大茅隧道施工方案設(shè)計(jì)一、工程概況1.1工程地理位置及范圍大茅隧道位于海南省三亞市境內(nèi)，為某高速公路項(xiàng)目關(guān)鍵控制性工程，隧道全長2860米，設(shè)計(jì)為雙向四車道分離式隧道，左線長1435米，右線長1425米。隧道穿越五指山余脈大茅嶺山體，進(jìn)口位于吉陽區(qū)田獨(dú)村，出口接海棠灣片區(qū)，最大埋深約320米，屬中長隧道工程。1.2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)速度100km/h隧道凈空10.25m（寬）×5.0m（高）結(jié)構(gòu)形式復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)荷載公路-Ⅰ級(jí)防水等級(jí)二級(jí)（拱墻不滲水，路面不積水）抗震設(shè)防烈度Ⅶ度1.3工程地質(zhì)與水文條件1.3.1地質(zhì)構(gòu)造隧道穿越地層主要為燕山期花崗巖（γ53），局部夾石英砂巖夾層，巖體完整性系數(shù)0.5-0.8。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，洞身段存在3條斷層破碎帶（F1-F3），其中F2斷層寬度達(dá)8-12米，破碎帶內(nèi)以碎裂巖、糜棱巖為主，富水性強(qiáng)。1.3.2水文特征隧道區(qū)地下水類型包括基巖裂隙水和斷層承壓水，最大涌水量預(yù)計(jì)為1200m3/d。雨季（5-10月）地下水位普遍上升2-5米，需采取專項(xiàng)排水措施。1.4主要工程量項(xiàng)目單位左線工程量右線工程量洞口工程m5050洞身開挖m35860057800噴射混凝土m342804210錨桿支護(hù)根2860028400鋼拱架榀680670二次襯砌m31250012300防排水工程m21820018000二、施工部署2.1施工總體思路采用"新奧法"施工，遵循"管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)"的原則。進(jìn)口端設(shè)置施工便道1.2km，出口端利用既有鄉(xiāng)村道路改造。左右線同步施工，各設(shè)置2個(gè)作業(yè)面，進(jìn)口工區(qū)負(fù)責(zé)左線ZK0+000~ZK0+700、右線YK0+000~YK0+700，出口工區(qū)負(fù)責(zé)剩余段落。2.2施工平面布置2.2.1洞口布置進(jìn)口工區(qū)：設(shè)置30m×40m施工場地，布置空壓機(jī)房（3臺(tái)20m3/min空壓機(jī)）、混凝土攪拌站（HZS75型）、材料倉庫及生活區(qū)。出口工區(qū)：布置25m×35m場地，配備同型號(hào)攪拌站及機(jī)械設(shè)備，設(shè)置沉淀池（三級(jí)，總?cè)莘e150m3）。2.2.2洞內(nèi)布置采用無軌運(yùn)輸方式，洞內(nèi)設(shè)置雙側(cè)排水溝（寬30cm×深40cm），每隔500米設(shè)一處錯(cuò)車道（長20m×寬5m），安裝150WLED防爆燈（間距10m）及應(yīng)急照明系統(tǒng)。2.3施工組織機(jī)構(gòu)成立項(xiàng)目經(jīng)理部，下設(shè)5個(gè)專業(yè)部門：工程技術(shù)部（15人）、安全質(zhì)量部（8人）、物資設(shè)備部（6人）、計(jì)劃合同部（4人）、綜合管理部（5人）?，F(xiàn)場配置2個(gè)隧道施工隊(duì)，每個(gè)工隊(duì)設(shè)掘進(jìn)班、支護(hù)班、襯砌班等6個(gè)專業(yè)班組，高峰期投入人員280人。2.4主要施工設(shè)備配置設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量（臺(tái)）功率（kW）三臂鑿巖臺(tái)車AtlasBoomerE2C455×3濕噴機(jī)械手SikaPutzmeister275全液壓襯砌臺(tái)車10.5m×9m237地質(zhì)雷達(dá)RIS-K21-超前水平鉆機(jī)XY-2PC245軸流風(fēng)機(jī)SDS-No11.54132二、施工部署2.1施工總體思路采用"新奧法"施工，遵循"管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)"的原則。