張仙寨隧道施工方案一、工程概況1.1項(xiàng)目基本信息張仙寨隧道為分離式雙向四車道公路隧道，左線全長2025米，右線全長2080米，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h。隧道建筑限界凈寬10.25米，凈高5.0米，采用單心半圓拱+直墻式斷面結(jié)構(gòu)。最大埋深206米，穿越三疊系巴東組泥灰?guī)r、夾泥巖、紫紅色泥質(zhì)粉砂巖地層，巖層傾角50～60°，節(jié)理裂隙發(fā)育。隧道穿越11條斷裂帶，存在8條暗河及10個(gè)大型溶洞，日均涌水量達(dá)41萬立方米，屬高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道工程。1.2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載：公路-Ⅰ級(jí)隧道結(jié)構(gòu)：復(fù)合式襯砌（初期支護(hù)+防水層+二次襯砌）圍巖分級(jí)：Ⅲ級(jí)（405米）、Ⅳ級(jí)（475米）、Ⅴ級(jí)（152米+30米淺埋偏壓段）抗震設(shè)防烈度：Ⅵ度設(shè)計(jì)使用年限：100年防排水標(biāo)準(zhǔn)：全隧不滲不漏，局部潮濕面積≤0.1㎡/100㎡1.3工程重難點(diǎn)復(fù)雜地質(zhì)條件：穿越11條斷裂帶及8條暗河，需解決大規(guī)模涌水、突泥風(fēng)險(xiǎn)淺埋偏壓段施工：D1K27+390～D1K27+542段覆蓋層厚度2～6米，存在地形嚴(yán)重偏壓巖溶處理：10個(gè)大型溶洞處理，最大溶洞體積達(dá)3000立方米大斷面施工：車站段152米采用Ⅴ級(jí)圍巖大斷面設(shè)計(jì)，開挖跨度達(dá)14.5米防排水體系：需形成"堵、截、排、防"相結(jié)合的系統(tǒng)防水體系二、施工總體部署2.1施工組織架構(gòu)采用項(xiàng)目經(jīng)理部-施工隊(duì)二級(jí)管理模式，設(shè)置5個(gè)專業(yè)施工隊(duì)：隧道開挖隊(duì)：負(fù)責(zé)洞身開挖、出渣作業(yè)支護(hù)襯砌隊(duì)：承擔(dān)初期支護(hù)及二次襯砌施工機(jī)電安裝隊(duì)：負(fù)責(zé)風(fēng)水電及通風(fēng)照明系統(tǒng)防排水專業(yè)隊(duì)：專項(xiàng)負(fù)責(zé)隧道防排水施工地質(zhì)預(yù)報(bào)隊(duì)：承擔(dān)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及監(jiān)控量測2.2施工總體順序施工準(zhǔn)備→洞口截排水系統(tǒng)→邊仰坡防護(hù)→超前支護(hù)→洞身開挖→初期支護(hù)→防水層施工→二次襯砌→溝槽施工→洞內(nèi)路面→裝飾裝修→機(jī)電安裝→竣工驗(yàn)收2.3施工進(jìn)度計(jì)劃總工期24個(gè)月，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制：洞口工程：開工后1.5個(gè)月完成洞身開挖：單洞平均月進(jìn)尺90米二次襯砌：滯后開挖面30～50米特殊段處理：溶洞及斷裂帶施工預(yù)留3個(gè)月緩沖期竣工驗(yàn)收：第24個(gè)月末2.4機(jī)械設(shè)備配置設(shè)備類型型號(hào)規(guī)格數(shù)量主要用途空壓機(jī)20m3/min電動(dòng)4臺(tái)風(fēng)動(dòng)設(shè)備動(dòng)力鑿巖臺(tái)車三臂液壓2臺(tái)鉆爆作業(yè)裝載機(jī)ZL50C3臺(tái)裝碴運(yùn)輸自卸汽車15t8輛棄碴運(yùn)輸砼噴射機(jī)PZ-5B4臺(tái)噴射混凝土管棚鉆機(jī)MGJ-502臺(tái)超前管棚施工襯砌臺(tái)車12m液壓式2臺(tái)二次襯砌注漿機(jī)HJB-34臺(tái)超前注漿及回填注漿地質(zhì)雷達(dá)SIR-40001臺(tái)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)監(jiān)控量測設(shè)備全站儀+測斜儀2套圍巖變形監(jiān)測三、主要施工方法3.1洞口工程施工3.1.1邊仰坡施工測量放線按設(shè)計(jì)坡率放出開挖輪廓線，洞口段采用臺(tái)階法施工。