循化隧道施工方案

循化隧道施工方案一、工程概况1.1隧道基本参数循化隧道为分离式双向四车道高速公路隧道，左线全长771m，起止桩号Z2K13+185～Z2K13+956，进出口设计高程分别为2048.60m、2032.14m；右线全长795m，起止桩号MK13+160～MK13+955，进出口设计高程分别为2048.90m、2031.86m。隧道最大埋深约240m，均属中隧道，采用"一"字型纵坡，坡降-2.14～-2.13%。设计速度80Km/h，建筑限界宽10.25m，净高5.0m。1.2工程地质条件隧址区位于青藏高原东北缘，青海省东南部黄河右岸沟谷中，属干旱、半干旱大陆性气候，年平均气温8.5℃，极端最低气温-19.9℃，多年平均降水量262.8mm，降雨集中在6-9月。隧道穿越地层主要为新第三系粉砂质泥岩夹含砾砂岩（N2l），进出口位于黄河公伯峡库区，地形陡峻，无道路通行，交通条件极差。1.3水文地质特征隧址区地下水主要为基岩裂隙水，受大气降水补给，向黄河排泄。根据水文地质试验结果，隧道涌水量预测为中等，雨季可能出现集中涌水。地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，施工中需采取防腐措施。1.4围岩分级根据勘察资料，隧道围岩分级如下：洞口段（埋深0-30m）：Ⅴ级围岩，岩性为含角砾粘质粉土，松散～稍密状，稳定性差洞身段（埋深30-150m）：Ⅳ级围岩，粉砂质泥岩夹含砾砂岩，中风化，节理较发育深埋段（埋深150-240m）：Ⅲ级围岩，粉砂质泥岩，微风化，整体性较好1.5不良地质现象隧址区存在的不良地质主要包括：洞口段滑坡、崩塌：进出口位于库区陡崖部位，存在潜在滑塌风险断层破碎带：洞身穿越2条小规模断层，宽度1-3m，可能出现突水突泥高地温：深埋段局部可能出现地温异常（＞25℃）季节性冻土：冬季洞口段可能出现冻土现象，影响施工二、施工总体部署2.1施工组织架构设立项目经理部，下设5个专业部门和3个施工工区：管理部门：工程技术部、安全质量部、物资设备部、计划合同部、综合管理部施工工区：进口工区、出口工区、机电安装工区专业班组：开挖班、支护班、衬砌班、机电班、运输班、拌合班2.2施工平面布置由于隧道进出口位于库区，交通条件极差，施工平面布置采用"水上运输+洞内外结合"模式：材料运输：在库区设置临时码头，采用船舶运输主要材料洞口布置：进出口各设1个拌合站、材料堆场、空压机房和办公生活区洞内布置：设置洞内临时蓄水池、变压器、通风机房和排水系统弃渣场：在出口下游2km处设置集中弃渣场，采用船舶运输弃渣2.3施工进度计划总工期18个月，关键线路如下：准备阶段（1个月）：码头建设、施工便道、临时设施洞口工程（3个月）：边仰坡防护、管棚施工、洞口开挖洞身开挖支护（10个月）：分区分段开挖支护，月平均进尺80m二次衬砌（6个月）：滞后开挖面30-50m进行机电安装及收尾（3个月）：通风、照明、消防系统安装调试2.4资源配置主要施工设备配置：开挖设备：液压凿岩台车2台，挖掘机2台，装载机2台支护设备：湿喷机4台，锚杆钻机4台，注浆机2台运输设备：自卸汽车8辆，洞内有轨运输系统1套通风设备：轴流风机2台（功率110kW），风筒φ1.5m排水设备：多级离心泵4台（扬程100m）拌合设备：JS500拌合站2套