紫高尖斜井施工方案比选书

紫高尖隧道1#、2#斜井施工方案经济比选书编制：复核：审批：审批：中铁二局杭黄铁路站前Ⅶ标项目经理部二〇一五年三月紫高尖隧道1#、2#斜井施工方案经济比选书工程概况1.地理位置及设计情况紫高尖隧道全长9770m，隧道进口里程DK149+065，出口里程DK156+835。紫高尖隧道位于杭州市建德、淳安两县，穿越紫高尖山脉（海拔1018.8米，相对高差660米，为区域分水岭），进口位于建德市莲花镇江珠村，进口里程为DK147+065；出口位于淳安县富文乡廷章村西南，出口里程DK156+835，隧道全长约9770m。隧道设计为人字坡，进口DK149+065至DK153+150为11.4‰的上坡，出口DK153+150至DK156+855为3‰下坡。洞身段最小埋深约58m，最大埋深约700m。隧道工设两个斜井辅助施工，其中1号公七坞斜井位于线路左侧，与线路相交于DK150+600，与线路平面交角为45°，斜井长693m，综合坡度4.8%；2号河岭坞斜井位于线路左侧，与线路相交于DK153+600，与线路平面交角为45°，斜井长833m，综合坡度7.2%。后期两座斜井作为避难所使用。紫高尖隧道地处浙西山区，多短程水路和简易公路。隧道进出口均有乡村公路通达。隧道进口有水泥路面乡村公路直达洞口附近；隧道出口受千岛湖库区阻隔，道路曲折，交通稍显不便。2、工程地质和水文地质特征1#斜井和2#斜井各里程段地质条件及水文地质特征及所采取的支护措施详见附图1：紫高尖隧道1#斜井和2#斜井优化后纵断面图。3、林茶水库对隧道的影响关于毗邻紫高尖隧道的林茶水库，前期调研了相关的工程资料，并进行了当地水利管理部门调研了林茶水库相关的工程资料，结合前期的震探成果资料，对隧道毗邻林茶水库段加密了大地电磁测线（主要是在隧道中线偏向水库侧50米距离的平行线上布测），并在异常地段或构造发育处进行钻探，通过水文试验测试地下水的连通性。勘察成果表明，尽管该段位于背斜褶曲，岩层受挤压作用影响明显，节理较发育，但是不存在大的连通水库库区与拟建隧道的断层构造。根据临近的BDZK-2钻孔抽水试验资料分析，隧道洞顶标高一定范围内岩芯完整，推测该段地层能够很好的作为隔水层。因此，林茶水库跟隧道连通性较差，发生大量涌水、突水的可能性较小。4、施工中主要的工程地质问题（1）突水、涌水隧道穿越古生界、中生界地层，穿越和尚尖向斜、里风平背斜、汪家向斜、洪村背斜、狮子岩向斜及8条断层。尽管本隧道整体处于弱透水层中，且岩层蓄水能力也较低，但由于褶皱、断裂等构造的存在，隧道可能发生涌突水的段落如下：①汪家向斜即F1断层破碎带（DK149+084～+134），狮子岩向斜即F6断层破碎带（DK153+874～+954）涌水和突水的可能性大。②断层破碎带（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）距林查水库最近平面局里150米左右,综合勘察成果，尽管该段位于背斜褶曲，岩层受挤压作用影响明显，节理较发育，但是不存在大的连通水库库区与拟建隧道的断层构造。根据线路距水库最近钻孔BDZK-02水文试验资料分析，隧道洞顶标高一定范围内岩芯完整，推测该段地层能够很好的作为隔水层。因此，林茶水库跟隧道连通性较差，发生大量涌水、突水的可能性较小，仅存在沿构造裂隙带透水的可能性。（2）岩爆深埋段岩性为坚硬、较完整的岩屑砂岩，隧道埋深小于340m时，不会发生岩爆，埋深在340m～520m范围，有可能发生轻微岩爆，埋深大于520m时，可能发生中等岩爆。（4）围岩稳定性紫高尖隧道所穿越的地层多数为古生界、新生界地层，经历多次地质构造活动，区内断裂及褶皱均较发育，岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎～较完整。