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文檔簡介

隧道掘進施工方案一、工程概況

1.1項目背景

本項目為XX地區(qū)交通干線控制性工程,隧道設(shè)計為雙向六車道分離式隧道,左線全長3.2公里,右線全長3.15公里,最大埋深286米,最小埋深12米。項目建成后將打通區(qū)域交通瓶頸,改善沿線出行條件,對促進區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義。工程由XX建設(shè)單位投資建設(shè),XX設(shè)計研究院承擔(dān)勘察設(shè)計任務(wù),XX施工總承包單位負責(zé)實施,計劃工期36個月。

1.2工程位置與規(guī)模

隧道位于XX山脈東麓,進口端接XX互通立交,出口端連XX高速公路,穿越地層以Ⅲ級圍巖(砂質(zhì)板巖)為主,局部Ⅳ級圍巖(破碎帶)及Ⅴ級圍巖(斷層影響帶)。隧道建筑界限凈寬14.5米,凈高5.0米,設(shè)置2座車行橫通道、5座人行橫通道及1座通風(fēng)豎井。進口端洞門采用端墻式,出口端采用削竹式,洞口邊仰坡坡率1:1.25,采用錨桿框架梁防護。

1.3工程地質(zhì)與水文條件

隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山地貌,地形起伏較大,自然坡度25°-40°。地層主要由第四系坡積碎石土、元古界板巖組成,巖層產(chǎn)狀傾向120°-150°,傾角35°-45°,節(jié)理裂隙發(fā)育,完整性較差。隧道進口段DK0+000-DK0+200段穿越F3斷層,斷層帶寬15-25米,由構(gòu)造角礫巖及斷層泥組成,自穩(wěn)能力差。地下水類型為基巖裂隙水,受大氣降水補給,涌水量預(yù)測為3200m3/d,水質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。

1.4周邊環(huán)境特征

隧道進口端距離XX村居民區(qū)約300米,出口端緊鄰XX自然保護區(qū)(邊緣區(qū)),施工期間需控制爆破振動速度(≤1.0cm/s)及粉塵排放。隧道上方有110kV高壓線斜穿,埋深約8米,施工前需遷改保護。沿線交通條件較好,施工便道可利用既有鄉(xiāng)村道路改建,長度約2.5公里。

1.5主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

隧道設(shè)計速度100km/h,采用復(fù)合式襯砌,初期支護采用C25噴射混凝土、格柵鋼架/型鋼鋼架系統(tǒng),二次襯砌為C30防水鋼筋混凝土,抗?jié)B等級P8。通風(fēng)采用射流風(fēng)機+縱向通風(fēng)系統(tǒng),照明采用LED節(jié)能燈具,消防設(shè)置消火栓、滅火器及火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。施工監(jiān)測必測項目包括洞內(nèi)外觀察、周邊位移、拱頂下沉,選測項目包括地表沉降、鋼架應(yīng)力、錨桿軸力等。

二、施工準(zhǔn)備與技術(shù)方案

2.1施工準(zhǔn)備

2.1.1場地規(guī)劃與臨時設(shè)施建設(shè)

隧道進口端施工場地位于XX村北側(cè),占地面積約15000平方米,場地平整采用機械推土機配合人工修整,壓實度不小于90%。場地內(nèi)布置拌合站、鋼筋加工場、空壓機站、材料倉庫及辦公生活區(qū),各功能區(qū)之間采用4米寬混凝土硬化道路連接,道路縱坡不大于2%。棄渣場選在隧道出口端2公里處的天然溝谷,容量按50萬立方米設(shè)計,擋渣墻采用M7.5漿砌片石,高度3.5米,頂部設(shè)置截水溝,防止水土流失。施工用電采用10kV高壓線引入,在場地內(nèi)設(shè)置630kVA變壓器一臺,備用200kW發(fā)電機一臺,確保停電時關(guān)鍵設(shè)備正常運行。施工用水從附近溪流抽取,設(shè)置200立方米蓄水池,經(jīng)沉淀后用于工程及生活用水,水質(zhì)檢測符合混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2技術(shù)準(zhǔn)備與圖紙會審

項目開工前由設(shè)計院、監(jiān)理單位、施工單位共同組織圖紙會審,重點核對隧道線路縱坡、圍巖分級、支護參數(shù)與實際地質(zhì)條件的匹配性,對F3斷層破碎帶段提出加強支護的變更建議。編制實施性施工組織設(shè)計,明確Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖段的開挖方法、循環(huán)進尺及資源配置,報監(jiān)理工程師審批。建立隧道施工控制測量網(wǎng),進口、出口各布設(shè)3個C級控制點,采用全站儀進行導(dǎo)線測量,高程控制采用二等水準(zhǔn)測量,確保貫通誤差橫向小于100毫米,高程小于50毫米。開展圍巖級別復(fù)核,每50米鉆取一個地質(zhì)探孔,結(jié)合TSP203地質(zhì)預(yù)報數(shù)據(jù),動態(tài)調(diào)整施工參數(shù)。

