已建隧道下挖施工專項方案一、工程概況1.1項目背景本工程為城市地下交通樞紐延伸工程，需在既有雙線鐵路隧道（ZK12+300~ZK14+500段）下方12~18m處新建平行隧道，設計為單洞雙線結構，全長850m，最大埋深45m。既有隧道建成于2010年，采用復合式襯砌結構，現(xiàn)狀運營日均通行列車120列，行車速度120km/h，隧道凈空尺寸為10.8m×7.2m（寬×高）。新建隧道設計斷面為12.6m×8.4m，采用CRD工法施工，穿越地層主要為中風化砂巖夾頁巖，圍巖級別以Ⅳ~Ⅴ級為主，其中Ⅴ級圍巖段占比約35%。1.2工程地質條件根據地質勘察資料，施工影響范圍內地層分布自上而下為：①素填土：厚0.5~1.2m，松散狀態(tài)②中風化砂巖：厚5~8m，單軸抗壓強度15~25MPa，節(jié)理裂隙較發(fā)育③頁巖夾砂巖互層：厚8~15m，單軸抗壓強度8~12MPa，層理傾角35~45°④中風化砂巖：厚>10m，單軸抗壓強度20~30MPa，完整性較好地下水位位于新建隧道拱頂以上3~5m，水量中等，主要接受大氣降水補給，滲透系數k=0.5~1.2m/d。既有隧道結構與新建隧道凈距最小處僅9.8m，存在施工擾動引發(fā)既有結構變形的風險。1.3周邊環(huán)境施工區(qū)域位于城市建成區(qū)，地面建筑物主要為3~6層磚混結構民房，基礎形式多為淺基礎。隧道軸線兩側50m范圍內分布有給水管（DN300）、雨水管（DN800）、燃氣管（DN200，壓力0.4MPa）等地下管線。施工期間需保證既有鐵路隧道正常運營，軌道沉降限值為：沉降量≤10mm，沉降速率≤2mm/d。二、施工總體部署2.1施工分區(qū)將新建隧道劃分為三個施工段：Ⅰ段（K0+000~K0+300）：Ⅴ級圍巖段，采用CRD工法分4個導洞施工Ⅱ段（K0+300~K0+650）：Ⅳ級圍巖段，采用臺階法施工Ⅲ段（K0+650~K0+850）：Ⅲ級圍巖段，采用全斷面施工2.2施工順序采用"先加固、后開挖"的原則，施工步驟如下：超前地質預報→2.既有隧道結構加固→3.新建隧道超前支護→4.分步開挖→5.初期支護→6.二次襯砌→7.監(jiān)控量測反饋2.3施工平面布置施工場地分設三個區(qū)域：進口工區(qū)：布置材料倉庫（30m×15m）、混凝土拌合站（HZS50型）、空壓機房（20m×10m）出口工區(qū)：設置棄渣場（容量5000m3）、機械設備停放區(qū)（40m×20m）監(jiān)控中心：配置自動化監(jiān)測系統(tǒng)，實時采集既有隧道結構變形數據三、關鍵施工技術3.1既有隧道結構加固3.1.1洞內加固措施錨桿加固：在新建隧道開挖影響段（K0+150~K0+550），于既有隧道拱墻部位施作Φ25中空注漿錨桿，長度4.5m，環(huán)向間距1.2m，縱向間距1.0m，梅花形布置，注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比1:1。鋼拱架加強：對Ⅴ級圍巖對應段既有隧道，增設I20b工字鋼臨時支撐，間距0.8m/榀，與原襯砌結構采用化學錨栓連接，每榀設置8處錨固點。道床加固：采用Φ42鋼花管對軌道道床進行注漿加固，管長3.0m，間距1.0m×1.0m，注漿壓力控制在0.3~0.5MPa。3.1.2地表預處理截排水系統(tǒng)：在既有隧道兩側5m處設置M7.5漿砌片石截水溝，斷面尺寸0.6m×0.8m，坡度1.5%，溝底鋪設30cm厚級配碎石反濾層。