隧洞開挖施工方案一、工程概況本隧洞工程位于某水利樞紐項(xiàng)目引水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)全長2860m，洞徑5.2m，采用城門洞型斷面（寬×高=5.2m×6.8m）。隧洞穿越地層主要為中風(fēng)化砂巖夾頁巖，局部穿越斷層破碎帶（F3、F7），最大埋深320m。根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，巖體完整性系數(shù)Kv=0.55-0.75，飽和單軸抗壓強(qiáng)度18-35MPa，地下水位位于洞頂以上12-35m，存在中等涌水風(fēng)險(xiǎn)。二、施工總體部署2.1施工分區(qū)進(jìn)口工區(qū)（K0+000~K1+400）：負(fù)責(zé)前段1400m施工，布置主洞口、拌合站、材料堆場及生活區(qū)出口工區(qū)（K1+400~K2+860）：負(fù)責(zé)后段1460m施工，布置支洞口、空壓機(jī)房及棄渣場斜井工區(qū)（K1+100）：設(shè)置380m長施工斜井（坡度18°），解決中段通風(fēng)排煙難題2.2施工順序施工準(zhǔn)備階段（60天）：完成洞口截排水、施工便道、臨建工程及設(shè)備進(jìn)場超前地質(zhì)預(yù)報(bào)（貫穿全程）：采用TSP203地質(zhì)雷達(dá)與超前鉆探組合預(yù)報(bào)洞身開挖階段（480天）：進(jìn)口工區(qū)與出口工區(qū)同步雙向開挖，斜井工區(qū)承擔(dān)中間段施工支護(hù)襯砌階段（滯后開挖300m）：分初支、二襯兩次施工收尾驗(yàn)收階段（90天）：完成洞內(nèi)清理、設(shè)備拆除及竣工驗(yàn)收三、施工方法3.1開挖工藝選擇根據(jù)地質(zhì)條件差異采用分級開挖方案：Ⅱ類圍巖段（占比65%）：全斷面開挖，循環(huán)進(jìn)尺3.5m，采用光面爆破技術(shù)Ⅲ類圍巖段（占比25%）：臺階法開挖，上臺階高3.2m，循環(huán)進(jìn)尺2.5mⅣ類圍巖段（占比10%）：CRD工法（交叉中隔壁法），分4個(gè)導(dǎo)洞開挖，單循環(huán)進(jìn)尺1.5m3.2鉆爆設(shè)計(jì)3.2.1爆破參數(shù)（以Ⅱ類圍巖為例）參數(shù)類別具體指標(biāo)炮孔布置周邊孔52個(gè)（孔徑42mm），掏槽孔8個(gè)（孔徑50mm），輔助孔36個(gè)裝藥結(jié)構(gòu)周邊孔采用Φ32mm乳化炸藥間隔裝藥，線裝藥密度0.25kg/m起爆網(wǎng)絡(luò)非電毫秒雷管起爆，周邊孔延遲時(shí)間150ms單循環(huán)炸藥量286kg，總裝藥量控制在2.3kg/m3以內(nèi)爆破振動(dòng)控制最大段藥量不超過60kg，振速限制≤15cm/s3.2.2鉆爆作業(yè)流程測量放線：采用全站儀精確放樣開挖輪廓線，誤差控制在±5cm內(nèi)鉆孔作業(yè)：使用三臂液壓鑿巖臺車（AtlasBoomerXE3C）鉆孔，孔位偏差≤10cm裝藥聯(lián)網(wǎng)：由持證爆破工操作，采用反向裝藥結(jié)構(gòu)，導(dǎo)爆管傳爆網(wǎng)絡(luò)安全警戒：設(shè)置三級警戒圈（300m/200m/100m），爆破前30分鐘清場爆后檢查：通風(fēng)排煙15分鐘后，由安全員檢查啞炮及圍巖穩(wěn)定性3.3出渣運(yùn)輸裝渣設(shè)備：配置2臺CAT336D液壓挖掘機(jī)（斗容1.6m3）運(yùn)輸設(shè)備：8臺20t自卸汽車（斯太爾王），洞內(nèi)采用防爆型電瓶車牽引梭礦車運(yùn)輸路線：進(jìn)口工區(qū)→1#施工便道→1#棄渣場（容量8萬m3）；出口工區(qū)→2#施工便道→2#棄渣場（容量10萬m3）出渣效率：Ⅱ類圍巖段日循環(huán)4個(gè)，日產(chǎn)量480m3；Ⅳ類圍巖段日循環(huán)2個(gè)，日產(chǎn)量150m3四、支護(hù)體系設(shè)計(jì)4.1初期支護(hù)根據(jù)圍巖類別實(shí)施差異化支護(hù)：Ⅱ類圍巖：噴射C25混凝土（厚10cm）+Φ8@20×20cm鋼筋網(wǎng)+系統(tǒng)錨桿（Φ22藥卷錨桿，長2.5m，間排距1.5×1.5m）Ⅲ類圍巖：噴射C25混凝土（厚15cm）+Φ8@15×15cm鋼筋網(wǎng)+格柵拱架（間距1.2m）+系統(tǒng)錨桿（Φ25中空注漿錨桿，長3.5m）Ⅳ類圍巖：噴射C25混凝土（厚20cm）+Φ10@10×10cm鋼筋網(wǎng)+I18型鋼拱架（間距0