张仙寨隧道施工方案

张仙寨隧道施工方案一、工程概况1.1隧道总体设计张仙寨隧道为分离式双洞特长隧道，左线起讫桩号K29+765至K33+957，全长4192米，右线平行布置，线间距35米。隧道采用双向四车道高速公路标准建设，设计时速100公里/小时，最大埋深372米，净空断面尺寸为10.25m×5.0m（宽×高），采用曲墙式马蹄形断面结构。1.2地质条件隧道穿越区域地质条件复杂，主要发育5条断层带（F1-F5），其中F3断层宽度达85米，破碎带内充填断层泥及糜棱岩，岩体呈碎块状-角砾状结构。洞身穿越3条节理密集带及2个岩性接触带（石英斑岩与花岗岩接触带），存在岩性突变引发的失稳风险。水文地质方面，隧道区发育3条季节性冲沟，雨季单点最大涌水量达5100立方米/天，地下水主要为基岩裂隙水和构造裂隙水，对施工影响显著。1.3主要工程量项目名称单位数量备注隧道开挖立方米1280000含左右洞喷射混凝土立方米38500C25早强混凝土锚杆支护米156000Φ22螺纹钢钢拱架吨8900I20b工字钢二次衬砌立方米42800C35模筑混凝土超前管棚米12600Φ108无缝钢管二、施工总体部署2.1施工组织采用"进出口双向掘进+斜井辅助"的施工方案，左洞进口、右洞出口分别设置施工工区，在K31+500处设置1座斜井（长680米，坡度11%），承担隧道中部3个断层带的施工任务。每个工区配置2个掘进班组，实行"三班制"24小时连续作业，确保月进尺稳定在80-100米。2.2施工平面布置洞口区域设置：弃土场：容量26.5万立方米，配备1.4公里施工便道建材加工区：年产30万吨建筑石料加工生产线及HZS120混凝土拌合站机械设备区：布置凿岩台车、装载机、自卸车等大型设备停放及维修场地办公生活区：采用集装箱式临建，配备远程监控系统（4台高清摄像机）2.3施工进度计划总工期36个月，关键节点控制：左洞进口进洞施工：2024年12月斜井施工完成：2025年5月F3断层带穿越：2026年3-8月（雨季前完成）隧道贯通：2027年6月二次衬砌完成：2027年12月三、关键施工技术3.1超前地质预报建立"长-中-短"三级预报体系：长期预报：采用地质雷达与音频大地电磁法（AMT），探测距离100-150米，圈定断层破碎带范围中期预报：利用超前水平钻探，每循环施作3个Φ90mm探孔，孔深20米，获取岩芯样分析岩体完整性短期预报：掌子面地质素描+红外探水仪，预测前方5-10米范围内涌水情况对F3等宽断层带，在隧道中线20米外增设3m×3m调查导坑，提前探明破碎带特征。3.2开挖施工根据围岩级别采用分级开挖方法：Ⅲ类围岩段：全断面法施工，循环进尺3.5米，光面爆破参数：周边眼间距45cm，抵抗线60cm，装药量0.3kg/mⅣ类围岩段：台阶法施工，上台阶高度3.2米，循环进尺2.0米，采用微震爆破Ⅴ类围岩及断层带：CRD工法（交叉中隔壁法），分4个导洞开挖，单循环进尺0.8米，非爆破作业采用液压破碎锤开挖3.3出碴运输采用"无轨运输"系统：开挖面配备2台侧卸式装载机（ZL50GN）装碴进口工区使用15吨自卸汽车运输至弃土场斜井工区采用3台防爆蓄电池机车牵引梭式矿车（容积8m³）提升出碴四、特殊地质段施工技术4.1断层破碎带处理4.1.1超前支护体系针对不同宽度断层采用分级支护：窄断层（<5m）：Φ42超前小导管注浆，长度5米，环向间距30cm，外插