大型水洞施工綜合技術(shù)方案一、工程概述1.1工程概況本工程為城市應(yīng)急引水工程關(guān)鍵控制性項(xiàng)目，設(shè)計引水流量2.655m3/s，年引水量4500萬立方米。主要建設(shè)內(nèi)容包括2880米城門洞型引水隧洞（含37米施工支洞），隧洞開挖斷面尺寸為2.8m×2.8m（寬×高），C20混凝土襯砌后斷面為2.2m×2.2m，縱坡0.104%。進(jìn)口底高程▽25.0m，出口底高程▽22.0m，采用無壓流設(shè)計，最終接入梅湖水庫。1.2工程地質(zhì)條件隧洞穿越地層主要為侏羅系上統(tǒng)流紋質(zhì)含角礫玻屑凝灰?guī)r，圍巖分類以Ⅱ～Ⅲ類為主，巖體完整性較好，上覆巖層厚度45～130m。進(jìn)口段受區(qū)域斷層影響，巖體風(fēng)化劇烈，屬Ⅳ類圍巖；洞身段局部穿越F103斷層破碎帶，圍巖呈碎裂結(jié)構(gòu)，為Ⅳ～Ⅴ類軟弱夾層。施工期間需特別注意SD9+703等富水溶洞段地質(zhì)，該區(qū)域已探明存在15m×9m×10m規(guī)模的溶腔，最大涌水量達(dá)300m3/h。1.3施工條件交通條件：通過現(xiàn)有公路網(wǎng)可直達(dá)進(jìn)出口工區(qū)，大型設(shè)備可經(jīng)拆解運(yùn)輸至現(xiàn)場組裝水電供應(yīng)：業(yè)主在進(jìn)出口區(qū)域提供10kV高壓線路，配置800kVA變壓器；施工用水采用進(jìn)口鉆井取水（日出水量500m3）、出口從梅湖水庫抽水材料供應(yīng)：粗骨料采用本地花崗巖破碎加工，細(xì)骨料選用余姚河砂，水泥由寧波海螺水泥廠供應(yīng)（運(yùn)距65km）二、總體施工部署2.1施工總體方案采用"雙洞口雙向掘進(jìn)+支洞輔助"的施工布置，進(jìn)口工區(qū)承擔(dān)1467m（含支洞37m）掘進(jìn)任務(wù)，出口工區(qū)承擔(dān)1450m掘進(jìn)任務(wù)。主體施工采用新奧法工藝，遵循"少擾動、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測"原則，對富水溶洞段采用導(dǎo)洞眼鏡法特殊工法。施工總工期控制在310日歷天，關(guān)鍵線路為：洞口預(yù)處理→超前支護(hù)→洞身開挖→初期支護(hù)→襯砌施工→灌漿工程。2.2施工平面布置進(jìn)口工區(qū)：設(shè)置混凝土攪拌站（HZS50型，生產(chǎn)能力50m3/h）、材料倉庫（30m×15m）、機(jī)械設(shè)備停放區(qū)（2000㎡）、生活區(qū)（采用集裝箱式臨建）出口工區(qū)：布置砂石料堆場（分三級配，總?cè)萘?00m3）、空壓機(jī)房（配置4L-20/8型空壓機(jī)3臺）、污水處理站（處理能力100m3/h）洞內(nèi)布置：采用有軌運(yùn)輸系統(tǒng)，鋪設(shè)900mm軌距鋼軌，每500m設(shè)置錯車道；風(fēng)水管路沿邊墻布置，風(fēng)管采用φ800mm螺旋風(fēng)管，水管采用φ150mm無縫鋼管2.3施工進(jìn)度計劃施工階段起止時間關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工期保障措施施工準(zhǔn)備第1-15天完成臨建搭設(shè)、設(shè)備進(jìn)場采用模塊化臨建，提前30天預(yù)訂設(shè)備洞口工程第16-30天完成邊仰坡支護(hù)、管棚施工配置2套管棚鉆機(jī)平行作業(yè)洞身開挖第31-220天雙洞口日進(jìn)尺≥4.5m實(shí)施三班制作業(yè)，建立循環(huán)獎勵機(jī)制襯砌施工第120-260天月襯砌進(jìn)度≥150m采用液壓鋼模臺車，縮短立模時間灌漿工程第200-280天完成回填灌漿、固結(jié)灌漿配置4臺地質(zhì)鉆機(jī)同步作業(yè)收尾驗(yàn)收第281-310天竣工資料編制、通水試驗(yàn)提前20天啟動驗(yàn)收準(zhǔn)備工作三、主要施工工藝3.1超