一建【公路】案例讲义 第14讲-隧道工程1

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1 2020年一级建造师《公路工程管理与实务》案例特训与实务操作

隧道工程背景案例题解析

案例一

【背景材料】某施工单位承建一山岭隧道工程,该隧道为分离式双向四车道公路隧道,起讫

桩号K23+510~K26+235,全长2725m。岩性为砂岩、页岩互层,节理发育,有一条F断层破碎

带,地下水较丰富。隧道埋深18~570m,左、右洞间距30m,地质情况相同,围岩级别分布如图

1所示

该隧道设计支护结构为复合式衬砌,即:喷锚初期支护+二次混凝土衬砌,IV、V级围岩设

钢支撑和仰拱。本工程合同工期为22个月,施工过程中发生如下事件:

事件一:施工单位决定按进、出口两个工区组织施工,左洞进、出口同时进洞施工,采用钻

爆法开挖,模板台车衬砌。施工组织设计中,明确了开挖支护月进度指标为:Ⅲ级围岩135m/月,

Ⅳ级围岩95m/月,Ⅴ级围岩50m/月;施工准备2个月,左、右洞错开施工,右洞开工滞后左洞1

个月,二衬滞后开挖支护1个月,沟槽及路面工期3个月,贯通里程桩号设定在K24+900。在设

计无变更情况下,满足合同工期要求,安全优质完成该工程。

事件二:隧道开挖过程中,某些段落施工单位采用环形开挖留核心土法开挖,该方法包括以

下工序:①上台阶环形开挖;②核心土开挖;③上部初期支护;④左侧下台阶开挖;⑤右侧下台

阶开挖;⑥左侧下部初期支护;⑦右侧下部初期支护;⑧仰拱开挖、支护。部分工序位置如图2

所示。

【问题】

1.

根据背景资料,计算各级围岩总长及所占比例(以百分比表示,四舍五入,小数点后保留

2

一位)。

2.分别写出适用于该隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩的施工方法。

3.针对事件一,计算隧道施工工期(单位:月,小数点后保留一位)。

4.针对事件二,复制图1-2至答题卡上,在图中按环形开挖留核心土法补充开挖线,并在图

中填写工序①和②的位置;并写出工序①~⑧的正确排序(以“②→③→⑥→„„”格式作答)。

【解析】一、题目结构

【题目结构】(一)背景

某施工单位承建一山岭隧道工程,该隧道为分离式双向四车道公路隧道,

事件一:施工单位决定按进、出口两个工区组织施工,左洞进、出口同时进洞施工,采用钻

爆法开挖,模板台车衬砌。

事件二:隧道开挖过程中,某些段落施工单位采用环形开挖留核心土法开挖

施工组织设计中,明确了开挖支护月进度指标为:Ⅲ级围岩135m/月,Ⅳ级围岩95m/月,Ⅴ

级围岩50m/月;施工准备2个月,左、右洞错开施工,右洞开工滞后左洞1个月,二衬滞后开挖

支护1个月,沟槽及路面工期3个月,贯通里程桩号设定在K24+900。在设计无变更情况下,满

足合同工期要求,安全优质完成该工程。

隧道施工技术+现场实操

【题目结构】(二)正文知识点

【背景】事件一:施工单位决定按进、出口两个工区组织施工,左洞进、出口同时进洞施工,

采用钻爆法开挖,模板台车衬砌。

事件二:隧道开挖过程中,某些段落施工单位采用环形开挖留核心土法开挖

【知识点】隧道施工方法

【背景】施工组织设计中,明确了开挖支护月进度指标为:Ⅲ级围岩135m/月,Ⅳ级围岩95m/

月,Ⅴ级围岩50m/月;施工准备2个月,左、右洞错开施工,右洞开工滞后左洞1个月,二衬滞

后开挖支护1个月,沟槽及路面工期3个月,贯通里程桩号设定在K24+900。在设计无变更情况

下,满足合同工期要求,安全优质完成该工程。

【知识点】现场管理

【题目结构】(三)问题结构

1.根据背景资料,计算各级围岩总长及所占比例(以百分比表示,四舍五入,小数点后保留

一位)。

2.分别写出适用于该隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩的施工方法。

3.针对事件一,计算隧道施工工期(单位:月,小数点后保留一位)。

4.针对事件二,复制图1-2至答题卡上,在图中按环形开挖留核心土法补充开挖线,并在图

中填写工序①和②的位置;并写出工序①~⑧的正确排序(以“②→③→⑥→„„”格式作答)。

【解析】二、知识点 【知识点】(一)隧道工程施工技术——开挖方式的选择

开挖方式 概念 适用范围

全断面法

按设计断面一次基

本开挖成形的施工

方法 适用于Ⅰ~Ⅲ级围岩

的中小跨度隧道,Ⅳ

级围岩中跨度隧道和

Ⅲ级围岩大跨度隧道

在采用了有效的预加

固措施后,也可采用

台阶法

先开挖上半断面,待开挖至一定距离后

再同时开挖下半断

面,上下半断面同时

并进的施工方法。台

阶法分为二台阶法、

三台阶法 Ⅲ~Ⅳ级围岩的中小

跨度隧道,Ⅴ级围岩

的小跨度隧道在采用

了有效的预加固措施

后亦可采用台阶法开

挖。单车道隧道及围

岩地质条件较好的双

车道隧道可采用二台

阶法施工,隧道断面

较高、单层台阶断面

尺寸较大时可采用三

台阶法,台阶长度宜

为隧道开挖跨度的

1~1.5倍

环形开挖预留核心

土法

先开挖上台阶成环

形,并进行支护,再

分部开挖中部核心

土、两侧边墙的施工

方法 适用于Ⅳ~Ⅴ级围岩

或一般土质围岩的中

小跨度隧道,每循环

开挖长度宜为0.5~

1.0m,核心土面积不

应小于整个断面的

50%。

中隔壁法(CD法)

