非爆破隧道掘进施工方案

非爆破隧道掘进施工方案一、工程概况1.1项目背景本隧道工程位于某山区公路改建项目K3+200~K4+500段，为分离式双向四车道隧道，左线长1280m，右线长1320m，设计时速80km/h。隧道穿越地层主要为中风化砂岩夹页岩，局部存在断层破碎带，最大埋深约280m。根据现场勘察及周边环境要求，隧道施工需采用非爆破掘进工艺，以减少对周边山体稳定及居民生活的影响。1.2主要技术指标项目左线参数右线参数隧道长度1280m1320m净空断面10.25m×5.0m（宽×高）10.25m×5.0m（宽×高）设计坡度+2.5%+2.5%围岩级别Ⅱ~Ⅳ级Ⅱ~Ⅳ级支护类型复合式衬砌复合式衬砌1.3工程地质条件隧道穿越地层主要为：进口段（K3+200~K3+500）：Ⅳ级围岩，中风化砂岩，节理裂隙发育，岩体完整性较差；洞身段（K3+500~K4+300）：Ⅱ~Ⅲ级围岩，中风化砂岩夹页岩，岩体较完整，层理走向与隧道轴线夹角约60°；出口段（K4+300~K4+500）：Ⅲ~Ⅳ级围岩，强风化砂岩，局部含碎石土夹层。地下水位位于隧道拱顶以上5~15m，涌水量约50~80m³/d，水质对混凝土结构具弱腐蚀性。二、施工准备2.1技术准备图纸会审与技术交底组织技术人员对设计图纸进行会审，重点核查隧道轴线、断面尺寸、支护参数等关键信息，形成图纸会审记录。编制详细的技术交底文件，对施工班组进行分层次交底，确保各工序施工人员明确技术要求。施工测量放样建立隧道施工控制网，采用全站仪按二级导线精度进行隧道中线和高程测量，洞口布设不少于3个平面控制点和2个高程控制点。洞内每隔50m设置一个导线点和水准点，每次开挖前进行掌子面放样，确保开挖轮廓符合设计要求。地质超前预报采用地质雷达和超前钻探相结合的方法进行地质预报。地质雷达每10~15m探测一次，超前钻探采用Φ108mm钻孔，钻探深度为30m，搭接长度不小于5m，及时掌握掌子面前方地质情况，为调整施工参数提供依据。2.2现场准备施工便道与场地布置修建从既有公路至隧道洞口的施工便道，宽度4.5m，采用20cm厚C20混凝土硬化。洞口左侧设置拌合站（容量50m³/h）、钢筋加工棚（30m×15m）、材料堆放区及办公生活区，右侧设置机械设备停放区和弃渣场，场地四周设置排水沟和截水沟，防止雨水冲刷。临时设施建设安装2台200kW柴油发电机作为备用电源，确保施工期间连续供电。搭建通风系统，采用轴流风机（功率37kW）通过Φ1.2m风筒向洞内送风，风量不小于3m³/min·人。设置洞内临时供水系统，从山涧引水至高位水池（容量50m³），通过Φ100mm钢管输送至各用水点。机械设备配置主要施工机械设备包括：悬臂式掘进机（EBZ200型，切割功率200kW）2台、装载机（ZL50型）2台、自卸汽车（20t）8辆、湿喷机（TK961型）2台、注浆机（HJB-3型）2台、锚杆钻机（MQT-130型）4台、混凝土输送泵（HBT60型）1台、空压机（20m³/min）2台等，所有设备进场前进行调试，确保性能良好。2.3材料准备原材料采购与检验钢筋、水泥、砂石料等主要材料从具有相应资质的供应商采购，进场时提供出厂合格证和质量证明文件。钢筋按批次进行力学性能检验，水泥进行强度、安定性检验，砂石料进行级配、含泥量检验，所有材料经检验合格后方可使用。