燕子洞隧道专项施工方案

燕子洞隧道专项施工方案1工程概况1.1项目总体概况燕子洞隧道为双向六车道分离式高速公路隧道，设计时速80km/h，左洞起讫桩号ZK32+410～ZK33+122，全长712m，最大埋深178m；右洞起讫桩号K32+425～K33+138，全长713m，最大埋深182m。隧道进出口均采用削竹式洞门，进出口端坡面设计为主动防护网+锚杆框格梁加固，洞身采用复合式衬砌结构，初期支护为喷射混凝土+钢拱架+锚杆+钢筋网，二次衬砌为模筑钢筋混凝土。本隧道属于低瓦斯隧道，地质勘察报告显示隧址区存在煤层风化残余瓦斯，实测最大瓦斯压力0.21MPa，瓦斯涌出量最大预测值0.23m³/min，符合《公路隧道施工技术规范》JTG/T3660-2020低瓦斯隧道界定标准。1.2工程地质条件隧址区位于云贵高原喀斯特地貌区，山体整体呈近东西走向，地形起伏较大，地面高程1120～1360m。隧址区地层从上至下依次为：①第四系残坡积粉质黏土：厚度1.2～4.5m，黄褐色，硬塑状态，承载力特征值fak=180kPa；②三叠系永宁镇组灰质泥岩：厚度8.2～21.6m，灰黑色，强风化，节理裂隙发育，岩体破碎，承载力特征值fak=300kPa；③三叠系永宁镇组石灰岩：厚度32.5～78.2m，浅灰色，中风化，岩溶发育局部填充黏土，岩体较完整，承载力特征值fak=1200kPa；④二叠系吴家坪组煤系地层：分布于桩号ZK32+680～ZK32+790、K32+695～K32+805段，厚度约110m，含2层不稳定薄煤层，单层厚度0.3～0.8m，煤层顶底板为泥岩、砂质泥岩，岩体破碎，承载力特征值fak=280kPa。隧址区地下水类型主要为基岩裂隙水和岩溶水，勘测期间稳定地下水位位于隧道底板以下3.2～8.5m，正常涌水量1280m³/d，最大涌水量3120m³/d，涌水量随季节降雨变化明显。1.3施工条件隧道进口位于乡村土路南侧，出口紧邻既有乡镇道路，进场道路已完成拓宽硬化，宽度6.5m，满足工程车辆通行要求。施工用电接入10kV地方电网，配置2台500kVA变压器，备用1台200kW柴油发电机，满足低瓦斯隧道用电要求。施工用水取自隧道北侧1.2km处的小型水库，铺设φ150PE输水管至施工现场，蓄水池容积200m³，满足生产用水需求。2编制依据1.《公路工程技术标准》JTGB01-20142.《公路隧道施工技术规范》JTG/T3660-20203.《煤矿安全规程》（2022版）4.《公路工程施工安全技术规范》JTGF90-20155.《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》GB3836.1-20106.本项目工程地质勘察报告、施工图纸、招投标文件、总体施工组织设计7.现场实际踏勘调查数据3施工部署3.1施工组织配置本隧道采用进出口双向对挖施工，设置进出口两个施工班组，每个班组配置施工负责人1名、技术负责人1名、专职瓦斯检查员3名（三班制）、安全员2名、爆破工4名、特种作业人员均持证上岗。总体人员配置：管理人员18人，技术人员12人，特种作业人员27人，普通施工人员85人，total142人。主要机械设备配置：进出口各配置1台ZD160履带式挖掘机、1台ZL50装载机、2台20t自卸汽车、1台YT28风动凿岩机（钻孔作业配备8台）、1台喷射混凝土湿喷机、1台拱架安装台车、1台模板衬砌台车（12m液压式）、1套瓦斯监测监控系统、2台110kW防爆通风机，所有洞内用电设备均采用防爆型，满足低瓦斯隧道施工要求。