紫高尖斜井施工方案比選書

紫高尖隧道1#、2#斜井施工方案經(jīng)濟比選書編制：復核：審批：審批：中鐵二局杭黃鐵路站前Ⅶ標項目經(jīng)理部二〇一五年三月紫高尖隧道1#、2#斜井施工方案經(jīng)濟比選書工程概況1.地理位置及設(shè)計情況紫高尖隧道全長9770m，隧道進口里程DK149+065，出口里程DK156+835。紫高尖隧道位于杭州市建德、淳安兩縣，穿越紫高尖山脈（海拔1018.8米，相對高差660米，為區(qū)域分水嶺），進口位于建德市蓮花鎮(zhèn)江珠村，進口里程為DK147+065；出口位于淳安縣富文鄉(xiāng)廷章村西南，出口里程DK156+835，隧道全長約9770m。隧道設(shè)計為人字坡，進口DK149+065至DK153+150為11.4‰的上坡，出口DK153+150至DK156+855為3‰下坡。洞身段最小埋深約58m，最大埋深約700m。隧道工設(shè)兩個斜井輔助施工，其中1號公七塢斜井位于線路左側(cè)，與線路相交于DK150+600，與線路平面交角為45°，斜井長693m，綜合坡度4.8%；2號河嶺塢斜井位于線路左側(cè)，與線路相交于DK153+600，與線路平面交角為45°，斜井長833m，綜合坡度7.2%。后期兩座斜井作為避難所使用。紫高尖隧道地處浙西山區(qū)，多短程水路和簡易公路。隧道進出口均有鄉(xiāng)村公路通達。隧道進口有水泥路面鄉(xiāng)村公路直達洞口附近；隧道出口受千島湖庫區(qū)阻隔，道路曲折，交通稍顯不便。2、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征1#斜井和2#斜井各里程段地質(zhì)條件及水文地質(zhì)特征及所采取的支護措施詳見附圖1：紫高尖隧道1#斜井和2#斜井優(yōu)化后縱斷面圖。3、林茶水庫對隧道的影響關(guān)于毗鄰紫高尖隧道的林茶水庫，前期調(diào)研了相關(guān)的工程資料，并進行了當?shù)厮芾聿块T調(diào)研了林茶水庫相關(guān)的工程資料，結(jié)合前期的震探成果資料，對隧道毗鄰林茶水庫段加密了大地電磁測線（主要是在隧道中線偏向水庫側(cè)50米距離的平行線上布測），并在異常地段或構(gòu)造發(fā)育處進行鉆探，通過水文試驗測試地下水的連通性?？辈斐晒砻鳎M管該段位于背斜褶曲，巖層受擠壓作用影響明顯，節(jié)理較發(fā)育，但是不存在大的連通水庫庫區(qū)與擬建隧道的斷層構(gòu)造。根據(jù)臨近的BDZK-2鉆孔抽水試驗資料分析，隧道洞頂標高一定范圍內(nèi)巖芯完整，推測該段地層能夠很好的作為隔水層。因此，林茶水庫跟隧道連通性較差，發(fā)生大量涌水、突水的可能性較小。4、施工中主要的工程地質(zhì)問題（1）突水、涌水隧道穿越古生界、中生界地層，穿越和尚尖向斜、里風平背斜、汪家向斜、洪村背斜、獅子巖向斜及8條斷層。盡管本隧道整體處于弱透水層中，且?guī)r層蓄水能力也較低，但由于褶皺、斷裂等構(gòu)造的存在，隧道可能發(fā)生涌突水的段落如下：①汪家向斜即F1斷層破碎帶（DK149+084～+134），獅子巖向斜即F6斷層破碎帶（DK153+874～+954）涌水和突水的可能性大。②斷層破碎帶（DK147+414～+444、DK147+544～+574、DK149+084～+134、DK149+334～+364、DK150+844～+924、DK152+444～+484、DK153+874～+954、DK156+494～+534段）涌水和突水的可能性大。