進(jìn)口端設(shè)置施工便道1.2km，出口端利用既有鄉(xiāng)村道路改造。左右線同步施工，各設(shè)置2個(gè)作業(yè)面，進(jìn)口工區(qū)負(fù)責(zé)左線ZK0+000~ZK0+700、右線YK0+000~YK0+700，出口工區(qū)負(fù)責(zé)剩余段落。2.2施工平面布置2.2.1洞口布置進(jìn)口工區(qū)：設(shè)置30m×40m施工場地，布置空壓機(jī)房（3臺(tái)20m3/min空壓機(jī)）、混凝土攪拌站（HZS75型）、材料倉庫及生活區(qū)。出口工區(qū)：布置25m×35m場地，配備同型號(hào)攪拌站及機(jī)械設(shè)備，設(shè)置沉淀池（三級(jí)，總?cè)莘e150m3）。2.2.2洞內(nèi)布置采用無軌運(yùn)輸方式，洞內(nèi)設(shè)置雙側(cè)排水溝（寬30cm×深40cm），每隔500米設(shè)一處錯(cuò)車道（長20m×寬5m），安裝150WLED防爆燈（間距10m）及應(yīng)急照明系統(tǒng)。2.3施工組織機(jī)構(gòu)成立項(xiàng)目經(jīng)理部，下設(shè)5個(gè)專業(yè)部門：工程技術(shù)部（15人）、安全質(zhì)量部（8人）、物資設(shè)備部（6人）、計(jì)劃合同部（4人）、綜合管理部（5人）?，F(xiàn)場配置2個(gè)隧道施工隊(duì)，每個(gè)工隊(duì)設(shè)掘進(jìn)班、支護(hù)班、襯砌班等6個(gè)專業(yè)班組，高峰期投入人員280人。2.4主要施工設(shè)備配置設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量（臺(tái)）功率（kW）三臂鑿巖臺(tái)車AtlasBoomerE2C455×3濕噴機(jī)械手SikaPutzmeister275全液壓襯砌臺(tái)車10.5m×9m237地質(zhì)雷達(dá)RIS-K21-超前水平鉆機(jī)XY-2PC245軸流風(fēng)機(jī)SDS-No11.54132三、主要施工方法3.1洞口工程施工3.1.1邊仰坡開挖與支護(hù)采用分臺(tái)階開挖法，自上而下分2級(jí)開挖，坡率1:0.75。第一級(jí)開挖高度5m，采用φ25中空注漿錨桿（L=4.5m，間距1.2m×1.2m）+掛網(wǎng)（φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格20cm×20cm）+噴射C20混凝土（厚10cm）聯(lián)合支護(hù)。3.1.2洞門施工采用端墻式洞門，基礎(chǔ)嵌入中風(fēng)化巖層≥1.5m。先施工洞口環(huán)框（C30鋼筋混凝土，厚80cm），再澆筑洞門墻（長12m×高8m×厚1.2m），墻后設(shè)置φ50mm軟式透水管盲溝，與洞內(nèi)外排水系統(tǒng)連通。3.2洞身開挖3.2.1Ⅴ級(jí)圍巖段（洞口段及斷層破碎帶）采用CRD工法（交叉中隔壁法）開挖，分4個(gè)導(dǎo)洞施工：1部導(dǎo)洞：上臺(tái)階左側(cè)，高3.5m×寬3.0m，采用微震控制爆破，循環(huán)進(jìn)尺0.5m；2部導(dǎo)洞：上臺(tái)階右側(cè)，滯后1部5m施工；3、4部導(dǎo)洞：下臺(tái)階左右側(cè)，滯后上部導(dǎo)洞10m；導(dǎo)洞間設(shè)置臨時(shí)中隔壁（C20噴射混凝土+I18型鋼拱架，厚30cm）。3.2.2Ⅳ級(jí)圍巖段采用臺(tái)階法開挖，上臺(tái)階高度5.0m，下臺(tái)階高度3.5m，循環(huán)進(jìn)尺1.5m。上臺(tái)階采用光面爆破，炮孔利用率≥90%，周邊眼間距45cm，抵抗線60cm，裝藥集中度0.25kg/m。3.2.3Ⅲ級(jí)圍巖段全斷面法施工，循環(huán)進(jìn)尺3.0m，采用多段微差爆破，炮孔布置：掏槽眼（φ42mm，深3.5m）、輔助眼（φ42mm，深3.2m）、周邊眼（φ32mm，深3.2m），總裝藥量控制在1.2kg/m3以內(nèi)。