于31天1围岩及支护状态观察人工观察爆破和支护作业后随时观察2周边收敛位移量测收敛计30m1次/天1次/2天1次/周3拱顶下沉量测水准仪、钢尺30m1次/天1次/2天1次/周4锚杆拉拔力锚杆拉拔计300根每300根作3根拉拔试验5地表沉降水平仪、钢尺洞口、注埋处，每个断面11点变形管理等级管理等级管理位移施工状态IIIUo(2Un/3)应采取特殊措施注：5实际变形值，Un允许变形值。 3.4.2监控量测施工实例龙潭隧道右线洞口ZK74+085〜ZK74+035段位于青岩沟南侧坡脚，青岩沟为深切“V”型窄谷，两侧坡脚50°。隧道左侧拱腰地表覆盖层厚度2.0m,右侧地表覆盖层厚度15m,偏压严重，岩石为强风化深灰色页岩，层间夹有煤层，裂隙发育，围岩破碎，稳定性差，岩层单斜构造；相临左线隧道为中厚层状碳酸岩，岩石新鲜，呈大块状，岩体稳定性较好。两线隧道间存在一自然滑动面。隧道洞口段施工恰逢雨季，开挖过程中，洞内渗水严重，加剧了岩层间的可滑动性。天然气管道基木平行与线路走向埋设，管道中心线与隧道开挖边界最近距离仅3.4mo施工过程中，为准确掌握围岩特性，为实现动态设计、动态施工的管理理念，实行了多层面，全方位的监测手段。开洞门前，在洞口50m地段地表设置沉降及位移观测点，型钢支护过程中，埋置应力应变计，监测型钢受力情况。支护完成后，及时布设拱顶沉降观测点及净空收敛监测断面，衬砌施工过程中埋设压力盒，监测两层支护间的内力。地表沉降、地表位移、拱顶下沉及净空收敛断面的布设间距为5m；型钢内力监测及两层支护间内力监测断面上半断面进尺10m左右时，长管棚碇套拱即出现微裂纹，随着进尺的加大，磴套拱裂纹逐渐加大，套拱靠山侧拱腰位置裂纹斜向延伸至拱顶地表，形成通缝，监控量测数据表明，地表沉降最大值达1.5cm,地表位移点监测数据表明，地表水平位移0.3cm,拱顶沉降最大值发展到2.6cm,洞口5m位置布设工字钢内力监测断面数据反映，工字钢内力靠山侧拱腰点位的最大值保持在12吨左右，并有增大的趋势。根据监控量测数据反馈的信息，可以确认已实施的支护参数尚能满足围岩临时稳定，但需采取技术措施抑制山体偏压和滑移的作用力，因此采取了以下技术措施。1、反压回填土行，增加左侧覆盖层厚度，平衡偏压力。2、填方体坡脚砌筑抗滑挡墙，防止水流淘蚀坡脚。3、地表打设①42小导管，锚喷防护，注浆加固围岩。4、停止上半断面开挖，尽快进行下半断面施工，并及时施做仰 拱及填充层，尽快形成支护环。5、调整开挖及支护方式，采用侧壁导坑法开挖，格栅落底采用马口跳槽开挖，留核心土，上半断面落底前，在格栅底板位置设置横向临时支撑，形成临时受力封闭环，开挖前打设双层小导管注浆超前支护，降低围岩对的扰动等技术措施。通过采取以上处理措施，偏压及浅埋地质对洞身的影响得到了暂吋控制，但在2004年9月中旬施工吋，监控量测数据反映，拱顶下沉值陡然加大，收敛值与时间的关系曲线也呈上升趋势，设置的型钢支护内力监测点数据也产生了变化，工字钢内力增长至14吨左右，增长速度较快，部分锚喷支护面再次出现爆裂、脫皮及水平裂缝现象;鉴于此种情况，我部立即停止了上半断面掘进工作，进一步采取加强措施进行处理如：在洞内沿拱脚位置，增设预应力锚杆；在地表靠山侧打设自进式锚杆注浆固结围岩。加紧衬砌作业，形成永久支护结构。已初支段架立型钢临时支护。上下半断面紧跟施工，间距保持5ni距离。仰拱及填充层紧跟下半断面施工，下半断面开挖两米叩可施做仰拱初支。加大拱顶预留沉落量，为支护补强预留空间。由于及时的监控量测数据采集与准确分析，我部处理措施得以及早施做，最终抑制了此段地层的偏压浅埋力作用，确保了施工安全。