.8m）+超前小導(dǎo)管（Φ42×4mm，長4.5m，環(huán)向間距0.4m）4.2二次襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：C35P8抗?jié)B混凝土，厚度50-80cm，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝：全斷面液壓鋼模臺車（長12m）澆筑，泵送混凝土入倉，振搗采用附著式振搗器與插入式振搗棒結(jié)合分段施工：每12m為一個(gè)襯砌段，施工縫設(shè)置橡膠止水帶，環(huán)向間距6m設(shè)置排水盲管4.3特殊段處理4.3.1斷層破碎帶（F3斷層帶長120m）超前支護(hù)：Φ108管棚（長20m，環(huán)向間距0.3m）+Φ42注漿小導(dǎo)管（長5m）注漿加固：采用水泥-水玻璃雙液注漿，注漿壓力1.2-1.5MPa，擴(kuò)散半徑≥1.5m臨時(shí)支護(hù)：增設(shè)I20b型鋼橫撐（間距0.6m），采用鎖腳錨桿（Φ32，長4.5m）固定4.3.2涌水段處理排水系統(tǒng)：設(shè)置雙側(cè)排水溝（斷面50×60cm）+集水井（每50m設(shè)一個(gè)）+200m3/h排水泵堵水措施：局部采用帷幕注漿，水泥用量控制在2.5t/m，注漿孔布置呈梅花形五、施工設(shè)備配置5.1主要開挖設(shè)備設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量功率/能力液壓鑿巖臺車AtlasBoomerXE3C4臺鉆孔直徑38-89mm挖掘機(jī)CAT336D2臺斗容1.6m3裝載機(jī)柳工CLG856H2臺額定載重5t自卸汽車斯太爾王310馬力8臺載重20t通風(fēng)機(jī)SDS-No12.54臺風(fēng)量2800m3/min5.2支護(hù)襯砌設(shè)備混凝土噴射機(jī)：PZ-9型（3臺），噴射能力5m3/h注漿泵：KBY-50/70型雙液注漿泵（4臺）鋼模臺車：12m液壓整體式（2臺），行走速度1.5m/min混凝土攪拌站：HZS90型（2套），生產(chǎn)能力90m3/h5.3輔助設(shè)備地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)備：TSP203地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)（1套）監(jiān)測儀器：全站儀（2臺）、水準(zhǔn)儀（2臺）、收斂儀（4臺）排水設(shè)備：200m3/h離心式水泵（6臺，含備用2臺）六、施工進(jìn)度計(jì)劃6.1關(guān)鍵線路洞口施工準(zhǔn)備→超前地質(zhì)預(yù)報(bào)→洞身開挖（Ⅱ類圍巖段）→初期支護(hù)→二次襯砌→洞內(nèi)設(shè)施安裝→竣工驗(yàn)收6.2進(jìn)度保障措施資源保障：備用2套關(guān)鍵設(shè)備（鑿巖臺車、注漿泵），確保故障時(shí)4小時(shí)內(nèi)恢復(fù)施工技術(shù)保障：優(yōu)化爆破參數(shù)，將Ⅱ類圍巖循環(huán)時(shí)間從12小時(shí)壓縮至9.5小時(shí)組織保障：實(shí)行三班制連續(xù)作業(yè)，每班配備專職調(diào)度員協(xié)調(diào)工序銜接應(yīng)急保障：針對斷層涌水、巖爆等風(fēng)險(xiǎn)編制專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，組織每月應(yīng)急演練七、質(zhì)量控制措施7.1開挖質(zhì)量控制輪廓線偏差：周邊孔鉆孔角度控制在±1°內(nèi)，開挖輪廓線允許偏差±15cm超挖控制：Ⅱ類圍巖≤15cm，Ⅲ類圍巖≤20cm，Ⅳ類圍巖≤25cm爆破效果：半孔率≥85%（Ⅱ類圍巖）、≥75%（Ⅲ類圍巖）7.2支護(hù)質(zhì)量控制噴射混凝土：厚度采用預(yù)埋鋼筋測釘法檢查，每10m檢查一個(gè)斷面錨桿施工：抗拔力試驗(yàn)每300根一組，每組3根，合格率≥95%鋼拱架安裝：拱架間距偏差≤±5cm，垂直度偏差≤2°7.3混凝土質(zhì)量控制配合比設(shè)計(jì)：水泥采用P.O42.5R，砂率38-42%，水灰比0.45-0.50坍落度控制：入模坍落度180±20mm，每50m3檢測一次抗裂措施：摻加粉煤灰（摻量15%）和聚丙烯纖維（0.9kg/m3）八、安全文明施工8.1安全防護(hù)體系洞口防護(hù)：設(shè)置5m長管棚+擋渣墻（高3m），配備邊坡位移監(jiān