先施工洞頂截水溝（C25混凝土，斷面50×60cm），再開挖邊仰坡。拱部以上明挖部分采用人工風(fēng)鉆打眼，非電毫秒雷管起爆，預(yù)留20cm保護(hù)層人工清刷。下半斷面采用鑿巖臺(tái)車鉆孔，裝載機(jī)裝車，自卸車運(yùn)輸。防護(hù)措施采用"噴射C25混凝土10cm+φ6鋼筋網(wǎng)（20×20cm）+φ25中空錨桿（L=4m，間距1.2×1.2m梅花形布置）"的聯(lián)合支護(hù)體系，確保邊仰坡穩(wěn)定。3.1.2洞門施工臨時(shí)明洞施工架設(shè)3榀I20a工字鋼鋼支撐，間距60cm，噴射C25混凝土形成臨時(shí)明洞結(jié)構(gòu)，厚度25cm。施作φ108管棚（L=40m，環(huán)向間距40cm，仰角2°）超前支護(hù)，管棚采用絲扣連接，每節(jié)長4-6m，注漿采用1:1水泥漿，注漿壓力0.8-1.2MPa。明洞襯砌由暗洞向洞口方向澆筑，伸入暗洞3～5m，采用模板臺(tái)車整體澆筑，分段長度12m。拱背回填采用7.5#漿砌片石（拱腳處）+碎石土分層夯實(shí)，壓實(shí)度≥90%。3.2洞身開挖施工3.2.1開挖方法選擇圍巖級(jí)別開挖方法循環(huán)進(jìn)尺輔助措施Ⅲ級(jí)全斷面法3.0m局部錨桿Ⅳ級(jí)臺(tái)階法1.5m超前小導(dǎo)管（L=3.5m）Ⅴ級(jí)（小斷面）環(huán)形開挖預(yù)留核心土法0.5～0.8m大管棚+格柵拱架Ⅴ級(jí)（大斷面）CRD法0.5m雙層小導(dǎo)管+臨時(shí)支撐溶洞段先治水后開挖1.0m超前帷幕注漿+管棚支護(hù)3.2.2鉆爆設(shè)計(jì)Ⅲ級(jí)圍巖全斷面開挖采用光面爆破技術(shù)，周邊眼間距50cm，抵抗線60cm，采用空氣間隔裝藥。掏槽眼深度3.5m，采用楔形掏槽，炸藥選用2#巖石乳化炸藥，非電毫秒雷管起爆，單循環(huán)炸藥用量約120kg。Ⅴ級(jí)圍巖CRD法開挖分4個(gè)導(dǎo)洞施工，每個(gè)導(dǎo)洞循環(huán)進(jìn)尺0.5m，周邊眼間距40cm，線裝藥密度200g/m，嚴(yán)格控制單段起爆藥量在15kg以內(nèi)，減少對(duì)圍巖擾動(dòng)。3.2.3出渣運(yùn)輸Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖采用側(cè)卸式裝載機(jī)+15t自卸汽車運(yùn)輸；Ⅴ級(jí)圍巖及特殊段采用小型挖掘機(jī)+5t自卸汽車。洞內(nèi)每200m設(shè)置錯(cuò)車平臺(tái)，出渣能力確保單洞日出土量≥200m3。棄渣場選址于D1K28+500右側(cè)山谷，設(shè)置擋渣墻及截排水系統(tǒng)，防止水土流失。3.3初期支護(hù)施工3.3.1噴射混凝土采用C25噴射混凝土，配合比水泥:砂:碎石=1:2:2，水灰比0.45。施工采用潮噴法，分兩次噴射：初噴4cm封閉圍巖（開挖后立即施作），復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度（Ⅲ級(jí)8cm，Ⅳ級(jí)15cm，Ⅴ級(jí)25cm）。使用TK961型濕噴機(jī)，工作壓力0.3～0.5MPa，回彈率控制在15%以內(nèi)。3.3.2錨桿施工φ25中空注漿錨桿（L=3.5～4.5m）按1.2×1.2m梅花形布置，注漿材料采用1:1水泥砂漿，水灰比0.4～0.45，注漿壓力0.5～1.0MPa。施工工藝為鉆孔→清孔→安裝錨桿→注漿→安裝墊板，錨桿抗拔力要求≥150kN，每300根進(jìn)行一組抗拔試驗(yàn)。3.3.3鋼支撐施工Ⅲ級(jí)圍巖采用格柵拱架（間距1.2m），Ⅳ級(jí)采用I18工字鋼（間距1.0m），Ⅴ級(jí)采用I20a工字鋼（間距0.6m）。鋼支撐底部設(shè)C20混凝土墊塊（10×20×32cm），每榀鋼拱架設(shè)4根φ20鎖腳錨桿（L=4m）。連接板采用10mm厚鋼板，M20×80mm螺栓連接，安裝偏差控制：高程±5cm，中線±3cm，垂直度±2°。