隧道在通过和尚尖向斜、里风平背斜、汪家向斜、洪村背斜、狮子岩向斜地段，核部地层产状平缓，应力作用集中，节理裂隙较发育，岩体较破碎，施工中可能会出现坍塌、变形等围岩失稳现象。施工要求主要技术标准1．1衬砌支护设计暗挖隧道采用曲墙复合式衬砌。Ⅱ级围岩采用曲墙带钢筋混凝土底板及曲墙带仰拱两种衬砌结构形式，Ⅲ～Ⅴ级围岩隧道采用曲墙带仰拱衬砌结构形式。隧道洞口段及浅埋、偏压段、软弱围岩段进行结构加强，桥隧相连段应进行特殊设计。复合式衬砌初期支护喷混凝土采用C25号，湿喷工艺;Ⅳ级围岩地段素混凝土采用C35混凝土。表SEQ表\*ARABIC\s11双线隧道复合式衬砌及支护参数表1.2辅助坑道断面的拟定及衬砌支护设计斜井采用双车道（或错车道）断面按照7.5×6.2m（宽×高）设计，Ⅱ、Ⅲ级围岩采用直墙底板形式，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用曲墙底板形式。图1紫高尖隧道辅助坑道内轮廓设计1.3救援通道设计隧道内双侧设置贯通的救援通道，救援通道宽1.5m，高2.2m，外侧距线路中线的距离为2.3m，救援通道底面高出内轨顶面30cm。利用公七坞斜井、河岭坞斜井与正洞交叉口设置待避空间，待避空间内斜井坡度≯3%，待避空间按600m2避难所至斜井洞口可作为救援通道，考虑救援车辆到达、停车及回转，斜井洞口永久征地，并修建洞口场地至附近道路的救援道路。工期节点要求根据铺轨时间的调整，本隧道应在2016年10月底完成贯通，方可满足要求。结合现场拆迁情况，进口可在2015年2月完成拆迁，对进口进洞时间调整为2015年2月10日。考虑到变更设计时间，将2#进洞时间调整为2015年3月20日，同时将2#与主隧道交叉口由DK153+600移至DK153+455，往隧道小里程方向调整145m;将1#斜井进洞时间进洞时间调整为2015年3月20日，同时将1#斜井与主隧道交叉口由DK150+600移至DK150+400，往隧道小里程方向调整200m。通过对施组的优化本隧道贯通时间调整为2016年10月12日，满足铺轨要求。主要施工技术方案1、原设计施工技术方案紫高尖隧道原设计两个斜井辅助施工，其中1号公七坞斜井位于线路左侧，与线路相交于DK150+600，与线路平面交角为45°，斜井长693m，综合坡度4.8%；2号河岭坞斜井位于线路左侧，与线路相交于DK153+600，与线路平面交角为45°，斜井长833m，综合坡度7.2%。后期两座斜井作为避难所使用。拟变更施工技术方案将利用公七坞1#斜井、河岭坞2#斜井洞口位置保持原位置不变的情况下(2#斜井洞口高度降低)，将两斜井与正洞交叉口设置进行调整。通过现场调查分析，同时考虑斜井作为救灾通道设计位置征地范围，尽量缩短斜井长度，缩短施工工期，并考虑斜井与正洞交叉口里程避开不良地质构造带。调整后斜井位置和长度为：（1）1#斜井与正洞交叉里程为DK150+400，斜井长度570m，纵坡6.2%，与正洞交叉口里程段围岩Ⅳ级，交角59°。（2）2#斜井与正洞交叉里程为DK153+455，斜井长度677m，纵坡8.07%，与正洞交叉口里程段围岩Ⅲ级，交角55°。（3）避难所位置高差调整措施考虑在交底中对两座避难所的要求为“待避空间内斜井坡度≯3%，待避空间按600m2考虑”，因此，按照斜井宽度7.5m计算，仅需在斜井距离正洞80m范围内满足坡度≯3%即可满足避难所使用功能，为此1#、2#斜井距离正洞80m范围按照3%坡度进行设置。其中，1#斜井通过在进口位置拉5.6m深槽，满足避难所坡度要求；2#斜井通过在进口位置通过拉5.3m深槽，满足避难所坡度要求。