高鐵隧道綜合施工技術(shù)方案一、工程概況本隧道為時(shí)速350公里高速鐵路雙線隧道，全長(zhǎng)6500米，最大埋深1256米，穿越7條斷層破碎帶及巖溶發(fā)育區(qū)。設(shè)計(jì)采用單洞雙線斷面，內(nèi)軌頂面以上凈空面積100平方米，阻塞比控制在0.11以內(nèi)。隧道進(jìn)口段為Ⅴ級(jí)圍巖淺埋段，出口段為Ⅳ級(jí)圍巖，中部穿越Ⅲ級(jí)硬巖段，其中DK3+200~DK5+800段存在高地應(yīng)力軟巖變形風(fēng)險(xiǎn)，DK4+100~DK4+300段為富水巖溶發(fā)育區(qū)，需重點(diǎn)防控突水突泥風(fēng)險(xiǎn)。隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)采用噴射混凝土+錨桿+鋼架組合體系，二次襯砌為C35鋼筋混凝土，厚度按照圍巖級(jí)別分為35cm（Ⅲ級(jí)）、45cm（Ⅳ級(jí)）、60cm（Ⅴ級(jí)）。仰拱采用C30混凝土，厚度不小于30cm，全隧設(shè)置雙側(cè)排水溝及中心排水盲管系統(tǒng)，防水等級(jí)達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。二、施工總體部署（一）施工分區(qū)劃分進(jìn)口工區(qū)：負(fù)責(zé)DK0+000~DK3+200段施工，配置2套三臂鑿巖臺(tái)車、1臺(tái)濕噴機(jī)械手及1套隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)出口工區(qū)：負(fù)責(zé)DK3+200~DK6+500段施工，配置1臺(tái)TBM掘進(jìn)機(jī)（適應(yīng)Ⅲ級(jí)圍巖段）、1套管幕施工設(shè)備（淺埋段）輔助坑道：在DK2+500處設(shè)置斜井1座，長(zhǎng)480米，坡度12%，采用無軌運(yùn)輸方式（二）施工進(jìn)度計(jì)劃洞口工程及超前支護(hù)：3個(gè)月正洞開挖及初期支護(hù)：24個(gè)月（進(jìn)口工區(qū)月進(jìn)尺150米，出口工區(qū)TBM段月進(jìn)尺300米）二次襯砌施工：滯后開挖面50~80米，連續(xù)作業(yè)防排水系統(tǒng)施工：與襯砌施工同步進(jìn)行全隧貫通目標(biāo)：26個(gè)月竣工移交：30個(gè)月三、關(guān)鍵施工技術(shù)（一）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)體系采用"長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)+中距離驗(yàn)證+短距離確認(rèn)"的三級(jí)預(yù)報(bào)體系：長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)（50~200米）TSP203地震反射波法：每100米施作一次，采用24個(gè)爆破孔，孔深1.5米，裝藥量50~80g，數(shù)據(jù)處理采用時(shí)間-深度轉(zhuǎn)換技術(shù)，重點(diǎn)識(shí)別斷層破碎帶及巖性界面地質(zhì)雷達(dá)（SIR-4000型）：在TSP異常段加密探測(cè)，天線頻率選用100MHz，采樣率512sps，掃描速度20mm/s，探測(cè)巖溶發(fā)育情況中距離驗(yàn)證（30~50米）水平聲波反射法（HSP）：在隧道兩側(cè)壁布置測(cè)孔，孔深2米，采用一發(fā)雙收模式，采樣間隔0.1ms，記錄長(zhǎng)度1024ms超前水平鉆孔：采用MGY-100A鉆機(jī)，孔徑108mm，每循環(huán)施作3孔，呈扇形布置，孔深30米短距離確認(rèn)（5~10米）紅外探水儀：每循環(huán)開挖前施測(cè)，測(cè)線間距1米，探測(cè)角度覆蓋全斷面加深炮孔：在掌子面布置5個(gè)加深孔，孔深5米，與開挖輪廓線夾角15°（二）開挖工法選擇根據(jù)圍巖級(jí)別動(dòng)態(tài)選用施工工法：圍巖級(jí)別施工工法關(guān)鍵參數(shù)Ⅲ級(jí)全斷面法循環(huán)進(jìn)尺3.5米，周邊眼間距45cm，抵抗線60cmⅣ級(jí)臺(tái)階法上臺(tái)階長(zhǎng)度5米，臺(tái)階高度3.5米，鋼架間距1.0米Ⅴ級(jí)（淺埋段）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法導(dǎo)坑尺寸5m×6m，中隔壁厚度1.2米，臨時(shí)仰拱跟進(jìn)Ⅴ級(jí)（斷層帶）環(huán)形開挖預(yù)留核心土法環(huán)形開挖進(jìn)尺0.5米，核心土面積≥50%，鎖腳錨桿4根/榀TBM施工段（Ⅲ級(jí)圍巖）采用直徑10.8米敞開式掘進(jìn)機(jī)，刀盤轉(zhuǎn)速1.5~3.0r/min，推進(jìn)力38000kN，扭矩7500kN·m，同步安裝管片襯砌，管片厚度35cm，每環(huán)6片，錯(cuò)縫拼裝。（三）支護(hù)體系施工超前支護(hù)管幕支護(hù)（淺埋段）：采用Φ108mm×8mm無縫鋼管，管長(zhǎng)30米，環(huán)向間距30cm，頂進(jìn)精度控制在±36mm（參照中梁山隧道管幕施工標(biāo)準(zhǔn)）小導(dǎo)管注漿：Φ42mm×4mm熱軋鋼管，長(zhǎng)度4.5米，外插角10°~15°，注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比1:1，注漿壓力0.5~1.0MPa初期支護(hù)噴射混凝土：C25早強(qiáng)混凝土，厚度Ⅲ級(jí)8cm、Ⅳ級(jí)15cm、Ⅴ級(jí)25cm，采用濕噴工藝，初凝時(shí)間≤5min錨桿系統(tǒng)：Ⅲ級(jí)采用Φ22藥卷錨桿，長(zhǎng)度2.5米；Ⅳ、Ⅴ級(jí)采用Φ25中空注漿錨桿，長(zhǎng)度3.5米，間距80×80cm鋼架支撐：Ⅲ級(jí)采用I18工字鋼，間距1.5米；Ⅳ級(jí)采用I20b工字鋼，間距1.0米；Ⅴ級(jí)采用H175型鋼，間距0.8米，鎖腳錨桿采用Φ25×4.5mm，長(zhǎng)度4.0米二次襯砌模板體系：采用12米液壓整體臺(tái)車，面板厚度12mm，支撐間距60cm混凝土施工：C35P8抗?jié)B混凝土，坍落度180±20mm，采用輸送泵連續(xù)澆筑，分層厚度50cm，振搗時(shí)間30~45s養(yǎng)護(hù)措施：帶模養(yǎng)護(hù)≥72h，灑水養(yǎng)護(hù)≥14d，養(yǎng)護(hù)期間混凝土內(nèi)部溫度≤65℃（四）防排水系統(tǒng)施工防水層施工基面處理：噴射混凝土表面平整度D/L≤1/10，采用砂漿找平緩沖層：采用350g/m2無紡布，環(huán)向搭接寬度10cm，采用射釘固定防水板：1.5mm厚EPDM高分子卷材，熱風(fēng)焊接，搭接寬度10cm，焊璉氣壓檢測(cè)0.2MPa，保持30s不降止水帶：施工縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶（寬度35cm），變形縫采用背貼式止水帶+遇水膨脹止水條雙重防水排水系統(tǒng)環(huán)向盲管：Φ50雙壁打孔波紋管，間距10米/道，無紡布包裹縱向盲管：Φ100雙壁波紋管，設(shè)置于水溝底部，坡度≥2‰側(cè)溝：C30混凝土澆筑，斷面尺寸40cm×50cm，每隔2米設(shè)置Φ50泄水孔中心水溝：深度80cm，寬度60cm，采用預(yù)制混凝土蓋板，每隔50米設(shè)置集水井特殊地段處理巖溶地段：采用注漿填充（水泥-水玻璃漿液），注漿壓力1.2倍水頭壓力斷層破碎帶：設(shè)置排水盲溝+周邊注漿，注漿加固范圍3米富