東天山隧道施工方案一、工程概況1.1項(xiàng)目背景與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)東天山隧道作為G575線巴里坤至哈密公路項(xiàng)目的控制性工程，位于新疆哈密市境內(nèi)，隧道全長(zhǎng)11.775公里，采用雙向四車(chē)道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速80公里/小時(shí)（山嶺區(qū)）。隧道分左右兩線，左洞長(zhǎng)11.764公里，右洞長(zhǎng)11.775公里，設(shè)置兩處斜井輔助施工：1#斜井及聯(lián)絡(luò)風(fēng)道全長(zhǎng)2.5公里，2#斜井及聯(lián)絡(luò)風(fēng)道全長(zhǎng)1.5公里，兩斜井間主洞區(qū)段長(zhǎng)度4.2公里。項(xiàng)目建成后將使哈密山南山北兩地車(chē)程從3小時(shí)縮短至1小時(shí)，路程縮短約100公里，有效解決既有省道303線受冰雪、泥石流等極端天氣影響的交通瓶頸問(wèn)題。1.2地質(zhì)與環(huán)境特征隧址區(qū)具有"長(zhǎng)、大、高、寒"四大顯著特點(diǎn)：超長(zhǎng)距離施工：進(jìn)口段獨(dú)頭掘進(jìn)3.9公里，出口段3.6公里，中間區(qū)段通過(guò)斜井輔助施工達(dá)4.2公里以上復(fù)雜地質(zhì)條件：穿越F1全新統(tǒng)活動(dòng)發(fā)震斷層等10處斷層，斷裂帶巖體破碎，裂隙水豐富，一般涌水量達(dá)7.1萬(wàn)方/天，存在高地應(yīng)力軟質(zhì)巖大變形與硬質(zhì)巖巖爆風(fēng)險(xiǎn)高寒惡劣環(huán)境：海拔2000米以上，年最低氣溫-32℃，最大凍深2.53米，無(wú)霜期僅134天，需應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期凍害防控與冬季施工難題高環(huán)保要求：位于天山風(fēng)景名勝區(qū)，自然生態(tài)脆弱，植被恢復(fù)困難，施工期需嚴(yán)格控制環(huán)境影響二、施工總體部署2.1施工分區(qū)與任務(wù)劃分項(xiàng)目采用"進(jìn)出口+斜井"多作業(yè)面同步施工模式，劃分為三個(gè)主要工區(qū)：進(jìn)口工區(qū)（中交一公局橋隧工程有限公司）：負(fù)責(zé)左洞進(jìn)口段3.9公里、右洞進(jìn)口段3.8公里施工，承擔(dān)3.9公里超長(zhǎng)獨(dú)頭掘進(jìn)任務(wù)出口工區(qū)（中交一公局第五工程有限公司）：負(fù)責(zé)左洞出口段6896米、右洞出口段6673米及2#斜井（1250米）施工，施工長(zhǎng)度占隧道總長(zhǎng)的57.64%斜井工區(qū)：1#斜井（2.5公里）與2#斜井（1.5公里）作為輔助坑道，兼作永久通風(fēng)設(shè)施，分別承擔(dān)中間區(qū)段4.2公里主洞的雙向掘進(jìn)任務(wù)2.2施工平面布置洞口布置：進(jìn)出口工區(qū)分別設(shè)置辦公生活區(qū)、材料加工區(qū)、機(jī)械設(shè)備停放區(qū)及棄渣場(chǎng)，其中進(jìn)口棄渣場(chǎng)容量150萬(wàn)方，出口棄渣場(chǎng)容量124萬(wàn)方斜井布置：1#斜井井口設(shè)置通風(fēng)機(jī)房、空壓機(jī)房及臨時(shí)堆渣區(qū)，2#斜井配置混凝土攪拌站（HZS90型）及鋼筋加工中心輔助系統(tǒng)：洞口至斜井區(qū)修建施工便道12.5公里，設(shè)置35kV高壓線路25公里，配備2000kW柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源2.3施工進(jìn)度計(jì)劃采用Project軟件編制四級(jí)進(jìn)度控制體系，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)包括：前期準(zhǔn)備階段（3個(gè)月）：完成洞口工程、斜井開(kāi)挖及施工便道建設(shè)主體施工階段（48個(gè)月）：第1-12個(gè)月：斜井施工及主洞進(jìn)洞準(zhǔn)備第13-36個(gè)月：主洞全斷面開(kāi)挖支護(hù)，月均進(jìn)尺指標(biāo)：Ⅲ級(jí)圍巖220米，Ⅳ級(jí)圍巖150米，Ⅴ級(jí)圍巖80米第37-45個(gè)月：二次襯砌及仰拱施工，滯后開(kāi)挖面50-80米收尾階段（9個(gè)月）：路面工程、機(jī)電安裝及附屬設(shè)施施工，計(jì)劃總工期60個(gè)月三、關(guān)鍵施工技術(shù)3.