长峪铺隧道施工方案

长峪铺隧道施工方案一、工程概况1.1项目背景与地理位置长峪铺隧道位于湖南省张家界市慈利县境内，穿越武陵山脉东段岩溶地貌区，全长约4.15公里，为双向四车道高速公路隧道。隧道进口位于溇水北岸长峪铺村，出口接大田坑溶岩洼地，洞身穿越碳酸盐岩地层，沿线涉及杨家坡溶洞、地下暗河及F1断层等不良地质段，最大埋深约140米，最小埋深65米，属典型的岩溶复杂地质隧道工程。1.2地质与水文条件1.2.1地层岩性主要岩性：隧道穿越地层以寒武系中上统碳酸盐岩为主，占比54%，包括灰岩、白云岩及变质石英砂岩夹粉砂岩，局部发育页岩夹层。全风化段呈砂土状，强风化段呈碎块状，弱风化段岩体较完整，节理裂隙发育。不良地质段：洞身发育F1断层（DK105+214），破碎带宽5-10米，岩体破裂，裂隙水富集；三条节理密集带（DK103+051～+116、DK103+791～+855、DK104+706～+766），岩体完整性差，易发生塌方；杨家坡溶洞群分布于进口段，洞径2-15米，存在地下暗河通道。1.2.2水文地质地下水类型：基岩裂隙水（占比60%）、构造裂隙水（30%）及岩溶管道水（10%），补给源为大气降水，雨季（4-9月）涌水量可达3000m³/d，旱季约500m³/d。水质特征：DK104+729至出口段地下水具酸性侵蚀（pH值4.5-5.5）和二氧化碳侵蚀，需采用抗侵蚀混凝土。1.2.3围岩分级Ⅲ级围岩：3450米（占比83%），主要分布于洞身中部弱风化段，岩体完整性较好，节理间距＞1.5米；Ⅳ级围岩：505米（12%），集中于节理密集带，岩体较破碎，节理间距0.5-1.5米；Ⅴ级围岩：194米（5%），位于断层破碎带及溶洞区，岩体极破碎，自稳能力差，需特殊支护。1.3工程重难点岩溶地质处理：溶洞、暗河及突水突泥风险，需超前探测与预加固；断层破碎带施工：F1断层段围岩失稳及涌水问题；防排水体系：酸性地下水侵蚀及高水压段防水施工；生态保护：穿越长峪铺村生态敏感区，需控制地表沉降及施工污染。二、施工总体部署2.1施工原则采用“新奥法”施工理念，遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”十二字方针，以地质预报为先导，动态调整施工参数，确保安全高效推进。2.2施工分区与平面布置进口工区：设置拌合站（HZS120型）、钢筋加工场、炸药库及弃渣场，承担DK103+000～DK105+000段施工；出口工区：布置空压机房（20m³/min×3台）、隧道监控中心及材料仓库，负责DK105+000～DK107+150段施工；辅助设施：在杨家坡溶洞区设专项探测工作站，配置地质雷达、钻孔成像仪等设备。2.3施工队伍与设备配置施工队伍：进口工区配置2个开挖班组、1个支护班组及1个机电班组，出口工区同配置，高峰期投入人员320人；核心设备：三臂凿岩台车（2台）、湿喷机械手（4台）、盾构机（1台，用于F1断层段）、地质超前预报系统（TSP-303）及监控量测设备（全站仪、测斜仪等）。三、主要施工方法3.1洞口工程3.1.1明洞施工进口采用路堑偏压式明洞（长30米），出口为半路堑单压式明洞（长25米），明挖段采用Φ108管棚（L=15米，环距40cm）超前支护，基坑开挖深度5-8米，边坡采用喷锚支护（C20喷砼10cm+Φ22砂浆锚杆，L=3米，间距1.2×1.2米）。3.1.2洞门施工采用端墙式洞门，基础嵌入弱风化岩层≥1.5米，混凝土强度等级C30，施工时同步施作截水沟及防渗墙（深3米，厚0.8米）。