，配料机2套三、主要施工方法3.1总体施工方案隧道采用新奥法施工，进出口双向掘进，主要施工方法如下：Ⅴ级围岩段：采用CRD法（交叉中隔壁法）开挖Ⅳ级围岩段：采用台阶法开挖，台阶长度3-5mⅢ级围岩段：采用全断面法开挖3.2洞口工程施工3.2.1洞口边仰坡防护边仰坡开挖：采用分层开挖，每层高度2m，坡度1:1.25防护措施：喷射C20混凝土（厚10cm）+φ8钢筋网（间距20×20cm）+系统锚杆（φ22，长3.5m，间距1.2×1.2m）截排水系统：设置截水沟、排水沟和集水井，防止雨水冲刷边坡3.2.2管棚施工洞口段采用大管棚超前支护：管棚参数：φ108mm无缝钢管，壁厚6mm，长15m，环向间距40cm施工工艺：施作导向墙：C25混凝土，厚80cm，内设2榀I18型钢拱架钻孔：采用地质钻机钻孔，孔径127mm，孔深15.5m顶进钢管：采用液压顶进机将钢管顶入孔内注浆：管内注入水泥浆，水灰比1:1，注浆压力0.5-1.0MPa3.3洞身开挖施工3.3.1Ⅴ级围岩CRD法施工施工步骤：超前支护：φ42小导管（长4.5m，环向间距30cm）+注浆加固开挖①部（左上导坑）：面积约15m²，进尺0.5m/循环初期支护：喷射C25混凝土（厚25cm）+格栅钢架（间距0.6m）+锚杆（φ22，长3.5m）依次开挖②部（右上导坑）、③部（左下导坑）、④部（右下导坑），每部开挖后立即施作支护拆除临时中隔壁，施作仰拱和填充全断面施作二次衬砌3.3.2Ⅳ级围岩台阶法施工施工步骤：超前支护：φ42小导管（长3.5m，环向间距40cm）上台阶开挖：高度5m，进尺1.5m/循环，采用光面爆破上台阶初期支护：喷射C25混凝土（厚20cm）+型钢钢架（间距1.0m）+锚杆（φ22，长3.0m）下台阶开挖：滞后上台阶5-10m，左右错开开挖，高度3.5m下台阶初期支护：同上部，增设锁脚锚杆（φ25，长4.0m）施作仰拱和填充：滞后下台阶5-10m二次衬砌：滞后仰拱15-20m，采用全断面衬砌台车3.3.3Ⅲ级围岩全断面法施工施工步骤：超前地质预报：采用TSP和超前钻探，预测前方地质情况全断面开挖：进尺3.0m/循环，光面爆破，控制超挖初期支护：喷射C25混凝土（厚10cm）+系统锚杆（φ20，长2.5m，间距1.5×1.5m）施作仰拱：滞后开挖面20-30m二次衬砌：滞后仰拱30-50m，采用全断面衬砌台车3.4钻爆设计根据不同围岩级别，采用差异化钻爆参数：Ⅴ级围岩CRD法钻爆参数炮孔直径：φ42mm周边眼间距：40cm，抵抗线50cm装药结构：间隔装药，周边眼装药量0.15kg/m起爆网络：非电毫秒雷管，导爆管起爆循环进尺：0.5-0.8m，炮孔利用率85%Ⅳ级围岩台阶法钻爆参数炮孔直径：φ42mm周边眼间距：50cm，抵抗线60cm装药结构：连续装药，周边眼装药量0.2kg/m起爆网络：非电毫秒雷管，导爆管起爆循环进尺：1.5m，炮孔利用率90%Ⅲ级围岩全断面法钻爆参数炮孔直径：φ42mm周边眼间距：60cm，抵抗线70cm装药结构：光面爆破专用炸药，空气间隔装药起爆网络：非电毫秒雷管，导爆管起爆循环进尺：3.0m，炮孔利用率95%3.5装碴运输Ⅴ级围岩段：采用人工配合小型挖掘机装碴，有轨运输Ⅳ、Ⅲ级围岩段：采用侧卸式装载机装碴，无轨运输洞内运输：采用20t自卸汽车，洞内设置会车道