3.3初期支護(hù)3.3.1噴射混凝土采用C25濕噴混凝土，分兩層施工：初噴厚4-5cm（緊跟開挖面），復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度（Ⅴ級(jí)15cm，Ⅳ級(jí)10cm，Ⅲ級(jí)8cm）。配合比為水泥:砂:碎石:水=1:1.8:2.2:0.45，摻加8%速凝劑（初凝≤5min，終凝≤10min）。3.3.2錨桿施工系統(tǒng)錨桿：Ⅲ級(jí)圍巖采用φ22藥卷錨桿（L=3.0m，間距1.5m×1.5m）；Ⅳ/Ⅴ級(jí)采用φ25中空注漿錨桿（L=4.0/5.0m，間距1.2m×1.2m）；鎖腳錨桿：每榀鋼拱架設(shè)4根φ25中空錨桿（L=4.0m，與水平面成45°），采用1:1水泥漿注漿，注漿壓力0.5-1.0MPa。3.3.3鋼拱架安裝Ⅴ級(jí)圍巖采用I22b型鋼拱架（間距0.6m），Ⅳ級(jí)采用I18型鋼拱架（間距1.0m），拱架連接板采用10mm厚鋼板，螺栓連接并焊接加固。拱架安裝偏差控制：徑向±5cm，高程±10cm，垂直度±2°。3.4防水層施工3.4.1基面處理初期支護(hù)表面采用砂漿找平，平整度≤5cm/2m，陰陽角做成圓弧狀（半徑≥5cm）。對(duì)錨桿頭、鋼拱架等突出物進(jìn)行切除并抹砂漿覆蓋。3.4.2防水結(jié)構(gòu)采用"EVA防水板（1.5mm厚）+無紡布（350g/m2）"復(fù)合防水層，防水板采用無釘熱熔鋪設(shè)工藝，搭接寬度10cm，雙縫焊接（焊縫寬10mm，中間留空腔用于氣密性檢測(cè)）。施工縫處增設(shè)遇水膨脹止水條（φ20mm）+背貼式止水帶（30cm寬）。3.5二次襯砌采用C35防水混凝土（抗?jié)B等級(jí)P8），全液壓襯砌臺(tái)車澆筑，臺(tái)車長度12m?；炷撂涠瓤刂圃?80±20mm，采用輸送泵（HBT60型）入模，插入式振搗棒（φ50mm）配合附著式振搗器振搗。施工分段：Ⅴ級(jí)圍巖段每12m/段，Ⅳ/Ⅲ級(jí)每15m/段，施工縫設(shè)置中埋式止水帶（651型）。3.6超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與注漿加固3.6.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)體系建立"地質(zhì)雷達(dá)（短距離）+超前水平鉆探（中長距離）+紅外探水"三位一體預(yù)報(bào)體系：地質(zhì)雷達(dá)：每循環(huán)開挖前探測(cè)前方30m范圍；超前鉆探：斷層破碎帶前方50m采用φ127mm鉆機(jī)，鉆探深度30m，每10m取芯；紅外探水：全洞段連續(xù)監(jiān)測(cè)，含水率異常區(qū)域加密鉆探。3.6.2斷層破碎帶注漿處理F2斷層采用"全斷面帷幕注漿+局部徑向注漿"方案：帷幕注漿：設(shè)置3環(huán)注漿孔，環(huán)向間距50cm，孔深20m，搭接長度5m；注漿材料：單液水泥漿（水灰比1:1）+水玻璃（模數(shù)2.4，濃度35Be'）雙液漿；注漿參數(shù)：注漿壓力2.0-2.5MPa，終壓持荷30min，單孔注漿量控制在80-120m3；效果檢查：鉆孔涌水量≤0.2L/min·m，巖體完整性系數(shù)≥0.7。3.7排水系統(tǒng)施工3.7.1洞內(nèi)排水環(huán)向排水盲管：φ50mm軟式透水管，間距5-10m，與縱向盲管（φ100mm）連通；排水溝：雙側(cè)設(shè)置，水溝內(nèi)安裝φ200mmHDPE排水管，坡度1.5‰；集水井：每500m設(shè)一處（容積10m3），配置2臺(tái)15kW潛水泵（一用一備）。3.7.2防水板排水防水板背后設(shè)置排水墊層（5cm厚卵石層），通過φ32mm排水孔（間距2m）將滲水引入環(huán)向盲管。四、質(zhì)量安全控制4.1質(zhì)量管理體系4.1.1質(zhì)量目標(biāo)分項(xiàng)工程合格率100%，優(yōu)良率≥95%；隧道軸線偏差≤50mm，凈空尺寸偏差+50mm/-20mm；混凝土強(qiáng)度合格率100%，抗?jié)B等級(jí)滿足設(shè)計(jì)要求。