3.2洞身开挖3.2.1Ⅲ级围岩段（全断面法）开挖循环：循环进尺3.5米，采用光面爆破，周边眼间距50cm，抵抗线70cm，装药量控制在0.3kg/m；出碴：侧卸式装载机（ZL50G）配合自卸汽车（20t）运输，碴土运至指定弃渣场碾压处理。3.2.2Ⅳ级围岩段（台阶法）上下台阶高度比：1:1.5，上台阶长度5-8米，采用微震爆破，进尺1.5-2米/循环；临时支护：上台阶设Φ20临时横撑（间距2米），台阶间留核心土（宽3米，高2米）。3.2.3Ⅴ级围岩段（CRD法）分部开挖：将断面分为4个导洞（左/右上部、左/右下部），导洞尺寸3×3.5米，循环进尺0.5-1米；超前支护：采用Φ42小导管（L=5米，环距30cm）预注浆，浆液为水泥-水玻璃双液浆（水灰比1:1，初凝时间30-60s）。3.2.4特殊段施工F1断层段：采用盾构法施工，管片规格6米×0.3米（C50预制），同步注浆填充管片间隙；杨家坡溶洞区：先采用地质雷达探测溶洞范围，再进行洞内回填（片石+注浆）或架设钢拱架跨越（跨度＜5米时）。3.3超前地质预报与监测3.3.1预报体系长距离预报：TSP-303系统（每50米一次），探测前方100-150米地质构造；中距离预报：地质雷达（每10米一次），识别岩溶空洞及裂隙发育区；短距离验证：超前水平钻孔（Φ108，L=30米），测定涌水量及围岩强度。3.3.2监控量测必测项目：洞内外观察、周边位移（测线数3条/断面）、拱顶下沉（精度0.1mm）及净空变化，频率：Ⅴ级围岩1次/天，Ⅳ级1次/2天，Ⅲ级1次/周；控制标准：周边位移速率≤0.15mm/d，累计位移≤50mm，超限时立即停工加固。四、支护体系设计4.1初期支护4.1.1Ⅲ级围岩段喷射混凝土：C25湿喷砼，厚度25cm，掺聚丙烯纤维（0.9kg/m³）；锚杆：Φ22砂浆锚杆，L=3.5米，间距1.5×1.5米，梅花形布置；钢筋网：Φ8@20×20cm，双层布置（初喷后挂设第一层，复喷前挂设第二层）。4.1.2Ⅳ级围岩段钢拱架：I18型钢拱架，间距1.2米/榀，拱脚设Φ42锁脚锚杆（L=4米，每侧2根）；喷射混凝土：C25钢纤维砼（掺量30kg/m³），厚度30cm；锚杆：Φ25中空注浆锚杆，L=4.5米，间距1.2×1.2米。4.1.3Ⅴ级围岩段加强支护：I20b格栅拱架（间距0.8米/榀）+Φ89管棚（L=10米，环距40cm）；超前小导管：Φ50×5mm，L=6米，注浆压力1.5-2.0MPa；临时仰拱：C30砼，厚度30cm，与钢拱架同步施工，形成闭合环。4.2二次衬砌结构形式：复合式衬砌，Ⅲ级围岩段厚度50cm，Ⅳ级60cm，Ⅴ级70cm；混凝土：C35抗渗砼（抗渗等级P8），DK104+729至出口段采用C40耐腐蚀砼（掺粉煤灰20%）；施工工艺：全断面液压模板台车（长度12米），泵送浇筑，振捣采用附着式振捣器（频率50Hz）。4.3特殊支护措施断层破碎带：采用Φ200管棚（L=40米）+径向注浆（水泥-水玻璃浆液），加固范围3米；溶洞段：充填注浆（水灰比0.8:1）+型钢拱架（I25a）跨越，拱架基础置于完整基岩上；岩爆段：喷射砼前洒水降温，采用柔性锚杆（可伸缩式）释放围岩应力。五、防排水施工5.1防水体系5.1.1防水层材料：1.5mm厚EVA防水板（幅宽2米）+400g/m²无纺布缓冲层，采用无钉铺设工艺；施工要点：搭接宽度10cm，热熔焊接（温度180-200℃），焊缝采用气密性检测（压力≥0.2MPa，保压30min）。