一、分水镇隧道

一、分水镇隧道

（一）工程概况

（1）中心里程为D1K214+296.5，全长9 167 m。洞身为人字坡，自进口至出口分别为3‰的上坡、10.8‰的下坡，全隧除出口D1K216+181.103～D1K218+895位于R＝8 000的曲线上，其余均位于直线上。

（2）隧道最大埋深约600 m（图3-6-2）。测区属剥蚀中山地貌，海拔1 339.7～350 m，相对高差989.7 m。隧址区地形起伏较大，陡坎较多，区内冲沟发育，局部有陡坎跌水，最大切割深度达400 m以上。

（二）地质概况

1.工程地质和水文地质特征

隧道位于万县弧形构造中，隧道区主体构造为铁峰山背斜，在它的北西面为龙洞坝背斜，其间为陈家场向斜；在它的东西面为万县向斜，地形起伏较大，陡坎较多，区内冲沟发育，局部有陡坎跌水，穿越地层主要为泥岩、砂岩、泥质灰岩、灰岩及页岩夹煤层。

地下水主要发育于须家河砂岩及巴东组灰岩段，以滴水为主，局部可能发生淋水、小股状涌水，以及岩溶涌水，隧道区主要在中部槽谷发育一条东西向常年流水冲沟，中部槽谷至隧道出口地表水不发育。

隧道不良地质为顺层偏压、煤层瓦斯、岩溶、软质岩软化、特殊岩土为膨胀岩。

（1）地层岩性

隧道穿越地层主要为泥岩、砂岩、泥质灰岩、灰岩及页岩夹煤层，断层角砾岩。地下水主要发育于须家河砂岩及巴东组灰岩段，以滴水 为主，局部可能发生淋水、小股状涌水，以及岩溶涌水，预计隧道最大涌水量为43 090 m3/d。工程地质条件一般。

（2）地质构造

隧道区位于万县弧形构造中，主体构造为铁峰山背斜，在它的北西面为龙洞坝背斜，其间为陈家场向斜；在它的东西面为万县向斜。这些背、向斜均呈北东—南西向延伸、向斜宽缓，背斜紧凑，构成了背斜与向斜相间排列的构造格局。

隧道穿越区域性一级构造──铁锋山背斜，隧道走向与背斜轴部走向大角度相交，南东翼地层部分倒转，核部发育一隐伏逆断层（F）。核部地层为三叠系巴东组（T2b）地层，向两翼依次为须家河组（T3xj）和侏罗系珍珠冲组（J1z）、自流井组（J1-2z）、新田沟组（J2x）、下沙溪庙组（J2xs）、上沙溪庙组（J2s）地层。

（3）水文地质特征

区内冲沟呈树枝状发育，地表径流丰富。隧址处地表水主要为沟水，由大气降雨补给。地形坡度一般为15°～60°，斜坡地形利于表水排泄，加之第四系覆盖层黏性土层透水性较差，大气降水大部沿坡面面流汇入沟槽排走，少部分顺节理裂隙入渗补充为地下水。隧址区地下水类型主要为第四系松散土层孔隙潜水、基岩裂隙水两类。

2.不良地质

（1）顺层：隧道进口岩层产状为N50°～80°E/20°～25°NW，岩层走向与线路斜交，交角一般小于45°，倾向隧道左侧，DK209+713～+980段右侧地层顺层偏压。

（2）岩溶、岩溶水：隧道中部穿越背斜核部，围岩为泥质灰岩、灰岩，围岩破碎较严重，自稳能力较差，可能发育溶洞及出现岩溶突水现象。

（3）软质岩软化：隧道穿越泥岩段，岩质较软，暴露后易风化，遇水后易软化。

（4）瓦斯：隧道D1K212+790～D1K215+470、D1K216+050～D1K216+950段穿越侏罗系与须家河含媒系地层，为低瓦斯。

（5）地下水侵蚀性：隧道D1K212+790～D1K216+950段在穿越侏罗系与须家河含媒系地层、巴东组含石膏地层时，地下水对混凝土具有硫酸盐侵蚀性、酸性侵蚀及二氧化碳侵蚀，环境作用等级为H1～H2、Y1～Y2。

