隧道工程施工方案

隧道工程施工方案一、工程概况1.1项目基本信息本隧道为双向六车道高速公路分离式隧道，左线起讫桩号ZK32+115~ZK35+428，全长3313m；右线起讫桩号YK32+108~YK35+417，全长3309m。隧道最大埋深387m，设计速度100km/h，净空宽度14.75m，净空高度5.0m，纵坡采用0.7%单向坡。1.2地质水文条件隧道穿越地层依次为第四系残坡积粉质黏土（厚度2.1~7.6m）、寒武系灰岩（中风化，岩体完整性系数0.52~0.78）、志留系页岩（强风化~中风化，节理发育，岩体破碎，完整性系数0.23~0.41），局部存在3处岩溶发育段，单洞岩溶充填物总方量约1200m³，岩溶水最大涌水量预测为320m³/d。洞口段浅埋层厚度2~12m，表层为松散堆积体，稳定性差，雨季易发生溜塌。区域地震动峰值加速度0.05g，对应地震基本烈度Ⅵ度。1.3工期要求总工期24个月，其中洞口工程2个月，洞身开挖及初支16个月，二衬及防排水施工8个月，附属工程及验收2个月，计划开工日期202X年X月X日，计划竣工日期202X+2年X月X日。1.4主要工程量单洞主要工程量：洞身开挖石方23.7万m³，C25喷射混凝土1.2万m³，φ25中空注浆锚杆3.6万根，I18型钢拱架2100榀，φ8钢筋网3.2万㎡，C30模筑二衬混凝土7.8万m³，EVA防水板10.6万㎡，φ160HDPE排水盲管1.2万m，路面混凝土2.1万㎡。二、施工部署2.1施工组织架构成立项目指挥部，下设工程技术部、安全管理部、质量管控部、物资设备部、计划财务部、综合办公室6个职能部门，现场配置洞口作业队、洞身开挖作业队、支护作业队、防排水作业队、二衬作业队、机电安装作业队共6支专业作业队，总施工人数320人，其中特种作业人员45人（包含爆破工12人、焊工8人、起重工6人、架子工10人、电工9人），所有特种作业人员均持证上岗。2.2工作面布置采用“两端对向掘进”施工方案，进口端配置1台凿岩台车、1台装载机、2台20t自卸汽车，负责左、右线进口段各1650m范围施工；出口端配置同规格设备，负责剩余段施工。单洞每月掘进指标：Ⅳ级围岩不低于90m，Ⅴ级围岩不低于45m。2.3临建设施弃渣场：设置在出口侧2km处低洼地带，总容量55万m³，周边设置2m高挡渣墙，顶面设置截水沟，坡面铺设三维网植草防护，避免水土流失。搅拌站：设置在进口侧1.2km处，配置2台HZS120型搅拌机，每小时理论产量240m³，配套4个100t水泥罐、2个100t粉煤灰罐，砂石料场分区堆放，设置防雨棚及地面硬化层，堆料高度不超过3m，不同标号砂石料设置隔离墙，标识清晰。炸药库：设置在进口侧3km无人山区，距离居民区最小距离1200m，符合民用爆炸物品储存安全规范，最大储存量为炸药5t、雷管2000发，实行24小时双人双锁管理，安装视频监控及入侵报警系统。通风设施：单洞洞口配置1台2×110kW轴流式通风机，采用φ1.8m抗静电、阻燃风筒压入式通风，风筒悬挂高度不低于2.5m，接头采用双反边连接，漏风率控制在5%以内，工作面风速不低于0.25m/s，通风量满足每人每分钟3m³新鲜空气要求。供电系统：进口、出口端分别配置1台630kVA、1台500kVA变压器，同时各配备1台200kW备用发电机，保证停电后15min内恢复通风、排水、照明等关键设备供电。洞内照明电压：作业段不超过36V，成洞段不超过220V，照明灯具采用防潮防爆型，每10m设置1盏，亮度不低于15lx。三、洞口工程施工3.1施工流程洞口排水系统施工→边仰坡开挖及防护→套拱施工→超前大管棚施工→洞口段开挖。3.2排水系统施工洞口开挖前先施工洞顶截水沟，截水沟采用C20混凝土浇筑，截面尺寸60cm（宽）×80cm（深），厚度25cm，沟底纵坡不小于3%，两端接入自然排水系统，防止地表径流冲刷边仰坡。