隧道口机械开挖施工方案

隧道口机械开挖专项施工方案一、工程地质与施工条件分析（一）地质条件评估本隧道口段围岩主要为第四系松散堆积层及强风化基岩，根据地质勘察数据，岩体完整性系数0.35-0.55，饱和单轴抗压强度15-30MPa，属于Ⅴ级软弱围岩。洞顶覆盖层厚度5-12m，存在潜在滑塌体，地下水位埋深3-8m，雨季可能形成股状涌水。施工前需通过地质雷达和超前钻探确认掌子面前方30m范围内地质情况，重点监测节理裂隙发育程度及地下水活动状态。（二）机械适应性选择根据围岩特性，选用徐工EBZ260型悬臂式掘进机作为主力开挖设备，该机截割功率260kW，最大切割硬度120MPa，适配φ2000mm截割头，可满足本工程岩石破碎需求。辅助设备配置包括：小松PC360挖掘机（带破碎锤）：用于洞口场地平整及孤石处理柳工ZL50CN装载机：配合出碴作业红岩CQ3250自卸车（15m³）：负责洞碴运输喷砼机械手：实现初期支护自动化作业二、施工总体布置（一）洞口场地规划功能分区洞口50m范围内划分为：掘进机作业区：设置30m×20m硬化平台，承载力≥250kPa材料堆放区：分钢材区（存放钢格栅、锚杆）、水泥罐区（2个100t罐）、砂石料仓（分隔砂/碎石仓各300m³）机械设备停放区：划分掘进机维修平台（配备5t龙门吊）、运输车辆回车场弃碴场：选址于洞口下游300m处，占地面积15000m²，设置3道拦碴坝（高度分别为3m/5m/8m）临时设施建设高山水池：在洞口左侧山顶修建100m³蓄水池，高于洞口45m，采用C25钢筋砼浇筑，配备双套增压系统（一用一备）变压器房：安装2台630kVA专用变压器，输出1140V高压电至掘进机，低压380V供辅助设备使用通风系统：洞口设置2×110kW轴流风机，采用φ1.8m阻燃风筒向洞内压风，保证掌子面风量≥3m³/min·人（二）施工便道与排水系统便道设计修建6m宽双车道进场便道，基层采用50cm片石+20cm水稳层，面层浇筑20cm厚C30砼，设置错车道（每300m一处）及排水沟（深40cm×宽30cm）排水网络洞口截水沟：沿边仰坡顶线外5m设置梯形断面（底宽80cm，深60cm），M7.5浆砌片石砌筑洞内排水：掌子面设置集水井（1.5m×1.5m×1.2m），配置2台15kW潜水泵（扬程50m），通过φ200mm钢管排至洞外沉淀池三、施工进度计划（一）关键节点控制工序名称工期（天）工作内容资源配置施工准备15设备组装调试、临建施工掘进机组装班（8人）、电工班（3人）洞口加固10管棚施工、边仰坡防护管棚钻机1台、注浆泵2台掘进施工90正洞开挖（300m）掘进机班组（3班制）初期支护同步进行喷砼、锚杆、钢格栅安装支护作业队（20人）仰拱施工滞后开挖20m仰拱砼浇筑、填充模板台车1套、砼班组12人（二）循环作业参数采用"短进尺、强支护"施工原则，掘进循环参数设定为：循环进尺：1.8m（Ⅴ级围岩）/3.0m（Ⅳ级围岩）循环时间：720min（含测量15min、截割210min、出碴60min、支护360min）日进度指标：2个循环/天，月有效工作日25天，月计划进尺90m（Ⅴ级）/150m（Ⅳ级）四、主要施工工序（一）洞口预处理边仰坡防护采用"截水沟+锚杆+挂网喷砼"联合防护体系：开挖前施作顶截水沟，沟底设0.5%纵坡坡面打设φ22砂浆锚杆（L=3.5m，间距1.2m×1.2m）挂设φ8钢筋网（网格20cm×20cm），喷射10cm厚C20砼超前支护洞口段20m范围采用φ108管棚支护（L=15m，环向间距40cm），管棚内灌注M30水泥浆（水灰比0.5:1），注浆压力控制在1.2-1.5MPa。管棚施工采用水平定向钻机，孔位偏差≤15cm/m，倾角1-3°。