水段：增設(shè)仰拱排水盲管，間距5米，與縱向盲管形成立體排水網(wǎng)絡(luò)四、施工監(jiān)測(cè)與控制（一）監(jiān)控量測(cè)體系必測(cè)項(xiàng)目洞內(nèi)外觀察：每日2次，記錄掌子面地質(zhì)狀況及支護(hù)開裂情況周邊位移：采用JSS30A型收斂計(jì)，每10米設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，初讀數(shù)在12h內(nèi)完成拱頂下沉：采用水準(zhǔn)儀+鋼掛尺，精度±1mm，與周邊位移同步監(jiān)測(cè)凈空變化：每5米一個(gè)斷面，采用全站儀極坐標(biāo)法，監(jiān)測(cè)頻率按位移速率調(diào)整選測(cè)項(xiàng)目圍巖內(nèi)部位移：采用多點(diǎn)位移計(jì)，埋深5~10米，測(cè)量精度0.1mm鋼架應(yīng)力：采用鋼筋應(yīng)力計(jì)，每10榀鋼架布置1組，量程0~300MPa二次襯砌應(yīng)力：在拱頂、拱腰、邊墻布設(shè)應(yīng)變計(jì)，監(jiān)測(cè)混凝土壓應(yīng)力滲流量：采用三角堰法，每日定時(shí)測(cè)量，精度±0.1L/min數(shù)據(jù)處理采用隧道監(jiān)控量測(cè)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、分析、預(yù)警位移速率控制標(biāo)準(zhǔn)：Ⅲ級(jí)圍巖≤5mm/d，Ⅳ級(jí)≤3mm/d，Ⅴ級(jí)≤2mm/d位移總量控制：Ⅲ級(jí)≤100mm，Ⅳ級(jí)≤150mm，Ⅴ級(jí)≤200mm（二）高地應(yīng)力控制措施支護(hù)優(yōu)化采用雙層支護(hù)體系：初期支護(hù)+錨索主動(dòng)支護(hù)，錨索采用Φ15.24鋼絞線，長(zhǎng)度8米，預(yù)緊力150kN鋼架加強(qiáng)：在高地應(yīng)力段采用H200型鋼，設(shè)置縱向連接筋（Φ22@1.0m）施工控制控制循環(huán)進(jìn)尺：Ⅲ級(jí)圍巖≤2.5米，Ⅳ級(jí)≤1.5米及時(shí)封閉成環(huán)：開挖后48h內(nèi)完成初期支護(hù)封閉超前應(yīng)力釋放：在軟巖變形段設(shè)置應(yīng)力釋放孔，孔徑50mm，孔深5米，間距1.0米溫控措施采用"人工降溫+智能通風(fēng)"系統(tǒng)，每日配送60噸冰塊隧道內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，控制作業(yè)環(huán)境溫度≤30℃二次襯砌采用低水化熱水泥，摻加粉煤灰（摻量30%）五、施工管理與安全保障（一）質(zhì)量管理原材料控制鋼材、防水材料等主要材料實(shí)行"二維碼"追溯管理混凝土采用集中拌合站供應(yīng)，每盤混凝土出站前檢測(cè)坍落度錨桿抗拔力試驗(yàn)：每300根一組，最低抗拔力≥設(shè)計(jì)值90%過程控制實(shí)行"三檢制"（自檢、互檢、交接檢），關(guān)鍵工序?qū)嵭?首件認(rèn)可制"防水板焊接質(zhì)量采用真空檢測(cè)（負(fù)壓≥0.02MPa，保持30s）二次襯砌厚度采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)，每100米一個(gè)斷面驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)隧道開挖輪廓線允許偏差：±150mm（Ⅲ級(jí)）、±100mm（Ⅳ級(jí)）、±50mm（Ⅴ級(jí)）噴射混凝土強(qiáng)度：≥設(shè)計(jì)值的95%，厚度檢測(cè)合格率≥90%二襯表面平整度：5mm/2m，裂縫寬度≤0.2mm（二）安全管理風(fēng)險(xiǎn)管控建立"風