截水沟每隔10m设置1道沉降缝，缝内填充沥青麻絮，深度不小于15cm。3.3边仰坡开挖及防护边仰坡按1:1.25坡度分层开挖，每层开挖高度不超过2m，开挖完成后立即进行防护：采用φ22砂浆锚杆，长度3.5m，间距1.2m×1.2m，梅花形布置；挂φ8@20cm×20cm钢筋网，喷射C25混凝土，厚度15cm。坡顶设置位移监测点，每5m布置1个，开挖期间每天监测2次，坡体水平位移预警值为3mm/d，累计位移预警值为30mm，超过预警值立即停止施工，采取加固措施。3.4套拱施工套拱长度2m，厚度80cm，采用C25混凝土浇筑，内部设置3榀I20b型钢拱架，拱架间距1m，拱架之间采用φ22钢筋连接，环向间距1m。套拱内预埋φ180孔口管，长度1.5m，环向间距40cm，共42根，孔口管外插角1°~3°，安装偏差不超过5cm，两端固定在型钢拱架上，保证管棚施工方向准确。3.5超前大管棚施工管棚采用φ108mm、壁厚6mm无缝钢管，长度30m，节长3m、6m交替布置，相邻钢管接头错开不小于1m。管棚注浆采用水泥水玻璃双液浆，水灰比1:1，水玻璃浓度35Be'，水泥与水玻璃体积比1:0.5，注浆压力0.5~1.5MPa，注浆量达到设计值80%且压力稳定10min后即可结束注浆。管棚施工完成后进行无损检测，注浆饱满度不低于90%，不合格孔位重新钻孔注浆。四、洞身开挖施工4.1围岩分级施工方案围岩等级开挖方法循环进尺适用段落Ⅱ级全断面法3.0~3.5m洞身中段完整灰岩段Ⅲ级台阶法2.0~2.5m较完整灰岩段Ⅳ级三台阶临时仰拱法1.0~1.5m破碎页岩段Ⅴ级（洞口、岩溶段）三台阶预留核心土法0.5~0.8m洞口浅埋段、岩溶发育段采用光面爆破工艺，Ⅱ级围岩爆破参数：周边眼间距40cm，最小抵抗线50cm，装药集中度0.25kg/m，采用φ25小直径药卷间隔装药，导爆索起爆；掏槽眼采用楔形掏槽，深度3.8m，装药系数0.8；辅助眼间距80cm，装药系数0.6。爆破后轮廓面凹凸差不超过15cm，围岩炮眼痕迹保存率不低于80%，避免超欠挖，平均线性超挖控制在10cm以内，欠挖厚度超过5cm部位必须凿除。爆破作业严格执行“一炮三检”“三人连锁放炮”制度，警戒距离：洞口方向不小于300m，洞内反向不小于200m，警戒人员佩戴红袖标、鸣哨警示，确认所有人员设备撤离至安全区域后方可起爆。4.3岩溶段专项施工岩溶段施工遵循“探前、注浆、短进、弱爆、强支、勤测”原则：1.超前地质预报：采用地质雷达+超前水平钻组合预报，每次预报长度30m，开挖25m后进行下一次预报，预留5m安全距离，探明岩溶位置、规模、充填物性质及涌水情况；2.充填型岩溶处理：先采用φ42超前小导管注浆加固，小导管长度4.5m，环向间距30cm，外插角10°~15°，注浆采用1:1水泥浆，压力1.0~2.0MPa，待注浆体强度达到设计强度70%后方可开挖；3.涌水处理：若探明岩溶存在大量积水，先设置泄水孔泄压，泄水孔直径100mm，长度穿透岩溶腔，待涌水量稳定在5m³/h以下后再进行注浆加固，严禁带水开挖。4.4装渣运输采用侧卸式装载机装渣，20t自卸汽车运输，洞内行驶速度不超过10km/h，洞口及会车段速度不超过5km/h。运输道路每隔200m设置1处会车区，长度20m，宽度8m，路面铺设20cm厚碎石，每天安排专人洒水降尘，保持路面平整无积水。弃渣场安排专人指挥卸渣，分层堆放，每层厚度不超过3m，及时推平碾压，压实度不低于90%。五、初期支护施工初期支护紧跟开挖面施工，与开挖面距离：Ⅳ级围岩不超过2m，Ⅴ级围岩不超过1m，初支闭合时间不超过7d。