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與圍巖分級(jí)建立"地質(zhì)雷達(dá)+超前鉆探+紅外探水"三位一體預(yù)報(bào)體系：長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)：采用TSP-203系統(tǒng)，每100-150米進(jìn)行一次，探明前方地質(zhì)構(gòu)造中距離預(yù)報(bào)：地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，每30-50米掃描斷層破碎帶與富水區(qū)域短距離驗(yàn)證：超前水平鉆探，每循環(huán)開(kāi)挖前施作3-5個(gè)30米深超前探孔，驗(yàn)證涌水量與圍巖等級(jí)根據(jù)實(shí)際揭露地質(zhì)情況動(dòng)態(tài)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，施工中Ⅳ級(jí)圍巖占比達(dá)85%，較原設(shè)計(jì)增加32%，需強(qiáng)化支護(hù)措施。3.2開(kāi)挖與支護(hù)工藝針對(duì)不同圍巖條件采用差異化工法：Ⅲ級(jí)圍巖段：全斷面光面爆破，循環(huán)進(jìn)尺3.5米，采用三臂鑿巖臺(tái)車(chē)鉆孔，炮孔利用率達(dá)90%以上Ⅳ級(jí)圍巖段：臺(tái)階法施工，上臺(tái)階高度3.5米，循環(huán)進(jìn)尺2.5米，配置懸臂式掘進(jìn)機(jī)輔助開(kāi)挖Ⅴ級(jí)圍巖及斷層帶：雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，分6個(gè)分部開(kāi)挖，循環(huán)進(jìn)尺1.0-1.5米，超前支護(hù)采用Φ108管棚（L=15米）+Φ42小導(dǎo)管（L=5米）聯(lián)合支護(hù)，格柵拱架間距0.8米支護(hù)體系設(shè)計(jì)：噴射混凝土（C25，厚26cm）→錨桿（Φ25中空注漿錨桿，L=4.5m，間距1.2×1.2m）→鋼筋網(wǎng)（Φ8@20×20cm）→I20b工字鋼拱架（間距1.0m）→二次襯砌（C35防水混凝土，厚60cm）3.3斜井施工創(chuàng)新技術(shù)2#斜井引入"挪威法"施工工藝，利用圍巖自穩(wěn)能力優(yōu)化支護(hù)參數(shù)：初期支護(hù)采用噴射混凝土+系統(tǒng)錨桿，取消傳統(tǒng)鋼拱架縮短二襯施作距離，從常規(guī)100米縮短至30米，加快施工進(jìn)度配置全液壓自行棧橋，實(shí)現(xiàn)出渣與襯砌平行作業(yè)，月進(jìn)尺提高40%3.4通風(fēng)與排水系統(tǒng)多級(jí)通風(fēng)方案：進(jìn)口段：2臺(tái)2×55kW軸流風(fēng)機(jī)串聯(lián)，風(fēng)筒直徑1.8米，實(shí)現(xiàn)3.9公里獨(dú)頭通風(fēng)斜井工區(qū)：設(shè)置射流風(fēng)機(jī)+軸流風(fēng)機(jī)組合系統(tǒng)，風(fēng)量達(dá)2800m3/min反坡排水系統(tǒng)：分級(jí)設(shè)置排水泵站，每500米設(shè)一集水井配置150m3/h大流量排水泵，采用Φ200mm耐磨鋼管排水，確保掌子面積水及時(shí)排除3.5防寒與保溫措施洞口防凍：設(shè)置防寒門(mén)，洞內(nèi)200米范圍采用電伴熱保溫混凝土施工：采用冬季施工配合比，摻加早強(qiáng)防凍劑，熱水拌合（≤80℃），保證入模溫度≥10℃機(jī)械設(shè)備：配置-30℃低溫啟動(dòng)裝置，液壓系統(tǒng)采用低凝抗磨液壓油，確保冬季正常作業(yè)四、施工機(jī)械設(shè)備配置4.1主要開(kāi)挖設(shè)備設(shè)備類型規(guī)格型號(hào)數(shù)量主要參數(shù)三臂鑿巖臺(tái)車(chē)AtlasBoomerXE3C6臺(tái)鉆孔直徑48-102mm，工作范圍12m3懸臂式掘進(jìn)機(