③隧道（DK147+850～DK148+250）距林查水庫最近平面局里150米左右,綜合勘察成果，盡管該段位于背斜褶曲，巖層受擠壓作用影響明顯，節(jié)理較發(fā)育，但是不存在大的連通水庫庫區(qū)與擬建隧道的斷層構(gòu)造。根據(jù)線路距水庫最近鉆孔BDZK-02水文試驗資料分析，隧道洞頂標高一定范圍內(nèi)巖芯完整，推測該段地層能夠很好的作為隔水層。因此，林茶水庫跟隧道連通性較差，發(fā)生大量涌水、突水的可能性較小，僅存在沿構(gòu)造裂隙帶透水的可能性。（2）巖爆深埋段巖性為堅硬、較完整的巖屑砂巖，隧道埋深小于340m時，不會發(fā)生巖爆，埋深在340m～520m范圍，有可能發(fā)生輕微巖爆，埋深大于520m時，可能發(fā)生中等巖爆。（4）圍巖穩(wěn)定性紫高尖隧道所穿越的地層多數(shù)為古生界、新生界地層，經(jīng)歷多次地質(zhì)構(gòu)造活動，區(qū)內(nèi)斷裂及褶皺均較發(fā)育，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎～較完整。隧道在通過和尚尖向斜、里風平背斜、汪家向斜、洪村背斜、獅子巖向斜地段，核部地層產(chǎn)狀平緩，應力作用集中，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，施工中可能會出現(xiàn)坍塌、變形等圍巖失穩(wěn)現(xiàn)象。施工要求主要技術(shù)標準1．1襯砌支護設(shè)計暗挖隧道采用曲墻復合式襯砌。Ⅱ級圍巖采用曲墻帶鋼筋混凝土底板及曲墻帶仰拱兩種襯砌結(jié)構(gòu)形式，Ⅲ～Ⅴ級圍巖隧道采用曲墻帶仰拱襯砌結(jié)構(gòu)形式。隧道洞口段及淺埋、偏壓段、軟弱圍巖段進行結(jié)構(gòu)加強，橋隧相連段應進行特殊設(shè)計。復合式襯砌初期支護噴混凝土采用C25號，濕噴工藝;Ⅳ級圍巖地段素混凝土采用C35混凝土。表SEQ表\*ARABIC\s11雙線隧道復合式襯砌及支護參數(shù)表1.2輔助坑道斷面的擬定及襯砌支護設(shè)計斜井采用雙車道（或錯車道）斷面按照7.5×6.2m（寬×高）設(shè)計，Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用直墻底板形式，Ⅳ、Ⅴ級圍巖采用曲墻底板形式。圖1紫高尖隧道輔助坑道內(nèi)輪廓設(shè)計1.3救援通道設(shè)計隧道內(nèi)雙側(cè)設(shè)置貫通的救援通道，救援通道寬1.5m，高2.2m，外側(cè)距線路中線的距離為2.3m，救援通道底面高出內(nèi)軌頂面30cm。利用公七塢斜井、河嶺塢斜井與正洞交叉口設(shè)置待避空間，待避空間內(nèi)斜井坡度≯3%，待避空間按600m2避難所至斜井洞口可作為救援通道，考慮救援車輛到達、停車及回轉(zhuǎn)，斜井洞口永久征地，并修建洞口場地至附近道路的救援道路。工期節(jié)點要求根據(jù)鋪軌時間的調(diào)整，本隧道應在2016年10月底完成貫通，方可滿足要求。結(jié)合現(xiàn)場拆遷情況，進口可在2015年2月完成拆遷，對進口進洞時間調(diào)整為2015年2月10日。考慮到變更設(shè)計時間，將2#進洞時間調(diào)整為2015年3月20日，同時將2#與主隧道交叉口由DK153+600移至DK153+455，往隧道小里程方向調(diào)整145m;將1#斜井進洞時間進洞時間調(diào)整為2015年3月20日，同時將1#斜井與主隧道交叉口由DK150+600移至DK150+400，往隧道小里程方向調(diào)整200m。