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控+隱患排查治理"雙重機(jī)制，每月開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)實(shí)行"作業(yè)許可"制度，瓦斯地段配備專職瓦斯檢測(cè)員超前地質(zhì)預(yù)報(bào)異常段執(zhí)行"先治后挖"原則，未經(jīng)評(píng)估不得開挖應(yīng)急保障組建專業(yè)搶險(xiǎn)救援隊(duì)，配置救生艙、應(yīng)急發(fā)電機(jī)等設(shè)備每500米設(shè)置避難硐室，配備應(yīng)急食品、水及通訊設(shè)備每月開展應(yīng)急演練，重點(diǎn)演練突水、塌方、瓦斯突出等場(chǎng)景智能監(jiān)控應(yīng)用人員定位系統(tǒng)（精度≤3米），實(shí)行電子門禁管理安裝瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速傳感器，實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控中心采用AI視頻監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)識(shí)別未佩戴安全帽、違規(guī)操作等行為（三）環(huán)保措施揚(yáng)塵控制洞口設(shè)置洗車平臺(tái)，出洞車輛必須沖洗隧道內(nèi)采用霧炮降塵，粉塵濃度≤2mg/m3棄渣場(chǎng)設(shè)置擋渣墻及截排水溝，坡面植草綠化噪音防治高噪音設(shè)備設(shè)置隔音罩，晝間噪音≤70dB，夜間≤55dB爆破作業(yè)控制最大單響藥量，采用毫秒延時(shí)爆破周邊敏感點(diǎn)設(shè)置噪音監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每日監(jiān)測(cè)2次水循環(huán)利用施工廢水經(jīng)三級(jí)沉淀池處理后回用，回用率≥80%隧道排水采用沉淀+過濾處理，pH值控制在6~9生活污水采用一體化處理設(shè)備，達(dá)標(biāo)后排入市政管網(wǎng)六、創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用（一）智能化施工技術(shù)BIM技術(shù)應(yīng)用建立隧道三維模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙數(shù)字化管理施工進(jìn)度4D模擬，每周進(jìn)行進(jìn)度對(duì)比分析質(zhì)量問題與模型關(guān)聯(lián)，形成質(zhì)量追溯檔案智能裝備三臂鑿巖臺(tái)車自動(dòng)定位系統(tǒng)，鉆孔精度±5cm濕噴機(jī)械手自動(dòng)作業(yè)，噴射效率≥15m3/hTBM掘進(jìn)參數(shù)智能優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制信息化管理建立施工管理云平臺(tái)，集成進(jìn)度、質(zhì)量、安全等數(shù)據(jù)移動(dòng)端APP實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，問題閉環(huán)管理隧道變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析，異常情況自動(dòng)預(yù)警（二）綠色施工技術(shù)新型材料采用低碳水泥，降低碳排放30%鋼纖維噴射混凝土，減少水泥用量15%可降解錨索套管，避免地下污染節(jié)能措施隧道照明采用LED燈具，智能調(diào)光系統(tǒng)空壓機(jī)、通風(fēng)機(jī)采用變頻控制，節(jié)能20%太