（6）膨胀岩：D1K212+790～D1K213+330、D1K213+535～D1K213+720、D1K216+680～D1K216+950段侏罗系下统珍珠冲组（J1z）地层中泥岩具有膨胀性。

（三）地震动参数区划及气象资料

据国家地震局《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），本隧地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期0.35 s。

（四）洞口位置的确定及洞门形式的选择

本隧进口地形斜交，且右侧顺层，设置单压式明洞门；出口地形基本正交，采用耳墙式洞门。

（五）衬砌支护

（1）全隧除进口单压式明洞采用明洞衬砌外，其余段均采用复合式衬砌。全隧Ⅴ级围岩地段均采用全环型钢钢架加强支护；Ⅳ级围岩地段采用拱墙格栅钢架或型钢钢架，Ⅲ级围岩缓倾岩层地段增设拱部格栅钢架。

（2）隧道穿越分水镇清泉自来水厂水源保护区范围，为环境保护区，可研环保审查要求D1K216+290～D1K217+290段本次设计拟对此段采用特殊衬砌加强，其余岩溶地下水发育段，按“堵排结合，以堵为主”设计，可岩溶与非可溶接触带及其余段局部出水点采用普通复合衬砌。

（六）防排水设计

（1）防排原则：隧道采取“以堵为主，防、排、截、堵相结合”的综合治理原则。

（2）注浆堵水：隧道在D1K216+290～D1K217+290段为地表水源保护区，为保证隧道通过突水、突泥威胁地段施工安全及减少施工对地表水环境的影响，本次设计进行注浆堵水预设计，对隧道通过可溶岩与非可溶岩接触带、裂隙发育段采用超前周边注浆，对局部地下水漏失段采取径向注浆堵水措施，施工实施尚应以超前地质预报为基础。

（3）衬砌防水：全隧二次衬砌拱部、边墙及仰拱混凝土抗渗等级不低于P12。全隧初期支护与二次衬砌之间拱部及边墙部位铺设防水板及土工布（分离式）防水。施工缝、变形缝按设计原则分别采取相应防水措施。

（4）排水排气：隧道内设双侧水沟加中心水沟；隧道衬砌背后设置纵、环向盲沟，并每10 m设横向排水管引入洞内侧沟。有瓦斯或深层天然气溢出的地段，设置水气分离装置分别排出水和气。

（七）辅助坑道设置

根据地质条件与施工组织等要求，本隧初步设计采用“进口斜井+出口平导”的辅助坑道方案。辅助坑道设置简图见图3-6-3。

（1）中部斜井设置与D1K212+650处线路左侧，斜井长1 185 m，与线路平面交角55°21′25″，最大坡度105‰。斜井采用双车道无轨运输。

（2）出口横洞带平导：横洞设于D1K217+900 处线路右侧，横洞全长362 m，与线路平面交角64°，坡度3‰。横洞采用双车道无轨运输。平导设置于D1K215+525～D1K217+900处左线线路中线右侧40m处，平导（含横通道）全长2 375 m。平导与横洞连接。平导与正洞对应设置纵坡，其坑底高程较对应里程正洞轨面设计高程底1.5 m。为保证施工工期，平导分别开辟3个工作面。平导采用单车道无轨运输；平导纵坡与正洞纵坡一致。

（3）辅助坑道断面的拟定及衬砌支护设计：

① 平导按单车道无轨运输设计，净空尺寸为5.0 m（宽）×6.0 m（高）；平导中设置错车道，横洞及斜井按双车道无轨运输设计，双车道及错车道净空尺寸为7.7 m（宽）×6.2 m（高）。