前地質(zhì)預(yù)報采用"地質(zhì)雷達(dá)+超前鉆探"綜合預(yù)報體系：短距離預(yù)報：掌子面采用TRT6000地質(zhì)雷達(dá)，探測距離30m，分辨率達(dá)0.5m中長距離預(yù)報：每50m施作超前水平鉆探，采用XY-2PC鉆機(jī)，孔徑φ76mm，孔深50m溶洞探測：對富水段采用地質(zhì)CT技術(shù)，圈定溶腔邊界及富水區(qū)域，提前制定處理方案3.2洞身開挖施工3.2.1常規(guī)段開挖（Ⅱ～Ⅲ類圍巖）采用全斷面鉆爆法施工，循環(huán)進(jìn)尺3.5m，具體參數(shù)：鉆孔：YT-28風(fēng)動鑿巖機(jī)，炮孔布置按周邊孔、崩落孔、掏槽孔三級布設(shè)，周邊孔間距45cm，抵抗線50cm爆破參數(shù)：選用2#巖石乳化炸藥，掏槽孔單孔裝藥量1.2kg，周邊孔采用空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，線裝藥密度0.3kg/m出碴：配置ZL-50裝載機(jī)裝碴，10t蓄電池電機(jī)車牽引3m3礦車運(yùn)輸，循環(huán)出碴時間控制在4小時內(nèi)3.2.2富水溶洞段特殊工法（導(dǎo)洞眼鏡法）對SD9+703溶腔段采用四分區(qū)開挖方案：右側(cè)上半斷面開挖：先施工2.5m×3m導(dǎo)洞，采用φ108管棚（長25m，間距22cm）超前支護(hù)，管棚采用套管法施工，MD50型鉆機(jī)跟進(jìn)左側(cè)上半斷面開挖：滯后右側(cè)導(dǎo)洞5m，同樣采用管棚+小導(dǎo)管聯(lián)合支護(hù)，小導(dǎo)管采用φ50×5mm無縫鋼管，長4.5m，環(huán)向間距30cm下半斷面開挖：分左右兩區(qū)開挖，滯后上部導(dǎo)洞10m，采用短臺階法施工，臺階高度2m臨時支護(hù)拆除：待初期支護(hù)封閉成環(huán)且變形穩(wěn)定后（收斂速率＜0.15mm/d），分段拆除臨時中隔壁3.3支護(hù)工程施工3.3.1初期支護(hù)根據(jù)圍巖類別差異化設(shè)計：Ⅱ類圍巖：噴射C20混凝土（厚10cm）+φ22錨桿（長2.5m，間排距1.5m×1.5m）+φ6.5鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格20cm×20cm）Ⅲ類圍巖：I18工字鋼拱架（間距80cm）+噴砼（厚15cm）+系統(tǒng)錨桿（長3m）+雙層鋼筋網(wǎng)Ⅴ類圍巖：采用格柵拱架（間距50cm）+φ108管棚（長10m）+超前小導(dǎo)管（長5m）+噴砼（厚25cm），鎖腳錨桿采用φ50自進(jìn)式錨桿（長4m，每榀8根）3.3.2噴射混凝土施工采用濕噴工藝，具體控制指標(biāo)：配合比：水泥:砂:石:水=1:2.2:3.1:0.45，摻加8%速凝劑（初凝≤5min，終凝≤10min）施工參數(shù)：工作風(fēng)壓0.4～0.6MPa，噴頭距巖面1.5～2.0m，噴射角度75°～90°質(zhì)量控制：每100m3制作3組試塊，28d抗壓強(qiáng)度≥20MPa，厚度采用預(yù)埋鋼筋標(biāo)尺檢查3.4襯砌施工采用C25防水混凝土（抗?jié)B等級P8），分底板、邊墻、頂拱三次澆筑：底板施工：采用跳倉法澆筑，每段長度15m，設(shè)置伸縮縫（嵌縫材料為BW-96型止水條）邊墻及頂拱：采用12m長液壓鋼模臺車，附著式振搗器與插入式振搗棒結(jié)合振搗，澆筑速度控制在0.5m/h，確保分層厚度不超過50cm施工縫處理：采用30cm寬止水銅片（厚1.2mm）+遇水膨脹止水條（20mm×30mm）雙重止水措施3.5灌漿工程3.5.1回填灌漿在襯砌混凝土達(dá)到70%設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行，具體要求：孔位布置：頂拱120°范圍內(nèi)布設(shè)，孔距2m×3m，梅花形排列，孔徑φ50mm灌漿參數(shù)：采用0.5:1～2:1水泥漿，起始壓力0.2MPa，終止壓力0.4MPa，單