东泰隧道施工方案

东泰隧道施工方案一、工程概况1.1项目背景与建设规模东泰隧道为双向四车道高速公路隧道，设计时速80km/h，左线全长2860m，右线全长2820m，最大埋深320m。隧道净空断面采用三心圆结构，建筑限界宽10.25m、高5.0m，衬砌后断面面积62.5㎡。隧道进口位于山东省淄博市桓台县境内，出口连接济微高速主线，是区域路网贯通的关键控制性工程。1.2主要技术标准设计荷载：公路-Ⅰ级设计使用年限：100年防水等级：二级（拱墙不渗水，路面无积水）抗震设防烈度：Ⅶ度（按Ⅷ度构造设防）通风方式：采用分段纵向式通风，设置3处射流风机房照明系统：进口段采用高压钠灯过渡照明，基本段采用LED节能灯具1.3主要工程量项目单位左线数量右线数量备注Ⅳ级围岩开挖m³4860047200占比65%Ⅴ级围岩开挖m³2580024900占比35%喷射混凝土m³32403180C25早强混凝土锚杆支护m8640084600Φ22中空注浆锚杆二次衬砌m³1280012600C35防水混凝土仰拱填充m³52005100C20混凝土防排水系统m²1860018400EVA防水板+环纵向排水管二、工程地质与水文条件2.1地形地貌隧道穿越鲁中低山丘陵区，进口段为缓坡地貌，坡度15°~25°，覆盖层厚度2~5m；出口段地势陡峭，坡度30°~45°，基岩裸露。洞身穿越两条近南北向山脊，最大相对高差280m，地表植被以温带落叶阔叶林为主。2.2地层岩性根据勘察资料，隧道穿越地层自新至老依次为：第四系坡积层（Qdl）：黄褐色粉质黏土，厚0~5m，松散~稍密，含碎石10%~20%侏罗系砂岩（J）：青灰色中厚层状，中风化，节理裂隙发育，RQD=60%~75%石炭系石灰岩（C）：灰白色厚层状，局部夹泥岩夹层，岩溶中等发育，Kv=0.4~0.6奥陶系白云岩（O）：灰黑色薄层状，微风化，岩体完整，RQD＞85%2.3地质构造隧道洞身发育F1、F2两条主要断层：F1断层：位于K1+240~K1+310段，走向NE30°，倾向NW，倾角75°，破碎带宽5~8m，由断层泥、糜棱岩及角砾岩组成，导水性强F2断层：位于K2+180~K2+250段，走向NW45°，倾向SW，倾角60°，破碎带宽3~5m，节理密集带延伸约30m2.4水文地质隧道区域地下水类型包括：松散岩类孔隙水：主要分布于进口坡积层，富水性弱，渗透系数k=0.5~1.2m/d碳酸盐岩岩溶水：集中在石炭系灰岩段，发育溶蚀裂隙及小型溶洞，最大涌水量预计800m³/d基岩裂隙水：砂岩及白云岩裂隙中，水量受季节影响显著，枯水期涌水量约150m³/d2.5不良地质岩溶：K1+850~K1+980段石灰岩区存在3处规模不等的溶洞，最大洞径约5m，充填粉质黏土及碎石断层破碎带：F1、F2断层段岩体极破碎，易发生突水突泥风险高地应力：埋深＞250m段存在轻微岩爆可能性，地应力值12~18MPa三、施工总体部署3.1施工组织架构设立项目经理部，配置“五部两室”：工程技术部、安全质量部、物资设备部、计划合同部、财务部、综合办公室、试验室。现场管理采用“项目经理-项目副经理-工区主任-作业队长”四级管理体系，高峰期投入施工人员380人，其中专业技术人员65人。3.2施工分区与流程隧道采用双向四洞口施工方案，设置进口左线、进口右线、出口左线、出口右线四个工区，各工区独立组织施工。