地面沉降監(jiān)測點：沿既有隧道軸線每5m布設一個監(jiān)測斷面，每個斷面設置3個沉降觀測點，采用精密水準儀按二等水準測量精度進行觀測。3.2新建隧道開挖工藝3.2.1CRD工法施工（Ⅴ級圍巖段）導洞劃分：將隧道斷面分為4個導洞（左上、右上、左下、右下），導洞尺寸均為5.2m×4.8m，導洞間保留2.0m寬臨時巖柱。開挖循環(huán)：每個導洞采用微震爆破開挖，循環(huán)進尺控制在0.5~0.8m，炮孔直徑Φ42mm，周邊眼間距40cm，裝藥集中度0.25kg/m，采用毫秒延期雷管起爆，最大單段裝藥量不超過15kg。出碴運輸：采用3m3側卸式裝載機配合15t自卸汽車運輸，洞內運輸道路采用20cm厚C20混凝土硬化，設置雙向排水坡（坡度2%）。3.2.2超前支護體系管棚支護：洞口段設置Φ108mm×6mm大管棚，長度30m，環(huán)向間距40cm，外插角1.5~2.0°，采用地質鉆機鉆孔，注漿材料為水泥漿（水灰比1:1），注漿壓力0.8~1.2MPa。小導管注漿：正常段采用Φ42mm×4mm超前小導管，長度3.5m，環(huán)向間距30cm，縱向搭接長度1.5m，注漿材料為水泥-水玻璃雙液漿，凝膠時間控制在30~60s。3.3支護體系設計3.3.1初期支護圍巖級別噴射混凝土錨桿鋼筋網鋼拱架Ⅴ級C25，厚28cmΦ25中空錨桿，L=4.5m，間距0.8m×0.8mΦ8，網格20×20cmI22b工字鋼，間距0.6m/榀Ⅳ級C25，厚25cmΦ22砂漿錨桿，L=3.5m，間距1.0m×1.0mΦ8，網格25×25cmI18工字鋼，間距1.0m/榀Ⅲ級C25，厚20cmΦ20砂漿錨桿，L=3.0m，間距1.2m×1.2mΦ6，網格30×30cm-3.3.2二次襯砌采用C35防水混凝土，抗?jié)B等級P8，厚度：Ⅴ級圍巖段60cm，Ⅳ級圍巖段50cm，Ⅲ級圍巖段40cm。主筋采用Φ22螺紋鋼，間距20cm，分布筋Φ12，間距30cm，采用整體式液壓襯砌臺車澆筑，分段長度12m。3.3.3防水層施工采用"無紡布+防水板"復合防水層，無紡布規(guī)格300g/m2，防水板為EVA材質，厚度1.5mm，采用熱熔焊接工藝，搭接寬度10cm，焊接壓力0.3~0.5MPa，焊接溫度180~200℃。四、監(jiān)控量測方案4.1監(jiān)測內容與頻率監(jiān)測項目監(jiān)測儀器測點布置監(jiān)測頻率控制標準既有隧道拱頂下沉精密水準儀（DS05）每5m一個斷面開挖面距斷面<2D時，1次/天≤10mm既有隧道凈空收斂收斂計（JSS30A）每個斷面3對測點開挖面距斷面<2D時，1次/天≤8mm新建隧道圍巖壓力壓力盒（振弦式）代表性斷面布設1次/2天≤設計值的90%鋼拱架應力鋼筋應力計每10榀布設1組1次/天≤200MPa地表沉降全站儀（LeicaTS60）沿隧道軸線每10m一個斷面1次/天≤30mm4.2數據處理與反饋建立三級預警機制：黃色預警：監(jiān)測值達到控制標準的60%，加密監(jiān)測頻率至2次/天橙色預警：監(jiān)測值達到控制標準的80%，暫停施工，分析原因并采取加固措施紅色預警：監(jiān)測值超過控制標準，立即啟動應急預案，疏散人員設備監(jiān)測數據采用BIM技術進行三維可視化管理，每日生成監(jiān)測日報，每周提交分析報告，當變形速率持續(xù)3天>2mm/d時，實施動態(tài)設計調整。