3.2施工进度计划本隧道总施工工期为12个月，具体节点安排：洞口边仰坡施工：第1个月（第1～30天）进洞准备及套拱施工：第2个月（第31～60天）洞身开挖及初期支护：第3～10个月（第61～240天）二次衬砌及仰拱施工：第4～11个月（第91～330天）洞内附属工程及验收：第12个月（第331～365天）4洞口工程施工4.1边仰坡开挖及防护洞口开挖前先完成洞口顶部截水沟施工，截水沟采用M7.5水泥砂浆砌片石，截面尺寸为60cm×60cm，壁厚30cm，截水沟沿洞口仰坡开挖轮廓线外5m布置，将地表水引排至洞口外自然沟槽。边仰坡开挖分级进行，每级开挖高度不大于8m，开挖坡度按设计要求控制：仰坡坡度1:1.25，边坡坡度1:1，机械开挖预留10～20cm人工修整，避免扰动原坡面土体。开挖完成后及时施作防护：首先喷射10cm厚C20混凝土封闭坡面，然后施工φ25砂浆锚杆，锚杆长度4.5m，间距1.5m×1.5m，梅花形布置，挂φ8钢筋网，网格尺寸20cm×20cm，最后复喷混凝土至设计厚度，锚杆框格梁按设计尺寸现场绑扎钢筋、浇筑C25混凝土，框格内客土植草防护。4.2长管棚及套拱施工本隧道进出口均采用φ108长管棚超前预支护，管棚长度20m，环向间距40cm，倾角1°～3°，共布置41根，管棚中心距开挖轮廓线25cm。套拱采用C25混凝土浇筑，厚度100cm，宽度2m，套拱内预埋4根I20a工字钢作为导向拱架，导向架间距50cm，导向管采用φ127无缝钢管，壁厚4mm，与导向拱架焊接固定，安装偏差控制：孔口位置偏差≤5cm，角度偏差≤1°。长管棚钻孔采用XY-100地质钻机，从导向管内钻进，钻孔完成后及时顶入钢管，钢管采用丝扣连接，相邻钢管接头错开不小于1m，全部管棚安装完成后采用水泥单液浆注浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa，终压压力1.5MPa，稳压15min后停止注浆。5洞身开挖施工本隧道根据不同地质段分别采用三台阶七步开挖法和全断面开挖法施工：进出口浅埋段（长度25m）、煤系地层段采用三台阶七步开挖法，II、III级围岩段采用全断面开挖法。5.1全断面开挖法（II、III级围岩段）全断面开挖法适用条件：岩体完整、拱顶围岩稳定，开挖断面面积约89.2m²，开挖循环进尺控制：II级围岩3.0～3.5m，III级围岩2.0～2.5m。钻爆设计采用楔形掏槽，炮孔直径42mm，炮孔布置：掏槽孔6个，深度3.8m，辅助孔间距60～80cm，周边孔间距40cm，采用光面爆破，周边孔装药采用不耦合装药，不耦合系数1.5，线装药密度0.25kg/m。所有爆破器材均采用煤矿许用炸药和煤矿许用毫秒电雷管，总延期时间不超过130ms，严禁使用秒或半秒级电雷管。开挖完成后采用挖掘机清渣，自卸汽车运至指定弃土场，开挖轮廓偏差控制：平均超挖量不大于15cm，最大超挖量不大于25cm，欠挖控制在规范允许范围内。5.2三台阶七步开挖法（浅埋段、煤系段）三台阶七步开挖法将断面分为上、中、下三个台阶加仰拱，分步开挖，具体参数：1.上台阶：高度3.5～4.0m，开挖进尺每循环0.6～1.0m（对应一榀钢拱架间距），开挖完成后及时施作初期支护，封闭掌子面；2.中台阶：高度3.0～3.5m，分左右两幅错开开挖，错开长度不小于2m，开挖进尺与上台阶匹配，开挖完成后接长钢拱架，施作初期支护；3.下台阶：高度2.0～2.5m，同样分左右两幅错开开挖，错开长度不小于2m，开挖进尺控制为每循环一榀钢拱架，边墙初期支护及时跟进；4.仰拱：每次开挖长度3～5m，开挖完成后及时浇筑仰拱混凝土，封闭成环，仰拱与掌子面的距离控制在不大于30m。5.3煤系地层开挖专项要求煤系地层段开挖前必须先进行瓦斯抽放预处理，在掌子面布置3个瓦斯超前探测孔，孔径75mm，孔深不小于20m，探测前方瓦斯含量，当实测瓦斯浓度超过0.5%时，采取超前抽放措施，抽放孔布置为每10m段落布置8个抽放孔，呈扇形布置，孔径90mm，抽放负压不小于13KPa，抽放至瓦斯浓度降至0.3%以下方可开挖。