5.1.2止水带变形缝：中埋式钢边止水带（宽35cm）+背贴式止水带（宽50cm）；施工缝：遇水膨胀止水条（20×30mm）+水泥基渗透结晶型防水涂料（厚度1.2mm）。5.2排水系统5.2.1洞内排水环向盲管：Φ100mm透水管（间距5-10米，Ⅴ级围岩段加密至3米）；纵向排水管：双侧Φ200mm双壁波纹管，坡度2‰，连接横向引水管（Φ150mm）接入排水沟；中心排水沟：尺寸50×80cm（宽×深），采用C25砼浇筑，内设Φ150mm铸铁管备用通道。5.2.2洞口排水截水沟：进口段设环形截水沟（宽1米，深0.8米），接入市政排水系统；洞顶防渗：喷射C20砼（厚度10cm）+植草绿化，覆盖范围50米。5.3特殊段防水处理高水压段（水压＞0.5MPa）：采用“防水板+双层衬砌”复合防水，二次衬砌设排水孔（Φ50mm，间距2米）；酸性水段：防水层采用聚脲涂料（厚度2mm），排水管采用PVC-U抗酸管材，接头处涂刷防腐胶。六、施工进度计划6.1关键线路进口工区：洞口工程（60天）→Ⅲ级围岩段开挖支护（420天）→F1断层段施工（90天）→二次衬砌（300天）；出口工区：明洞施工（45天）→杨家坡溶洞处理（120天）→Ⅳ/Ⅴ级围岩段施工（360天）→机电安装（180天）。6.2工期安排（总工期24个月）阶段起止时间（月）主要工作内容工期（天）准备阶段1-2施工便道、临建及设备进场60洞口及明洞3-4管棚施工、明挖及初期支护60洞身开挖支护5-18全断面/台阶法开挖、初期支护420二次衬砌10-22防水层施工、模板台车浇筑360机电及收尾21-24照明、通风、消防系统安装及验收1206.3进度保障措施资源保障：储备3套钢拱架、2000米防水板及1000m³抗渗砼；技术保障：优化爆破参数（Ⅲ级围岩循环进尺提升至4米），采用平行作业法（开挖与支护间隔2个循环）；应急预案：配置2台备用发电机（200kW），雨季储备抽水泵（Φ150mm×8台）应对突水。七、质量与安全管理7.1质量管理体系原材料控制：钢材、防水材料等进场需经第三方检测（每批次1次），不合格品严禁使用；工序验收：实行“三检制”（班组自检→工区复检→监理验收），关键工序（如防水层焊接）留存影像资料；试验监测：建立工地试验室，开展砼抗压强度（每50m³一组）、锚杆抗拔力（每300根一组）检测。7.2安全管控重点岩溶突水突泥：超前钻孔探测（涌水量＞10m³/h时立即注浆），配置应急逃生通道（直径80cm，每500米设1处）；高风险作业：爆破作业执行“三人连锁”制度，瓦斯监测（浓度＞0.5%时停工通风）；设备安全：特种设备（盾构机、吊车）定期维保（每月1次），操作人员持证上岗。7.3环保措施噪声控制：破碎机、空压机设置隔音棚（降噪量≥20dB），夜间施工噪声≤55dB；废水处理：施工废水经三级沉淀池（容积500m³）处理后回用，含油废水采用隔油池（处理效率90%）；生态恢复：弃渣场分层碾压（压实度≥90%），完工后覆土绿化（乔木+灌木混植）。八、应急预案8.1突水突泥事故预警响应：超前钻孔涌水量＞50m³/h时，立即启动Ⅰ级响应，撤离人员并关闭掌子面；处置措施：采用“围堵+引流”方案，堆筑沙袋围堰（高度2米），埋设Φ300mm排水管引流至中心水沟，同步注浆加固（水泥-水玻璃浆液，注浆压力2.5MPa）。8.2围岩塌方初期处理：立即停止作业，启动应急照明，采用喷砼封闭塌方体（厚度≥10cm）；加固方案：塌腔采用管棚（Φ108，L=15米）+注浆填充，塌方体后方架设临时横撑（I25型钢），待稳定后分步