4.1.2關(guān)鍵工序控制鋼筋工程：采用機(jī)械連接（直螺紋套筒），接頭等級(jí)Ⅰ級(jí)，抽樣送檢頻率每500個(gè)接頭一組；混凝土工程：每工作班制作抗壓試塊3組（標(biāo)養(yǎng)+同養(yǎng)），抗?jié)B試塊1組；防水層：焊接質(zhì)量采用氣密性檢測(cè)（壓力0.2MPa，恒壓30min壓降≤2%）。4.2安全管理措施4.2.1危險(xiǎn)源辨識(shí)與控制危險(xiǎn)源類別控制措施塌方超前支護(hù)+監(jiān)控量測(cè)+控制開挖進(jìn)尺涌水突泥超前鉆探+帷幕注漿+備用排水系統(tǒng)瓦斯爆炸便攜式瓦斯檢測(cè)儀（報(bào)警值0.5%）+強(qiáng)制通風(fēng)火災(zāi)洞內(nèi)嚴(yán)禁明火，配備ABC干粉滅火器（每50m一組）4.2.2監(jiān)控量測(cè)按《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3660-2020）要求進(jìn)行：必測(cè)項(xiàng)目：洞內(nèi)外觀察、周邊位移（測(cè)線數(shù)3條）、拱頂下沉（測(cè)點(diǎn)3個(gè)/斷面）、凈空變化；頻率：Ⅴ級(jí)圍巖1-2次/d，Ⅳ級(jí)1次/d，Ⅲ級(jí)1次/2d；控制標(biāo)準(zhǔn)：周邊位移速率≤0.15mm/d，累計(jì)位移≤50mm。4.3環(huán)境保護(hù)措施噪聲控制：空壓機(jī)設(shè)置隔音棚（降噪量≥25dB），爆破時(shí)間限定在7:00-19:00；廢水處理：施工廢水經(jīng)三級(jí)沉淀（加絮凝劑PAM）處理后回用，排放水質(zhì)COD≤100mg/L；棄渣管理：棄渣場設(shè)置擋渣墻（高3m，頂寬1m）+截排水溝（寬1m×深0.8m），棄渣分層碾壓（壓實(shí)度≥90%）。五、進(jìn)度計(jì)劃5.1施工總工期計(jì)劃總工期24個(gè)月，其中：洞口工程：2個(gè)月（左、右線同步）；洞身開挖及支護(hù)：16個(gè)月；二次襯砌：12個(gè)月（與開挖平行作業(yè)）；收尾工程：2個(gè)月。5.2關(guān)鍵線路洞口工程→Ⅴ級(jí)圍巖段開挖支護(hù)→F2斷層處理→Ⅳ級(jí)圍巖段開挖→Ⅲ級(jí)圍巖段開挖→二次襯砌→洞內(nèi)附屬工程5.3進(jìn)度保障措施資源保障：高峰期投入4套開挖設(shè)備，確保月開挖進(jìn)尺左線≥120m、右線≥120m；技術(shù)保障：斷層破碎帶提前1個(gè)月進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及注漿準(zhǔn)備；雨季施工：儲(chǔ)備3個(gè)月材料用量，洞口設(shè)置擋水墻（高1.2m）及截水溝；獎(jiǎng)懲機(jī)制：設(shè)立進(jìn)度考核基金，完成月度計(jì)劃獎(jiǎng)勵(lì)20萬元/工區(qū)，滯后處罰10萬元/工區(qū)。六、施工應(yīng)急預(yù)案6.1突水突泥事故應(yīng)急處置預(yù)警響應(yīng)：超前鉆探發(fā)現(xiàn)涌水量≥50L/min時(shí)，立即啟動(dòng)Ⅱ級(jí)響應(yīng)，停止掌子面作業(yè)；堵水措施：采用"速凝混凝土（初凝≤3min）+型鋼拱架+止?jié){墻"快速封堵，墻后埋設(shè)φ108mm泄水孔；排水方案：啟動(dòng)備用排水系統(tǒng)，洞內(nèi)設(shè)置臨時(shí)集水井（每200m一處），配置6臺(tái)22kW潛水泵（揚(yáng)程≥50m）。6.2塌方事故應(yīng)急處置人員疏散：立即啟動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)，人員沿逃生通道（設(shè)置在右側(cè)邊墻，寬1.2m）撤離；塌方體處理：采用"管棚（φ108mm，L=15m）+注漿加固"穩(wěn)定塌方體，管棚間距40cm，注漿壓力1.5MPa；被困人員救援：通過超前鉆探孔（φ127mm）輸送食物及氧氣，同步采用CRD工法開辟救援通道。6.3應(yīng)急物資儲(chǔ)備物資名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量存放位置應(yīng)急照明防爆手電筒50臺(tái)洞內(nèi)每500m自救器ZYX45型100臺(tái)各作業(yè)面速凝混凝土C40（初凝3mi