（二）机械开挖作业掘进机操作流程截割程序：由下向上、由左至右螺旋式切割，先掏槽后扩挖，周边轮廓线预留10cm保护层截割参数：行进速度3-5cm/min，截割头转速35r/min，牵引功率控制在额定功率的75%-85%出碴系统：掘进机自带刮板运输机（输送能力250m³/h）+转载机（爬坡角度≤16°）+自卸车联合出碴特殊地质处理遇孤石（φ>1.5m）：采用掘进机低频破碎模式，配合液压锤静态破碎涌水段：立即启动防水预案，掌子面周边打设φ50排水孔（L=5m，环向间距1m），配置大功率抽排设备断层带：缩短循环进尺至1.0m，采用玻璃纤维锚杆（L=4.5m）超前加固（三）初期支护施工喷射混凝土配合比：水泥:砂:碎石:水=1:2.2:3.1:0.45，掺加8%速凝剂施工参数：工作风压0.4-0.6MPa，喷头距岩面1.5-2.0m，分层喷射厚度5-7cm质量控制：表面平整度≤5cm/2m，强度达到设计值85%后方可进行下道工序锚杆施工系统锚杆：φ25中空注浆锚杆（L=3.5m，间距1.0m×1.0m），注浆压力0.8-1.0MPa锁脚锚杆：每榀钢格栅设4根φ22砂浆锚杆（L=4.0m，与水平线成45°）锚杆拉拔力：抽检频率1%，最小值≥设计值90%钢格栅安装型号选用：I20a型钢焊接拱架（间距0.8m/榀），节点处采用10mm厚钢板加强安装精度：拱顶高程偏差≤±3cm，中线偏差≤±5cm，垂直度≤2°连接工艺：采用M24高强螺栓连接（扭矩值450N·m），拱脚设置20cm×20cm钢板垫块五、质量控制体系（一）开挖精度控制测量监测洞内控制网：每50m设置一个导线点，采用LeicaTS60全站仪（测角精度0.5″）进行复核断面检测：使用激光断面仪每循环检测，超挖控制标准：Ⅲ级围岩：平均超挖≤15cm，最大超挖≤25cmⅤ级围岩：平均超挖≤20cm，最大超挖≤30cm截割参数优化根据围岩变化动态调整：软岩（σ≤20MPa）：采用高速低扭矩模式（转速45r/min，牵引力80kN）中硬岩（20<σ≤60MPa）：中速中扭矩模式（转速35r/min，牵引力120kN）硬岩（σ>60MPa）：低速高扭矩模式（转速25r/min，牵引力160kN）（二）支护质量保障材料控制钢材：每批进场型钢、钢筋需进行力学性能试验，合格率100%砼：采用集中拌合站（HZS90型）生产，坍落度控制在180±20mm，每50m³制作一组试块工艺监督建立"三检制"质量监督流程：班组自检：检查锚杆角度、喷砼厚度等工序指标技术员复检：复核钢格栅间距、连接质量监理专检：对关键工序进行旁站监督，留存影像资料六、安全生产专项措施（一）掘进机作业安全开机前检查液压系统：油温≤50℃，压力16-20MPa，管路无渗漏电气系统：绝缘电阻≥1MΩ，急停按钮功能正常切割头：截齿磨损量≤5mm，齿座固定螺栓扭矩≥300N·m操作安全规程严禁在截割头旋转时调整体位，人员与设备保持≥3m安全距离遇到异响或振动异常立即停机，检查截割头是否卡岩交接班必须填写设备运行记录，重点注明液压油位、油温变化（二）防坍塌措施监控量测必测项目：洞内外观察、周边位移（测点间距5m）、拱顶下沉（精度0.1mm）预警值：位移速率≥5mm/d或累计位移≥100mm时启动预警应急响应：当位移达预警值80%时，立即停止掘进，加强临时支护（增设临时横撑）不良地质应对突泥突水：掌子面设置挡水墙（C25砼，厚50cm），储备200m防水板岩爆地段：采用超前应力释放孔（φ42mm，L=6m，间距1.5m），配备防岩爆头盔瓦斯防治：安装便携式瓦斯检测仪（报警浓度0.5%），通风风量≥0.5m³/min·m（三）用电安全管理供配电系统采用TN-S接零保护系统，设置三级漏电保护（灵敏度分别为30mA/0.1s、100mA/0.1s、500mA/0.2s）高压电缆（10kV）采用YJV22-3×70铠装电缆，埋地深度≥0.7m，过路处穿钢管保护洞内照明掌子面前方30m采用36V安全电压（LED投光灯，200W/盏）固定照明：每隔10m设2盏100W防水灯，照度≥50lux七、文明施工与环境保护（一）扬尘控制湿法作业掘进机配备高压喷雾系统（水压≥3MPa），截割时同步喷雾降尘出碴车辆必须加盖篷布，出场前经洗车平台（三级沉淀池）冲洗轮胎废气处理洞内安装柴油发电机尾气净化器，CO浓度控制在≤30mg/m³，配置4台轴流风机保证空气流通。（二）弃碴管理碴场防护挡碴坝采用碾压土坝结构，外坡铺设土工格栅+浆砌片石护面设置截排水系统，沉淀池（三级，总容积500m³）处理后排放资源利用洞碴分类处理：粒径≤30cm碴料：破碎筛分后用于路基填料（压实度≥96%）优质石料：加工成机制砂（细度模数2.6-3.0）用于喷砼生产八、应急预案（一）设备故障应急储备关键备件：截割头轴承（2套）、液压泵（1台）、高压油管（50m），与厂家签订24小时到场维修协议。当掘进机停机超过8小时，立即启用备用方案：改用挖掘机配合