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為吸漿量＜0.4L/min持續(xù)30min質(zhì)量檢查：灌漿結(jié)束7天后進(jìn)行鉆孔檢查，檢查孔數(shù)量為總孔數(shù)的5%，壓水試驗(yàn)透水率≤5Lu3.5.2固結(jié)灌漿在回填灌漿完成14天后實(shí)施，按"環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密"原則施工：孔深：深入圍巖3m，孔徑φ76mm，按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔逐步加密灌漿材料：采用42.5級普通硅酸鹽水泥，對斷層破碎帶摻加5%水玻璃（模數(shù)2.4～3.0）控制標(biāo)準(zhǔn)：灌漿壓力1.0～1.5MPa，巖體完整性系數(shù)Kv值提高至0.65以上四、特殊地質(zhì)段施工措施4.1富水溶洞段處理排水系統(tǒng)：臨時排水：設(shè)置三級排水體系，掌子面采用φ150mm集水井（深1.5m），配置6臺225kW水泵（揚(yáng)程50m），分五路D150鋼管排水永久排水：在加寬段設(shè)置2.5m×3m導(dǎo)流洞，安裝D400mm螺旋鋼管，縱坡0.5%超前加固：管棚施工：采用φ108×7mm無縫鋼管，長25m，環(huán)向間距22cm，管內(nèi)灌注水泥-水玻璃雙液漿（體積比1:0.5）小導(dǎo)管注漿：φ50鋼管長4.5m，間排距30cm×30cm，注漿壓力0.8～1.2MPa，擴(kuò)散半徑≥1.5m開挖支護(hù)：采用Ⅰ20工字鋼拱架（間距30cm），每榀拱架設(shè)置8根φ50鎖腳錨桿（長3m）噴射C20混凝土（厚26cm），內(nèi)置φ6.5鋼筋網(wǎng)（15cm×15cm），拱頂180°范圍增設(shè)3mm厚防護(hù)鋼板4.2斷層破碎帶處理對F103斷層帶（寬5～8m）采用"管棚+格柵拱架+注漿加固"綜合措施：超前支護(hù)：施作長管棚（φ108mm，長15m）+短導(dǎo)管（φ42mm，長3.5m）聯(lián)合支護(hù)注漿加固：采用前進(jìn)式分段注漿，段長2.5m，注漿壓力1.5～2.0MPa，使破碎巖體形成2m厚的固結(jié)圈監(jiān)控量測：加密布設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，間距5m/斷面，每日監(jiān)測頻率2次，當(dāng)位移速率超過5mm/d時暫停開挖五、施工輔助系統(tǒng)5.1通風(fēng)排煙系統(tǒng)采用"壓抽混合式"通風(fēng)方案：進(jìn)口工區(qū)：設(shè)置2臺JK67-2No11型軸流風(fēng)機(jī)（功率37kW，風(fēng)量2200m3/min），通過φ800mm風(fēng)筒向掌子面壓風(fēng)出口工區(qū)：配置2臺SDF-No12.5型抽出式風(fēng)機(jī)（功率45kW），在距掌子面30m處設(shè)置集風(fēng)器長距離通風(fēng)：當(dāng)獨(dú)頭掘進(jìn)超過1500m時，在洞內(nèi)設(shè)置接力風(fēng)機(jī)（2×30kW），確保掌子面風(fēng)量≥3m3/min·人，粉塵濃度＜2mg/m35.2施工排水系統(tǒng)掌子面積水：設(shè)置臨時集水坑（1m×1m×1.5m），配置2臺QY25-50-7.5型潛水泵（揚(yáng)程50m）結(jié)構(gòu)排水：邊墻設(shè)置排水溝（30cm×40cm），底板設(shè)置φ100mm排水盲管，間隔5m設(shè)置集水井排水能力：按最大涌水量300m3/h設(shè)計，配置6臺水泵（4用2備），總排水能力達(dá)450m3/h5.3供電照明系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)：采用雙回路供電，洞內(nèi)敷設(shè)YJV22-10kV電纜（截面70mm2），每500m設(shè)