总体流程如下：施工准备阶段（3个月）：场地平整、便道修建、临时设施搭设、设备进场洞口工程阶段（2个月）：边仰坡开挖与支护、洞门施工洞身开挖阶段（18个月）：分区分段开挖支护，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法，Ⅲ级围岩采用全断面法二次衬砌阶段（12个月）：滞后开挖面30~50m跟进施工附属工程阶段（6个月）：机电安装、装饰装修、绿化恢复竣工验收阶段（3个月）：分部分项工程验收、竣工资料编制3.3施工平面布置进口工区：设置混凝土搅拌站（HZS90型）、钢筋加工棚（30m×20m）、材料仓库（20m×15m）、机械设备停放区及生活区，占地面积约15亩出口工区：设置同类型搅拌站及辅助设施，因地形限制，采用阶梯式布置，占地面积约12亩施工便道：新建双车道便道2.5km，宽4.5m，泥结碎石路面，最大纵坡8%弃渣场：选择进口右侧1.2km处山谷型弃渣场，容量15万m³，设置挡渣墙及截排水沟3.4施工进度计划采用Project软件编制四级进度计划体系，关键线路为：洞口工程→洞身开挖支护→二次衬砌→机电安装。计划总工期36个月，各主要节点控制如下：第3个月：完成施工准备及临建工程第12个月：进口工区掘进至F1断层段第18个月：出口工区掘进至F2断层段第24个月：实现隧道双洞贯通第30个月：完成二次衬砌施工第36个月：全线竣工验收四、主要施工方法4.1洞口工程边仰坡开挖：采用挖掘机配合自卸车施工，自上而下分层开挖，每层高度2m，坡度1:0.75。开挖前先施作截水沟，防止雨水冲刷坡面坡面防护：喷射10cm厚C20混凝土，布设Φ8@20×20cm钢筋网，打入Φ22砂浆锚杆，长度3.5m，间距1.5×1.5m洞门施工：采用明挖法施工，C30钢筋混凝土结构，基础嵌入中风化岩层≥1.5m，洞门墙设置Φ100排水孔，间距2×2m，向外倾斜5%4.2洞身开挖4.2.1Ⅳ级围岩段（台阶法）上部开挖：循环进尺1.5m，采用光面爆破，周边眼间距45cm，抵抗线60cm，装药集中度0.25kg/m下部开挖：滞后上部3~5m，分左右两侧错开施工，避免同时开挖导致拱脚失稳出碴运输：采用侧卸式装载机装碴，15t自卸汽车运输，洞内运输速度控制在15km/h以内4.2.2Ⅴ级围岩段（CRD法）分部开挖：将断面分为4个导洞，Ⅰ、Ⅱ部超前Ⅲ、Ⅳ部5~8m，每个导洞循环进尺0.5~0.8m临时支护：设置Φ42锁脚锚杆，长度4.5m，每榀钢架设置4根；临时中隔壁采用I18工字钢，纵向间距0.6m爆破控制：采用微震控制爆破，单响药量不超过50kg，振速控制在1.5cm/s以内4.2.3断层破碎带施工超前地质预报：采用地质雷达与超前钻探相结合，每循环预报30m，验证10m超前支护：Φ108管棚，长度30m，环向间距40cm，管内注浆采用水泥-水玻璃双液浆，水灰比1:1开挖方式：采用短台阶七步开挖法，循环进尺0.5m，及时施作初期支护，封闭成环4.3初期支护喷射混凝土：分两层施工，初喷4cm厚C25早强混凝土，终喷至设计厚度，采用湿喷工艺，工作风压0.4~0.6MPa锚杆施工：Ⅳ级围岩采用Φ22中空注浆锚杆，长度3.5m，间距1.2×1.2m；Ⅴ级围岩采用Φ25自进式锚杆，长度4.5m，间距0.8×0.8m钢拱架安装：Ⅳ级围岩采用I20b工字钢，间距1.2m；Ⅴ级围岩采用I25a工字钢，间距0.6m，拱架连接板采用10mm厚钢板，螺栓连接钢筋网铺设：Φ8@15×15cm钢筋网，搭接长度30d，保护层厚度≥3cm4.4二次衬砌施工准备：检查初期支护表面平整度，对超挖部位采用同级混凝土回填，欠挖部位进行凿除处理模板安装：采用12m长液压整体衬砌台车，模板厚度10mm，刚度验算满足规范要求，台车定位偏差≤5cm混