煤系地层段严禁放底炮，开挖尽量采用机械掘进，减少对煤层顶底板的扰动，当必须爆破时，严格控制装药量，每孔装药量不超过0.3kg，总装药量不超过10kg，爆破必须由持有煤矿爆破资质的爆破工操作。6初期支护施工6.1锚杆施工本隧道II级围岩采用φ25中空注浆锚杆，长度3.0m，间距1.2m×1.2m；III级围岩采用φ25中空注浆锚杆，长度3.5m，间距1.0m×1.0m；IV级、V级围岩（浅埋、煤系段）采用φ25砂浆锚杆，长度4.0m，间距80cm×80cm，均采用梅花形布置。锚杆钻孔采用风动凿岩机，钻孔直径大于锚杆直径15mm，钻孔深度偏差控制在±50mm范围内，注浆锚杆采用从孔底到孔口返浆式注浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa，水泥浆水灰比1:1，确保锚杆孔注浆饱满，锚杆拉拔力检测合格率要求达到100%，最小拉拔力不低于设计值的90%。6.2钢拱架施工IV级、V级围岩段采用I16～I20a工字钢钢拱架，间距V级60cm/榀、IV级80cm/榀，钢拱架加工在洞外预制场按1:1放样加工，加工完成后试拼，允许偏差：拱架矢高±3cm，周长±5cm，接头偏差不大于2mm。钢拱架安装采用人工配合拱架台车就位，安装偏差：拱架间距±5cm，拱顶高程±3cm，左右偏差±5cm，拱架底部必须落在坚实的基岩上，不得有虚渣杂物，底部虚渣必须清理干净，若沉降过大可设置10cm厚混凝土垫板。钢拱架之间采用φ22连接钢筋连接，连接钢筋间距1.0m，相邻拱架焊接牢固，拱架与围岩之间的间隙采用喷射混凝土填实，不得填塞片石。6.3喷射混凝土施工初期支护喷射混凝土采用C25湿喷混凝土，厚度设计为：II级10cm、III级15cm、IV级22cm、V级26cm，采用分层喷射，第一层喷射厚度5～10cm，初凝后进行第二层喷射，终凝厚度符合设计要求。喷射作业顺序为从下向上，分段分片进行，分段长度不大于6m，喷头与受喷面保持垂直，距离控制在0.8～1.2m，喷射混凝土回弹率控制在边墙不大于15%，拱顶不大于25%，回弹料不得重复使用。喷射混凝土完成后12h开始洒水养护，养护时间不少于14d，养护频率保持混凝土表面湿润。7防排水施工本隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，洞身采用防水板+土工布复合防水，施工缝采用中埋式橡胶止水带+背贴式止水带，沉降缝采用中埋式钢边橡胶止水带+背贴式止水带，环向排水管采用φ50mm软式透水管，纵向排水管采用φ100mmHDPE打孔波纹管，将渗水引入中心排水沟排出。7.1初期支护背后注浆初期支护完成后，对初期支护背部空洞进行注浆处理，注浆孔间距3m×3m，梅花形布置，孔深穿透初期支护进入围岩5cm，注浆采用水泥单液浆，水灰比1:1，注浆压力0.3～0.5MPa，终压压力1.0MPa，稳压10min，注浆完成后检查无渗漏方可进行下一道工序。7.2防水层施工土工布采用300g/m²短纤针刺土工布，防水板采用1.5mm厚EVA防水板，防水层铺设在初期支护支护验收合格后进行，采用热合机悬吊铺设，先铺设土工布，用射钉固定，固定点间距拱部0.5～0.8m，边墙1.0～1.5m，然后铺设防水板，防水板与土工布采用热熔焊接连接，防水板之间搭接宽度不小于15cm，双焊缝焊接，焊缝宽度不小于1.5cm，充气法检查焊缝质量，充气压力0.2MPa，稳压15min压力下降不超过10%为合格。防水层铺设预留一定的松弛量，避免二次衬砌浇筑时拉裂防水板，破损处必须及时修补，修补范围超出破损边缘10cm以上。