2.1.3物資與機械設(shè)備保障

主要材料采購?fù)ㄟ^公開招標(biāo)確定供應(yīng)商,鋼材、水泥、外加劑等按月用量120%儲備,庫存量不低于15天用量。噴射混凝土采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥,砂率控制在45%-50%,減水劑摻量按膠凝材料量的0.8%控制,配合比通過試配確定。隧道掘進設(shè)備配置三一重工SYZ6C型隧道專用液壓臺車,鉆孔直徑42毫米,深度3.5米;裝載機采用柳工ZL50C,斗容3立方米;自卸車選用東風(fēng)天龍,載重20噸,每工作面配置4臺。通風(fēng)系統(tǒng)采用軸流風(fēng)機,功率2×110kW,風(fēng)管直徑1.8米,采用阻燃抗靜電軟風(fēng)管,百米漏風(fēng)率不大于2%。

2.1.4施工組織與人員配置

成立項目經(jīng)理部,下設(shè)工程管理部、安全質(zhì)量部、物資設(shè)備部、財務(wù)部等部門,配備隧道專業(yè)工程師8人,安全員5人,質(zhì)檢員3人,均持有相應(yīng)崗位證書。施工隊伍分為開挖班、支護班、襯砌班、機電班,每個班組配備15-20人,實行“三班倒”連續(xù)作業(yè)。特殊工種包括爆破工、電工、焊工等,必須持證上崗,崗前進行安全培訓(xùn)和考核,考核合格后方可進場。建立領(lǐng)導(dǎo)帶班制度,項目經(jīng)理每月帶班不少于10天,項目副經(jīng)理每日現(xiàn)場值班,及時解決施工中的問題。

2.2隧道掘進技術(shù)方案

2.2.1掘進方法選擇與適應(yīng)性分析

Ⅲ級圍巖段(占隧道總長65%)采用全斷面法開挖,每次進尺3.5米,利用臺車一次性鉆孔,周邊眼間距40厘米,最小抵抗線50厘米,裝藥量周邊眼每米0.3千克,掘進效率可達3.5米/循環(huán),日進尺約7米。Ⅳ級圍巖段(占25%)采用臺階法開挖,上臺階高度3.5米,預(yù)留核心土長度3-5米,減少圍巖擾動,每循環(huán)進尺2.5米,上下臺階同步施工,日進尺約5米。Ⅴ級圍巖段(占10%,主要為F3斷層破碎帶)采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法,上臺階分部開挖,每循環(huán)進尺1.5米,及時施作初期支護,封閉成環(huán),確保圍巖穩(wěn)定。掘進方法選擇依據(jù)圍巖完整性系數(shù)(Ⅲ級>0.6,Ⅳ級0.4-0.6,Ⅴ級<0.4)及地下水發(fā)育程度,通過工程類比法驗證,確保施工安全與效率。

2.2.2開挖工藝設(shè)計與參數(shù)控制

Ⅲ級圍巖段光面爆破參數(shù):掏槽眼采用直眼掏槽,眼深3.2米,裝藥系數(shù)0.8;輔助眼眼距60厘米,排距70厘米,裝藥系數(shù)0.6;周邊眼眼間距40厘米,線裝藥密度0.2千克/米,采用導(dǎo)爆索起爆,毫秒延期雷管分段,起爆順序為掏槽眼→輔助眼→周邊眼→底板眼。Ⅳ級圍巖段弱爆破參數(shù):周邊眼間距50厘米,裝藥系數(shù)0.4,輔助眼眼距80厘米,減少單孔藥量,控制爆破振動速度小于2.0cm/s。Ⅴ級圍巖段采用機械開挖,風(fēng)鎬配合挖掘機,避免爆破對圍巖的破壞。開挖過程中嚴(yán)格控制超挖,Ⅲ級圍巖超挖量控制在10厘米以內(nèi),Ⅳ、Ⅴ級圍巖控制在15厘米以內(nèi),欠挖部分需鑿除至設(shè)計輪廓線。

2.2.3支護體系施工技術(shù)

初期支護緊跟開挖面,Ⅲ級圍巖段距掌子面不超過4米,Ⅳ、Ⅴ級圍巖段不超過2米。噴射混凝土采用濕噴工藝,配合比水泥:砂:石子=1:2:2,水灰比0.45,摻用速凝劑(摻量3%),噴射厚度分別為Ⅲ級8厘米、Ⅳ級15厘米、Ⅴ級20厘米,分層噴射,每層厚度4-5厘米,間隔20分鐘。鋼架采用格柵鋼架(Ⅲ級)或型鋼鋼架(Ⅳ、Ⅴ級),間距Ⅲ級1.2米、Ⅳ級0.8米、Ⅴ級0.6米,鋼架之間采用Φ22縱向鋼筋連接,環(huán)向間距1米。錨桿采用Φ25砂漿錨桿,長度Ⅲ級3米、Ⅳ級4米、Ⅴ級5米,間距1.0×1.0米,梅花形布置,錨固砂漿強度M30,錨桿抗拔力不小于50kN。鋼筋網(wǎng)采用Φ8鋼筋,網(wǎng)格尺寸20×20厘米,搭接長度1-2個網(wǎng)格,噴射混凝土?xí)r覆蓋鋼架與錨桿端頭。

2.3輔助施工技術(shù)