5.1喷射混凝土采用湿喷工艺，C25混凝土配合比为水泥:砂:石子:水:减水剂=1:2.2:2.4:0.45:0.02，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，粗骨料粒径不超过16mm，坍落度控制在12~16cm。喷射作业分段、分片、由下至上进行，喷头距离受喷面0.8~1.2m，垂直于受喷面，一次喷射厚度：拱部不超过8cm，边墙不超过15cm，后一层喷射在前层混凝土终凝后进行，终凝2h后洒水养护，养护时间不少于14d。喷射混凝土强度采用100×100×400mm大板试件检测，每10m拱部、边墙各取1组试件，抗压强度合格率100%；厚度采用钻孔检测，每20m检查1个断面，每个断面检测10点，厚度合格率不低于90%，最小厚度不小于设计值的80%。5.2锚杆施工系统锚杆采用φ25中空注浆锚杆，Ⅳ级围岩长度3.5m，间距1.2m×1.2m；Ⅴ级围岩长度4.0m，间距1.0m×1.0m，梅花形布置。锚杆钻孔深度偏差不超过±5cm，注浆采用1:1水泥浆，注浆压力0.5~1.0MPa，注浆饱满度不低于90%。锚杆安装完成后进行拉拔力检测，每300根锚杆抽样3根，拉拔力不低于100kN，不合格批次加倍抽检，仍不合格则全部返工。5.3型钢拱架施工Ⅳ级围岩采用I18型钢拱架，间距1.0m；Ⅴ级围岩采用I20a型钢拱架，间距0.6m。拱架分节制作，每节长度不超过3m，接头采用法兰盘+M20高强螺栓连接，螺栓扭矩不小于100N·m。拱架安装偏差：横向位置不超过±5cm，高程不超过±3cm，垂直度偏差不超过2°，拱架底脚设置在原状岩面上或铺垫20cm厚钢板，严禁悬空。拱架之间采用φ22纵向连接钢筋，环向间距1.0m，内外侧交错布置，拱架与围岩之间的间隙采用喷射混凝土填充密实，严禁在拱架背面回填石块或虚土。5.4钢筋网施工采用φ8钢筋焊接网，网格尺寸20cm×20cm，搭接长度不小于20cm，采用绑扎或点焊固定，焊点间距不超过30cm。钢筋网紧贴初喷面铺设，与锚杆或拱架焊接牢固，喷射混凝土时不得晃动。六、防排水施工隧道防排水遵循“防、排、堵、截相结合，因地制宜，综合治理”原则，保证二衬表面无湿渍，渗水量不超过0.05L/㎡·d。6.1初期支护与二衬间防排水1.基面处理：喷射混凝土表面凹凸差不超过5cm，尖锐部位凿除打磨，外露锚杆头切割后用水泥砂浆抹平；2.排水盲管：初期支护表面环向设置φ50打孔波纹管，间距10m，地下水发育段加密至5m；纵向边墙脚设置φ160HDPE双壁打孔波纹管，坡度与隧道纵坡一致，每10m通过三通连接环向盲管，纵向盲管每隔50m设置1根φ110泄水管接入隧道侧沟；3.防水板：采用1.5mm厚EVA防水板，幅宽2m，采用热熔焊接工艺，双缝焊接，单条焊缝宽度不小于1.5cm，焊接温度控制在180~200℃，行走速度2~3m/min。焊接完成后采用充气法检测，充气压力0.25MPa，保持15min压力下降不超过0.05MPa为合格；防水板铺设采用无钉孔工艺，用热熔衬垫固定在喷射混凝土表面，固定点间距：拱部0.5~0.8m，边墙0.8~1.0m，底部1.0~1.5m，防水板搭接长度不小于15cm，相邻幅段接缝错开不小于1m，避开施工缝、变形缝位置。6.2施工缝、变形缝处理环向施工缝每10m设置1道，纵向施工缝设置在二衬边墙脚以上50cm位置：1.施工缝：清理表面浮浆及松散层，涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料，用量1.5kg/㎡，粘贴30cm宽丁基橡胶止水带，中间埋设中埋式橡胶止水带（宽度30cm，厚度1cm），止水带安装偏差不超过±5cm，固定牢固，避免浇筑混凝土时移位；2.变形缝：洞口段、围岩等级变化处设置2cm宽变形缝，采用中埋式钢边橡胶止水带+外贴式橡胶止水带组合防水，缝内填充聚苯乙烯泡沫板，表面采用聚硫密封胶嵌缝，嵌缝深度不小于5cm。