3.4二次襯砌施工施工時(shí)機(jī)選擇在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后（拱腳水平相對(duì)凈空變化速度≤0.2mm/d）。采用12m液壓整體式模板臺(tái)車，走行軌距1.435m，模板接縫處粘貼5mm厚海綿條防止漏漿?；炷敛捎肅30防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)P8，配合比水泥:砂:碎石:水=1:1.8:2.8:0.42，摻加粉煤灰和聚羧酸減水劑。澆筑方式為分層對(duì)稱澆筑，每層厚度≤30cm，振搗采用插入式振搗棒，確保密實(shí)。養(yǎng)護(hù)采用灑水養(yǎng)護(hù)14d，強(qiáng)度達(dá)85%以上方可拆模。施工縫處理：環(huán)向施工縫設(shè)置中埋式止水帶（φ10cm）+遇水膨脹止水條（20×30mm）；縱向施工縫設(shè)置鋼板止水帶（300×3mm），確保接縫防水效果。四、特殊段施工技術(shù)4.1淺埋偏壓段施工（D1K27+390～D1K27+542）4.1.1地表處理反壓回填：偏壓側(cè)填筑5m厚碎石土，分層夯實(shí)（壓實(shí)度≥93%）深孔預(yù)注漿：φ90mm鉆孔，間距3m梅花形布置，注漿深度至開挖線以下2m地表排水：增設(shè)截水溝及急流槽，防止雨水入滲4.1.2洞內(nèi)加固措施超前支護(hù)：雙層φ42小導(dǎo)管（L=5m，環(huán)向間距30cm，外插角5°/10°）臨時(shí)橫撐：每2榀鋼拱架增設(shè)1道I18臨時(shí)橫撐鎖腳錨桿：采用φ25中空錨桿（L=6m），每側(cè)4根/榀開挖方法：三臺(tái)階七步開挖法，循環(huán)進(jìn)尺0.5m，及時(shí)封閉成環(huán)4.2斷層破碎帶施工4.2.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)采用地質(zhì)雷達(dá)+超前鉆探（30m/循環(huán)），探明斷層產(chǎn)狀、寬度及富水情況。鉆探采用φ108mm鉆孔，每循環(huán)3個(gè)孔，分別布置在拱頂及左右拱腰。4.2.2支護(hù)措施超前注漿加固：φ50小導(dǎo)管（L=6m），水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力1.5～2.0MPa縮短循環(huán)進(jìn)尺：至0.5m，加密鋼拱架（間距0.5m）臨時(shí)仰拱：每循環(huán)施作5m臨時(shí)仰拱，及早形成閉合結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測：加大監(jiān)測頻率（1次/天），當(dāng)變形速率超過5mm/d時(shí)暫停開挖4.3巖溶處理技術(shù)4.3.1小型溶洞（體積＜100m3）采用"清淤→回填→支護(hù)"處理流程：清除洞內(nèi)淤泥及松散填充物，C20混凝土回填，頂部預(yù)留50cm采用泡沫混凝土填充，周邊設(shè)置φ25錨桿（L=5m）加固。4.3.2大型溶洞（體積≥100m3）干溶洞：采用"管棚支護(hù)+型鋼拱架+混凝土回填"方案108mm管棚超前支護(hù)，環(huán)向間距40cmI25a型鋼拱架，間距0.5m溶洞底部采用片石混凝土回填，厚度≥3m充水溶洞：實(shí)施"排水→固結(jié)→開挖"三步法先施工排水孔（φ150mm）降低水位采用水泥-水玻璃雙液漿固結(jié)周邊巖體CRD法分塊開挖，及時(shí)施作初期支護(hù)4.3.3暗河處理采用"截流→改道→襯砌"工藝：設(shè)混凝土擋水墻截流，墻后設(shè)置集水井φ200mm鋼管導(dǎo)流暗河水至隧道排水溝暗河段落采用加強(qiáng)襯砌（厚度增加30cm），設(shè)置雙層防水層五、防排水施工5.1防水系統(tǒng)5.1.1防水層結(jié)構(gòu)基面處理：噴射混凝土表面平整度D/L≤1/10，局部凸凹處采用砂漿找平防水層：1.5mm厚EVA防水板+400g/m2無紡布緩沖層搭接寬度：環(huán)向10cm（雙縫熱熔焊接），縱向15cm（單縫焊接）焊接質(zhì)量檢測：充氣檢測壓力≥0.2MPa，保持15min壓力降≤10%5.1.2特殊部位處理施工縫：中埋式止水帶+遇水膨脹止水條雙重防水變形縫：外貼式止水帶+中埋式止水帶+聚乙烯泡沫板錨桿頭處理