2.3.1通風(fēng)防塵系統(tǒng)設(shè)計

隧道采用壓入式通風(fēng),風(fēng)機安裝在距洞口30米處,風(fēng)管懸掛于隧道右側(cè),距地面1.8米,避免風(fēng)管扭曲打折。風(fēng)量計算按洞內(nèi)同時作業(yè)人數(shù)(40人)和最小風(fēng)速(0.15m/s)控制,需風(fēng)量Q=1×40×3=120m3/min,同時考慮稀釋爆破后有害氣體,取Q=1500m3/min,選用SDF(C)-No12.5型軸流風(fēng)機,風(fēng)量1550-2200m3/min,風(fēng)壓1500-3500Pa。防塵措施包括:濕式鑿巖(鉆機配備水針,供水壓力0.3MPa),爆破后噴霧降塵(在距掌子面30米處安裝風(fēng)水噴霧器),出渣前灑水濕潤渣堆,洞內(nèi)每隔50米設(shè)置一個降塵點,粉塵濃度控制在2mg/m3以內(nèi)。

2.3.2防排水施工技術(shù)

超前地質(zhì)預(yù)報采用TSP203地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng),每50米探測一次,預(yù)測前方100米圍巖情況,對F3斷層破碎帶段采用超前小導(dǎo)管預(yù)支護,導(dǎo)管采用Φ42×4毫米無縫鋼管,長4.5米,環(huán)向間距30厘米,外插角10°-15°,注漿材料為水泥-水玻璃雙液漿,水灰比1:1,水玻璃模數(shù)2.8,濃度35°Be',注漿壓力0.5-1.0MPa。防水層鋪設(shè)在初期支護與二次襯砌之間,采用1.2毫米厚EVA防水板,搭接寬度10厘米,焊接采用雙焊縫,充氣檢查壓力0.15MPa,保持5分鐘不漏氣。施工縫設(shè)置中埋式橡膠止水帶(寬度30厘米)和遇水膨脹止水條(直徑20毫米),環(huán)向施工縫每10米設(shè)置一道,縱向施工縫在仰拱與邊墻連接處設(shè)置。二次襯砌采用C30防水混凝土,抗?jié)B等級P8,摻加防水劑(摻量膠凝材料量的4%),澆筑時采用附著式振搗器,分層厚度30厘米,確保混凝土密實。

2.3.3監(jiān)控量測與數(shù)據(jù)分析

監(jiān)控量測必測項目包括洞內(nèi)外觀察、周邊位移、拱頂下沉,選測項目包括地表沉降、鋼架應(yīng)力、錨桿軸力。測點布置:周邊位移測點每10米一個斷面,每個斷面2對測點(拱頂、拱腳);拱頂下沉測點每5米一個斷面,與周邊位移測點共用;地表沉降在F3斷層破碎帶段每5米一個斷面,每個斷面5個測點(隧道中線及兩側(cè)各10米、20米處)。數(shù)據(jù)采集:開挖后24小時內(nèi)采集初始數(shù)據(jù),周邊位移和拱頂下沉在穩(wěn)定前每天1次,穩(wěn)定后每2天1次;地表沉降每周2次。數(shù)據(jù)分析采用回歸分析法,當(dāng)位移速率連續(xù)3天小于5mm/天時,認為圍巖已穩(wěn)定;當(dāng)位移速率超過10mm/天或累計位移超過100mm時,立即啟動應(yīng)急預(yù)案,采取加密鋼架、增設(shè)臨時支撐等措施,確保施工安全。

三、隧道掘進與支護施工

3.1掘進工藝實施

3.1.1Ⅲ級圍巖段全斷面開挖

該段占隧道總長65%,采用三一重工SYZ6C液壓鑿巖臺車作業(yè),每循環(huán)進尺3.5米。鉆爆設(shè)計采用直眼掏槽,掏槽眼深3.2米,共8個孔,呈梅花形布置;輔助眼間距60厘米,排距70厘米,共46個孔;周邊眼間距40厘米,線裝藥密度0.2千克/米,采用導(dǎo)爆索串聯(lián)起爆。裝藥前由爆破工程師復(fù)核炮孔角度與深度,確保掏槽眼垂直掌子面,周邊眼外插角控制在3°-5°。起爆網(wǎng)絡(luò)采用毫秒延期雷管分段,最大單段藥量控制在15千克以內(nèi),爆破后通風(fēng)30分鐘,經(jīng)有害氣體檢測儀確認安全后,挖掘機配合裝載機出渣,每循環(huán)出渣量約120立方米,自卸車運至棄渣場。

3.1.2Ⅳ級圍巖段臺階法施工

上臺階高度3.5米,預(yù)留核心土3-5米,形成臨時支撐。上臺階采用風(fēng)動鑿巖機鉆孔,每循環(huán)進尺2.5米,周邊眼間距50厘米,裝藥系數(shù)降至0.4,減少爆破擾動。下臺階滯后上臺階10-15米同步開挖,采用破碎錘配合挖掘機作業(yè)。鋼架安裝采用自制簡易臺架,人工架設(shè)H175型鋼鋼架,間距0.8米,縱向連接筋采用Φ22鋼筋,環(huán)向間距1米,螺栓連接牢固。每榀鋼架安裝后立即掛設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格尺寸20×20厘米,搭接長度15厘米,確保覆蓋鋼架腹板。

3.1.3Ⅴ級圍巖段環(huán)形開挖

針對F3斷層破碎帶,采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法,上臺階分左、右側(cè)交替開挖,每循環(huán)進尺1.5米。開挖前先施作Φ42超前小導(dǎo)管,長4.5米,環(huán)向間距30厘米,外插角12°,注漿壓力0.8MPa,漿液水灰比1:1。采用風(fēng)鎬配合破碎機機械開挖,避免爆破震動。鋼架加密至0.6米/榀,每榀鋼架底部墊設(shè)槽鋼墊板,防止下沉。核心土保留長度3米,寬度為隧道開挖寬度的1/2,作為作業(yè)平臺和安全屏障。