jī)EBZ260H4臺(tái)切割功率260kW，最大截割斷面28m2全液壓自行棧橋ZQL-12/188臺(tái)有效跨度12m，承載能力180t裝載機(jī)CAT950GC12臺(tái)額定斗容3m3，卸載高度3.1m4.2支護(hù)與襯砌設(shè)備濕噴機(jī)械手：PM500型4臺(tái)，噴射能力5m3/h鋼拱架安裝臺(tái)車(chē)：自制液壓臺(tái)車(chē)6臺(tái)，提升能力20t襯砌模板臺(tái)車(chē)：12m液壓整體式4臺(tái)，行走速度0.8m/min智能焊網(wǎng)機(jī)：GWC-2000型2臺(tái)，焊接速度30次/min五、安全管理體系5.1安全教育培訓(xùn)體驗(yàn)館建設(shè)：在進(jìn)出口洞口設(shè)置安全教育培訓(xùn)體驗(yàn)館，包含VR虛擬現(xiàn)實(shí)、模擬逃生通道等10項(xiàng)體驗(yàn)項(xiàng)目三級(jí)安全教育：所有進(jìn)場(chǎng)人員必須通過(guò)"公司-項(xiàng)目部-班組"三級(jí)培訓(xùn)，特種作業(yè)人員持證上崗率100%應(yīng)急演練：每月組織防坍塌、防突水、消防應(yīng)急演練，提升應(yīng)急處置能力5.2信息化安全監(jiān)控搭建智能管理平臺(tái)，集成五大系統(tǒng)：人員定位系統(tǒng)：采用UWB技術(shù)，實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)人員實(shí)時(shí)定位，精度達(dá)0.3m視頻監(jiān)控系統(tǒng)：洞內(nèi)每500米設(shè)置高清攝像頭，存儲(chǔ)時(shí)間≥30天監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)：布設(shè)120個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，自動(dòng)采集圍巖收斂數(shù)據(jù)，超閾值自動(dòng)預(yù)警門(mén)禁系統(tǒng)：人臉識(shí)別+IC卡雙驗(yàn)證，限制非施工人員進(jìn)入應(yīng)急通訊系統(tǒng)：配置泄漏電纜通訊，保證洞內(nèi)24小時(shí)通訊暢通5.3專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)防控巖爆防治：超前應(yīng)力解除：采用鉆孔卸壓，每循環(huán)施作20個(gè)Φ100mm卸壓孔及時(shí)支護(hù)：巖爆發(fā)生后2小時(shí)內(nèi)完成噴射混凝土封閉，48小時(shí)內(nèi)安裝鋼拱架突水處置：超前帷幕注漿：斷層帶采用Φ91mm注漿管，注漿壓力2-3MPa排水預(yù)案：儲(chǔ)備200kW應(yīng)急排水泵，設(shè)置防水閘門(mén)，抵御瞬時(shí)最大涌水量1500m3/h大變形控制：預(yù)留變形量：Ⅳ級(jí)圍巖5-8cm，Ⅴ級(jí)圍巖10-15cm柔性支護(hù)體系：采用可縮性鋼拱架（屈服強(qiáng)度≥345MPa），設(shè)置緩沖墊層六、質(zhì)量控制措施6.1原材料控制建立"二維碼"追溯系統(tǒng)，對(duì)鋼材、水泥、外加劑等主要材料實(shí)施進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)，合格率100%骨料采用水洗工藝，含泥量控制在≤1.5%，針片狀顆粒含量≤15%外加劑選用聚羧酸系高性能減水劑，摻量1.2-2.0%，確保混凝土工作性6.2工序質(zhì)量控制噴射混凝土：采用濕噴工藝，厚度檢測(cè)采用鉆芯法，每10米檢查一個(gè)斷面錨桿施工：抗拔力試驗(yàn)每300根一組，最低抗拔力≥150kN二次襯砌：采用泵送混凝土，坍落度控制在180±20mm，抗裂性指標(biāo)≥2.8MPa防水層：采用EVA防水板（厚度≥1.5mm），搭接寬度≥10cm，雙縫焊接質(zhì)量檢測(cè)采用充氣法6.3試驗(yàn)檢測(cè)體系建立中心試驗(yàn)室，配備：壓力試驗(yàn)機(jī)：YE-2000型2臺(tái)，量程2000kN混凝土抗?jié)B儀：HS-4型3臺(tái)，最大壓力4MPa鋼筋掃描儀：R700型2臺(tái)，檢測(cè)深度150mm超聲波檢測(cè)儀：ZBL-U520型2臺(tái)，聲時(shí)測(cè)量范圍