圆管引水隧道施工方案设计

圆管引水隧道施工方案设计一、工程概况1.1项目背景与设计参数本圆管引水隧道工程位于某山区流域，全长5.4km，设计为圆形有压隧洞，衬砌成型后内径7.3m，设计引水流量10m³/s，纵坡5‰。隧洞穿越地层以Ⅱ-Ⅴ类围岩为主，其中Ⅱ、Ⅲ类围岩占比73.7%（3983.5m），Ⅳ、Ⅴ类围岩占比26.3%（1421.5m），发育7条断层破碎带（IV-3至IV-26级），最大埋深400m，存在高地应力岩爆、涌水等地质风险。1.2主要结构形式根据围岩类别采用差异化衬砌设计：Ⅱ类围岩段：0.45m厚C30素混凝土衬砌Ⅲ类围岩段：0.5m厚C30钢筋混凝土衬砌Ⅳ类围岩段：1.0m厚C35钢筋混凝土衬砌（含钢拱架支护）Ⅴ类围岩段：1.2m厚C40钢筋混凝土衬砌（双层格栅支护）断层破碎带：采用Φ22超前锚杆（L=4.0m）+钢拱架（I25b工字钢）+喷射混凝土（C25，厚25cm）联合支护二、施工总体部署2.1施工分区与工作面布置工程划分为8个施工区段，设置2个施工支洞形成3个作业面平行施工：G1工作面（进水口段）：0+000~0+214.4m，含EL209m以上支护及洞脸加固G2工作面（1#支洞上游段）：0+214.4~2+919.74m，优先施工断层密集区G3工作面（2#支洞下游段）：2+919.74~5+404.9m，配置TBM掘进设备2.2施工设备配置设备类型规格型号数量主要参数全断面掘进机Φ8.0m敞开式TBM1台扭矩4800kN·m，推进力32000kN针梁台车L=12m全液压衬砌台车2台模板行程27.5m，液压系统压力16MPa凿岩设备液压凿岩台车3台钻孔直径Φ42~Φ102mm，钻速1.8m/min喷砼设备湿喷机械手2台喷射能力15m³/h，工作压力0.6MPa通风系统轴流风机（Φ1.2m）4台风量2000m³/min，风压3500Pa三、关键施工技术3.1开挖施工工艺3.1.1钻爆法施工（Ⅳ、Ⅴ类围岩段）采用微震控制爆破技术，具体参数：掏槽方式：直眼掏槽，掏槽眼深度3.5m，装药量1.76kg/m³周边眼参数：间距45cm，抵抗线60cm，采用Φ25乳化炸药（不耦合系数1.5）循环进尺：Ⅳ类围岩2.0m（单循环耗药量2.17kg/m³），Ⅴ类围岩1.2m（单循环耗药量1.23kg/m³）出碴系统：侧卸式装载机（3m³）+自卸汽车（20t），运输能力≥200m³/h3.1.2TBM掘进施工（Ⅱ、Ⅲ类围岩段）采用复合式TBM施工法，施工参数：掘进速度：3~5m/d（纯掘进时间），日进尺≥20m刀盘配置：Φ43滚刀（刃宽19mm），刀盘扭矩4800kN·m，转速1.8~3.5r/min同步支护：机载锚杆机（Φ22，L=3.0m）+自动喷砼系统（C25，厚10cm）3.2支护与衬砌施工3.2.1初期支护施工喷射混凝土：采用湿喷工艺，配合比水泥:砂:石=1:2:2.5，水灰比0.45，初凝时间≤15min，终凝时间≤30min锚杆施工：Ⅳ类围岩采用Φ22砂浆锚杆（L=3.0m，间距1.2m×1.2m），Ⅴ类围岩采用中空注浆锚杆（L=4.0m，间距0.8m×0.8m）钢拱架安装：I25b工字钢拱架，间距0.8~1.2m，连接板采用M24高强螺栓连接，拱脚设置Φ25锁脚锚杆（L=3.0m）3.2.2全断面衬砌施工采用针梁台车整体浇筑工艺，施工流程：钢筋制安：弧形钢筋采用数控弯弧机加工，安装间距误差≤±10mm，保护层厚度50mm（采用塑料垫块）模板安装：台车定位误差≤5mm，模板接缝处粘贴20mm厚海绵条防漏浆，涂刷专用脱模剂混凝土浇筑：C35P8防水混凝土，坍落度180±20mm，分层浇筑厚度≤50cm，振捣采用Φ50插入式振捣棒（振捣时间20~30s）养护工艺：带模养护≥72h，洒水养护至28d，养护期间混凝土表面温度≥5℃3.3防排水施工技术3.3.1防水层施工基面处理：喷射混凝土表面平整度≤5cm/2m，阴阳角做成圆弧（R=10cm）防水板铺设：采用1.5mm厚EVA防水板，热风焊接搭接（搭接宽度10cm，双焊缝），充气检测压力≥0.2MPa（保持30min）止水系统：构造