角10°，采用水泥-水玻璃双液浆（水灰比1:1，凝胶时间30-60秒）宽断层（5-20m）：Φ108管棚支护，管长20-30米，环向间距40cm，设置钢拱架导向墙（C25混凝土，厚1.2米）超宽断层（>20m）：双层管棚+格栅拱架联合支护，上层管棚长40米，下层管棚长30米，搭接长度不小于10米4.1.2注浆加固工艺采用"劈裂注浆+帷幕注浆"复合加固方案：止浆墙施工：在距断层带5米处施作2米厚C25混凝土止浆墙，嵌入围岩0.5米注浆孔布置：按梅花形布设3排孔，孔深超断层带5米，孔径Φ91mm，间距1.5×1.5米注浆参数：注浆压力1.5-2.0MPa，单孔注浆量3-5m³，采用P.O42.5水泥+水玻璃双液浆，扩散半径1.5米效果检查：注浆后进行钻孔取芯，固结体抗压强度不小于2.5MPa，渗透系数<1×10⁻⁴cm/s4.2涌水处理实施"堵排结合、分级控制"的治水策略：少量渗水（<5m³/h）：设置环向透水软管+边墙盲沟，引排至隧道侧沟中等涌水（5-50m³/h）：掌子面周边布置Φ50排水孔（深6米，间距1.2米），配合集水坑（容积10m³）+卧泵（扬程50米）排水大规模涌水（>50m³/h）：采用"超前钻孔泄水+径向注浆堵水"联合措施，先施工3个Φ130mm泄水孔降低水压，再施作全断面帷幕注浆（注浆段长15米，止水后允许涌水量<0.5m³/h）4.3岩性接触带施工针对石英斑岩与花岗岩接触带的差异性变形，采取：加强监控量测频率（1次/2小时），重点监测拱顶下沉和水平收敛采用"柔性支护"体系：增加钢拱架间距至0.6米，设置可压缩性接头（预留2cm变形量）接触带前后5米范围加密锁脚锚杆（每榀钢拱架设4根Φ25锁脚锚杆，长5米）喷射混凝土采用钢纤维混凝土（掺量30kg/m³），提高抗裂性能五、支护体系设计5.1初期支护采用"喷-锚-网-架"联合支护：喷射混凝土：分两次施作，初喷4cm封闭围岩，复喷至设计厚度（Ⅲ类8cm，Ⅳ类12cm，Ⅴ类15cm）锚杆系统：系统锚杆采用Φ22螺纹钢，长度3.5-4.5米，梅花形布置；拱部增设Φ25中空注浆锚杆，注浆压力0.5-1.0MPa钢筋网：采用Φ8钢筋，网格间距20×20cm，搭接长度30cm，在喷射混凝土第二层施工时铺设钢拱架：Ⅲ类围岩采用I18工字钢，间距1.2米；Ⅳ类围岩I20b工字钢，间距0.8米；Ⅴ类围岩I25a工字钢，间距0.6米，拱脚设Φ25锁脚锚杆（长4.5米）5.2二次衬砌采用C35模筑混凝土，厚度：Ⅲ类围岩：40cmⅣ类围岩：50cmⅤ类围岩及断层带：60cm施工要点：采用12米液压整体式衬砌台车，确保一次浇筑长度拱墙设置Φ10排水盲管，环向间距5米，与纵向盲沟连通施工缝设置中埋式止水带（宽30cm）+背贴式止水带（宽40cm）抗渗等级不低于P8，采用粉煤灰掺合料（掺量20%）改善和易性5.3监控量测建立三维监控量测体系：必测项目：拱顶下沉（精度0.1mm）、净空变化（精度0.1mm）、地表沉降（洞口段）选测项目：钢拱架应力、围岩接触压力、锚杆轴力量测频率：开挖后1-15天：1-2次/天16-30天：1次/2天31天-3个月：1次/周预警值：拱顶下沉≤10cm，水平收敛≤8cm，变形速率≤5mm/天六、辅助系统设计6.1通风系统采用"压入式+巷道式"混合通风：洞口设置2台2×110kW轴流风机，通过Φ1.8米风筒向掌子面压风斜井工区增设1台2×132kW