材料储存与管理水泥采用散装水泥罐储存，分不同厂家、强度等级分别存放，做好防潮措施。砂石料分类堆放，设置隔离墙，防止混料，场地采用15cm厚C15混凝土硬化并设置排水坡度。钢筋架空堆放，覆盖防雨布，防止锈蚀。三、主要施工方法3.1总体施工流程隧道采用“新奥法”原理组织施工，Ⅳ级围岩段采用“环形开挖预留核心土法”，Ⅱ~Ⅲ级围岩段采用“全断面开挖法”，施工流程为：超前支护→开挖→出渣→初期支护→防水层施工→二次衬砌→洞内排水。左右线隧道平行施工，掌子面间距保持不小于50m，避免相互干扰。3.2超前支护管棚支护洞口段（埋深小于20m）采用Φ108mm×6mm热轧无缝钢管管棚，长度20m，环向间距40cm，外插角1°~2°，管棚内注入水泥浆（水灰比1:1），注浆压力0.5~1.0MPa。管棚施工采用水平导向钻机钻孔，钻孔完成后插入钢管，钢管接头采用丝扣连接，丝扣长度不小于15cm。超前小导管Ⅳ级围岩及断层破碎带段采用Φ42mm×3.5mm超前小导管，长度5m，环向间距30cm，外插角5°~10°，每环设置35根，纵向搭接长度不小于1.5m。小导管前端做成尖锥形，管壁钻Φ8mm注浆孔，梅花形布置，注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，水灰比1:1，水玻璃浓度35Be'，注浆压力1.0~1.5MPa。3.3开挖施工全断面开挖（Ⅱ~Ⅲ级围岩）采用悬臂式掘进机进行全断面开挖，开挖循环进尺根据围岩情况控制在1.5~2.0m。掘进机切割顺序为由下向上、由左至右，先切割轮廓线，再开挖核心部分，避免超挖和欠挖。开挖后及时进行掌子面初喷（厚度5cm），封闭围岩表面，防止风化剥落。环形开挖预留核心土（Ⅳ级围岩）第一步开挖上部环形断面（拱部120°范围），进尺1.0m，及时施作拱部初期支护；第二步开挖左侧导坑，进尺1.0m，施作左侧边墙初期支护；第三步开挖右侧导坑，进尺1.0m，施作右侧边墙初期支护；第四步开挖核心土，核心土长度保持3~5m，宽度不小于3m，采用装载机配合自卸汽车出渣。开挖轮廓控制采用激光指向仪控制开挖方向，掘进机切割头安装距离传感器，实时监测开挖轮廓。每循环开挖后进行断面测量，超挖量控制在10cm以内，欠挖处及时进行补挖，确保断面尺寸符合设计要求。3.4出渣运输洞内出渣全断面开挖时，掘进机将碴料扒至铲斗，装入装载机，再转运至自卸汽车；环形开挖时，核心土采用挖掘机开挖，装载机配合装渣。出渣过程中，洞内道路采用洒水车洒水降尘，保持路面湿润，减少粉尘污染。弃渣处理自卸汽车将碴料运至弃渣场，弃渣场底部铺设20cm厚碎石垫层和防渗土工膜，防止碴料渗漏污染地下水。碴料分层堆放，每层厚度不超过2m，采用压路机碾压密实，顶面设置2%排水坡度，周边设置截水沟和挡渣墙（高度3m，采用M7.5浆砌片石砌筑）。3.5初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺施工，混凝土配合比为水泥:砂:碎石:水=1:2.0:2.5:0.45，掺加8%速凝剂（初凝时间≤5min，终凝时间≤10min）。喷射前清理岩面杂物，检查锚杆和钢拱架安装质量，喷射顺序为由下向上、由远及近，分层喷射，每层厚度5~8cm，总厚度按设计要求（Ⅱ级围岩10cm，Ⅲ级围岩15cm，Ⅳ级围岩20cm）。