在软弱围岩大跨隧

道中,先开挖隧道的

一侧, 并施作中隔

壁墙,然后再分步开

挖隧道的另一侧的

施工方法 适用于围岩较差、跨

度大、浅埋、地表沉

降需要控制的场合

交叉隔壁法(CRD法)

是一种在中隔壁法

的基础上增加临时

仰拱,更快地

封闭初支的施工方

双侧壁导坑法

先开挖隧道两侧的

导坑,并进行初期支

护,再分部开挖剩余

部分的施工方法 适用于浅埋大跨度隧

道及地表下沉量要求

严格而围岩条件很差

的情况

中导洞法

在连拱隧道或单线

隧道的喇叭口地段,

先开挖两洞之间立

柱(或中墙)部分,并

完成立柱(或中墙)

混凝土浇筑后,再进

行左右两洞开挖的

施工方法 适用于连拱隧道

【知识点】(二)公路隧道施工安全步距要求

隧道安全步距是指隧道仰拱或二次衬砌到掌子面的安全距离,安全步距主要由隧道围岩级别

决定。公路隧道施工安全步距的要求如下:

(1)仰拱与掌子面的距离,Ⅲ级围岩不得超过90m,Ⅳ级围岩不得超过50m,Ⅴ级及以上围

岩不得超过40m。

(2)软弱围岩及不良地质隧道的二次衬砌应及时施作,二次衬砌距掌子面的距离Ⅳ级围岩不

得大于90m,Ⅴ级及以上围岩不得大于70m。

【解析答案 】

【问题】1.根据背景资料,计算各级围岩总长及所占比例(以百分比表示,四舍五入,小数

点后保留一位)。

2.分别写出适用于该隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩的施工方法。

3.针对事件一,计算隧道施工工期(单位:月,小数点后保留一位)。

4.针对事件二,复制图1-2至答题卡上,在图中按环形开挖留核心土法补充开挖线,并在图

中填写工序①和②的位置;并写出工序①~⑧的正确排序(以“②→③→⑥→„„”格式作答)。

【解析答案 】

【问题】1.根据背景资料,计算各级围岩总长及所占比例(以百分比表示,四舍五入,小数

点后保留一位)。

【背景】

【答案】Ⅲ级围岩长

=970+880=1850m,占67.9%;

IV级围岩长=210+150+120+170=650m,占23.9%;

V 级围岩长=60+100+65=225m,占8.3%。

【问题】2.分别写出适用于该隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩的施工方法。

【背景】岩性为砂岩、页岩互层,节理发育,有一条F断层破碎带,地下水较丰富。隧道埋

深18~570m,左、右洞间距30m,地质情况相同,围岩级别分布如图1-1所示。

5

【答案】Ⅲ级围岩采用全断面法、台阶法;

IV级围岩采用台阶法;

【问题】3.针对事件一,计算隧道施工工期(单位:月,小数点后保留一位)。

【背景】事件一:施工单位决定按进、出口两个工区组织施工,左洞进、出口同时进洞施工,

采用钻爆法开挖,模板台车衬砌。施工组织设计中,明确了开挖支护月进度指标为:Ⅲ级围岩135m/

月,Ⅳ级围岩95m/月,Ⅴ级围岩50m/月;施工准备2个月,左、右洞错开施工,右洞开工滞后左

洞1个月,二衬滞后开挖支护1个月,沟槽及路面工期3个月,贯通里程桩号设定在K24+900。

在设计无变更情况下,满足合同工期要求,安全优质完成该工程。

【解析】进口工区开挖支护所需工期:970/135+(210+150)/95+60/50=12.2个月

出口工区开挖支护所需工期:880/135+(120+170)/95+(100+65)/50=12.9个月

【答案】施工工期:2+12.9+1+1+3=19.9个月≈20个月

【问题】4.针对事件二,复制图1-2至答题卡上,在图中按环形开挖留核心土法补充开挖线,

并在图中填写工序①和②的位置;并写出工序①~⑧的正确排序(以“②→③→⑥→„„”格式

作答)。

【背景】

【答案】

各工序正确排序为:①→③→②→④→⑥→⑤→⑦→⑧

案例二

【背景材料】某双车道公路隧道,全长620m,地层岩性为石灰岩,地下水较丰富。有一条F

断层破裂带,隧道最大埋深490m,纵坡为-3%。其围岩级别及长度见隧道纵断面示意图3。合同总

工期为20个月。