中铁航空港建设集团有限公司MHTJ-31标一工区 高地应力专项施工方案
桐木隧道高地应力下硬岩岩爆与
软岩大变形专项方案
1、编制依据
1）、本项目招标文件及设计图纸、工程量清单。 2）、本项目招标补遗书和答疑书。
3）、蒙西华中铁路股份有限公司编制的《新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程项目管理规定》
4）、国家有关方针政策和国家、中国铁路总公司（原铁道部）现行铁路技术标准，设计规范，施工规范，施工指南，验收标准和相关规定等。
5）、现场踏勘调查的相关资料。 6）、我单位的技术力量、设备能力等。
2、工程概况
桐木隧道位于江西省宜丰县方溪镇，隧道进出口里程分别为DK1702+770、DK1708+142，隧道全长5372m，为单洞单线隧道，隧道最大埋深282m，本隧道设置斜井1座，位于线路右侧，斜井与正线相交于DK1705+480处，与正线大里程夹角123.5°，斜井长度为737m。
表2.1-1 主要工程数量表
工程项目 Ⅱ级围岩 Ⅲ级围岩 正洞 Ⅳ级围岩 桐木隧道 Ⅴ级围岩 （长5372m） Ⅲ级围岩 辅助坑道斜井 Ⅳ级围岩 （长733.5m） Ⅴ级围岩 延长米 57 延长米 60 延长米 616.5 延长米 568 延长米 710 单位 延长米 延长米 数量 960 3110 备注 3、自然条件及工程环境
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3.1、地形、地貌
隧道区域地貌主要为剥蚀低山区，最高海拔590m，山脉、沟谷大致呈WE向展布，地形起伏较大，相对高差200~400m,自然坡度多在30~45°之间，局部陡峻，植被发育，多为高大茂密乔木、杉树和毛竹。山间谷底多狭长。倾斜，为荒地。
3.2、水文地质
（1）地下水的类型
隧道区地下水类型主要为松散岩类风化层孔隙潜水、基岩裂隙水与构造裂隙水，受大气降水及地表水补给，向低洼处排泄。基岩裂隙水分布与强~弱风化基岩裂隙中。隧址区多为变质岩和侵入岩，弱风化岩岩体较完整，地下水不发育；岩性侵入接触带、节理密集带地下水较发育。构造裂隙水主要发育在断层中，地下水发育。
（2）γδ22a 雪峰期晚期花岗闪长岩岩体中存在区域裂隙中浅循环的裂隙潜水，岩石富水性中等。
Ptsh元古界双娇山群千枚岩存在沿层理和片理裂隙浅循环的裂隙潜水和沿构造断裂带深循环的裂隙脉状水，岩石富水性较差。
（3）地下水位，补、径、排特征
大气降水为隧址区地表水，地下水的主要补给来源，其动态变化受大气降水影响明显。基岩裂隙水多接受地表水的入渗补给。地下水一般沿裂隙向溪谷运移，转化为地表径流排向河道。地下水径流、排泄方向主要受地形地貌和地质构造所控制，最终汇入修河。
4、本隧道高地应力下硬岩岩爆与软岩大变形分布情况 4.1软岩极高、高地应力地段
软岩极高、高地应力地段预设计：DK1707+452~ +565、DK1707+728~DK1708+060、XDKO+422~+627共670m为高地应力区，岩心时有饼化
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现象，开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间长，成洞性差；基坑有隆起现象，成形性较差。
隧道DK1704+790~DK1707+452、XDKO+000+422共3084m为极高地应力区，岩心常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞；基坑发生显著隆起或剥离，不易成形。
4.2硬岩极高、高地应力地段