3.2支護體系施工

3.2.1噴射混凝土施工

采用濕噴工藝,配合比水泥:砂:石子=1:2:2,水灰比0.45,摻用速凝劑(摻量3%)。噴射前用高壓水沖洗巖面,清除浮渣。分層噴射,每層厚度4-5厘米,間隔20分鐘,總厚度Ⅲ級8厘米、Ⅳ級15厘米、Ⅴ級20厘米。噴頭距巖面1.0-1.5米,垂直受噴面,噴嘴呈螺旋移動。Ⅳ級圍巖段在鋼架安裝后立即噴射混凝土覆蓋鋼架腹部,保護層厚度不小于2厘米。Ⅴ級圍巖段噴射混凝土緊跟掌子面,封閉成環(huán)時間控制在4小時內(nèi),形成承載環(huán)。

3.2.2錨桿施工質(zhì)量控制

Ⅲ級圍巖段采用Φ25砂漿錨桿,長3米,間距1.0×1.0米;Ⅳ級圍巖段長4米;Ⅴ級圍巖段長5米,梅花形布置。鉆孔采用風(fēng)動鑿巖機,孔徑42毫米,孔深偏差±5厘米。錨桿注漿采用M30砂漿,注漿壓力0.5-0.8MPa,注漿至孔口溢出濃漿為止。錨桿安裝時確保墊板緊貼巖面,螺母扭矩達到100N·m。錨桿抗拔力檢測按每300根抽檢3根,Ⅲ級圍巖不小于50kN,Ⅴ級圍巖不小于80kN。

3.2.3鋼筋網(wǎng)與鋼架安裝

鋼筋網(wǎng)采用Φ8盤條現(xiàn)場加工,網(wǎng)格尺寸20×20厘米,搭接長度1-2網(wǎng)格。鋪設(shè)時緊貼巖面,與錨桿焊接固定,搭接處采用雙面焊,焊縫長度5厘米。鋼架安裝前先測量定位,確保中線與高程偏差±3厘米。鋼架之間采用Φ22縱向鋼筋連接,環(huán)向間距1米,螺栓連接牢固。Ⅳ級圍巖段鋼架底部設(shè)置鎖腳錨桿,每側(cè)2根,長3.5米,與鋼架焊接成整體。Ⅴ級圍巖段鋼架拱腳處墊設(shè)C25混凝土墊塊,防止下沉。

3.3特殊地質(zhì)段處理

3.3.1F3斷層破碎帶施工

該段位于進口端DK0+000-DK0+200,斷層帶寬25米,由構(gòu)造角礫巖及斷層泥組成。施工前采用TSP203地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)每30米探測一次,預(yù)測前方圍巖變化。開挖前施作Φ42超前小導(dǎo)管,長4.5米,環(huán)向間距20厘米,注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿,水灰比1:1,水玻璃模數(shù)2.8,濃度35°Be',注漿壓力1.0MPa。開挖采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法,每循環(huán)進尺1.0米,鋼架間距加密至0.5米,每榀鋼架增設(shè)4根鎖腳錨桿。仰拱緊跟掌子面,距離控制在5米以內(nèi),形成封閉環(huán)。

3.3.2富水段防排水措施

隧道最大涌水量3200m3/d,主要位于F3斷層影響帶。施工中采用“防、排、截、堵”綜合措施。防水層采用1.2mm厚EVA防水板,搭接寬度10厘米,雙焊縫焊接,充氣檢查壓力0.15MPa。施工縫設(shè)置中埋式橡膠止水帶(寬30厘米)和遇水膨脹止水條(Φ20mm),環(huán)向施工縫每10米設(shè)置一道。涌水點處采用Φ50彈簧排水管引排,間距1.0×1.0米。掌子面遇突水時,立即啟動應(yīng)急預(yù)案,關(guān)閉掌子面,施作混凝土止水墻,再進行帷幕注漿,注漿材料采用超細水泥水玻璃漿液,擴散半徑1.5米。

3.3.3巖爆段防控措施

隧道DK1+200-DK1+500段埋深大于250米,可能發(fā)生巖爆。施工中采用應(yīng)力解除法,在掌子面周邊鉆設(shè)卸壓孔,孔徑76毫米,深5米,間距1.5米。開挖后立即初噴5cm厚混凝土封閉巖面,掛設(shè)Φ6鋼筋網(wǎng)(網(wǎng)格10×10cm),再進行系統(tǒng)錨桿支護。巖爆發(fā)生時,人員立即撤離至安全區(qū)域,采用機械清理危石,再補強支護。洞內(nèi)設(shè)置巖爆預(yù)警系統(tǒng),通過微震監(jiān)測儀實時監(jiān)測巖體應(yīng)力變化,當(dāng)能量值超過閾值時,提前撤離人員。

3.4施工監(jiān)測與反饋

3.4.1現(xiàn)場監(jiān)測實施

必測項目包括洞內(nèi)外觀察、周邊位移、拱頂下沉。洞內(nèi)觀察每班次進行,記錄掌子面地質(zhì)情況、支護狀態(tài)。周邊位移測點每10米一個斷面,每斷面2對測點,采用收斂儀量測,精度0.01mm。拱頂下沉測點每5米一個斷面,采用精密水準(zhǔn)儀量測,精度0.1mm。選測項目包括地表沉降、鋼架應(yīng)力。地表沉降在F3斷層段每5米一個斷面,每斷面5個測點,采用水準(zhǔn)儀觀測。鋼架應(yīng)力在Ⅳ、Ⅴ級圍巖段每10米一個斷面,每斷面4個測點,采用鋼筋計監(jiān)測。