抽出式风机，形成循环风流爆破后通风时间不少于30分钟，确保洞内粉尘浓度<2mg/m³，能见度>10m6.2排水系统顺坡段：设置双侧水沟（宽40cm，深50cm），采用重力排水反坡段：每300米设置集水坑（容积20m³），配置2台110kW卧泵（一用一备），扬程150米断层带：掌子面设置临时集水坑（5m³），配备2台75kW潜水泵应急排水6.3供电系统洞口设置315kVA变压器2台（一用一备），洞内采用10kV高压进洞，每隔500米设置降压变电所，提供380V/220V电源。重要设备（通风机、排水泵）设置双回路供电，确保连续运行。6.4照明系统掌子面50米范围：采用36V安全电压，配置2盏1000W投光灯掘进工作面至二次衬砌段：每10米设置2盏400W高压钠灯已衬砌段：每20米设置1盏250W高压钠灯，照度不低于30lux七、质量安全保证措施7.1质量管理建立"三检制"（自检、互检、交接检）质量控制体系原材料实行"二维码"追溯管理，每批材料需经第三方检测合格混凝土采用自动计量拌合站，严格控制水灰比和坍落度（180±20mm）隧道开挖轮廓采用激光导向仪控制，周边眼偏差≤5cm每月开展质量巡查，重点检查锚杆拉拔力（Ⅲ类≥80kN，Ⅳ/Ⅴ类≥100kN）7.2安全管理实行"五必须"制度：必须持证上岗、必须佩戴劳保用品、必须进行安全交底、必须设置警示标志、必须开展应急演练高风险作业（爆破、注浆、有限空间）实行"作业许可"管理断层带施工设置逃生通道（Φ800mm波纹管，长度≥30米）洞内每隔500米设置应急避难硐室，配备自救器、急救箱和通讯设备建立远程监控系统，在进出口及掌子面布设高清摄像机，实施24小时动态监管7.3环境保护弃土场设置挡渣墙（高3米）和截排水沟，防止水土流失拌合站设置三级沉淀池（总容积150m³），废水处理达标后排放施工便道采用硬化处理（20cm厚C20混凝土），配备洒水车降尘噪声控制：破碎机、空压机设置隔音棚，昼间≤70dB，夜间≤55dB八、施工进度计划控制8.1关键线路左洞进口→F1断层带→斜井工区→F3断层带→右洞出口贯通，总工期36个月。8.2进度保障措施断层带施工预留3个月缓冲期，雨季（5-9月）重点安排洞内支护作业关键设备备用率100%（凿岩台车、装载机各备用1台）建立周进度考核机制，滞后超5%时启动赶工预案（增加作业班组、调整循环时间）采用BIM技术进行4D进度模拟，实时对比计划与实际进度偏差8.3资源保障高峰期投入劳动力680人，其中技术工人占比不低于60%主要材料储备量满足1个月施工需求，建立材料进场预警机制资金专款专用，确保月度工程进度款及时支付九、应急预案9.1突水突泥应急处置预警响应：当超前探孔涌水量>50m³/h或水压>1.5MPa时，立即启动Ⅰ级响应处置措施：掌子面人员立即撤离至安全区域，关闭掌子面附近防水闸门启动备用排水系统，增加临时排水设备（每小时排水能力≥1000m³）采用"速凝混凝土+型钢拱架"构筑止浆墙，墙厚≥2米实施全断面帷幕注浆，注浆压力高于静水压力0.5-1.0MPa9.2塌方处理初期控制：立即停止作业，撤离人员设备，设置警戒区采用喷射混凝土封闭塌方体表面（厚度≥10cm）塌腔顶部打孔泄水，降低水压加固处理：施作Φ108管棚（长20米）跨越塌方体塌腔内采用注浆钢管桩（Φ50钢管，长6米）加固采用CRD工法分步开挖，每循环进尺≤0.5米9.3应急物资储备物资