草果山隧道施工方案設(shè)計(jì)一、工程概況草果山隧道作為蔓金高速公路的重點(diǎn)控制性工程，連接紅河州金平縣阿得博鄉(xiāng)和金河鎮(zhèn)，全長(zhǎng)7005米，最大埋深903.8米，屬深埋特長(zhǎng)隧道。隧道穿越灰?guī)r與花崗巖破碎帶，具有超長(zhǎng)、生態(tài)敏感、地質(zhì)復(fù)雜等顯著特點(diǎn)，圍巖堅(jiān)硬存在巖爆風(fēng)險(xiǎn)，加之區(qū)域降雨周期長(zhǎng)，施工難度極大。本隧道采用雙向四車(chē)道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速80公里，隧道凈寬10.25米，凈高5.0米，采用新奧法施工，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。二、施工總體部署（一）施工組織架構(gòu)采用"項(xiàng)目經(jīng)理部-工區(qū)-作業(yè)班組"三級(jí)管理模式，設(shè)置隧道專(zhuān)業(yè)工區(qū)，配備地質(zhì)工程師、巖爆防治專(zhuān)員、測(cè)量監(jiān)控組等專(zhuān)項(xiàng)團(tuán)隊(duì)。成立巖爆應(yīng)急處置小組和雨季防汛領(lǐng)導(dǎo)小組，實(shí)行24小時(shí)輪班制度，確保施工全過(guò)程可控。（二）施工分區(qū)劃分進(jìn)口工區(qū)：負(fù)責(zé)K0+000~K3+500段施工，配置2個(gè)掘進(jìn)班組，采用三臺(tái)階法施工出口工區(qū)：負(fù)責(zé)K3+500~K7+005段施工，配置2個(gè)掘進(jìn)班組，采用CRD法施工輔助系統(tǒng)區(qū)：設(shè)置通風(fēng)、供電、排水、拌合站等輔助設(shè)施，滿(mǎn)足雙向同步施工需求（三）施工進(jìn)度計(jì)劃總工期36個(gè)月，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制如下：洞口工程：開(kāi)工后3個(gè)月完成左幅貫通：第28個(gè)月右幅貫通：第30個(gè)月二次襯砌完成：第34個(gè)月竣工驗(yàn)收：第36個(gè)月三、關(guān)鍵施工技術(shù)（一）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)體系建立"地質(zhì)雷達(dá)+超前鉆探+地應(yīng)力監(jiān)測(cè)"三位一體預(yù)報(bào)系統(tǒng)：短距離預(yù)報(bào)：采用地質(zhì)雷達(dá)每循環(huán)預(yù)報(bào)30米，搭接長(zhǎng)度5米，重點(diǎn)探測(cè)掌子面前方巖體完整性中長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)：每50米施作3個(gè)超前探孔，孔徑110mm，深度30米，測(cè)定巖體裂隙發(fā)育情況及涌水壓力地應(yīng)力監(jiān)測(cè)：在埋深超過(guò)500米地段，每200米設(shè)置地應(yīng)力測(cè)試孔，采用應(yīng)力解除法測(cè)定最大主應(yīng)力值，預(yù)警巖爆風(fēng)險(xiǎn)（二）開(kāi)挖施工工藝根據(jù)圍巖級(jí)別差異采用分級(jí)開(kāi)挖方案：Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖段（占比約40%）采用全斷面開(kāi)挖，循環(huán)進(jìn)尺3.5米，光面爆破參數(shù)：周邊眼間距50cm，抵抗線(xiàn)70cm，裝藥量0.3kg/m爆破后及時(shí)進(jìn)行初噴支護(hù)，厚度5cm，24小時(shí)內(nèi)完成錨桿施工Ⅳ級(jí)圍巖段（占比約35%）采用臺(tái)階法開(kāi)挖，上臺(tái)階高度3.0米，循環(huán)進(jìn)尺2.0米，設(shè)置臨時(shí)仰拱封閉周邊眼采用Φ25mm藥卷，間隔裝藥，減少對(duì)圍巖擾動(dòng)Ⅴ級(jí)圍巖及破碎帶（占比約25%）采用CRD工法分4部開(kāi)挖，每部進(jìn)尺0.5~0.8米，及時(shí)施作臨時(shí)支護(hù)超前小導(dǎo)管支護(hù)：Φ42mm熱軋鋼管，長(zhǎng)4.5米，環(huán)向間距30cm，外插角5°~10°（三）巖爆綜合防治技術(shù)1.