锚杆施工Ⅱ~Ⅲ级围岩采用Φ22mm药卷锚杆，长度2.5m，间距1.2m×1.2m（环×纵）；Ⅳ级围岩采用Φ25mm中空注浆锚杆，长度3.5m，间距1.0m×1.0m。锚杆钻孔采用锚杆钻机，孔径比锚杆直径大15mm，钻孔角度与岩面垂直，药卷锚杆采用风镐打入，注浆锚杆采用注浆机注入水泥浆（水灰比0.5），注浆压力0.5~1.0MPa。钢拱架安装Ⅳ级围岩段设置I20b工字钢钢拱架，间距0.8m/榀，钢拱架之间采用Φ22mm纵向连接筋连接（间距1.0m），拱脚设置Φ25mm锁脚锚杆（长度4.0m，每侧2根）。钢拱架安装前进行试拼，检查拱架尺寸和连接情况，安装时采用全站仪定位，确保中线和高程偏差不超过5cm。钢筋网铺设Ⅱ~Ⅲ级围岩铺设Φ8mm钢筋网（网格间距20cm×20cm），Ⅳ级围岩铺设Φ10mm钢筋网（网格间距15cm×15cm）。钢筋网采用点焊连接，搭接长度不小于30d（d为钢筋直径），铺设时紧贴岩面，与锚杆头焊接固定，保护层厚度不小于3cm。3.6防水层施工基面处理初期支护表面采用砂浆找平，平整度偏差不大于5cm/2m，阴阳角处做成圆弧状（半径5cm）。对锚杆头、钢拱架等突出物进行切割打磨，并用砂浆覆盖，确保基面平整、无尖锐物。防水层铺设采用“EVA防水板（厚度1.5mm）+无纺布（300g/m²）”复合防水层，无纺布采用射钉枪固定（间距1m×1m），防水板采用热熔焊接，搭接宽度10cm，焊接温度控制在180~200℃，焊接压力0.3~0.5MPa。焊接完成后进行气密性检测，气压下降速率不大于10%/30min为合格。止水带安装施工缝处设置中埋式钢边止水带（宽度35cm），止水带中心线与施工缝重合，采用钢筋卡固定（间距50cm），确保止水带平整、无扭曲。变形缝处设置背贴式止水带和泡沫塑料板，背贴式止水带与防水板焊接连接，泡沫塑料板嵌入缝内，表面采用密封膏封堵。3.7二次衬砌钢筋制作与安装二次衬砌钢筋采用Φ25mm主筋（间距20cm）和Φ12mm箍筋（间距25cm），钢筋在加工棚集中制作，现场绑扎安装。主筋连接采用直螺纹套筒连接，套筒长度不小于40d，连接后外露丝扣不大于2个。钢筋保护层厚度为5cm，采用塑料垫块固定（间距1m×1m）。模板安装采用12m长液压整体式衬砌台车，模板厚度10mm，面板采用6mm厚钢板。台车安装前进行调试，检查模板尺寸、标高和垂直度，模板接缝处粘贴海绵条，防止漏浆。台车两侧设置支撑千斤顶，底部采用Φ20mm钢筋与地面锚固，确保浇筑过程中模板稳定。混凝土浇筑采用C30P8防水混凝土，配合比为水泥:砂:碎石:水:外加剂=1:1.8:2.5:0.42:0.01，混凝土坍落度控制在160~180mm。采用混凝土输送泵从台车两侧对称浇筑，分层厚度不超过50cm，振捣采用插入式振捣棒（Φ50mm），振捣时间20~30s，直至混凝土表面出现浮浆、不再下沉为止。养护与拆模混凝土浇筑完成后及时覆盖保湿，养护时间不少于14d，养护期间混凝土表面温度与环境温度差不大于25℃。当混凝土强度达到设计强度的80%以上时方可拆模，拆模顺序为“先支后拆、后支先拆”，拆模过程中避免碰撞衬砌表面。3.8洞内排水与通风排水系统洞内设置双侧排水沟，左侧为排水沟（断面50cm×50cm），右侧为集水沟（断面80cm×80cm），水沟采用C20混凝土浇筑，壁厚20cm。