3.4.2數(shù)據(jù)分析與反饋

監(jiān)測數(shù)據(jù)每天整理,繪制時態(tài)曲線。當(dāng)周邊位移速率連續(xù)3天小于5mm/天,拱頂下沉速率小于3mm/天時,認為圍巖已穩(wěn)定。當(dāng)位移速率超過10mm/天或累計位移超過100mm時,立即啟動預(yù)警,采取以下措施:加密鋼架間距至0.5米,增設(shè)臨時仰拱,補打錨桿。監(jiān)測數(shù)據(jù)每周上報監(jiān)理單位,每月召開分析會,動態(tài)調(diào)整施工參數(shù)。例如,根據(jù)F3斷層段地表沉降數(shù)據(jù),將初期支護厚度由15cm調(diào)整為20cm,有效控制了變形。

3.4.3應(yīng)急處置機制

建立三級應(yīng)急響應(yīng)機制:藍色預(yù)警(位移速率5-10mm/天)由項目總工程師組織處理;黃色預(yù)警(10-15mm/天)由項目經(jīng)理組織專家會商;紅色預(yù)警(>15mm/天)啟動公司級應(yīng)急預(yù)案。現(xiàn)場配備應(yīng)急物資:鋼支撐50榀,噴射混凝土設(shè)備2套,發(fā)電機1臺,應(yīng)急照明設(shè)備10套。每月組織一次應(yīng)急演練,重點演練突水、塌方等場景。2023年5月,DK0+150段發(fā)生小規(guī)模塌方,通過應(yīng)急機制,2小時內(nèi)完成封閉支護,未造成人員傷亡。

四、施工組織與進度管理

4.1施工進度計劃體系

4.1.1總體進度目標(biāo)

項目總工期36個月,關(guān)鍵節(jié)點包括:隧道貫通時間28個月,二襯完成時間32個月,機電安裝調(diào)試時間35個月,竣工驗收時間36個月。采用關(guān)鍵線路法(CPM)編制網(wǎng)絡(luò)計劃,明確進口、出口兩個工作面平行施工,進口段先行3個月,出口段滯后1個月啟動,確保資源均衡投入。

4.1.2分階段進度分解

第一階段(1-6個月):完成洞口工程、場地建設(shè)、洞口超前支護,進口段進尺180米,出口段進尺90米。第二階段(7-24個月):主體掘進施工,Ⅲ級圍巖段月均進尺210米,Ⅳ級圍巖段月均進尺150米,Ⅴ級圍巖段月均進尺90米。第三階段(25-32個月):二次襯砌施工,月均完成襯砌長度300米。第四階段(33-36個月):附屬工程及收尾,包括洞內(nèi)裝飾、機電調(diào)試、場地恢復(fù)。

4.1.3動態(tài)進度控制機制

實行“周檢查、月調(diào)整”制度。每周召開生產(chǎn)例會,對比實際進度與計劃偏差,分析原因(如設(shè)備故障、地質(zhì)變化等),采取趕工措施:增加工作面(進口段增設(shè)1個輔助洞)、優(yōu)化工序銜接(將仰拱與二襯間距由50米縮短至30米)。2023年第三季度因F3斷層段涌水導(dǎo)致延誤15天,通過增加2臺抽水泵、調(diào)整注漿參數(shù),最終在第四季度追回進度。

4.2質(zhì)量管理體系

4.2.1質(zhì)量目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)

單位工程合格率100%,優(yōu)良率≥90%,隧道無滲漏水,襯砌厚度合格率100%,平整度偏差≤15毫米/2米。執(zhí)行《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF60-2009),關(guān)鍵工序設(shè)置質(zhì)量控制點(QCP)共32項,如初期支護厚度、防水板焊接質(zhì)量、襯混凝土強度等。

4.2.2過程質(zhì)量控制措施

實行“三檢制”自檢、互檢、專檢。開挖工序:每循環(huán)后采用斷面儀檢測超欠挖,超挖量>10厘米時掛網(wǎng)補噴;支護工序:錨桿抗拔力每300根抽檢3根,噴射混凝土回彈率≤15%;襯砌工序:臺車定位采用激光導(dǎo)向,確保中線偏差≤3厘米,厚度檢測采用地質(zhì)雷達,每10米掃描一次。材料控制:水泥、鋼筋等原材料進場前第三方檢測,不合格材料堅決清場。

4.2.3質(zhì)量問題整改閉環(huán)

建立質(zhì)量問題臺賬,實行“五定”原則(定人、定時、定措施、定標(biāo)準(zhǔn)、定責(zé)任人)。2023年5月發(fā)現(xiàn)DK1+200段二襯混凝土有冷縫,立即停止?jié)仓?,鑿除缺陷部位,采用微膨脹混凝土修補,并調(diào)整混凝土運輸路線,避免施工中斷。每月開展質(zhì)量通病治理,重點解決噴射混凝土離析、防水板破損等問題,累計整改問題136項,整改率100%。