主動(dòng)預(yù)防措施（1）應(yīng)力解除技術(shù)掌子面布置8個(gè)直徑45mm、深10米的應(yīng)力釋放孔，呈放射狀排列對(duì)高地應(yīng)力段（σ1>30MPa）實(shí)施超前松動(dòng)爆破，單孔裝藥量控制在1.5kg以?xún)?nèi)（2）圍巖軟化處理爆破前向掌子面噴射高壓水（壓力8~10MPa），每次噴射時(shí)間不少于30分鐘破碎帶地段采用超前鉆孔注水，鉆孔深度5米，注水量200L/m，使巖體含水率提升至3%~5%2.被動(dòng)防護(hù)措施（1）快速支護(hù)體系爆破后15分鐘內(nèi)完成初噴鋼纖維混凝土，厚度8cm，摻量60kg/m3系統(tǒng)錨桿采用Φ25mm中空注漿錨桿，長(zhǎng)度3.5米，間距1.0×1.0米，配合Φ8mm鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格20×20cm）巖爆強(qiáng)烈段增設(shè)I20b型鋼拱架，間距0.8米，拱腳設(shè)置20cm厚C25混凝土墊塊（2）巖爆監(jiān)測(cè)預(yù)警采用微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，布置8個(gè)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巖體振動(dòng)頻率安裝裂縫位移計(jì)，監(jiān)測(cè)圍巖收斂速率，當(dāng)速率超過(guò)5mm/d時(shí)啟動(dòng)預(yù)警3.巖爆應(yīng)急處置（1）輕微巖爆（剝落厚度<10cm）立即停機(jī)待避，采用高壓水沖洗巖面，清除松動(dòng)巖塊加密?chē)娚滗摾w維混凝土至10cm，增設(shè)2.5米長(zhǎng)防巖爆短錨桿（2）中等巖爆（剝落厚度10~30cm）撤離作業(yè)人員，啟用防護(hù)臺(tái)車(chē)，采用液壓錘清除危石施作可屈服型膨脹錨桿，長(zhǎng)度4.0米，預(yù)緊力150kN噴射C30鋼纖維混凝土，配合I18型鋼拱架支護(hù)（3）強(qiáng)烈?guī)r爆（剝落厚度>30cm）啟動(dòng)一級(jí)應(yīng)急響應(yīng)，封閉掌子面，采用超前管棚支護(hù)（Φ108mm，長(zhǎng)15米）實(shí)施圍巖深孔注漿，采用水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力2~3MPa（四）雨季排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.地表排水系統(tǒng)（1）洞口邊仰坡上方5米設(shè)置截水溝，斷面1.2×1.0米，采用M7.5漿砌片石砌筑，坡度3%（2）洞口兩側(cè)設(shè)置沉淀池（三級(jí)串聯(lián)，總?cè)莘e60m3），配備自動(dòng)清淤裝置（3）洞外施工便道設(shè)置橫向排水坡度3%，每200米設(shè)置過(guò)水涵洞2.洞內(nèi)排水系統(tǒng)（1）排水管路布置雙側(cè)設(shè)置排水溝，斷面尺寸0.6×0.8米（寬×深），采用C25混凝土現(xiàn)澆縱向排水管采用Φ200mmHDPE雙壁波紋管，環(huán)向盲管Φ50mm，每10米設(shè)置1環(huán)每200米設(shè)置集水井，容積15m3，配備2臺(tái)110kW污水泵（1用1備）（2）排水能力配置正常涌水段：?jiǎn)伪门潘芰?0m3/h，總排水能力100m3/h富水段（斷層破碎帶）：增設(shè)2臺(tái)150kW備用泵，總排水能力提升至250m3/h配備柴油發(fā)電機(jī)（200kW）作為應(yīng)急電源，確保停電時(shí)排水系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行3.