凝土浇筑：C35P8防水混凝土，坍落度180±20mm，采用输送泵分层浇筑，每层厚度≤50cm，振捣采用插入式振捣棒，振捣时间20~30s养护：浇筑完成后12h内覆盖保湿，养护期不少于14d，混凝土强度达到85%后方可拆模4.5防排水工程防水层施工：采用1.5mm厚EVA防水板，无钉铺设工艺，搭接宽度10cm，热熔焊接，焊缝宽度≥1.5cm，采用气密性检测，压力保持15min下降≤2kPa排水系统：环向设置Φ50打孔波纹管，纵向设置Φ100双壁波纹管，间距10m；横向设置Φ150PVC排水管，间距5m，坡度2%止水带安装：施工缝设置中埋式钢边止水带，变形缝设置背贴式止水带+中埋式止水带双重防水措施，止水带搭接长度≥10cm4.6特殊地质处理4.6.1岩溶处理小型溶洞（直径＜2m）：采用C20混凝土回填，顶部设置Φ100排气管大型溶洞（直径≥2m）：采用“管棚+型钢拱架+混凝土回填”方案，先施作Φ127管棚，间距30cm，再安装I25a工字钢拱架，间距0.5m，最后分层回填C25混凝土4.6.2突水突泥防治超前堵水：采用深孔注浆，孔深30m，间距1.5m，浆液采用水泥-水玻璃双液浆，凝胶时间控制在30~60s排水降压：在掌子面设置集水井，配备2台200m³/h排水泵，形成独立排水系统应急响应：储备速凝混凝土、棉絮、木楔等应急物资，现场设置预警信号系统五、施工机械设备配置5.1开挖设备设备名称型号规格数量功率/能力用途凿岩台车AtlasBoomerXE4台钻孔直径45~102mm炮孔钻设挖掘机CAT336D6台1.6m³铲斗土方开挖、装碴装载机ZL50GN4台3m³铲斗洞内出碴自卸汽车斯太尔15t12台15m³车厢弃碴运输5.2支护设备设备名称型号规格数量主要参数用途湿喷机TK9614台喷射能力5m³/h混凝土喷射锚杆钻机MZ1206台钻孔深度5m锚杆施工注浆泵HBW150/104台工作压力10MPa锚杆注浆、超前注浆钢筋弯曲机GW404台弯曲直径6~40mm钢筋加工5.3衬砌设备设备名称型号规格数量主要参数用途液压衬砌台车12m整体式4台模板面积85m²/台二次衬砌施工混凝土输送泵HBT80C4台理论排量80m³/h混凝土输送振捣棒ZN5016台振捣深度2m混凝土振捣防水板爬焊机TPO-15004台焊接速度1.5~2m/min防水板焊接5.4辅助设备设备名称型号规格数量主要参数用途轴流风机SDS-No11.28台风量2200m³/min洞内通风柴油发电机200GF4台200kW备用电源注浆记录仪ZJ-64台压力精度±0.1MPa注浆参数监测地质雷达SIR-40002台探测深度50m超前地质预报六、质量控制措施6.1原材料控制材料进场检验：水泥、钢筋、防水材料等主要材料必须具有出厂合格证及质保单，进场后按规定频率进行抽样送检，合格后方可使用混凝土配合比：根据不同部位要求，提前进行配合比设计，喷射混凝土初凝时间≤10min，终凝时间≤30min；二次衬砌混凝土抗渗等级≥P8材料存储：钢材、水泥等材料设置防雨棚，分类堆放，挂牌标识；防水板存放于干燥通风处，远离火源6.2工序质量控制6.2.1开挖质量超挖控制：Ⅳ级围岩平均超挖≤15cm，最大超挖≤25cm；Ⅴ级围岩平均超挖≤20cm，最大超挖≤30cm轮廓平整度：采用激光断面仪检测，每5m一个断面，与设计轮廓偏差≤±10cm爆破效果：半孔率≥85%（硬岩）、≥75%（软岩），岩块最大粒径≤40cm6.2.2支护质量喷射混凝土：厚度采用凿孔法检测，每10m检查一个断面，每个断面检查5点，合格率≥90%锚杆施