4.3安全生產(chǎn)管理

4.3.1安全風(fēng)險分級管控

識別重大風(fēng)險源6項:突水突泥(F3斷層段)、巖爆(埋深>250米段)、瓦斯(局部檢測CH?濃度0.2%)、爆破作業(yè)、高處作業(yè)、特種設(shè)備操作。實行“紅橙黃藍”四級管控:紅色(突水突泥)設(shè)專職安全員24小時值守,橙色(巖爆)每班次地質(zhì)工程師現(xiàn)場確認,黃色(爆破)嚴(yán)格按爆破方案執(zhí)行,藍色(常規(guī))班前安全教育。

4.3.2現(xiàn)場安全防護措施

隧道洞口設(shè)置值班室,人員進出登記;洞內(nèi)每隔50米設(shè)置應(yīng)急燈和逃生指示牌;掌子面配備有毒有害氣體檢測儀,報警閾值CH?≥1%,CO≥24ppm;巖爆段施工人員佩戴鋼盔、防彈背心;爆破作業(yè)前30分鐘清場,設(shè)置警戒線;高處作業(yè)平臺設(shè)置防護欄桿,系掛安全帶。2023年累計投入安全防護費用580萬元,占建安成本的1.8%。

4.3.3應(yīng)急管理與培訓(xùn)演練

編制《隧道施工應(yīng)急預(yù)案》17項,組建30人應(yīng)急搶險隊,配備應(yīng)急物資:抽水泵5臺、應(yīng)急發(fā)電機2臺、擔(dān)架10副、急救箱15個。每季度組織實戰(zhàn)演練,重點演練突水、塌方場景。2023年9月,出口段突遇涌水(涌水量800m3/h),啟動應(yīng)急預(yù)案:關(guān)閉掌子面、啟動備用電源、人員撤離至安全區(qū),2小時內(nèi)完成混凝土封堵,未造成人員傷亡。新進場工人必須經(jīng)過72小時安全培訓(xùn),考核合格方可上崗,全年培訓(xùn)1200人次。

4.4成本控制與資源優(yōu)化

4.4.1目標(biāo)成本分解

項目總造價8.5億元,分解為直接成本6.8億元(人工1.2億、材料3.5億、機械1.1億、其他1億)和間接成本1.7億元。實行“量價分離”控制:材料消耗實行定額管理(如噴射混凝土耗量≤1.2噸/百平方米),機械采用臺班租賃制(挖掘機臺班費1200元/臺班)。

4.4.2動態(tài)成本監(jiān)控

建立成本日清周結(jié)制度。每日統(tǒng)計材料消耗量,每周對比實際成本與目標(biāo)成本偏差。2023年第四季度因鋼材漲價導(dǎo)致成本超支120萬元,通過優(yōu)化鋼架設(shè)計(由H175改為H150)節(jié)約鋼材用量15%,追回成本。推行“零庫存”管理,水泥、外加劑等材料按3天用量采購,減少資金占用。

4.4.3資源調(diào)配優(yōu)化

實行“彈性工作制”:Ⅲ級圍巖段采用“四班三運轉(zhuǎn)”,Ⅳ級圍巖段采用“三班兩運轉(zhuǎn)”,高峰期增加臨時工50人。機械設(shè)備統(tǒng)一調(diào)度,進口、出口共享2臺裝載機,通過GPS定位系統(tǒng)實時監(jiān)控設(shè)備位置,利用率提高至85%。材料運輸采用“定時定量”配送,避免現(xiàn)場積壓,全年減少二次搬運費用80萬元。

五、施工監(jiān)測與環(huán)境保護

5.1施工監(jiān)測系統(tǒng)

5.1.1監(jiān)測內(nèi)容與方法

隧道施工過程中,監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋圍巖變形、支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和周邊環(huán)境變化。圍巖變形監(jiān)測采用全站儀和收斂儀,每10米設(shè)置一個監(jiān)測斷面,每個斷面布置拱頂下沉點和周邊位移點,每日測量一次,數(shù)據(jù)實時傳輸至監(jiān)控中心。支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性通過應(yīng)力傳感器監(jiān)測,在鋼架和錨桿上安裝應(yīng)變計,每50米布設(shè)一組,采集頻率為每2小時一次,確保支護受力在安全范圍內(nèi)。周邊環(huán)境監(jiān)測包括地表沉降和建筑物傾斜,在隧道影響范圍內(nèi)設(shè)置水準(zhǔn)點,使用精密水準(zhǔn)儀每周測量一次,數(shù)據(jù)與歷史值比對,及時發(fā)現(xiàn)異常。

監(jiān)測方法以自動化和人工結(jié)合為主。自動化系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個隧道,數(shù)據(jù)通過無線傳輸至中央數(shù)據(jù)庫。人工監(jiān)測由專業(yè)測量團隊執(zhí)行,采用全站儀進行三維坐標(biāo)測量,精度控制在1毫米內(nèi)。監(jiān)測內(nèi)容還包括地下水變化,通過水位計記錄涌水量,每小時采集數(shù)據(jù),防止突水風(fēng)險。所有監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入專用軟件,生成時態(tài)曲線和預(yù)警報告,為施工決策提供依據(jù)。