堵排水結(jié)合措施（1）斷層破碎帶采用超前預(yù)注漿，注漿段長(zhǎng)20米，止水盤(pán)厚度5米（2）初期支護(hù)噴射混凝土摻加5%防水劑，抗?jié)B等級(jí)P8（3）二次襯砌采用C35防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)P10，施工縫設(shè)置中埋式止水帶四、特殊地質(zhì)段施工措施（一）灰?guī)r與花崗巖接觸帶施工開(kāi)挖方法：采用臺(tái)階分部開(kāi)挖，上臺(tái)階循環(huán)進(jìn)尺控制在0.5米，下臺(tái)階滯后5米支護(hù)參數(shù)：系統(tǒng)錨桿加長(zhǎng)至4.0米，拱部120°范圍增設(shè)Φ22mm超前錨桿，長(zhǎng)5.0米監(jiān)控量測(cè)：加密量測(cè)頻率至1次/2小時(shí)，凈空收斂預(yù)警值設(shè)為8mm/天（二）高地溫段（最高溫度38℃）施工通風(fēng)降溫：采用雙機(jī)并聯(lián)軸流風(fēng)機(jī)（2×110kW），風(fēng)筒直徑1.8米，確保洞內(nèi)風(fēng)速≥1.5m/s噴霧降溫：掌子面后方30米設(shè)置環(huán)形噴霧系統(tǒng)，水溫控制在15℃以下作業(yè)調(diào)整：實(shí)行"做三休四"作業(yè)制，每班作業(yè)時(shí)間不超過(guò)6小時(shí)，配備防暑藥品五、施工監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制（一）監(jiān)控量測(cè)體系必測(cè)項(xiàng)目：洞內(nèi)外觀察、凈空收斂、拱頂下沉、地表沉降（洞口段50米范圍）選測(cè)項(xiàng)目：圍巖內(nèi)部位移、錨桿軸力、鋼拱架應(yīng)力、襯砌應(yīng)力量測(cè)頻率：開(kāi)挖后1~15天：1次/天16~30天：1次/2天31天以后：1次/周數(shù)據(jù)穩(wěn)定后：1次/月（二）質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)噴射混凝土：厚度允許偏差±5mm，強(qiáng)度合格率≥95%錨桿施工：孔位偏差≤150mm，抗拔力≥150kN防水層：搭接寬度≥10cm，閉水試驗(yàn)滲水量≤0.15L/(m2·d)二襯混凝土：表面平整度≤5mm/2m，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值90%以上方可拆模六、安全文明施工（一）巖爆安全防護(hù)個(gè)人防護(hù)：作業(yè)人員佩戴防沖擊頭盔、防刺穿鞋，掌子面配備防爆盾牌設(shè)備防護(hù)：臺(tái)車(chē)加裝5mm厚鋼板防護(hù)，配電箱設(shè)置防砸棚逃生通道：每50米設(shè)置應(yīng)急逃生通道，配備自救器（使用時(shí)間≥45分鐘）（二）雨季施工安全洞口防護(hù)：邊仰坡設(shè)置截水溝和擋渣墻，配備2臺(tái)應(yīng)急抽水泵（功率55kW）洞內(nèi)防滑：施工便道采用C20混凝土硬化，設(shè)置2%排水坡度，鋪設(shè)防滑鋼筋網(wǎng)用電安全：電氣設(shè)備采用三級(jí)漏電保護(hù)，配電箱加裝防雨罩，電纜懸掛高度≥2.5m（三）生態(tài)環(huán)境保護(hù)棄渣處理：洞渣分類(lèi)堆放，可利用部分破碎后作為路基填料，利用率≥80%污水處理：設(shè)置三級(jí)沉淀池（總?cè)莘e150m3），處理后水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)植被恢復(fù)：洞口段采用噴播綠化，播撒草灌混合物，覆蓋率≥90%七、應(yīng)急預(yù)案（一）巖爆應(yīng)急預(yù)案預(yù)警響應(yīng)：接到預(yù)警后10分鐘內(nèi)撤離作業(yè)人員，切斷掌子面電源處置流程：輕微巖爆：采用機(jī)械找頂+臨時(shí)噴護(hù)中等巖爆：安裝可屈服錨桿+鋼拱架加固強(qiáng)烈?guī)r爆：封閉掌子面+超前注漿加固物資儲(chǔ)備：每個(gè)工區(qū)儲(chǔ)備200米應(yīng)急鋼拱架、500㎡鋼纖維混凝土、1000套錨桿（二）突水突泥應(yīng)急預(yù)案監(jiān)測(cè)預(yù)警：當(dāng)涌水量突然增大至50m3/h時(shí)啟動(dòng)預(yù)警堵水措施：采用水泥-水玻璃雙液漿（水灰比1:1，水泥:水玻璃=1:0.5），注漿壓力控制在1.5~2.0MPa排水保障：?jiǎn)?dòng)備用排水系統(tǒng)，確保洞內(nèi)水位