)測系統(tǒng)洞內(nèi)防護(hù)：每200m設(shè)避難硐室（配備應(yīng)急供氧與通訊設(shè)備），掌子面后方50m設(shè)應(yīng)急照明用電安全：采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，洞內(nèi)每隔100m設(shè)配電箱，配備漏電保護(hù)器（動(dòng)作電流≤30mA）8.2專項(xiàng)安全措施8.2.1爆破安全爆破器材管理：實(shí)行"雙人雙鎖"制度，建立領(lǐng)用登記臺賬啞炮處理：采用灌水法處理，嚴(yán)禁掏挖或使用壓縮空氣吹孔振動(dòng)監(jiān)測：在距洞口30m處設(shè)置振動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控爆破影響8.2.2通風(fēng)防塵通風(fēng)系統(tǒng)：采用壓抽混合式通風(fēng)，風(fēng)管直徑1.2m，風(fēng)速控制在0.25m/s以上降塵措施：掌子面噴霧降塵+水幕凈化（每50m設(shè)一道）+個(gè)體防護(hù)（N95防塵口罩）8.3文明施工棄渣場管理：分層碾壓（每層厚50cm），邊坡坡度1:1.5，周邊設(shè)截排水溝噪聲控制：晝間≤70dB，夜間≤55dB，高噪聲設(shè)備設(shè)置隔音棚環(huán)保措施：施工廢水經(jīng)三級沉淀池處理后排放，固體廢棄物回收率≥90%九、施工監(jiān)測9.1監(jiān)測內(nèi)容與頻率監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測儀器監(jiān)測頻率控制標(biāo)準(zhǔn)洞室收斂數(shù)顯收斂儀開挖后1-15天：1次/天允許值50mm拱頂下沉水準(zhǔn)儀+銦鋼尺16-30天：1次/2天允許值30mm圍巖壓力振弦式壓力盒1-3個(gè)月：1次/周設(shè)計(jì)值≤2.5MPa滲流量三角堰1次/天允許值50m3/d9.2監(jiān)測數(shù)據(jù)處理建立三維監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，采用Surfer軟件繪制位移時(shí)態(tài)曲線當(dāng)監(jiān)測值達(dá)到預(yù)警值（允許值的80%）時(shí)，立即啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制每周提交監(jiān)測報(bào)告，分析變形趨勢，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)十、應(yīng)急預(yù)案10.1突水突泥事故預(yù)警響應(yīng)：當(dāng)掌子面涌水量突然增大至150m3/h時(shí)，立即啟動(dòng)Ⅰ級響應(yīng)處置流程：現(xiàn)場人員立即撤離至避難硐室，啟動(dòng)應(yīng)急通訊系統(tǒng)關(guān)閉掌子面前方閘閥，啟動(dòng)備用排水系統(tǒng)采用速凝混凝土（初凝時(shí)間≤5min）封閉掌子面物資儲備：儲備200m3速凝混凝土、500m注漿管及2套備用排水系統(tǒng)10.2巖爆防治預(yù)防措施：采用應(yīng)力解除爆破（孔徑50mm，孔深8m，間距2m）掌子面灑水降溫（水溫≤15℃），降低巖體脆性處置方法：發(fā)生巖爆時(shí)人員立即撤離至已支護(hù)段（距離掌子面≥50m）采用液壓錘清除松動(dòng)巖塊，及時(shí)噴射5cm厚鋼纖維混凝土封閉十一、資源投入計(jì)劃11.1人力資源配置管理人員：項(xiàng)目經(jīng)理1人、技術(shù)負(fù)責(zé)人1人、安全員3人、質(zhì)檢員2人施工人員：鉆爆工12人、支護(hù)工24人、混凝土工18人、機(jī)械操作工36人后勤保障：廚師4人、醫(yī)務(wù)人員2人、物資管理員3人，總?cè)藬?shù)峰值120人11.2材料供應(yīng)計(jì)劃鋼材：HRB400E鋼筋總用量860t，按月計(jì)劃分批進(jìn)場，進(jìn)場檢驗(yàn)合格率100%水泥：P.O42.5R水泥5800t，建立水泥罐（3個(gè)×100t）儲備體系炸藥：乳化炸藥總用量120t，采用現(xiàn)場臨時(shí)炸藥庫（儲量5t）存儲木材：模板及支撐用材380m3，選用落葉松（含水率≤18%）11.3資金計(jì)劃總投資：1.28億元（其中建安工程費(fèi)1.02億元，設(shè)備購置費(fèi)0.15億元）月度資金峰值：第