硬岩极高、高地应力地段预设计：隧道DK1703+405~+468、DK1704+530~+790段共323m可能发生岩爆。
4.3、硬岩岩爆段施工方案 4.3.1岩爆的特征
岩爆的类型按破裂程度大小特征分为以下4种： 1）弹射型岩爆
此种类型岩爆发生在极坚硬、极完整的围岩的岩壁上，呈零星断续出现，一般是在开挖后6-12小时发生，发生时有清脆的“啪、啪”声响，随即有约5~10cm大小的中间厚边缘薄的岩片弹出（弹射距离2-7m）或烟雾状的岩粉喷射出（即所谓“冒烟”）。此种类型岩爆无明显预兆，持续时间短（一般几个小时），对隧道破坏和机械损坏影响不大，但对施工人员的安全威胁较大。
2）爆炸抛射型岩爆
此种类型岩爆也是零星断续出现，一般也是在开挖后6-12小时内发生，发生时首先有“啪、啪”声响，紧接着像放大炮一样“砰”的一声巨响，随着响声可见到大小不一的片状、块状岩块（最大20—30cm）和岩粉被抛掷出来，抛掷距离5-7m，岩爆坑深度一般20-50cm。此种类型岩爆持续时间一般也只有几个小时，但有一定规模，也具备一定的偶然性和突然性，对机械和施工人员的安全有较大影响，对隧道的破坏也有一定影响。
3）破裂剥落型岩爆
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此种岩爆在围岩开挖30分钟即发生，局部地段开挖后一年后还能发生，岩爆发生时有时能听到“啪”或“嘎”，或“啪、啪、啪”或“嘎、嘎、嘎”声响，随即出现岩面开裂，然后发生剥落。岩爆坑规模较大，剥落的岩块为片状、板状，大小不一。此种类型岩爆从出现响声→开裂→剥落有一个持续过程，但因其规模大、历程长，对隧道的破坏、对机械和施工人员的安全等都有很大的影响。
4）冲击地压型岩爆
此种类型岩爆，隧道开挖后，线路左侧拱部、边墙出现与开挖面基本一致的塌落边帮，并伴有沉闷的爆落响声。
在实际施工中，为了方便施工将岩爆按规模和烈度分为：弱岩爆、中等岩爆、强烈岩爆三种类型。
弱岩爆规模小，一般多为弹射型、冲击地压型岩爆。岩爆坑较浅，厚度一般小于10 cm，呈零星分布。对人体危害较小。一般发生在地应力不是很大，岩层整体性不是很好的岩体中，围岩受力后沿较软结构面开裂，呈板状或块状。开裂时有不大的像冰层开裂的“啪”“啪”生，岩块破裂松脱。也有岩块不一定立即脱落，而是很长时间（1-2个月）才从母岩上脱落。有个别弹射现象，但速度低，弹射距离不远；隧道底部一般只是发生爆裂，岩块无移动现象；发生在边墙部位的岩爆，多呈片状，逐层剥落。
中等岩爆多为爆炸抛射型和破裂剥落型岩爆，岩爆坑呈三角形、弧形及梯形，连续分布，规模较大，岩爆坑一般几十厘米深，沿隧道轴线，成片分布。其危害主要是岩块爆裂后弹射伤人，对机械设备的安全或隧道洞室的稳定性影响不大。一般发生在隧道洞壁，开挖后可能产生直径在5-10cm的鳞片状的岩石薄片或岩粉从洞壁弹射出来，速度在2-5m/s。爆裂时声音尖锐，像枪声。
强烈岩爆多为破裂剥落性岩爆，岩爆坑连续分布，对人员和机械设备危害较大，还可能造成大量超挖。一般发生大面积的爆裂弹射现象，延续时间长，爆坑成片且深度大。严重是在爆破后立即发生的抛石现象，爆破后巨石从围岩中抛射出来，抛射速度大于5m/s，抛射距离远。
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4.3.2.防治岩爆的施工方案及措施 4.3.2.1施工工艺流程图
图4.3.2.1-1 施工工艺流程图
4.3.2. 2超前应力探孔
打设超前钻孔释放隧道掌子面的高地应力或注水降低围岩表面张力，超前钻孔可以利用钻探孔，在掌子面上利用地质钻机或液压钻孔台车打设超前钻孔，钻孔直径45～108mm，深度5～20m，对轻度岩爆每循环掌子面打设1～3孔；中度岩爆每循环掌子面打设4～6孔；强烈岩爆每循环掌子面打设6～8孔，对掌子面