3.4.3超前地质预报施工方案采用长期与短期、物探与钻探相结合的综合超前地质预报方法。预测未开挖地段隧道围岩的地质情况和涌水情况，物探采用TSP203地震波探测仪、地质雷达及红外线。TSP203地震波探测仪可探测掌子面前方100m内地质有无异常情况，并大概确定出异常地带里程，当距离异常地带20m范围内时，通过采用地质雷达及红外线探测设备进一步核实地质情况及杲常地带准确里程，当探测结果依然显示前方地质有异常情况时，使用地质钻机打设20m〜50m超前探孔方式确定掌子面前方有无溶洞及其填充物、岩溶水情况。依据探测数据制订处理方案。3.4.3超前地质预报施工实例 左线隧道ZK72+770〜ZK72+723里程段属设计岩溶发育区，施工前，如何探明前方岩溶发育实际里程及其发育情况，做好施工准备，尤显重要，因此，我部在ZK72+770〜ZK72+820里程段布设探测孔，使用TSP203地震波探测仪现场精确采集数据，经过数拯分析与整理，结合经验判断,得出了ZK72+759里程段存在不良地质体，疑是岩溶发育的结论，随后，我部在掌子面打设30m超前探孔进行进一步验证,在探孔打设至ZK72+758断面吋，钻孔有黄泥浆流出，潜孔钻拌有卡钻现象，判断为岩溶发育区,后施工至该里程表明，地层溶蚀、侵蚀严重，饱含水的黄色泥浆包裹大块状孤石，地质情况急剧恶化。3.4.4断层、岩溶地段及溶洞的施工方案、施工方法龙潭隧道左线ZK71+150sZK72+810段为裂隙水、岩溶水发育的岩溶区，而ZK72+723sZK72+777段为岩溶区段内的F2断层破碎带，岩体破碎、地质性状差，且岩溶比较发育。当施工至ZK72+759里程时遇到溶洞,溶腔位置位于掌子面右侧自开挖底板向上加左右的范围，溶腔在开挖轮廓范围内，约3m2,溶穴内被含水性黄土和石块充填，有渗水，局部渗水形成滴落。由于溶腔被揭露的部份较小，充填的土石体未出现坍塌，但溶腔范围逐渐扩大有向上部扩展的趋势。当施工至ZK72+767里程时，掌子面及拱顶发生塌方，塌方断面示意图如下： 图2塌方发生后，我部木着边揭露边稳固的原则，先将前期揭露的腔体做碗充填、加强支护保证后期施工空间安全后，再逐步揭露、处理。对ZK72+767里程揭露的溶腔，首先继续由塌穴自然坍塌直至达到自然稳定，然后利用机械排险后喷射磴封闭掌子面及整个溶腔壁表面；喷射混凝土达到一定强度后，清理拱脚架立型钢拱架；拱架施作完成后及时施作连接钢筋利钢筋网片，并预埋泵送殓管，然后喷射磴形成初期支护壳体；待初期支护壳体达到承载强度后，向塌穴内分层泵送压入碗。对ZK72+767里程揭露的溶腔，由于塌穴范围大并且间歇性有小规模土石塌落，所以处理时各种支护措施都相应增强。首先继续由塌穴自然坍塌直至达到自稳；然后回填洞磴施作下台阶（后续洞身掘进采用台阶法，同时作为塌方处理的作业平台）；利用机械排险后喷射碗封闭掌子面及整个溶腔壁表面；喷射混凝土达到一定强度后，对掌了面欠挖处进行补挖处理，至到设计轮廓线后，再进行喷碗封闭；补挖及喷碗施作完成后，施作超前钢管棚架并注浆，超前管棚同时又作为型钢拱架施作时的支撑梁和滑轨；拱架施作完成后及时施作链接钢筋和钢筋网片，并预埋 泵送碗管，然后喷射碗形成初期支护壳体；待初期支护壳达到承载强度后，向塌穴内泵送压入充妊施作瞪护拱；最后向確护拱上方吹入砂子作为缓冲层。2.施工工艺流程(1)•溶腔全部揭露前的施工流程图及处理方案示意图分别见图3、图 图4溶洞全部揭露前处理示意图(2).溶腔全部揭露后的施工流程图及处理方案示意图分别见图5、图6： 图6溶洞全面揭籍后处理方法示意图