工：抗拔力试验每300根一组，每组3根，抗拔力≥设计值的90%钢拱架安装：拱架间距偏差±5cm，垂直度偏差≤2°，高程偏差±5cm6.2.3衬砌质量混凝土强度：每50m³留置1组标准养护试件，强度达到设计值的115%以上厚度检测：采用超声波检测，每20m一个断面，厚度不足点不超过10%，最小值不小于设计值的90%表面平整度：2m靠尺检查，偏差≤5mm/m6.3检测与监测第三方检测：委托具有资质的检测单位进行原材料、半成品及实体质量检测，检测频率符合规范要求监控量测：按《公路隧道施工技术规范》要求，开展以下监测项目：洞内外观察：每日1次周边位移：测点间距10~20m，采用收敛计，精度0.1mm拱顶下沉：与周边位移同步监测，采用水准仪，精度0.5mm净空变化：每50m一个断面，采用全站仪，精度1mm数据处理：建立监测数据台账，采用回归分析预测围岩变形趋势，当位移速率＞5mm/d时，加密监测频率并采取加强措施七、安全生产管理7.1安全保证体系组织保障：成立安全生产领导小组，项目经理任组长，配备专职安全员8名，各作业班组设兼职安全员制度建设：制定安全生产责任制、安全技术交底、安全教育培训等28项管理制度，落实“一岗双责”应急管理：编制突水突泥、坍塌、火灾等专项应急预案，每季度组织1次应急演练，配备应急救援队伍30人7.2专项安全措施7.2.1洞口安全设置防护栏杆，高度1.2m，刷红白警示漆，悬挂安全警示标志洞口20m范围内严禁堆放易燃易爆物品，配备4组MFZ/ABC4型灭火器边仰坡监测：设置沉降观测点，每3天观测1次，变形速率超过5mm/d时停工处理7.2.2洞内施工安全照明：采用36V安全电压，每10m设置一盏防爆灯，照度≥30lux通风：保证洞内每人每分钟新鲜空气供应量≥3m³，瓦斯浓度超过0.5%时立即停工通风用电安全：采用TN-S接零保护系统，洞内电缆架空敷设，高度≥2.5m，配电箱设置防雨、防触电保护装置7.2.3爆破作业安全爆破器材管理：建立“双人双锁”管理制度，领用、退库登记台账齐全爆破警戒：警戒半径300m，设置警示标志和岗哨，爆破前发出声光预警信号哑炮处理：爆破后等待15min方可进入掌子面，哑炮处理采用诱爆法，严禁掏挖7.3职业健康防护粉尘控制：采用湿式凿岩，爆破后喷雾降尘，作业人员佩戴防尘口罩，洞内粉尘浓度≤2mg/m³噪音防护：凿岩台车、通风机等设备设置隔音罩，操作人员佩戴耳塞，噪音≤85dB高温作业：夏季洞内温度超过30℃时，采取通风降温措施，缩短连续作业时间，配备防暑药品八、环境保护措施8.1水土保持表土剥离：洞口及弃渣场表土剥离厚度50cm，集中堆放，用于后期植被恢复排水系统：施工区设置截水沟、沉淀池，废水经三级沉淀后排放，悬浮物含量≤150mg/L弃渣管理：分层碾压堆放，边坡坡度1:1.5，顶面设置2%排水坡，周边设置截水沟8.2大气污染防治扬尘控制：施工便道每日洒水3次，运输车辆加盖篷布，出场前冲洗轮胎废气排放：机械设备定期维护保养，减少尾气排放；搅拌站设置粉尘收集装置，排放浓度≤10mg/m³爆破烟尘：采用毫秒延期爆破，减少一次起爆药量，爆破后加强通风，降低洞内烟尘浓度8.3噪声与振动控制噪声限值：昼间≤70dB，夜间≤55dB，敏感区域设置隔声屏障，高度3m振动控制：爆破振动速度≤1.5cm/s，临近建筑物处设置减振沟，深度2m，宽度1m作业时间：夜间22:00至次日6:00禁止进行爆破、强噪声作业，确需施工时办理夜间施工许可8.4生态保护植被保护：尽量减少地表植被破坏，施工便道避开古树名木，临时用地到期后及时恢复野