出碴：进口工区通过隧道运输至出口，统一由出口经船舶运至弃渣场四、支护体系设计4.1初期支护根据围岩级别，初期支护参数如下：Ⅴ级围岩支护参数喷射混凝土：C25，厚25cm，分两次喷射（初喷5cm，复喷20cm）锚杆：系统锚杆+锁脚锚杆，φ22药卷锚杆，长3.5m，间距0.8×0.8m钢筋网：φ8钢筋，网格间距15×15cm，双层布置钢架：I20格栅钢架，间距0.6m/榀，设纵向连接筋（φ22，间距1.0m）超前支护：φ42小导管，长4.5m，环向间距30cm，注浆加固Ⅳ级围岩支护参数喷射混凝土：C25，厚20cm，分两次喷射锚杆：系统锚杆+锁脚锚杆，φ22中空注浆锚杆，长3.0m，间距1.2×1.2m钢筋网：φ8钢筋，网格间距20×20cm，单层布置钢架：I18型钢钢架，间距1.0m/榀，设纵向连接筋（φ20，间距1.0m）超前支护：φ42小导管，长3.5m，环向间距40cmⅢ级围岩支护参数喷射混凝土：C25，厚10cm，一次喷射锚杆：系统锚杆，φ20砂浆锚杆，长2.5m，间距1.5×1.5m钢筋网：局部设置，φ6钢筋，网格间距25×25cm钢架：不设系统钢架，局部薄弱段设置I16型钢钢架，间距2.0m/榀超前支护：局部断层破碎带设置φ42小导管4.2二次衬砌二次衬砌采用C30防水混凝土，抗渗等级P8，厚度如下：Ⅴ级围岩段：60cmⅣ级围岩段：50cmⅢ级围岩段：40cm衬砌结构设计：主筋：φ22钢筋，间距20cm分布筋：φ12钢筋，间距25cm保护层厚度：迎水面5cm，背水面3cm施工缝：设置橡胶止水带和遇水膨胀止水条变形缝：洞口段、断层破碎带处设置，宽度2cm，采用中埋式止水带4.3辅助支护措施针对特殊地质段，采取以下辅助支护措施：断层破碎带处理超前地质预报：TSP203超前地质预报+超前钻探超前支护：φ108管棚（长10m）+小导管注浆加强支护：缩小钢架间距至0.6m，增设双层钢筋网注浆加固：采用前进式分段注浆，注浆压力2.0-2.5MPa涌水段处理排水措施：设置环向排水盲管+纵向排水管+横向导水管堵水措施：采用水泥-水玻璃双液注浆，凝胶时间30-60s加强支护：增设防水板（厚度1.5mm），采用无钉铺设工艺高地温段处理通风降温：加强机械通风，必要时采用冰雾降温隔热措施：喷射混凝土中掺加隔热材料，降低导热系数耐高温材料：选用耐高温锚杆和防水材料五、防排水系统施工5.1防水系统防水层施工材料选择：1.5mm厚EVA防水板+400g/m²无纺布缓冲层施工工艺：无钉铺设，热风焊接搭接宽度：长边10cm，短边15cm，双缝焊接质量检查：充气检测（压力0.2MPa，保持15min压力下降≤10%）施工缝防水环向施工缝：设置中埋式橡胶止水带（宽30cm）+遇水膨胀止水条（宽20mm）纵向施工缝：设置钢边橡胶止水带（宽35cm）+止水胶施工工艺：止水带居中布置，固定牢固，避免浇筑混凝土时移位变形缝防水结构：中埋式橡胶止水带+外贴式止水带+填缝材料材料：止水带采用CR型橡胶，填缝材料采用聚氨酯密封胶施工：缝内填充聚乙烯泡沫板，表面采用防水砂浆抹平5.2排水系统洞内排水系统环向排水盲管：φ100mm软式透水管，每10m设置一道纵向排水盲管：φ150mm双壁波纹管，沿两侧墙角布置横向导水管：φ100mmPVC管，间距10m，坡度2%排水沟：中心排水沟（宽40cm，深50cm）+侧沟（宽30cm，深40cm）洞口排水系统截水沟：在洞口边仰坡顶5m处设置，宽60cm，深80cm排水沟：洞口至路基段设置，宽50cm，深60cm，M7.5浆砌片石砌筑集水井：洞口处设置，容积10m³，配备排水泵（扬程50m）5.3排水施工要点排水盲管安装：紧贴围岩表面，固定牢固，确保排水通畅防水板与排水盲管衔接：防水板包裹排水盲管，避免水流进入二次衬砌排水沟施工：确保坡度不小于2%，采用C20混凝土浇筑，表面抹光排水系统检查：定期清理，确保排水畅通，特别是雨季前全面检查六、特殊地质段施工措施6.1洞口段施工边仰坡防护开挖前先施工截水沟，防止雨水冲刷边坡采用分层开挖，每层高度2m，坡度1:1.25开挖后立即喷射5cm厚C20混凝土封闭坡面设置系统锚杆（φ22，长3.5m，间距1.0×1.0m）+钢筋网（φ8，间距20×20cm）管棚施工导向墙施工：C25混凝土，截面尺寸1.0m×0.8m，内设2榀I18型钢拱架管棚钻孔：采用地质钻机，孔径127mm，孔深15.5m，外插角1-2°钢管安装：采用液压顶进法，钢管连接采用丝扣连接，确保同心度注浆：水泥浆水灰比1:1，注浆压力0.5-1.0MPa，注浆结束标准为进浆量小于5L/min，稳压30min洞口段开挖采用CRD法开挖，循环进尺0.5m初期支护紧跟开挖面，格栅钢架间距0.6m/榀及时施作仰拱，形成闭合结构洞门施工：采用"早进晚出"原则，洞口段衬砌加强6.2断层破碎带施工超前地质预报TSP203超前地质预报：每50m进行一次，预报前方100m范围内地质情况超前钻探：采用水平地质钻机，钻孔深度30m，搭接长度5m地质雷达：对异常段进行加密探测，确定断层位置和规模施工措施超前支护：φ108管棚（长10m）+φ42小导管（长5m）注浆加固开挖方法：CRD法，循环进尺0.5m，减少对围岩扰动支护加强：I22型钢钢架，间距0.5m/榀，双层钢筋网（φ8，间距15×15cm）注浆加固：采用前进式分段注浆，注浆材料为水泥-水玻璃双液浆，注浆压力2.0-2.5MPa监控量测：加密量测频率，每天2次，根据量测结果调整支护参数6.3涌水段施工排水措施掌子面积水：设置集水井（容积5m³），配备潜水泵（扬程50m，流量50m³/h）围岩渗水：环向排水盲管+纵向排水管，将水引至中心排水沟集中涌水：采用管棚引流，设置排水孔（φ100mm），将水引入排水沟堵水措施局部涌水：采用速凝混凝土封闭，埋设排水管引流大面积渗水：采用注浆加固，水泥-水玻璃双液浆，凝胶时间30-60s断层涌水：采用全断面帷幕注浆，注浆圈厚度3-5m，注浆压力2.5-3.0MPa安全措施配备备用排水设备，确保突然涌水时能及时排出设置防水闸门，在可能发生大规模涌水地段预留安装位置加强监测，设置水位观测点，实时监测涌水量变化制定应急预案，定期进行涌水应急演练6.4季节性冻土段施工防冻措施材料保温：水泥、砂石料采取保温措施，确保拌合用水温度≥5℃混凝土冬季施工：掺加早强防冻剂，保证入模温度≥10℃，采用蒸汽养护机械设备：配备防冻液，夜间停用设备及时放水，防止冻裂洞口保温：设置保温棚，采用暖气加热，确保洞内温度≥5℃冻土开挖采用机械开挖，避免爆破扰动冻土结构开挖后立即喷射混凝土封闭，防止冻土融化加强支护，采用早强混凝土，缩短养护时间滞后二次衬砌距离控制在30m以内，减少