五、安全保障措施5.1既有隧道運營安全限制作業(yè)時間：每日22:00~次日6:00停止爆破作業(yè)，避免列車通行高峰時段（7:00~9:00，17:00~19:00）進行強擾動施工爆破振動控制：采用微震控制爆破，單段最大裝藥量不超過15kg，爆破振動速度控制在1.5cm/s以內（對應既有隧道位置）應急備用線路：在施工影響段兩端設置臨時渡線，當監(jiān)測數據超限時，可臨時改道行車5.2地下管線保護管線探測：施工前采用地質雷達與人工探坑相結合的方法，查明地下管線精確位置，繪制管線分布圖隔離保護：對距離開挖輪廓線3m范圍內的燃氣管線，采用Φ200mm鋼套管進行隔離防護，套管長度延伸至開挖影響范圍外5m實時監(jiān)測：在給水管、燃氣管等重要管線節(jié)點安裝位移計，監(jiān)測頻率1次/天，允許位移值≤5mm5.3施工安全控制超前地質預報：采用地質雷達（TRT6000型）與超前鉆探相結合的方法，每循環(huán)進尺前進行預報，預報距離30m防坍塌措施：開挖后12h內完成初噴支護，Ⅳ、Ⅴ級圍巖段仰拱封閉距離控制在30m以內，二次襯砌距掌子面距離≤50m通風防塵：采用壓入式通風，風機功率110kW，風量≥200m3/min，爆破后30min方可進入掌子面，作業(yè)面粉塵濃度≤2mg/m35.4應急預案建立應急指揮體系，配置應急物資：搶險設備：柴油發(fā)電機（200kW）、注漿泵（2臺）、應急照明系統(tǒng)物資儲備：速凝混凝土（50m3）、型鋼（I20b，20t）、注漿材料（水泥50t、水玻璃10t）應急演練：每月組織1次防坍塌應急演練，每季度開展1次既有隧道結構變形處置演練六、質量控制標準6.1開挖質量控制超挖控制：平均線性超挖≤15cm，最大超挖≤25cm輪廓平整度：起伏差≤15cm/2m爆破進尺：Ⅴ級圍巖0.8m/循環(huán)，Ⅳ級圍巖1.5m/循環(huán)，Ⅲ級圍巖3.0m/循環(huán)6.2支護施工標準噴射混凝土：表面平整度≤5cm/2m，強度達到設計值的95%以上錨桿施工：孔位偏差≤15cm，孔深偏差±5cm，抗拔力≥設計值的90%鋼拱架安裝：間距偏差±5cm，垂直度偏差≤2°，高程偏差±3cm6.3防水施工要求防水板搭接寬度：10cm±1cm，焊接質量合格率100%（氣壓檢測0.2MPa，保持15min壓力下降≤10%）止水帶安裝：中心偏差≤3cm，接頭采用熱熔焊接，搭接長度≥10cm混凝土抗?jié)B等級：試塊合格率100%，抗?jié)B壓力≥1.2MPa七、施工進度計劃7.1關鍵線路施工準備（30d）→既有隧道加固（60d）→進口工區(qū)CRD工法施工（210d）→出口工區(qū)臺階法施工（150d）→二次襯砌施工（180d）→附屬工程（90d），總工期480d。7.2進度保障措施資源保障：投入2套CRD工法作業(yè)班組，配置3臺液壓破碎錘、2臺襯砌臺車技術保障：對Ⅴ級圍巖段采用"短進尺、強支護、快封閉"的施工原則，循環(huán)作業(yè)時間控制在12h以內制度保障：實行周進度考核與獎懲制度，延誤超3d時啟動趕工預案（增加作業(yè)班組、延長作業(yè)時間）八、環(huán)境保護措施8.1噪聲控制選用低噪聲設備，對空壓機、通風機等設置隔音罩，噪聲排放≤70dB（晝間）、≤55dB（夜間）爆破作業(yè)控制在晝間（8:00~18:00）進行，周邊200m范圍內設置隔聲屏障8.2揚塵治理施工便道硬化處理（20cm厚C20混凝土），配置2臺灑水車，每日灑水4次棄渣運輸車輛加蓋篷布，出