7.3二次衬砌混凝土施工本隧道二次衬砌采用C35防水钢筋混凝土，抗渗等级不小于P8，仰拱厚度60cm，拱墙厚度45～50cm，二次衬砌采用12m液压整体模板台车浇筑，仰拱超前拱墙衬砌，仰拱与掌子面距离不大于30m，拱墙二次衬砌距离掌子面距离：V级围岩不大于60m，IV级围岩不大于80m，III级及以上不大于120m。钢筋绑扎在台车就位前完成，钢筋间距偏差控制在±10mm，保护层厚度偏差不大于±5mm，保护层采用定制塑料垫块，垫块间距不大于1m。台车就位后核对中线、高程，固定牢固，防止跑模，混凝土采用洞外拌合站集中拌合，混凝土罐车运输，泵送入模，分层浇筑，分层厚度不大于50cm，振捣采用插入式振捣器配合附着式振捣器，振捣间距不大于振捣半径的1.5倍，避免漏振、过振，严禁振捣器触碰防水层、钢筋。混凝土浇筑完成后12h开始养护，养护时间不少于14d，脱模时间控制在混凝土强度达到2.5MPa以上，脱模后及时检查衬砌外观，存在蜂窝麻面及时修补，对脱空部位采用打孔注浆处理。8瓦斯防控专项方案本隧道为低瓦斯隧道，严格按照《煤矿安全规程》及公路隧道规范要求落实瓦斯防控措施：8.1通风系统设计采用压入式通风，进出口各配置1台FBDNo7.1-2×110kW对旋轴流防爆通风机，配直径1.5m的阻燃抗静电风筒，风筒出口距离掌子面距离控制在不大于15m，设计通风量按掌子面瓦斯涌出量、人员呼吸、爆破烟尘稀释计算，确定最低供风量为380m³/min，实际供风量控制在450m³/min，确保洞内风速不小于0.5m/s，瓦斯浓度稀释到允许范围以下。通风机安排专人24h值班，严禁停风，停风时必须撤出所有人员，切断洞内电源，设置警戒，重新通风后检测瓦斯浓度合格方可进入。8.2瓦斯监测监控配置KJ70N型煤矿安全监测监控系统，在掌子面、回风流、二次衬砌台车位置、洞口处设置甲烷传感器，报警浓度设置为0.5%CH₄，断电浓度设置为0.8%CH₄，复电浓度为小于0.5%CH₄，当瓦斯浓度超过报警值时自动报警，超过断电值时自动切断洞内所有非本安型电源。同时配备4台便携式光学瓦斯检测仪，专职瓦斯检查员每30min对掌子面、回风流、隅角检测一次瓦斯浓度，认真填写检测记录，当瓦斯浓度超过0.5%时，立即停止作业，撤出人员，通知技术人员处理。8.3用电及防爆管理洞内所有电气设备全部采用防爆型，包括防爆开关、防爆照明灯、防爆配电箱，电缆采用煤矿橡套防爆电缆，接头采用防爆接线盒连接，严禁明接头。所有进入洞内的人员必须佩戴矿灯，严禁携带烟草、点火物品、非防爆电子产品进入洞内，洞口设置检查岗，严格执行人员进洞登记检查制度。8.4爆破作业管理爆破作业必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用毫秒延期电雷管，严禁使用黑火药、硝化甘油类炸药，总延期时间不得超过130ms，爆破前必须检测工作面20m范围内瓦斯浓度，瓦斯浓度超过0.5%严禁爆破，爆破作业必须由持有煤矿爆破作业资格证的人员操作，爆破后通风30min，瓦斯检查员检查瓦斯浓度合格，处理完瞎炮后，其他人员方可进入工作面。9监控量测本隧道按规范要求布置监控量测断面，V级围岩每5m一个断面，IV级每10m一个，III级每20m一个，主要监测项目为：洞内外观察、拱顶下沉、周边位移、地表沉降、锚杆轴力。1.洞内外观察：每次开挖后观察围岩地质情况、初期支护变形开裂情况，每天至少观察1次，做好记录；2.拱顶下沉、周边位移：采用全站仪监测，量测频率：开挖后1～15d，2次/d；16～30d，1次/d；1～3个月，2次/周；3个月以上，1次/月；3.控制预警值：拱顶下沉允许最大沉降量100mm，日沉降量超过5mm时发出预警，日沉降量超过10mm时停止作业，采取加固措施。监控量测数据及时整理分析，当变形超过预警值时，立即停止开挖，封闭掌子面，对初期支护进行加固，待