暴露时间七、监控量测7.1量测项目根据新奥法施工要求，设置以下量测项目：必测项目：洞内外观察、周边位移、拱顶下沉、净空变化选测项目：围岩压力、锚杆轴力、钢架应力、衬砌应力、渗流量7.2量测频率开挖面距量测断面＜2B时：1-2次/天2B≤开挖面距量测断面＜5B时：1次/2天开挖面距量测断面≥5B时：1次/周（注：B为隧道开挖宽度）7.3量测断面布置Ⅴ级围岩：间距5mⅣ级围岩：间距10mⅢ级围岩：间距20m特殊地段（断层、涌水段）：间距3-5m7.4数据处理与应用数据处理：采用计算机辅助分析，绘制位移-时间曲线变形速率控制标准：Ⅴ级围岩：≤5mm/dⅣ级围岩：≤10mm/dⅢ级围岩：≤15mm/d稳定判断标准：变形速率＜0.2mm/d，且累计变形量达到预计总变形量的80%信息反馈：根据量测结果调整支护参数和施工方法，实现动态设计八、安全质量保证措施8.1安全保证措施洞口安全设置安全警示标志，严禁非施工人员进入边仰坡定期检查，雨后必查，发现滑塌迹象立即处理洞口段设置防护棚，防止落石伤人配备应急救援设备，包括担架、急救箱、应急灯等洞内安全通风要求：保证洞内氧气含量≥20%，粉尘浓度≤2mg/m³照明要求：作业面照度≥30lux，人行通道照度≥5lux用电安全：采用TN-S接零保护系统，定期检测接地电阻爆破安全：设置爆破警戒区，严格执行爆破作业规程防火措施：配备消防器材，易燃易爆物品单独存放高海拔施工特殊措施劳动保护：配备氧气瓶、防寒用品，设置医务室工时调整：每班工作时间不超过6小时，避免疲劳作业人员培训：进行高原适应性培训，定期体检应急预案：制定高原反应应急预案，配备急救设备8.2质量保证措施原材料控制水泥：选用P.O42.5级水泥，进场进行强度、安定性检验钢筋：采用HRB400级钢筋，进场进行力学性能检验防水材料：EVA防水板进行拉伸强度、耐穿刺性检验外加剂：选用符合规范要求的外加剂，进行兼容性试验施工过程控制开挖质量：控制超挖（平均线性超挖≤15cm），欠挖严禁喷射混凝土：厚度检查（每10m检查一个断面），强度检测（每50m³一组试块）锚杆施工：拉拔试验（每300根一组，每组3根），抗拔力≥设计值的90%衬砌施工：模板安装偏差（轴线偏差≤10mm，高程偏差≤±5mm）防水层：完整性检查（无破损、无褶皱），焊接质量检查（充气试验）质量检测第三方检测：委托第三方机构进行质量检测无损检测：采用地质雷达检测衬砌厚度和空洞实体检测：衬砌强度、厚度、钢筋保护层厚度检测竣工验收：按照规范要求进行分部分项工程验收九、环境保护措施9.1水土保持施工废水处理：设置沉淀池（三级，总容积50m³），处理后回用生活污水处理：设置化粪池和一体化处理设备，达标排放水土保持：弃渣场设置挡渣墙、截水沟和排水系统，防止水土流失植被恢复：施工结束后对临时用地进行植被恢复，恢复率≥90%9.2噪声控制设备选型：选用低噪声设备，对高噪声设备采取减振措施作业时间：避免夜间（22:00-6:00）施工，确需施工时噪声≤55dB隔声措施：空压机房设置隔声棚，降低噪声传播监测措施：定期进行噪声监测，确保符合环保标准9.3粉尘控制拌合站：设置封闭式拌合站，安装降尘装置出碴运输：车辆加盖篷布，出场前冲洗轮胎洞内通风：加强通风，降低粉尘浓度（≤2mg/m³）爆破降尘：爆破后喷雾降尘，30min后进入掌子面9.4生