斜井设置位置详见图2。图2紫髙尖隧道斜井调整后总体平面图变更前后主要参数对比紫高尖隧道1#斜井和2#斜井变更前后主要平面位置及相关参数变化详见附图2：紫高尖隧道1#斜井和2#斜井优化前后平面布置图。四、施工方案比选1、安全方面通过现场踏勘后，原设计两座斜井位置较为合理，有利于满足隧道施工工期要求，但是，因该两座斜井设计与正洞斜交角度仅为45°，不利于交叉口位置围岩稳定，增加了斜井与正洞转换时的风险，尤其是2#斜井原设计与正洞交叉位置处于狮子岩向斜核部，发生坍塌及突涌水风险加剧。因此通过对斜交角度的调整及避开不良地质构造带来降低施工风险，保证施工进度。2、质量方面原设计和拟变更斜井质量均无差别。技术先进性方面原设计和拟变更斜井采用同一技术进行组织施工。施工进度方面两座斜井位置调整前后，各作业面施工长度及开挖贯通时间对比如表2所示，其工期计算详见附表1。其中，正洞开挖根据不同围岩级别确定不同的进度指标，为便于比较将各作业面采用相同开工时间；同时，斜井与正洞交叉口施工考虑1个月，随后开始向一作业面施工15d后开始进行双作业面同时施工作业。通过对两座斜井优化前后各作业面掘进长度及工期对比可知：1#斜井优化后可提前0.3个月转入正洞施工，2#斜井可提前1.3个月转入正洞施工；1#斜井至进口开挖贯通时间可提前0.9个月完成，1#斜井与2#斜井开挖贯通时间可提前0.5个月完成，2#斜井与出口开挖贯通时间略有提前。表2紫高尖隧道各作业面施工长度及开挖贯通时间对比表作业面名称原设计优化设计工期分析（月）施工长度（m）开始时间贯通时间施工长度（m）开始时间贯通时间进口端20292015.2.102016.11.1219392015.2.102016.10.17-0.91#斜井至进口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斜井长度（m）15261247-2795、直接费和间接费对比分析由于本隧道采用6个作业面组织施工，各作业面人员及机械设备配置均不发生变化。通过优化斜井方案，引起各作业面施工长度发生变化，对供电、通风、排水的影响情况进行比较；同时，由于斜井调整产生的数量变化以及各作业面节约工期（以各作业面开挖贯通计算）产生的固定费用支出节约情况进行计算；具体指标如表3所示。表3紫高尖隧道其它指标对比表作业面名称供电、通风及排水长度变更后投资增减备注原设计施工长度（m）调整设计施工长度（m）至贯通面增减情况（m）工期节约（月）各作业面固定支出及管理费（万元）斜井工程量节约（万元）进口端20291939-90-0.980顺坡1#斜井至进口15061395-11185反坡1#斜井693570-163-0.3264反坡1#斜井至2#斜井13611286-20-0.585顺坡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顺坡出口端19711896-7580顺坡合计3.6667522通过表3可知：（1）两座斜井优化后，对各作业面施工供电、通风、排水产生正面影响，1#斜井优化后，效果较为明显；2#斜井优化前后基本保持一致，未产生负面影响。（2）通过斜井优化，可直接减少斜井长度279m，节约投资522万元，此负变更可通过在洞口径向注浆、洞内超前支护等正变更约300万元；各作业面节约工期4.3个月，可直接节约固定支出约667万元。6、比选结论（1）本隧道工期节约3.6个月，可以充分应对良地质构造地段产生的突发情况，对总体工期的影响；同时，在确保满足工期条件下，充分利用地质变化的情况，同步开展二次经营相关工作，为项目创收。（2）2#斜井原设计与正洞