通過對施組的優(yōu)化本隧道貫通時間調(diào)整為2016年10月12日，滿足鋪軌要求。主要施工技術(shù)方案1、原設(shè)計施工技術(shù)方案紫高尖隧道原設(shè)計兩個斜井輔助施工，其中1號公七塢斜井位于線路左側(cè)，與線路相交于DK150+600，與線路平面交角為45°，斜井長693m，綜合坡度4.8%；2號河嶺塢斜井位于線路左側(cè)，與線路相交于DK153+600，與線路平面交角為45°，斜井長833m，綜合坡度7.2%。后期兩座斜井作為避難所使用。擬變更施工技術(shù)方案將利用公七塢1#斜井、河嶺塢2#斜井洞口位置保持原位置不變的情況下(2#斜井洞口高度降低)，將兩斜井與正洞交叉口設(shè)置進行調(diào)整。通過現(xiàn)場調(diào)查分析，同時考慮斜井作為救災通道設(shè)計位置征地范圍，盡量縮短斜井長度，縮短施工工期，并考慮斜井與正洞交叉口里程避開不良地質(zhì)構(gòu)造帶。調(diào)整后斜井位置和長度為：（1）1#斜井與正洞交叉里程為DK150+400，斜井長度570m，縱坡6.2%，與正洞交叉口里程段圍巖Ⅳ級，交角59°。（2）2#斜井與正洞交叉里程為DK153+455，斜井長度677m，縱坡8.07%，與正洞交叉口里程段圍巖Ⅲ級，交角55°。（3）避難所位置高差調(diào)整措施考慮在交底中對兩座避難所的要求為“待避空間內(nèi)斜井坡度≯3%，待避空間按600m2考慮”，因此，按照斜井寬度7.5m計算，僅需在斜井距離正洞80m范圍內(nèi)滿足坡度≯3%即可滿足避難所使用功能，為此1#、2#斜井距離正洞80m范圍按照3%坡度進行設(shè)置。其中，1#斜井通過在進口位置拉5.6m深槽，滿足避難所坡度要求；2#斜井通過在進口位置通過拉5.3m深槽，滿足避難所坡度要求。斜井設(shè)置位置詳見圖2。圖2紫髙尖隧道斜井調(diào)整后總體平面圖變更前后主要參數(shù)對比紫高尖隧道1#斜井和2#斜井變更前后主要平面位置及相關(guān)參數(shù)變化詳見附圖2：紫高尖隧道1#斜井和2#斜井優(yōu)化前后平面布置圖。四、施工方案比選1、安全方面通過現(xiàn)場踏勘后，原設(shè)計兩座斜井位置較為合理，有利于滿足隧道施工工期要求，但是，因該兩座斜井設(shè)計與正洞斜交角度僅為45°，不利于交叉口位置圍巖穩(wěn)定，增加了斜井與正洞轉(zhuǎn)換時的風險，尤其是2#斜井原設(shè)計與正洞交叉位置處于獅子巖向斜核部，發(fā)生坍塌及突涌水風險加劇。因此通過對斜交角度的調(diào)整及避開不良地質(zhì)構(gòu)造帶來降低施工風險，保證施工進度。2、質(zhì)量方面原設(shè)計和擬變更斜井質(zhì)量均無差別。技術(shù)先進性方面原設(shè)計和擬變更斜井采用同一技術(shù)進行組織施工。施工進度方面兩座斜井位置調(diào)整前后，各作業(yè)面施工長度及開挖貫通時間對比如表2所示，其工期計算詳見附表1。其中，正洞開挖根據(jù)不同圍巖級別確定不同的進度指標，為便于比較將各作業(yè)面采用相同開工時間；同時，斜井與正洞交叉口施工考慮1個月，隨后開始向一作業(yè)面施工15d后開始進行雙作業(yè)面同時施工作業(yè)。