② 辅助坑道以喷锚衬砌为主；地下水发育、构造不利及Ⅴ级围岩地段采用模筑衬砌，其中与正洞连接处10 m范围采用钢筋砼衬砌。

③ 斜井井底平段中部设水仓，并备足抽水设备。隧道竣工后用M10浆砌片石回填封闭。

④ 隧道竣工后，辅助坑道洞口及其与正洞接口处位置留出排水通道后，采用M10浆砌片石封闭，厚2 m。

（八）洞内设备

（1）按电力、通信、信号等专业要求，隧道两侧各设两道电缆槽。

（2）洞口及洞室位置按相关专业要求设置电力、通信、信号等缆线过轨管道。

（3）隧道内设置专用洞室兼电缆余长腔36个，其中5个兼作无线通信直放站，并设变压器洞室3处。

（九）建筑材料及结构耐久性设计

（1）一般情况下，喷砼C25砼；二次衬砌拱墙仰拱C30砼或C35钢筋砼；仰拱填充C20砼，沟槽C30砼或C30钢筋砼，盖板C35钢筋砼。

（2）D1K215+515～D1K217+430段环境作用类型与等级为H1～H2、Y1～Y2，地下水对砼具弱侵蚀，二次衬砌拱墙仰拱C40砼或C40钢筋砼，并满足相应的耐久性要求。

（3）一般情况下，辅助坑道支护喷砼为C25砼，拱墙衬砌为C25砼。底板、仰拱填充、踏步及沟槽为C20砼。锚杆砂浆与正洞相同。

（4）平导PD1K215+515～PD1K217+430段环境作用类型与等级为H1～H2、Y1～Y2衬砌及水沟采用C30砼，并满足耐久性要求，一般地段衬砌及水沟采用C30砼或C35钢筋砼。

（5）隧道衬砌结构设计使用级别为一级，设计使用年限为100年。

（6）本隧道地下水对砼具酸性侵蚀，环境作用等级为H1～H2、Y1～Y2。隧道结构混凝土耐久性指标、结构砼强度等级、钢筋保护层厚度及混凝土原材料、配合比、施工工艺要求等按现行《隧规》《铁路混凝土结构耐久性设计规范》等执行。

（十）防灾救援设计

（1）隧道防灾贯彻“以防为主，防消结合，消防结合，立足自救”的原则，加强列车火灾的检测及车内设备和旅客携带物品的检查。对灾隐患做到早发现、早处理。列车在洞内发生火灾时拉出洞外处理。

（2）隧道两侧设置救援通道，救援通道高2.2 m，其外侧距线路中线2.3 m，宽1.5 m。

（3）救援通道按有关规定设置应急疏散标识，指示两个方向分别到洞口或紧急出口的整百米数，并配备灯光及应急照明明示方向。

（4）紧急出口和紧急电话标识牌处设灯光照明和应急照明，紧急出口通道内设应急照明设备。

（5）本隧设置固定照明设备和应急照明设备，应急照明灯具安装间隔不大于50 m，且必须在供电中断时能自动接通并能连续工作2 h以上。

（6）洞内专用洞室处设置固定和应急照明设备。

（十一）主要施工方案和施工组织进度计划

明洞一般采用明挖法施工，基坑设置喷锚支护。当边坡较高或地质不良或构筑物影响时，设置加强支护。暗挖隧道各级围岩均采用喷锚系统支护及相应的钢架等加强支护，隧底先行施作，拱墙一次立模衬砌。双线隧道Ⅲ级围岩采用台阶法施工；Ⅳ级围岩深埋段采用台阶法施工；Ⅳ级围岩浅埋、偏压段采用台阶法加临时横撑施工；Ⅴ级围岩采用台阶法加临时仰拱或临时横撑施工。辅助坑道采用台阶法开挖。

本隧道共分进口、斜井、出口、横洞（含平导）4个工区，其中进口工区承担正洞1 555 m施工，斜井工区承担正洞3 130 m，出口工区承担正洞1 960 m，横洞（含平导）工区承担正洞2 522 m，土建施工总工期为30.41个月，本工期不含无砟轨道沉降观测及轨道铺设时间。

（十二）超前地质预报

全隧通过地质调查法、加深炮孔探测、超前钻孔探测、地质雷达、地震波探测等综合超前地质预报手段探明掌子面前方地质条件，以便采取有效的施工措施，避免施工突发灾害的发生。