0.1-9999μs七、特殊地質(zhì)段施工措施7.1F3超寬富水?dāng)鄬犹幚磲槍?duì)230米長(zhǎng)F3斷層帶（Ⅴ級(jí)圍巖），采用"超前預(yù)加固+分步開(kāi)挖"方案：超前支護(hù)：施作Φ108管棚，環(huán)向間距30cm，長(zhǎng)度30米，管內(nèi)注漿采用水泥-水玻璃雙液漿，凝膠時(shí)間30-60s開(kāi)挖工法：CRD法分四部開(kāi)挖，每部循環(huán)進(jìn)尺0.5米，掌子面采用Φ42小導(dǎo)管（L=5米，間距30×30cm）注漿加固排水措施：設(shè)置仰拱集水井，配置2臺(tái)200m3/h排水泵，采用管棚超前堵水與局部排水相結(jié)合7.2高地應(yīng)力巖爆段控制對(duì)埋深大于800米的硬質(zhì)巖段，實(shí)施"應(yīng)力釋放+主動(dòng)防護(hù)"措施：應(yīng)力釋放：掌子面鉆設(shè)Φ42應(yīng)力釋放孔，孔深8-10米，間距1.5米，呈梅花形布置主動(dòng)防護(hù)：噴射5cm厚C25鋼纖維混凝土，配置Φ8@15×15cm鋼筋網(wǎng)，緊跟掌子面施作監(jiān)測(cè)預(yù)警：安裝微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巖體應(yīng)力變化，預(yù)警巖爆風(fēng)險(xiǎn)7.3軟巖大變形治理針對(duì)炭質(zhì)板巖段（埋深600-1000米），采用"強(qiáng)支護(hù)+預(yù)留變形"方案：初期支護(hù)：I22b工字鋼拱架（間距0.6米）+Φ25中空注漿錨桿（L=6米）+雙層鋼筋網(wǎng)預(yù)留變形量：設(shè)計(jì)預(yù)留15-20cm，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整二次襯砌：采用C40鋼筋混凝土，厚度80cm，設(shè)置Φ22縱向構(gòu)造鋼筋八、環(huán)境保護(hù)與文明施工8.1生態(tài)保護(hù)措施棄渣管理：分區(qū)分層堆放，邊坡坡度1:1.5，設(shè)置擋渣墻與截排水溝，棄渣場(chǎng)周邊種植新疆楊防護(hù)林帶廢水處理：施工廢水經(jīng)三級(jí)沉淀池（容積500m3）處理，pH值達(dá)標(biāo)后排放，設(shè)置油水分離器處理機(jī)械廢水揚(yáng)塵控制：施工便道每日灑水3次，出洞口車(chē)輛必須經(jīng)過(guò)洗車(chē)平臺(tái)（長(zhǎng)20米，寬4米）沖洗8.2噪聲與振動(dòng)控制選用低噪聲設(shè)備，破碎機(jī)等強(qiáng)噪聲設(shè)備設(shè)置隔音棚，噪聲控制在晝間≤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，振動(dòng)速度控制在1.5cm/s以內(nèi)夜間22:00至次日6:00停止高噪聲作業(yè)，確需施工時(shí)辦理夜間施工許可并公告周邊九、施工進(jìn)度保障措施9.1資源保障勞動(dòng)力配置：高峰期投入作業(yè)人員1800人，采用三班制連續(xù)施工，關(guān)鍵工序?qū)嵭?人停機(jī)不停"材料儲(chǔ)備：鋼材、水泥等主要材料儲(chǔ)備量滿足3個(gè)月需求，在哈密市設(shè)置2000m2材料儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)資金保障：設(shè)立專項(xiàng)工程資金，確保每月工程進(jìn)度款及時(shí)支付，保障材料采購(gòu)與設(shè)備維修9.2技術(shù)保障成立專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)小組，針對(duì)斷層穿越、巖爆控制等難題開(kāi)展科研攻關(guān)與同濟(jì)大學(xué)隧道工程研究所合作，開(kāi)展寒區(qū)隧道凍害防控技術(shù)研究采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬，提前優(yōu)化施工工序，減少交叉作業(yè)干擾9.3應(yīng)急預(yù)案建立四級(jí)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，針對(duì)可能出現(xiàn)的突發(fā)事件制定專項(xiàng)預(yù)