螺旋穿山隧道施工綜合技術(shù)方案一、工程概況本螺旋穿山隧道全長(zhǎng)4800米，采用雙向四車道分離式設(shè)計(jì)，左線長(zhǎng)4820米，右線長(zhǎng)4780米，最大埋深420米。隧道平面布置為2.8圈螺旋展線結(jié)構(gòu)，通過"以長(zhǎng)度換高度"的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)820米總高差克服，最小轉(zhuǎn)彎半徑700米，縱坡嚴(yán)格控制在25‰以內(nèi)。隧道穿越地層以IV-V級(jí)圍巖為主，占比達(dá)68%，包含4條斷層破碎帶（F1-F4）及12處潛在涌水點(diǎn)，其中F2斷層帶寬度達(dá)35米，富水性強(qiáng)，地質(zhì)條件復(fù)雜。二、施工總體部署（一）施工組織架構(gòu)設(shè)立項(xiàng)目經(jīng)理部，配置技術(shù)負(fù)責(zé)人、安全總監(jiān)等核心崗位，下設(shè)五個(gè)專業(yè)部門：工程技術(shù)部：負(fù)責(zé)施工方案編制、技術(shù)交底及地質(zhì)預(yù)報(bào)安全質(zhì)量部：實(shí)施全過程安全監(jiān)控與質(zhì)量驗(yàn)收物資設(shè)備部：保障長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)等特種設(shè)備的調(diào)配與維護(hù)施工管理部：統(tǒng)籌三個(gè)作業(yè)工區(qū)的生產(chǎn)組織測(cè)量監(jiān)控組：專項(xiàng)負(fù)責(zé)曲線隧道的精密測(cè)量與變形監(jiān)測(cè)（二）工區(qū)劃分采用"三工區(qū)五作業(yè)面"平行施工模式：進(jìn)口工區(qū)：承擔(dān)左線1600米施工，配置ZLJ600型長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)2臺(tái)、濕噴機(jī)械車1臺(tái)斜井工區(qū)：利用420米斜井作為輔助坑道，設(shè)置兩個(gè)作業(yè)面，負(fù)責(zé)中部2200米核心螺旋段施工出口工區(qū)：承擔(dān)右線1800米施工及螺旋段二次襯砌，配置9米穿行式液壓襯砌臺(tái)車2臺(tái)（三）施工順序規(guī)劃遵循"先超前導(dǎo)洞、后擴(kuò)大開挖"的施工順序，螺旋曲線段施工優(yōu)先保障內(nèi)側(cè)隧道掘進(jìn)，左右線保持15-25米安全間距。施工階段劃分為：施工準(zhǔn)備階段（2個(gè)月）：完成洞口加固、便道修建及設(shè)備調(diào)試超前地質(zhì)預(yù)報(bào)階段（1個(gè)月）：實(shí)施全隧地質(zhì)探測(cè)與分析主體施工階段（20個(gè)月）：分工區(qū)平行推進(jìn)，螺旋段月均進(jìn)尺控制在120米襯砌裝修階段（6個(gè)月）：同步實(shí)施二次襯砌與機(jī)電安裝驗(yàn)收交付階段（3個(gè)月）：完成功能性測(cè)試與竣工驗(yàn)收三、關(guān)鍵施工技術(shù)（一）地質(zhì)超前預(yù)報(bào)體系建立"三級(jí)預(yù)報(bào)"綜合探測(cè)機(jī)制：長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)：采用TSP203系統(tǒng)進(jìn)行200米范圍地質(zhì)探測(cè)，每50米布設(shè)一個(gè)測(cè)站，重點(diǎn)識(shí)別斷層破碎帶位置中距離預(yù)報(bào)：利用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)前方30米范圍進(jìn)行掃描，分辨率達(dá)2cm，重點(diǎn)探測(cè)富水地層短距離驗(yàn)證：超前水平鉆探孔深度5米，每循環(huán)開挖前實(shí)施，驗(yàn)證前方圍巖等級(jí)對(duì)斷層破碎帶采用大地電磁法勘察，圈定不良地質(zhì)體范圍，提前制定專項(xiàng)支護(hù)方案。針對(duì)F2富水?dāng)鄬?，采用帷幕注漿預(yù)處理，注漿壓力控制在1.5-2.0MPa，注漿孔間距0.8米，形成3米厚止水帷幕。（二）開挖施工工藝根據(jù)圍巖條件差異化選擇開挖方法：IV級(jí)圍巖段：采用臺(tái)階法施工，臺(tái)階長(zhǎng)度控制在10-15米，上臺(tái)階高度3.5米，循環(huán)進(jìn)尺1.5米。配置2臺(tái)鑿巖臺(tái)車進(jìn)行鉆孔作業(yè)，側(cè)卸式裝載機(jī)配合15T自卸汽車出碴，出碴能力達(dá)到200m3/h。V級(jí)圍巖段：采用CD法（中隔壁法）分塊開挖，每塊開挖面積≤10㎡，循環(huán)進(jìn)尺0.8米。中隔壁采用I20b工字鋼+30cm厚C25噴射混凝土，設(shè)置臨時(shí)仰拱確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。螺旋曲線段：實(shí)施人工鉆爆法，采用光面爆破技術(shù)。周邊眼間距40cm，抵抗線50cm，裝藥集中度控制在0.15kg/m以內(nèi)。