每隔100m设置一个集水井（1m×1m×1.5m），安装潜水泵（流量50m³/h）将水排至洞外排水沟。通风系统采用压入式通风，洞口安装轴流风机，风筒悬挂在隧道拱顶，距开挖面距离不大于15m。当隧道长度超过500m时，增设一台射流风机（功率11kW），加强洞内空气循环。每月对通风系统进行检查，确保风机运转正常、风筒无破损。四、质量控制4.1质量目标分项工程合格率100%，优良率90%以上；隧道轴线偏差不大于5cm，高程偏差不大于3cm；混凝土强度达标率100%，表面平整度偏差不大于5mm/m；防水层无渗漏，施工缝、变形缝止水效果良好。4.2关键工序质量控制开挖质量控制严格控制开挖循环进尺，Ⅱ~Ⅲ级围岩不超过2.0m，Ⅳ级围岩不超过1.0m。每循环开挖后进行断面测量，超挖部分采用同级混凝土回填，欠挖处及时补挖。加强地质预报，根据围岩变化及时调整开挖参数，确保开挖轮廓符合设计要求。支护质量控制喷射混凝土：严格控制配合比和外加剂掺量，喷射前清理岩面，喷射过程中控制喷射距离（1.5~2.0m）和角度（垂直岩面），确保混凝土强度和厚度达标。锚杆施工：钻孔深度不小于设计长度的95%，锚杆插入后及时注浆，注浆饱满度不小于90%，每300根锚杆抽样1组进行抗拔试验，抗拔力不小于设计值的90%。钢拱架安装：安装前检查拱架型号和尺寸，安装时采用全站仪定位，确保中线、高程和间距符合设计要求，拱脚基础坚实，锁脚锚杆安装牢固。混凝土质量控制原材料：水泥、砂石料、外加剂等原材料进场时进行检验，合格后方可使用。配合比：根据现场材料性能及时调整配合比，确保混凝土强度和工作性满足要求。浇筑过程：控制浇筑速度和振捣时间，避免出现蜂窝、麻面等缺陷。养护：加强养护管理，确保养护时间和湿度，防止混凝土开裂。4.3质量检测与验收原材料检测钢筋、水泥、砂石料等主要材料按批次进行检验，钢筋力学性能每60t检测1组，水泥强度、安定性每200t检测1组，砂石料级配、含泥量每400m³检测1组。施工过程检测开挖断面：每5m测量1个断面，采用全站仪进行三维坐标测量，绘制断面图与设计对比。支护参数：锚杆间距、长度每50m检测1组，喷射混凝土厚度采用凿孔法每100m检测10点，钢拱架间距、高程每20榀检测1组。混凝土强度：每100m³混凝土制作3组试块，标准养护28d后进行抗压强度试验。竣工验收隧道贯通后进行整体测量，包括中线偏差、高程偏差、断面尺寸等，形成测量报告。对防水层进行渗漏检测，采用闭水试验，水位高度1.0m，观察24h无渗漏为合格。组织设计、监理等单位进行分部工程验收，验收合格后进行下一步施工。五、安全管理5.1安全目标杜绝重伤及以上安全事故，轻伤事故频率控制在3‰以内；无重大机械设备事故和火灾事故；全员安全教育培训率100%，特种作业人员持证上岗率100%。5.2安全管理措施安全教育与培训对所有施工人员进行岗前安全教育培训，培训内容包括安全操作规程、应急预案、自救互救知识等，考核合格后方可上岗。特种作业人员（掘进机司机、焊工、电工等）必须持证上岗，定期进行复审。每月组织一次安全技术交底，针对各工序安全风险点进行重点讲解。洞口及周边安全防护洞口设置防护棚（长度5m，采用Φ150mm钢管搭设），防止落石伤人。