小斷面黃土隧道施工方案一、工程概況1.1隧道設(shè)計參數(shù)本隧道為單洞小斷面黃土隧道，設(shè)計全長850m，凈斷面尺寸為4.5m×5.0m（寬×高），采用直墻半圓拱結(jié)構(gòu)形式。隧道穿越地層主要為第四系中更新統(tǒng)（Q?）老黃土及上更新統(tǒng)（Q?）新黃土，其中Ⅴ級圍巖段長620m，占比72.9%，Ⅳ級圍巖段長230m，占比27.1%。隧道最大埋深48m，最小埋深僅6m（洞口淺埋段），存在3處沖溝切割形成的偏壓段，需重點處理。1.2工程地質(zhì)特性黃土物理性質(zhì)：天然含水率12%~22%，干密度1.35~1.65g/cm3，孔隙比0.8~1.2，具大孔隙結(jié)構(gòu)和垂直節(jié)理發(fā)育特征。濕陷性評價：洞身穿越地層濕陷系數(shù)δ?=0.023~0.078，判定為Ⅱ級自重濕陷性黃土，濕陷量計算值12~35cm。水文地質(zhì)：隧道區(qū)地下水位埋深8~35m，主要為孔隙潛水，雨季局部段落可能出現(xiàn)滲水，最大涌水量預(yù)計為15m3/d。二、施工總體部署2.1施工原則嚴(yán)格遵循"管超前、短進尺、強支護、嚴(yán)治水、早封閉、勤量測"的十二字方針，針對不同圍巖級別采用差異化施工工法：Ⅴ級圍巖段：環(huán)形開挖預(yù)留核心土法，循環(huán)進尺0.5~0.8mⅣ級圍巖段：臺階法施工，循環(huán)進尺1.0~1.2m淺埋偏壓段：增設(shè)管棚超前支護+臨時橫撐加固措施2.2施工分區(qū)隧道采用單向掘進施工，從出口端向進口端推進，施工區(qū)域劃分為：洞口作業(yè)區(qū)：包含洞門工程、管棚工作室及截排水系統(tǒng)洞身作業(yè)區(qū)：分上中下三個臺階同步作業(yè)，臺階長度控制在3~5m輔助作業(yè)區(qū)：設(shè)置混凝土攪拌站（HZS50型）、材料倉庫、機械設(shè)備停放區(qū)及污水處理系統(tǒng)2.3施工進度計劃總工期：14個月（含3個月準(zhǔn)備期）關(guān)鍵節(jié)點：洞口工程：第1~2個月Ⅴ級圍巖段施工：第3~10個月（月均進尺80m）Ⅳ級圍巖段施工：第11~13個月（月均進尺75m）收尾工程：第14個月三、關(guān)鍵施工技術(shù)3.1超前支護系統(tǒng)3.1.1管棚支護（洞口淺埋段）參數(shù)設(shè)計：采用φ108mm×6mm熱軋無縫鋼管，長度15m，環(huán)向間距40cm，外插角1°~3°，每環(huán)設(shè)置32根施工工藝：施作C25混凝土導(dǎo)向墻（厚100cm，內(nèi)設(shè)2榀I20b型鋼拱架）采用水平地質(zhì)鉆機鉆孔，孔徑120mm，鉆進過程中每5m測斜糾偏鋼管采用絲扣連接，接頭錯開布置，管內(nèi)灌注M30水泥漿，注漿壓力0.8~1.2MPa3.1.2超前小導(dǎo)管（洞身段）參數(shù)設(shè)計：φ42mm×3.5mm無縫鋼管，長度3.5m，環(huán)向間距30cm，外插角10°~15°，梅花形布置注漿孔（孔徑8mm，孔距15cm）施工工藝：開挖面噴射4cm厚C25混凝土封閉后鉆孔采用風(fēng)動錘擊法頂入導(dǎo)管，尾部與鋼拱架焊接固定雙液注漿（水泥-水玻璃漿液），水灰比1:1，水玻璃濃度35Be'，注漿壓力0.5~1.0MPa3.2開挖與支護施工3.2.1環(huán)形開挖預(yù)留核心土法（Ⅴ級圍巖）施工步驟：環(huán)形開挖：人工配合風(fēng)鎬開挖拱部140°范圍土體，開挖高度3.0m，寬度1.2m，循環(huán)進尺0.5m核心土預(yù)留：保留中心土柱（直徑2.0m，高度2.5m），作為臨時支撐初期支護：初噴4cm厚C25混凝土封閉圍巖架立I16型鋼拱架，間距0.6m，縱向采用φ22鋼筋連接（環(huán)向間距1.0m）掛φ8鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格間距20cm×20cm）復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度25cm下部開挖：滯后上部3~5m開挖中臺階（高度1.5m），左右錯開開挖馬口（長度≤2m），及時施作邊墻支護仰拱施工：全斷面開挖下部0.5m，立即施作仰拱初期支護，形成閉合環(huán)3.2.2臺階法施工（Ⅳ級圍巖）施工要點：上臺階高度3.0m，采用挖掘機開挖，人工修整輪廓，循環(huán)進尺1.0m下臺階滯后上臺階5~8m，左右側(cè)交替開挖，避免兩側(cè)同時懸空初期支護參數(shù)：噴射C25混凝土厚20cm，I14型鋼拱架（間距1.0m），φ22砂漿錨桿（長3.5m，間距1.2m×1.2m）3.3防排水系統(tǒng)施工3.3.1地表防排水陷穴處理：對隧道影響范圍內(nèi)的32處陷穴采用"探坑+注漿"處理，深度5~12m，采用M10水泥砂漿填充截水溝：洞口上方20m處設(shè)置環