（十三）工程重难点及主要技术措施

加强超前地质预报预测、监控量测及瓦斯监测工作，并将其纳入工序管理，依靠科学化、信息化指导施工。

重视顺层偏压、低瓦斯煤层、天然气、岩溶及岩溶水、软质岩软化、膨胀岩地段的施工工艺和施工组织，确保施工安全。

开挖采用光面爆破，并根据爆破效果及时调整爆破参数，优化爆破设计，控制超欠挖，确保开挖轮廓圆顺；二衬及仰拱混凝土灌注应连续，并分段一次成型，二衬表面光滑平整；防水板采用无钉铺设，搭焊接满足规定要求，确保隧道瓦斯防护效果。

1.瓦　斯

（1）全隧出口（含平导）各工区均为低瓦斯工区，应按《铁路瓦斯隧道技术规范》《煤矿安全规程》《防止煤与瓦斯突出规定》等规定、规范组织施工。

（2）施工中应通过超前地质预报，隧道正洞及辅助坑道均应进行全断面超前探测，超前探孔孔径为75 mm或89 mm，正洞每断面6孔，辅助坑道每断面3孔，单孔长度为30 m，搭接长度不小于5 m。

（3）核实查明煤层瓦斯具体参数，预报煤与瓦斯危险等级与预兆，实时分析和预判前方及周边地质条件和瓦斯溢出状况，谨慎施工、及时衬砌。尤其注意针对节理发育、坍塌等情况导致瓦斯涌出的情况，及时预报并采取措施。

（4）针对性揭煤、防突措施，施工时加强隧道的通风，对全隧道进行瓦斯监测。建立安全责任机构和机制，实行上岗许可制度，建立安全制度并严格管理。

2.顺层偏压

隧道进口DK209+710～+980段右侧为顺层偏压。

（1）浅埋、偏压采取台阶法加临时支撑开挖、Ⅴs型设防衬砌、全环工22a型钢钢架，设φ108大管棚，加强支护。

（2）加强监控量测，适时调整支护措施，仰拱紧跟，选择合理预留变形量，选择二衬支护时机。

3.岩溶及岩溶水

隧道DK211+720～DK212+790、DK215+470～DK216+050、DK216+950～DK217+520段穿越可溶岩区，可能遇溶洞及岩溶突水。

（1）开展常规地质勘察、TSP/TRT远距离综合物探、地震波或地质雷达中距离物探以及红外探水。

（2）设置φ75超前钻孔进行验证，每断面设3孔，超前钻孔每孔长30 m，每25 m一循环，搭接5 m。

（3）已探明的突涌水地段，考虑本隧道地层特点，采取超前帷幕注浆和开挖后径向注浆，拱部采用超前小导管注浆措施，浆液采用水泥浆液，确保施工安全。采用周边预注浆措施进行堵水，必要时采用掌子面注浆封堵。

（4）对开挖后洞壁存在大面积或局部股状涌水时，采取洞壁径向补注浆或局部补注浆封堵并加固围岩。

（5）根据实测水压及围岩破碎情况，必要时二衬采用加强型复合式衬砌。

（6）注浆范围和注浆标准，施工过程中根据超前地质预报和揭示的地质条件、注浆加固圈的渗透性能及环境变化状况随时调整。

（7）对反坡地段应加强抽排水能力，按可能的最大突水量配备抽排水设备。

（8）采取仰拱及时跟进，初期支护尽早封闭成环，仰拱距掌子面20～30 m，二衬距掌子面30～40 m。

（9）按照“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的施工原则。

（10）对于岩溶空穴，制定出预案，在具体施工中应根据现场揭露出的岩溶具体情况（如溶洞大小、规模及分部位置、有无填充物、填充物地质情况、岩溶水发育状况等）有选择地进行处理，保证隧道结构安全可靠。