5.1.2數(shù)據(jù)采集與分析

數(shù)據(jù)采集遵循標(biāo)準(zhǔn)化流程。圍巖變形數(shù)據(jù)由現(xiàn)場測量員記錄,使用電子表格實時上傳,確保數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性。支護應(yīng)力數(shù)據(jù)由傳感器自動采集,存儲在云端服務(wù)器,支持遠程訪問。周邊環(huán)境數(shù)據(jù)由第三方機構(gòu)每月復(fù)核,避免人為誤差。采集頻率根據(jù)施工階段調(diào)整:開挖階段每日一次,支護階段每兩小時一次,穩(wěn)定階段每周一次。

數(shù)據(jù)分析采用回歸模型和趨勢預(yù)測。軟件自動計算位移速率和累計值,當(dāng)速率超過5毫米/天時觸發(fā)黃色預(yù)警,超過10毫米/天時啟動紅色預(yù)警。例如,在F3斷層段,監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示位移速率連續(xù)3天超過8毫米/天,分析軟件預(yù)測可能塌方,立即調(diào)整支護參數(shù),增加鋼架密度。歷史數(shù)據(jù)用于優(yōu)化施工方案,如根據(jù)巖爆段監(jiān)測結(jié)果,調(diào)整開挖進尺,減少風(fēng)險。

5.1.3監(jiān)測反饋機制

監(jiān)測反饋機制實行三級響應(yīng)。一級反饋為日常報告,每日匯總數(shù)據(jù),發(fā)送至項目經(jīng)理部。二級反饋為周分析會,每周召開一次,討論異常數(shù)據(jù),制定調(diào)整措施。三級反饋為月度評審,邀請專家評估整體監(jiān)測效果,更新監(jiān)測方案。反饋流程確保信息快速傳遞,如2023年6月,出口段監(jiān)測到地表沉降加速,反饋后立即停止開挖,實施注漿加固,避免事故。

監(jiān)測結(jié)果與施工動態(tài)聯(lián)動。當(dāng)數(shù)據(jù)異常時,系統(tǒng)自動通知現(xiàn)場負責(zé)人,暫停相關(guān)作業(yè),啟動應(yīng)急預(yù)案。監(jiān)測數(shù)據(jù)用于驗證設(shè)計參數(shù),如初期支護厚度根據(jù)變形數(shù)據(jù)調(diào)整,從15厘米增至20厘米,提高安全性。反饋機制還包括與業(yè)主和監(jiān)理的溝通,每月提交監(jiān)測報告,確保透明度。

5.2環(huán)境保護措施

5.2.1噪聲與粉塵控制

噪聲控制采用源頭減量和屏障隔離。施工設(shè)備選用低噪型號,如液壓鑿巖臺機噪聲控制在85分貝以下,加裝隔音罩。爆破作業(yè)采用微差爆破,單段藥量控制在15千克以內(nèi),減少沖擊波。施工現(xiàn)場設(shè)置2米高隔音屏,距離居民區(qū)300米處安裝噪聲監(jiān)測儀,實時顯示分貝值,超標(biāo)時暫停作業(yè)。夜間施工限制在22點前,避免影響周邊村民休息。

粉塵控制通過濕式作業(yè)和凈化設(shè)備。鉆孔時采用濕式鑿巖,供水壓力0.3兆帕,減少粉塵揚起。出渣前灑水濕潤渣堆,使用霧炮機降塵,覆蓋整個作業(yè)面。隧道內(nèi)安裝除塵系統(tǒng),每小時換氣3次,粉塵濃度控制在2毫克/立方米以下。車輛進出工地時沖洗輪胎,防止帶泥上路。2023年,通過這些措施,粉塵排放達標(biāo)率100%,未收到居民投訴。

5.2.2水土保持與生態(tài)保護

水土保持措施包括邊坡防護和排水系統(tǒng)。隧道洞口邊仰坡采用錨桿框架梁防護,坡率1:1.25,種植本地草種固土。施工場地設(shè)置沉淀池,處理施工廢水,懸浮物去除率達90%,達標(biāo)后排放。棄渣場擋渣墻高3.5米,頂部截水溝防止水土流失,渣堆表面覆蓋土工布,種植植被恢復(fù)生態(tài)。

生態(tài)保護聚焦生物多樣性。施工區(qū)域劃定生態(tài)紅線,避免破壞自然保護區(qū)邊緣。隧道上方高壓線遷改時,采用地下電纜,減少對鳥類棲息地影響。施工便道選線避開林地,利用既有道路改建,減少植被破壞。完工后,場地清理平整,恢復(fù)原貌,2023年種植樹木500棵,改善生態(tài)環(huán)境。

5.2.3廢棄物管理

廢棄物分類處理,實行減量化、資源化。施工垃圾分為可回收物(如鋼材、木材)、有害物(如廢油、化學(xué)品)和一般廢物。可回收物送至回收站,2023年回收鋼材120噸。有害物交由專業(yè)公司處置,廢油收集在密閉容器中,避免泄漏。一般廢物如渣土,用于場地回填,減少外運。

生活垃圾管理采用定點收集和清運。施工區(qū)設(shè)置分類垃圾桶,每日清理,運至指定填埋場。廁所采用生物降解技術(shù),定期清理,防止污染水源。廢棄物處理記錄完整,每月接受環(huán)保部門檢查,確保符合《固體廢物污染環(huán)境防治法》要求。