內(nèi)側(cè)周邊眼外插角1.5°，外側(cè)1.0°，通過長(zhǎng)短孔組合控制超欠挖在15cm以內(nèi)。（三）特殊支護(hù)體系超前支護(hù)破碎帶采用Φ42mm超前小導(dǎo)管，長(zhǎng)度5米，環(huán)向間距30cm，搭接長(zhǎng)度1.5米，壓注水泥-水玻璃雙液漿富水段增設(shè)Φ108mm管棚支護(hù)，長(zhǎng)度15米，環(huán)向間距40cm，采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，注漿壓力0.8-1.2MPa初期支護(hù)噴射C25混凝土，厚度15-25cm，采用濕噴工藝，水泥用量420kg/m3，水灰比0.45系統(tǒng)錨桿采用Φ25mm中空注漿錨桿，長(zhǎng)度3.5-4.5米，間排距80×80cm，注漿飽滿度≥90%鋼筋網(wǎng)采用Φ8mm鋼筋，網(wǎng)格間距20×20cm，與錨桿頭焊接固定鋼拱架選用I20b工字鋼，間距60-80cm，曲線段內(nèi)側(cè)增設(shè)Φ25mm鎖腳錨桿，長(zhǎng)度4.5米二次襯砌采用C30防水混凝土，厚度30-40cm，抗?jié)B等級(jí)P8，摻加聚丙烯纖維0.9kg/m3配置9米穿行式液壓襯砌臺(tái)車，考慮曲線施工特點(diǎn)，臺(tái)車模板預(yù)留3cm富裕量仰拱超前施工，與拱墻襯砌保持50米距離，形成閉合結(jié)構(gòu)。填充采用C20混凝土，振搗密實(shí)度≥95%（四）曲線段施工控制測(cè)量控制建立獨(dú)立控制網(wǎng)，采用全站儀按二級(jí)導(dǎo)線精度施測(cè)，每50米設(shè)置曲線加密點(diǎn)洞內(nèi)采用陀螺經(jīng)緯儀定向，確保曲線隧道方位角偏差≤30"運(yùn)用BIM技術(shù)建立三維模型，實(shí)時(shí)對(duì)比開挖輪廓與設(shè)計(jì)偏差，偏差超5cm時(shí)及時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)處理內(nèi)側(cè)邊墻增設(shè)Φ25mm鎖腳錨桿，長(zhǎng)度4.5米，與鋼拱架焊接形成三角形穩(wěn)定體系二次襯砌按曲線半徑設(shè)置2cm超挖量，防止凈空不足防水層采用無釘鋪設(shè)工藝，EVA防水板厚度1.5mm，熱焊搭接寬度≥10cm，曲線段增加5%搭接余量四、施工保障措施（一）地質(zhì)災(zāi)害防控巖爆防治巖爆段施工人員配備防彈衣、防爆頭盔等防護(hù)裝備采用超前應(yīng)力解除爆破，每循環(huán)超前鉆孔10個(gè)，深度8米，孔徑50mm掌子面噴射5cm厚混凝土封閉，防止巖塊彈射配置2臺(tái)200m3/h排風(fēng)機(jī)，保持洞內(nèi)風(fēng)速≥1.5m/s涌水處理建立三級(jí)排水系統(tǒng)：掌子面積水井→洞內(nèi)排水溝→斜井集水池配置2臺(tái)200m3/h排水泵（一用一備），揚(yáng)程≥150m斷層帶采用帷幕注漿，注漿壓力1.5-2.0MPa，單孔注漿量控制在30-50m3（二）安全防護(hù)體系個(gè)人防護(hù)強(qiáng)制佩戴智能安全帽，內(nèi)置定位芯片及緊急報(bào)警功能巖爆段施工人員配備防爆對(duì)講機(jī)，通訊距離≥500米系統(tǒng)防護(hù)洞口設(shè)置LED顯示屏，實(shí)時(shí)顯示洞內(nèi)瓦斯?jié)舛取L(fēng)速等參數(shù)每500米設(shè)置避難硐室，配備應(yīng)急供氧及通訊設(shè)備，容納30人應(yīng)急避險(xiǎn)曲線段內(nèi)側(cè)設(shè)置防撞護(hù)欄，高度1.2米，間距2米設(shè)置反光標(biāo)識(shí)應(yīng)急管理編制12項(xiàng)專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，每季度組織巖爆、涌水等實(shí)戰(zhàn)演練儲(chǔ)備200kW柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源，保障停電情況下通風(fēng)排水建立與就近醫(yī)院的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制，急救響應(yīng)時(shí)間≤30分鐘（三）質(zhì)量控制要點(diǎn)材料控制鋼筋原材進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，HRB400鋼筋屈服強(qiáng)度≥400MPa防水板采用1.5mm厚EVA材料，進(jìn)行拉伸強(qiáng)度及耐候性試驗(yàn)，斷裂伸長(zhǎng)率≥400%混凝土采用雙摻技術(shù)（粉煤灰+礦粉），坍落度控制在150±20mm，初凝時(shí)間≥6小時(shí)工序控制噴射混凝土厚度采用鑿孔法檢查，每10米檢查一個(gè)斷面，允許偏差±5mm錨桿拉拔力試驗(yàn)按5%比例抽樣，最小值不低于設(shè)計(jì)值90%二次襯砌采用無損檢測(cè)，雷達(dá)掃描空洞面積≤0.1㎡/100㎡五、施工進(jìn)度計(jì)劃（一）關(guān)鍵