置配電硐室照明布置：掌子面采用36V安全電壓（2×1000W投光燈），開挖段照度≥50lux；襯砌段采用220V照明（間距5m，40W節(jié)能燈），照度≥30lux六、質(zhì)量安全與環(huán)境保護(hù)6.1質(zhì)量管理體系建立"三檢制+第三方檢測"質(zhì)量管控模式：原材料控制：每批水泥進(jìn)行安定性、強(qiáng)度檢測；砂石料按500m3為一批次檢測級配、含泥量；鋼筋原材實(shí)行"見證取樣"制度工序控制：洞身開挖輪廓線允許偏差±15cm，錨桿拉拔力≥150kN，噴射混凝土厚度合格率≥90%檢測手段：采用地質(zhì)雷達(dá)檢測襯砌厚度，聲波儀檢測巖體完整性，鉆孔取芯驗(yàn)證灌漿效果（芯樣獲得率≥85%）6.2安全生產(chǎn)管理實(shí)施"五位一體"安全管控：安全教育：特種作業(yè)人員持證上崗，每日開展"三分鐘安全講話"，每月組織應(yīng)急演練防護(hù)措施：掌子面設(shè)置防護(hù)欄（高度1.2m），高空作業(yè)配備防墜器，瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測儀（報警值0.5%）爆破安全：采用非電毫秒雷管起爆，警戒半徑300m，爆破后通風(fēng)15min方可進(jìn)入掌子面應(yīng)急管理：編制涌水、塌方等專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，儲備2000條沙袋、500m排水管、10臺備用水泵6.3環(huán)境保護(hù)措施噪聲控制：破碎機(jī)設(shè)置隔音棚（降噪量≥25dB），空壓機(jī)安裝消聲器，夜間施工噪聲≤55dB廢水處理：設(shè)置三級沉淀池（總?cè)莘e500m3），廢水經(jīng)處理后回用（回用率≥80%）棄渣管理：棄渣場設(shè)置擋渣墻（高3m）和截排水溝，棄渣分層碾壓（壓實(shí)度≥0.90），完工后進(jìn)行植被恢復(fù)七、施工進(jìn)度保障措施7.1組織保障成立由項(xiàng)目經(jīng)理牽頭的進(jìn)度管理小組，實(shí)行周進(jìn)度考核與獎懲制度：資源保障：配置2套開挖設(shè)備（鑿巖臺車、裝載機(jī)各2臺），確保設(shè)備完好率≥90%勞動力組織：采用三班制連續(xù)作業(yè)，高峰期投入作業(yè)人員180人（其中專業(yè)技術(shù)人員35人）協(xié)調(diào)機(jī)制：每周召開監(jiān)理例會，每月組織設(shè)計交底，及時解決施工難題7.2技術(shù)保障優(yōu)化施工參數(shù)：通過爆破試驗(yàn)優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)，將循環(huán)進(jìn)尺從3.0m提高至3.5m采用新技術(shù)：應(yīng)用液壓鋼模臺車（縮短立模時間50%），推行BIM技術(shù)進(jìn)行進(jìn)度模擬超前謀劃：提前30天編制材料需求計劃，關(guān)鍵設(shè)備準(zhǔn)備備用件（如鉆桿、鉆頭儲備量滿足15天用量）7.3應(yīng)急保障設(shè)備應(yīng)急：儲備1臺備用空壓機(jī)、2臺混凝土輸送泵，與廠家簽訂24小時維修協(xié)議材料應(yīng)急：水泥、鋼筋等主要材料儲備量滿足15天施工需求，建立周邊30km范圍內(nèi)材料供應(yīng)商名錄工期應(yīng)急：關(guān)鍵線路延誤超5天時，啟動趕工措施（增加作業(yè)面、延長作業(yè)時間、投入備用資源）八、施工監(jiān)測與驗(yàn)收8.1監(jiān)控量測按《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》要求布設(shè)監(jiān)測項(xiàng)目：必測項(xiàng)目：洞內(nèi)外觀察、周邊位移（精度±0.1mm）、拱頂下沉（測頻1～2次/天）選測項(xiàng)目：圍巖體內(nèi)位移、錨桿軸力、襯砌應(yīng)力（采用振弦式傳感器，數(shù)