背景资料
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。
问题
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． 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，采用多级泵进行梯级抽排水。 [分析]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抽排水。
2．
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。
[分析]此题主要考察考生对隧道特殊地质的认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。其次要掌握“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．
方案1成本计算：(1)斜井施工成本=500×8000=4000000(元)
(2)出碴成本=48000×15=720000(元)
两项合计：4720000元。
方案2成本计算：(1)斜井施工成本=300×10000=3000000(元)
(2)出碴成本=48000×20=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。
[分析]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。
包含此试题的试卷
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