某新建铁路单线隧道长3900m，隧道沿线路走向为6%的上坡。隧道进口段埋深很大，围岩以III、IV级为主，节理裂隙不发育，整体性较好；出口段埋深较浅，围岩软弱，地下水发育，围岩以IV、V级为主。施工中发生以下事件：
事件一，当进口开挖距洞口35m处时，掌子面发生岩爆。施工单位立即采取了减小开挖循环进尺和对作业人员、机械设备加强防护的措施，但效果不佳。
事件二，为提前工期，业主要求增加斜井。经现场勘察，有两处位置具备增加斜井条件，方案1:可设斜井长度500m，坡度为8%，出碴可以采用无轨运输；方案2:可设斜井长度300m，坡度为20%，出碴必须采用有轨运输。初步安排通过斜井施工正洞长度为800m，开挖量为48000m3。经测算，方案1斜井施工成本为每延米8000元，通过斜井出碴成本为每立方米15元；方案2斜井施工成本为每延米10000元，通过斜井出碴成本为每立方米20元。经过经济比选，施工单位选择了成本低的方案。
1.针对背景资料，给出隧道进、出口工作面施工排水方案。
2.针对事件一，施工单位还应采取哪些技术措施防范岩爆发生？
3.针对事件二，通过计算进行经济比选，给出成本最低方案。
正确答案及解析
正确答案
解析
1.【参考答案】进口工作面施工排水方案：进口为顺坡，可采用自然排水；出口工作面施工排水方案：出口为反坡，需要洞内设积水坑，釆用多级泵进行梯级排水。
【考点解析】此题主要考察考生是否具有隧道现场施工经验。本题背景资料里交代了隧道沿线路走向为6%的上坡，说明隧道进口开挖为上坡走向，掌子面排水则为下坡走向，只要隧道开挖后留有侧沟，积水可以自然排出。同理说明隧道出口开挖为下坡走向，掌子面排水则为上坡走向，积水无法自然排出，只有采用机械辅助排水，所以需要水泵抽水，由于随着开挖进尺的增加，排水距离增加，应采取多级泵进行梯级排水。
2.【参考答案】
还应采取如下措施：减少装药量采取弱爆破，对掌子面采用洒水、打孔等措施释放地应力，开挖后及时进行喷射混凝土支护等综合施工措施。
【考点解析】此题主要考察考生对隧道特殊地质的识及处理特殊地质施工的能力，需要一定的理论知识及实践经验。首先要了解岩爆发生的机理，洞室在开挖后，原来岩石的平衡受力状态被打破，其内部应力将重新分布，由于临空面较大，洞室周边的岩体承受的切向应力不断增加，径向应力解除，而岩石本身的抗压、抗剪强度是有限的，当应力达到或超过其极限应力状态时，平衡就被打破，使洞室周边的岩体产生脆性破坏而突发性的向外挤出或弹射。其次要掌扳“防”岩爆的方法，主要有：采用短台阶、超前小导洞开挖法；施工爆破中优化爆破设计；隧道掌子面和洞壁喷水或钻孔注水；提前释放高地应力;喷射钢纤维混凝土等施工方法。背景资料中仅采取减小开挖循环进尺和对作业人员、机械设备加强防护的措施是不够的，应当采取相应的综合施工措施。
3.【参考答案】
方案1成本计算：（1)斜井施工成本=500X8000=4000000元
(2)出碴成本=48000X15=720000元
两项合计：4720000元。
方案2成本计算：（1)斜井施工成本=300X10000=3000000元
(2)出碴成本=48000X20=960000元
两项合计：3960000元。
通过以上两种方案比较：方案2比方案1成本低760000元，应选择方案2。
【考点解析】此题主要考察考生对方案优化及经济比选知识的掌握。此题的解题思路：一是题意要求进行计算，就需要列出算式；二是根据两个方案分别计算成本，应包含斜井施工成本和出碴成本；三是根据计算结果，选择成本低的方案。
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