缝采用铜片止水（宽30cm，厚1.2mm），施工缝采用300×Φ40橡胶止水带，每0.5m设钢筋卡固定3.3.2排水系统设计环向排水盲管：Φ100mm透水管（外包土工布），间距5m，接入纵向排水沟纵向排水系统：双侧设置Φ300mmHDPE双壁波纹管，坡度≥2‰集水井布置：每500m设一处集水井（深2m），配置Φ150mm潜水泵（扬程50m）四、施工进度计划4.1关键线路计划施工阶段工期（天）起止时间关键节点施工准备602025.11.01-2026.01.10完成支洞开挖及设备安装洞身开挖与支护4802026.01.11-2027.05.10G2工作面断层段贯通混凝土衬砌3602026.07.01-2027.06.30完成85%衬砌施工灌浆与设备安装1802027.03.01-2027.08.30完成回填灌浆及闸门安装竣工验收302027.09.01-2027.09.30工程移交4.2进度保障措施资源保障：高峰期投入劳动力320人（开挖班60人、支护班80人、衬砌班100人），储备水泥5000t、钢筋800t技术保障：断层段采用超前地质预报（地质雷达+超前钻探），提前7天确定支护参数设备保障：关键设备备用率100%（如TBM刀盘备用1套、混凝土输送泵备用1台）五、质量控制措施5.1原材料质量控制钢材：每批钢筋进场需进行力学性能试验（屈服强度≥335MPa，延伸率≥25%）混凝土：采用双掺技术（粉煤灰+矿粉），胶凝材料用量≤450kg/m³，氯离子含量≤0.06%防水材料：EVA防水板需检测耐候性（-35℃低温弯折无裂纹），止水带拉伸强度≥15MPa5.2施工过程控制开挖质量：轮廓平整度≤15cm，超挖量≤10cm/m²，欠挖严禁出现支护施工：锚杆抗拔力≥150kN（抽检频率1%），喷射混凝土厚度采用凿孔法检测（每100m²1点）衬砌质量：采用超声波检测内部缺陷（空洞面积≤0.2%），表面平整度≤5mm/m5.3检测与监测监控量测：布设围岩收敛仪（每50m1组）、拱顶下沉测点（精度±0.1mm），变形速率控制标准：Ⅳ类围岩≤5mm/d，Ⅴ类围岩≤2mm/d第三方检测：每200m进行1次衬砌取芯试验，抗压强度≥设计值的95%，渗透系数≤1×10⁻⁸m/s六、安全保障体系6.1危险源管控岩爆防治：高地应力段采用应力释放孔（Φ100mm，深10m，间距2m），配置防岩爆钢棚涌水控制：超前钻探孔（每循环3个，深30m），预测涌水量＞10m³/h时采用管棚注浆（水泥-水玻璃双液浆）爆破安全：爆破振动速度控制标准：建（构）筑物≤2.5cm/s，人员撤离半径≥300m6.2安全防护措施通风防尘：采用压抽混合式通风，洞内粉尘浓度≤2mg/m³，配备个体防尘口罩（过滤效率≥95%）用电安全：TN-S接零保护系统，漏电保护器动作电流≤30mA（动作时间≤0.1s）高空作业：设置临边防护（高度≥1.2m），作业平台脚手板满铺（厚度≥5cm），严禁探头板6.3应急管理应急预案：针对岩爆、涌水等事故编制专项预案，每季度组织1次应急演练应急物资：配置救生舱（容纳10人）、应急食品（72h用量）、自救器（氧含量≥99%）七、环境保护措施7.1施工期环保措施噪声控制：破碎机、空压机等设备设置隔音棚（降噪量≥25dB），昼间噪声≤70dB，夜间≤55dB扬尘治理：出洞口设置洗车平台（高压水枪+三级沉淀池），运输车辆覆盖率100%，施工便道每日洒水≥4次废水处理：设置一体化污水处理设备（处理能力50m³/h），排放水质COD≤100mg/L，SS≤70mg/L7.2生态恢复弃渣管理：弃渣场设置挡渣墙（高度5m，顶宽2m），边坡植草防护（狗牙根+紫花苜蓿混播）植被恢复：施工结束后3个月内完成洞口绿化（乡土树种占比≥80%），恢复覆盖率≥90%水土保持：临时占地水土流失防治率≥95%，土壤流失控制比≤1.0八、施工组织管理8.1组织机构采用矩阵式管理模式，设置项目经理（1人）、技术负责人（1人）、专职安全员（3人）、质量工程师（2人），各施工队配置专职质检员（1人/队）8.2管理制度班前会制度：每日开工前30分钟进行安全技术交底，明确