（11）加强监控量测，并依据量测数据分析判定支护稳定情况，以便调整支护参数。

4.膨胀岩

DK212+790～DK213+330、DK213+535～DK213+720、DK216+680～DK216+950段。

（1）各级相应的加强衬砌，采用台阶法或台阶法加临时支撑开挖。

（2）加强监控量测，根据监控量测结果，必要时增大隧道预留变形量，对初期支护采取补强措施。适时调整支护措施，仰拱紧跟，选择合理预留变形量，选择二衬支护时机。

（3）控制好施工用水，减少水的漫流和积水浸泡地基，对围岩渗水和施工用水集中归槽抽排。加强通风，防止潮湿空气对围岩表层的侵蚀。

（4）采取浅眼多循环光面爆破。短进尺，弱爆破，尽量减少爆破对围岩的扰动。

（5）工序安排紧凑，尽量缩短围岩暴露时间。

（6）加强对初期支护变形情况进行监控量测，二次衬砌应在围岩变形稳定施作。

5.软质岩软化

隧道穿越泥岩段，岩质较软，暴露后易风化，遇水后易软化。

（1）加强施工用水管理，保持洞内排水畅通，严防软化地基出现坍塌。

（2）及时施作仰拱和封闭钢架，钢架地基应平整压实，设混凝土垫块，并加设横撑，防止钢架内移失稳造成塌方。

（3）隧道锚喷施工支护的施工工序，应按开挖、初喷、布设锚杆、挂网或架立钢架、复喷的步骤进行。在第一次开挖完成后，隧道断面位移速度最大，应及时施作初期支护，约束围岩早期变形，防止隧道产生坍塌。

（4）隧道在上半断面施工支护完成并进行下部开挖时，拱脚位置应预先采取加固措施，打锁脚锚杆或注浆锚管，防止由于下部开挖拱脚失稳拱架下沉引起坍塌。

（5）仰拱及时跟进，初期支护尽早封闭成环，仰拱距掌子面20～30 m，二次衬砌距掌子面30～40 m。

（6）加强监控量测，并依据量测数据分析判定支护稳定情况，以便调整支护参数。

6.注意事项

（1）隧道位于铁峰山背斜，在它的西北面为龙洞坝背斜，其间为陈家场向斜；在它的东西面为万县向斜。在施工期间应对褶皱、断层、节理发育区段编制详细的实施性施工组织设计，确保施工期间的安全。

（2）施工中严格按照瓦斯隧道施工规范等相关要求组织施工，严格施工设备配置、施工作业程序及施工管理，加强施工通风和天然气监测工作，保证施工安全。

（3）施工中逐段核实地质信息，开展施工期瓦斯（石油天然气）、煤与瓦斯突出危险性评估，若与设计不符，应及时提出，以便处理，必要时及时采取应急措施。

（十四）弃渣及环保

（1）全隧共弃渣146万立方米（实方），弃渣工程设置如下：

① 进口工区弃渣21万立方米（实方），弃置于D1K209+830左侧1 900 m处（旱地），占地约为49亩。

② 斜井工区弃渣共49万立方米（实方），弃置于 D1K210+500线路前进方向左侧2 200 m处（水田），占地约为87亩。

③ 横洞带平导工区弃渣共38万立方米（实方），分别弃置于 D1K217+500前进方向右侧1 000 m处（水田）、D1K217+530前进方向右侧1 300 m、D1K218+000 前进方向右侧800 m，占地分别约为30亩、25亩、25亩。

④ 出口工区弃渣共38万立方米（实方），分别弃置于D1K218+600前进方向右侧350 m处水田、D1K218+800前进方向右侧300 m处水田，占地面积分别约为22亩、51亩。

⑤ 各渣场设M10浆砌片石挡渣墙，墙高3～8 m；渣场外缘设置M10浆砌片石截水沟，断面0.4 m×0.6 m；渣底设置（树枝状）盲沟。防止弃渣流失，污染环境。

⑥ 渣场原有表土事先移至渣场外堆放，弃渣完成后利用其回填弃渣顶面复耕或绿化。

（2）隧道及辅助坑道各洞口，结合场地布置各设置污水处理池一处，施工中产生其他废料、废液应按有关环保要求进行处理，不得随意弃置、排放。