線路控制總工期28個(gè)月，關(guān)鍵線路為：施工準(zhǔn)備(2個(gè)月)→超前地質(zhì)預(yù)報(bào)(1個(gè)月)→螺旋段開挖(12個(gè)月)→二次襯砌(7個(gè)月)→機(jī)電安裝(4個(gè)月)→驗(yàn)收(2個(gè)月)（二）進(jìn)度保障措施資源保障：配置3套獨(dú)立供電系統(tǒng)，確保螺旋段施工不受停電影響；儲(chǔ)備2套長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)，應(yīng)對(duì)設(shè)備故障導(dǎo)致的工期延誤工序銜接：支護(hù)作業(yè)滯后開挖面不超過30米，仰拱施工與開挖同步推進(jìn)，形成"開挖-支護(hù)-襯砌"流水作業(yè)進(jìn)度監(jiān)測(cè)：采用Project軟件進(jìn)行進(jìn)度跟蹤，每周召開進(jìn)度分析會(huì)，當(dāng)偏差超過5%時(shí)啟動(dòng)糾偏措施，通過增加作業(yè)班組或調(diào)整循環(huán)時(shí)間實(shí)現(xiàn)進(jìn)度追趕六、監(jiān)控量測(cè)與信息化施工（一）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目設(shè)置必測(cè)項(xiàng)目拱頂沉降：每5米布設(shè)測(cè)點(diǎn)，采用水準(zhǔn)儀按二等水準(zhǔn)精度測(cè)量，監(jiān)測(cè)頻率1-2次/天水平收斂：使用全站儀進(jìn)行測(cè)線監(jiān)測(cè)，每10米設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，測(cè)線長(zhǎng)度5-8米圍巖壓力：在螺旋段關(guān)鍵斷面布設(shè)壓力盒，監(jiān)測(cè)初期支護(hù)受力狀態(tài)，量程0-10MPa選測(cè)項(xiàng)目鋼拱架應(yīng)力：采用應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)，每榀拱架布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量精度±1με錨桿軸力：安裝測(cè)力計(jì)，監(jiān)測(cè)錨固效果，量程0-200kN掌子面位移：采用多點(diǎn)位移計(jì)進(jìn)行深部位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)深度10米（二）數(shù)據(jù)處理與反饋建立監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)庫，采用回歸分析法預(yù)測(cè)最終變形量。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)立即停止開挖，分析原因并加強(qiáng)支護(hù)：拱頂日沉降量超過5mm水平收斂速率持續(xù)大于0.2mm/d累計(jì)變形達(dá)到設(shè)計(jì)允許值的80%（三）智能系統(tǒng)應(yīng)用隧道監(jiān)控系統(tǒng)：安裝視頻監(jiān)控及環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)上傳洞內(nèi)CO濃度、風(fēng)速等參數(shù)，數(shù)據(jù)傳輸間隔≤5分鐘BIM技術(shù)應(yīng)用：建立三維可視化模型，實(shí)現(xiàn)開挖輪廓與設(shè)計(jì)模型的實(shí)時(shí)對(duì)比，偏差預(yù)警響應(yīng)時(shí)間≤1小時(shí)通訊保障：采用泄漏電纜實(shí)現(xiàn)全頻段通信覆蓋，解決曲線段信號(hào)盲區(qū)問題，通話清晰度≥95%七、安全文明施工（一）安全管理措施三級(jí)安全教育：對(duì)所有施工人員進(jìn)行不少于24學(xué)時(shí)的崗前培訓(xùn)，特種作業(yè)人員持證上崗率100%風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控：每周開展風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，對(duì)螺旋段施工實(shí)施"紅區(qū)"管理，設(shè)置門禁系統(tǒng)控制人員進(jìn)入隱患排查：安全員每日巡查，重點(diǎn)檢查曲線段臨邊防護(hù)及通風(fēng)情況，隱患整改閉環(huán)率100%（二）環(huán)境保護(hù)措施噪聲控制：破碎機(jī)等設(shè)備設(shè)置隔音棚，晝間噪聲≤70dB，夜間≤55dB粉塵防治：出碴車輛必須加蓋篷布，洞口設(shè)置洗車平臺(tái)，安裝PM10在線監(jiān)測(cè)儀廢水處理：施工廢水經(jīng)三級(jí)沉淀池處理后回用，懸浮物≤100mg/L，pH值控制在6-9（三）文明施工標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地布置：材料堆放采用分區(qū)管理，鋼筋加工區(qū)設(shè)置防