5.3風(fēng)險管理與應(yīng)急預(yù)案

5.3.1風(fēng)險識別與評估

風(fēng)險識別覆蓋施工全周期。通過現(xiàn)場勘查和歷史數(shù)據(jù)分析,識別出6類主要風(fēng)險:突水突泥、巖爆、瓦斯爆炸、塌方、機械故障和人員傷亡。突水突泥風(fēng)險集中在F3斷層段,評估概率中等,影響嚴(yán)重。巖爆風(fēng)險在埋深大于250米段,概率低但后果大。瓦斯風(fēng)險局部檢測濃度0.2%,需實時監(jiān)控。

風(fēng)險評估采用定性定量結(jié)合。專家團隊使用風(fēng)險矩陣,將風(fēng)險分為高、中、低三級。突水突泥和巖爆列為高風(fēng)險,制定專項控制措施。塌方風(fēng)險通過監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整,如位移速率超過閾值時升級為高風(fēng)險。評估結(jié)果更新在風(fēng)險管理手冊中,指導(dǎo)現(xiàn)場操作。

5.3.2應(yīng)急預(yù)案制定

應(yīng)急預(yù)案針對不同風(fēng)險場景。突水突泥預(yù)案包括關(guān)閉掌子面、啟動抽水泵和混凝土封堵,配備應(yīng)急物資如沙袋500袋、水泵5臺。巖爆預(yù)案要求人員撤離至安全區(qū),清理危石后補強支護,配備鋼盔和防彈背心。瓦斯預(yù)案設(shè)置自動報警系統(tǒng),濃度超標(biāo)時停止作業(yè),通風(fēng)換氣。

預(yù)案詳細分工和流程。成立應(yīng)急指揮部,項目經(jīng)理任總指揮,下設(shè)搶險組、醫(yī)療組、后勤組。突水突泥時,搶險組30分鐘內(nèi)到達現(xiàn)場,醫(yī)療組負責(zé)傷員救治,后勤組保障物資供應(yīng)。預(yù)案每季度修訂一次,結(jié)合最新監(jiān)測數(shù)據(jù)和演練結(jié)果優(yōu)化。

5.3.3應(yīng)急演練與響應(yīng)

應(yīng)急演練每季度組織一次,模擬真實場景。2023年9月演練突水突泥,假設(shè)涌水量800立方米/小時,測試預(yù)案有效性。演練中,人員撤離2分鐘完成,封堵作業(yè)1小時內(nèi)啟動,暴露出通訊不暢問題,后對對講機系統(tǒng)升級。

響應(yīng)機制實行分級啟動。藍色預(yù)警由現(xiàn)場負責(zé)人處理,黃色預(yù)警由項目經(jīng)理介入,紅色預(yù)警啟動公司級資源。2023年5月,DK1+200段塌方,黃色預(yù)警啟動后,應(yīng)急隊2小時到達,完成支護,無人員傷亡。演練后評估報告用于改進預(yù)案,提高響應(yīng)速度。

六、施工總結(jié)與建議

6.1施工成果總結(jié)

6.1.1工程質(zhì)量達標(biāo)情況

隧道工程歷經(jīng)36個月建設(shè),主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量符合設(shè)計規(guī)范要求。單位工程驗收合格率100%,其中優(yōu)良率92%,超出預(yù)期目標(biāo)。初期支護厚度檢測合格率98%,超挖量控制在10厘米以內(nèi);二次襯混凝土強度均滿足C30標(biāo)準(zhǔn),抗?jié)B等級達到P8,無滲漏點。隧道貫通誤差橫向85毫米、高程42毫米,優(yōu)于規(guī)范允許值。2023年第三方檢測機構(gòu)出具的評估報告顯示,襯砌平整度偏差最大12毫米/2米,低于15毫米的控制標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵工序質(zhì)量可控。錨桿抗拔力抽檢合格率100%,Ⅲ級圍巖段最小值52kN,超過設(shè)計值50kN;噴射混凝土回彈率平均13%,低于15%的限值;防水板焊接質(zhì)量通過充氣檢測,無一漏點。施工過程中累計整改質(zhì)量問題136項,整改率100%,未發(fā)生重大質(zhì)量事故。

6.1.2工期與成本控制成效

項目實際工期34個月,較計劃提前2個月完成。進口段進尺速度達3.5米/天,Ⅲ級圍巖段月均進尺210米,較同類工程提高15%。通過動態(tài)調(diào)整施工計劃,F(xiàn)3斷層破碎帶段雖遇涌水延誤15天,但通過增加注漿設(shè)備和優(yōu)化工序,最終實現(xiàn)工期追平。

成本控制效果顯著。項目總造價8.2億元,低于預(yù)算8.5億元,節(jié)約3.5%。材料消耗實行定額管理,噴射混凝土耗量降至1.15噸/百平方米,低于1.2噸的標(biāo)準(zhǔn);鋼材利用率達95%,通過優(yōu)化鋼架設(shè)計節(jié)約成本180萬元。機械設(shè)備統(tǒng)一調(diào)度利用率提高至85%,減少租賃費用120萬元。

6.1.3安全環(huán)保管理成效

施工期間實現(xiàn)安全生產(chǎn)零事故,未發(fā)生人員傷亡事件。針對突水突泥、巖爆等風(fēng)險源,通過分級管控和應(yīng)急演練,成功處置險情5起,最大涌水量800立方米/小時時未造成影響。2023年安全投入580萬元,占建安成本1.8%,低于行業(yè)平均水平。

環(huán)境保護措施落實到位。噪聲排放達標(biāo)率100%,居民區(qū)夜

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