(huán)形截水溝（寬1.0m，深0.8m），采用C20混凝土現(xiàn)澆，溝底縱坡≥2%防滲處理：洞頂50m范圍采用20cm厚三七灰土碾壓封閉，壓實度≥93%3.3.2洞內(nèi)防排水排水系統(tǒng)：環(huán)向排水盲管：φ50mm雙壁打孔波紋管，每10m設(shè)一道，外裹無紡布縱向排水盲管：φ100mm雙壁打孔波紋管，沿邊墻底部布設(shè)，坡度同隧道縱坡中心排水溝：寬40cm，深50cm，采用C25混凝土現(xiàn)澆，內(nèi)設(shè)φ150mm透水盲管防水施工：防水層：1.5mm厚EVA防水板+400g/m2土工布，采用無釘鋪設(shè)工藝，搭接寬度10cm，熱風(fēng)焊接施工縫處理：中埋式橡膠止水帶（寬30cm）+遇水膨脹止水條（20mm×30mm）變形縫處理：背貼式止水帶+泡沫塑料板+雙組份聚硫密封膠3.4二次襯砌施工施工時機：初期支護變形穩(wěn)定后施作，拱腳收斂速率≤0.15mm/d，拱頂下沉累計值達預(yù)計總變形量的85%以上模板體系：采用定制液壓整體式襯砌臺車（長9m），模板厚度10mm，支撐間距≤1.0m混凝土施工：采用C30防水混凝土（抗?jié)B等級P8），坍落度160±20mm分層澆筑，厚度30cm，插入式振搗棒振搗（間距≤50cm）拱頂設(shè)置注漿管，混凝土終凝后壓注M20水泥漿，壓力0.3~0.5MPa四、監(jiān)控量測4.1量測項目與頻率量測項目斷面間距量測頻率控制指標(biāo)拱頂下沉5m1~2次/d（開挖后15d內(nèi)）累計值≤120mm凈空收斂5m1~2次/d（開挖后15d內(nèi)）收斂速率≤0.15mm/d地表沉降10m1次/d（淺埋段）最大沉降≤50mm鋼拱架應(yīng)力20m1次/2d最大壓應(yīng)力≤200MPa4.2數(shù)據(jù)處理與反饋建立"量測-分析-反饋"機制，當(dāng)日數(shù)據(jù)次日完成整理，繪制時態(tài)曲線當(dāng)出現(xiàn)以下情況時立即停止施工，采取加固措施：拱頂日下沉量超過5mm凈空收斂速率持續(xù)3d大于0.3mm/d地表出現(xiàn)貫通裂縫（寬度≥5mm）典型案例：K0+210~K0+230段施工中監(jiān)測到拱頂下沉速率達0.8mm/d，立即增設(shè)臨時橫撐（I14型鋼），縮短循環(huán)進尺至0.5m，3d后變形得到控制五、質(zhì)量安全保證措施5.1關(guān)鍵質(zhì)量控制要點噴射混凝土：采用潮噴工藝，嚴(yán)格控制水灰比（0.4~0.45），分層噴射厚度5~8cm，初凝后灑水養(yǎng)護≥7d鋼拱架安裝：采用全站儀定位，拱腳設(shè)置20cm×20cm×1cm鋼板支墊，鎖腳錨桿（φ42mm，長3.5m）每側(cè)2根，注漿飽滿防水層施工：焊接質(zhì)量采用真空檢測（負壓≥25kPa，保持30s無氣泡），每100m抽查3處5.2安全專項措施洞口防護：邊仰坡采用"錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土"支護（錨桿長3.0m，間距1.0m×1.0m），設(shè)置1.2m高防護欄桿防坍塌措施：掌子面失穩(wěn)征兆：出現(xiàn)掉塊、裂縫、滲水加劇時，立即噴射5cm厚混凝土封閉超前地質(zhì)預(yù)報：采用地質(zhì)雷達（每10m探測）+超前水平鉆（每30m）組合預(yù)報用電安全：洞內(nèi)采用TN-S接零保護系統(tǒng)，設(shè)置3處應(yīng)急照明電源，電壓≤36V通風(fēng)防塵：配置2×11kW軸流風(fēng)機，風(fēng)筒出口距掌子面≤15m，粉塵濃度控制在2mg/m3以下5.3應(yīng)急預(yù)案坍塌事故：儲備20m長φ150mm逃生管道（每節(jié)3m，連接牢固），制定"先加固后救援"的處置流程突水事故：在洞內(nèi)設(shè)置3處集水井（容量50m3），配備2臺22kW污水泵（揚程50m），確保排水能力≥30m3/h六、施工機械設(shè)備配置設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量主要用途挖掘機PC2002臺土方開挖、裝碴裝載機ZL501臺洞內(nèi)出碴自卸汽車8t5輛渣土運輸混凝土噴射機PZ-52臺初期支護噴射混凝土注漿機ZJB-32臺小導(dǎo)管注漿、錨桿注漿襯砌臺車9m液壓式1臺二次襯砌施工地質(zhì)雷達SIR-40001臺超前地質(zhì)預(yù)報軸流風(fēng)機2×11kW1臺洞內(nèi)通風(fēng)全站儀TS061臺施工測量、監(jiān)控量測七、環(huán)境保護措施噪聲控制：破碎機、空壓機等設(shè)備設(shè)置隔音棚，晝間噪聲≤70dB，夜間≤55dB揚塵治理：出洞口設(shè)置洗車平臺，運輸車輛加蓋篷布，棄渣場采取噴淋降塵措施污水處理：設(shè)置三級沉淀池（總?cè)莘e150m3）