通過對兩座斜井優(yōu)化前后各作業(yè)面掘進長度及工期對比可知：1#斜井優(yōu)化后可提前0.3個月轉(zhuǎn)入正洞施工，2#斜井可提前1.3個月轉(zhuǎn)入正洞施工；1#斜井至進口開挖貫通時間可提前0.9個月完成，1#斜井與2#斜井開挖貫通時間可提前0.5個月完成，2#斜井與出口開挖貫通時間略有提前。表2紫高尖隧道各作業(yè)面施工長度及開挖貫通時間對比表作業(yè)面名稱原設(shè)計優(yōu)化設(shè)計工期分析（月）施工長度（m）開始時間貫通時間施工長度（m）開始時間貫通時間進口端20292015.2.102016.11.1219392015.2.102016.10.17-0.91#斜井至進口15062015.9.2013952015.8.251#斜井6932015.3.202015.7.235702015.3.202015.7.15-0.31#斜井至2#斜井13612015.9.272016.10.1612862015.8.222016.9.29-0.52#斜井至1#斜井16402015.10.1018202015.8.202#斜井8332015.3.202015.8.226772015.3.202015.7.11-1.32#斜井至出口12632015.10.132016.9.2214332015.8.202016.9.4-0.6出口端19712015.1.1518962015.1.15斜井長度（m）15261247-2795、直接費和間接費對比分析由于本隧道采用6個作業(yè)面組織施工，各作業(yè)面人員及機械設(shè)備配置均不發(fā)生變化。通過優(yōu)化斜井方案，引起各作業(yè)面施工長度發(fā)生變化，對供電、通風、排水的影響情況進行比較；同時，由于斜井調(diào)整產(chǎn)生的數(shù)量變化以及各作業(yè)面節(jié)約工期（以各作業(yè)面開挖貫通計算）產(chǎn)生的固定費用支出節(jié)約情況進行計算；具體指標如表3所示。表3紫高尖隧道其它指標對比表作業(yè)面名稱供電、通風及排水長度變更后投資增減備注原設(shè)計施工長度（m）調(diào)整設(shè)計施工長度（m）至貫通面增減情況（m）工期節(jié)約（月）各作業(yè)面固定支出及管理費（萬元）斜井工程量節(jié)約（萬元）進口端20291939-90-0.980順坡1#斜井至進口15061395-11185反坡1#斜井693570-163-0.3264反坡1#斜井至2#斜井13611286-20-0.585順坡2#斜井至1#斜井1640182012585反坡2#斜井833677-156-1.3258反坡2#斜井至出口12631433170-0.685順坡出口端19711896-7580順坡合計3.6667522通過表3可知：（1）兩座斜井優(yōu)化后，對各作業(yè)面施工供電、通風、排水產(chǎn)生正面影響，1#斜井優(yōu)化后，效果較為明顯；2#斜井優(yōu)化前后基本保持一致，未產(chǎn)生負面影響。（2）通過斜井優(yōu)化，可直接減少斜井長度279m，節(jié)約投資522萬元，此負變更可通過在洞口徑向注漿、洞內(nèi)超前支護等正變更約300萬元；各作業(yè)面節(jié)約工期4.3個月，可直接節(jié)約固定支出約667萬元。6、比選結(jié)論（1）本隧道工期節(jié)約3.6個月，可以充分應對良地質(zhì)構(gòu)造地段產(chǎn)生的突發(fā)情況，對總體工期的影響；同時，在確保滿足工期條件下，充分利用地質(zhì)變化的情況，同步開展二次經(jīng)營相關(guān)工作，為項目創(chuàng)收。（2）2#斜井原設(shè)計與正洞