6.3洞内排水系统隧道两侧设置C30混凝土侧沟，截面尺寸80cm（宽）×100cm（深），沟底纵坡与隧道一致，侧沟顶面设置钢筋混凝土盖板，厚度15cm，每50m设置1处检查井。中心设置φ1000钢筋混凝土排水管，每100m设置1处沉沙井，排水管与侧沟通过横向连通管连接，坡度不小于2%。排水系统施工完成后进行通水试验，排水通畅无堵塞为合格。七、二次衬砌施工二衬与开挖面距离：Ⅳ级围岩不超过90m，Ⅴ级围岩不超过70m，岩溶段不超过50m，二衬强度采用C30混凝土，抗渗等级P10。7.1钢筋施工二衬环向主筋采用φ25钢筋，间距20cm，纵向钢筋采用φ16钢筋，间距25cm，拉筋采用φ12钢筋，间距60cm×60cm，梅花形布置。钢筋保护层厚度：拱部不小于5cm，边墙不小于4cm，采用同强度混凝土垫块控制，垫块每平方米不少于4个。钢筋焊接采用双面搭接焊，焊缝长度不小于5d（d为钢筋直径），焊缝厚度不小于0.3d，宽度不小于0.7d，接头错开布置，同一截面接头率不超过50%。钢筋安装完成后进行隐蔽验收，重点检查钢筋间距、接头质量、保护层厚度，验收合格后方可进行下道工序。7.2台车施工采用12m长液压自行式二衬台车，总重量120t，面板厚度12mm，刚度满足浇筑混凝土时变形不超过2mm。台车就位前清理底部浮渣，铺设型钢轨道，轨距偏差不超过±1cm，台车就位后检查中线、高程，偏差不超过±1cm，底部采用丝杠顶紧，顶部采用液压油缸加压，压力不小于5MPa，模板表面涂刷脱模剂，安装预埋管线、预留孔洞，位置偏差不超过±3cm。台车两端设置端头钢模板，厚度10mm，固定牢固，密封严实，防止漏浆。7.3混凝土浇筑混凝土由搅拌站集中生产，搅拌运输罐车运输至现场，输送泵泵送入模，坍落度控制在16~18cm，入模温度不超过30℃，冬季施工不低于5℃。浇筑采用分层对称浇筑，每层厚度不超过30cm，两侧混凝土面高差不超过50cm，采用插入式振捣棒振捣，振捣棒移动间距不超过30cm，插入下层混凝土5~10cm，避免振捣棒接触防水板、钢筋及模板，拱顶部位采用逐窗进料、分层振捣，最后采用顶升注浆工艺填充拱顶间隙，注浆压力0.2~0.3MPa，注浆量达到设计值且压力稳定后停止注浆。7.4养护及脱模混凝土终凝后开始洒水养护，养护时间不少于14d，洒水频率保持混凝土表面湿润。二衬混凝土强度达到8MPa以上方可脱模，脱模后及时修补表面气泡、蜂窝等缺陷，缺陷修补采用同配合比细石混凝土或环氧砂浆，保证颜色一致，平整密实。二衬强度达到100%设计强度后方可承受全部荷载，岩溶段二衬施工完成后进行地质雷达检测，厚度合格率100%，内部无空洞，否则采用钻孔注浆处理，注浆材料采用1:1水泥浆，压力0.5~1.0MPa。八、监控量测及超前地质预报8.1必测项目监测项目布点要求量测频率预警值拱顶下沉每5~10m布置1个断面，每个断面3个测点开挖后1~7d：2次/d；7~15d：1次/d；15~30d：1次/2d；30d后：1次/周累计位移50mm，日位移3mm周边收敛每5~10m布置1个断面，每个断面2条测线同拱顶下沉累计位移40mm，日位移2mm地表沉降洞口浅埋段（埋深<2倍洞径）每5m布置1个断面，每个断面7个测点开挖面距离监测断面<2倍洞径：2次/d；2~5倍洞径：1次/d；>5倍洞径：1次/周累计沉降30mm，日沉降2mm二衬内力每50m布置1个断面，每个断面6个应力计1次/周应力超过设计值80%8.2超前地质预报采用TSP地震波预报（每100m1次）、地质雷达（每30m1次）、超前水平钻（每30m1次，孔深30m）组合预报，准确掌握前方围岩岩性、构造、岩溶、涌水情况，预报结果及时反馈至施工及设计单位，动态调整施工参数。九、安全及