洞口上方设置截水沟和挡墙，防止雨水冲刷和山体滑坡。弃渣场周边设置警示标志和围挡，严禁非施工人员进入。洞内安全防护掌子面作业区设置照明灯具（亮度不小于50lux），每隔50m设置应急照明。洞内道路设置限速标志（行驶速度不超过15km/h），弯道处设置反光镜。施工人员必须佩戴安全帽、反光背心，高空作业（超过2m）时系好安全带，设置安全网。机械设备安全管理机械设备定期进行维护保养，每月检查一次，做好记录。掘进机作业时，操作人员必须在操作室进行，严禁人员进入切割半径范围内。空压机、通风机等设备设置防护棚，电气设备安装漏电保护器，接地电阻不大于4Ω。5.3重大危险源管控瓦斯防治洞内设置瓦斯传感器（精度0.01%），实时监测瓦斯浓度，当浓度超过0.5%时发出预警，超过1%时立即停止施工，撤离人员，采取通风措施降低瓦斯浓度。严禁在洞内使用明火，电气设备采用防爆型，避免产生火花。涌水突泥防治加强地质超前预报，对富水地层提前进行注浆堵水。洞内设置排水系统，确保排水能力大于涌水量。当出现突水、突泥征兆时，立即停止施工，启动应急预案，组织人员撤离。坍塌防治严格控制开挖循环进尺，及时进行初期支护，确保围岩稳定。对断层破碎带等不良地质段，加强超前支护，采用管棚或小导管注浆加固围岩。定期检查支护结构变形情况，当位移速率超过5mm/d时，采取加强措施。六、进度计划6.1施工总工期本隧道工程总工期为18个月，其中左线隧道8.5个月，右线隧道9.5个月，具体里程碑节点如下：第1个月：施工准备及洞口工程；第2~9个月：左线隧道掘进及支护；第3~11个月：右线隧道掘进及支护；第10~16个月：左线隧道二次衬砌；第12~18个月：右线隧道二次衬砌及收尾工程。6.2进度计划控制横道图计划编制详细的横道图计划，明确各工序开始和结束时间，工序之间合理搭接。左线隧道每月计划进尺150m，右线隧道每月计划进尺140m，二次衬砌每月计划施工120m。进度保证措施组织措施：成立进度管理小组，每周召开进度例会，分析进度偏差原因，制定纠偏措施。资源保障：确保材料、设备、人员及时到位，根据进度计划提前储备原材料，机械设备备用率不低于20%。技术措施：优化施工方案，采用先进的施工技术和设备，提高施工效率。例如，采用掘进机快速开挖，减少循环时间；推广湿喷混凝土技术，提高支护速度。奖惩措施：建立进度考核机制，对按时完成任务的班组给予奖励，对延误工期的班组进行处罚。6.3进度监测与调整每周对施工进度进行检查，对比实际进度与计划进度，计算进度偏差。当出现进度滞后时，分析原因，采取增加人员、设备，延长作业时间等措施进行调整。例如，若因围岩条件差导致开挖进度滞后，可增加支护班组，加快支护速度，确保后续工序顺利进行。七、应急预案7.1应急组织机构成立应急领导小组，由项目经理任组长，技术负责人、安全负责人任副组长，成员包括各部门负责人和施工班组长。下设抢险救援组、医疗救护组、后勤保障组、通讯联络组和现场保卫组，明确各组职责分工。7.2常见事故应急预案坍塌事故应急预案预警：当监测到围岩位移速率突然增大、支护结构开裂等坍塌征兆时，立即发出预警信号。撤离：组织人员沿安全通道迅速撤离至洞外安全区域，清点人数，确保无人员被困。抢险：抢险救援组利用生命探测仪确定被困人员位置，采用小型机械或人工进行救援，避免二次坍塌。同时