：切除后涂刷防銹漆，采用膨脹止水膠密封5.2排水系統(tǒng)5.2.1洞內(nèi)排水雙側(cè)水溝：C25混凝土，斷面40×50cm，坡度2‰中心排水溝：φ300mm鋼筋混凝土管，設(shè)置于仰拱填充層內(nèi)排水盲管：環(huán)向盲管（φ50mm，每10m設(shè)1道）+縱向盲管（φ100mm）集水井：每500m設(shè)置一處，容積20m3，配置2臺(tái)150m3/h排水泵（一用一備）5.2.2洞口排水洞頂截水溝：C25混凝土，斷面50×60cm，M7.5漿砌片石砌筑洞口排水溝：與路基排水系統(tǒng)連接，設(shè)置跌水與急流槽防滲處理：洞口段50m范圍內(nèi)采用帷幕注漿，形成防滲帷幕六、輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1通風(fēng)系統(tǒng)采用壓入式通風(fēng)，配置2×110kW軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)筒直徑1.5m，百米漏風(fēng)率≤2%。風(fēng)機(jī)布置在距洞口30m處，風(fēng)筒懸掛于拱頂，每50m設(shè)固定支架。掌子面30m范圍內(nèi)采用柔性風(fēng)筒，確保送風(fēng)效率。6.2排水系統(tǒng)施工排水采用三級(jí)排水體系：掌子面積水：φ150mm水泵抽排至臨時(shí)集水井臨時(shí)排水：每200m設(shè)一集水井，配置φ100mm水泵永久排水：利用雙側(cè)水溝及中心排水溝，坡度2‰6.3供電與照明供電系統(tǒng)：雙回路供電，洞口設(shè)315kVA變壓器2臺(tái)（一用一備）洞內(nèi)照明：掌子面30m范圍內(nèi)采用36V安全燈，每5m設(shè)1盞；其他地段采用220V高壓鈉燈，間距10m，照度≥50lux應(yīng)急照明：每隔50m設(shè)置應(yīng)急燈，連續(xù)照明時(shí)間≥3h6.4監(jiān)控量測按《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》要求建立監(jiān)控量測體系：必測項(xiàng)目：洞內(nèi)外觀察、周邊位移、拱頂下沉、凈空變化選測項(xiàng)目：圍巖壓力、錨桿軸力、鋼架應(yīng)力、襯砌應(yīng)力監(jiān)測頻率：Ⅴ級(jí)圍巖1～2次/天，Ⅳ級(jí)1次/2天，Ⅲ級(jí)1次/周預(yù)警值：周邊位移≥100mm或日變形速率≥5mm/d時(shí)啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制七、質(zhì)量安全保證措施7.1質(zhì)量管理體系原材料控制：實(shí)行"三檢制"（進(jìn)場檢驗(yàn)、過程抽檢、試驗(yàn)驗(yàn)證），鋼材、防水材料等主要材料需經(jīng)第三方檢測合格后方可使用工序控制：建立"首件認(rèn)可制"，每個(gè)分項(xiàng)工程首件施工需經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格質(zhì)量檢測：隧道開挖輪廓采用激光斷面儀檢測，超挖控制在10cm以內(nèi)，欠挖嚴(yán)禁出現(xiàn)混凝土質(zhì)量：采用自動(dòng)計(jì)量拌合站，坍落度每50m3檢測一次，確保在160±20mm范圍內(nèi)7.2安全保證措施洞口安全：設(shè)置門禁系統(tǒng)，非施工人員嚴(yán)禁入內(nèi)；洞口段設(shè)置防撞墩及警示標(biāo)志瓦斯防治：配備瓦斯檢測儀，當(dāng)濃度≥0.5%時(shí)立即停工通風(fēng)涌水應(yīng)急：儲(chǔ)備2臺(tái)200m3/h應(yīng)急排水泵，建立涌水預(yù)警系統(tǒng)防火防爆：洞內(nèi)嚴(yán)禁吸煙，易燃易爆物品單獨(dú)存放，配備足夠消防器材高空作業(yè)：設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)，作業(yè)人員佩戴雙鉤安全帶，腳手架搭設(shè)需經(jīng)驗(yàn)收7.3應(yīng)急預(yù)案針對(duì)涌水、突泥、坍塌等風(fēng)險(xiǎn)，制定專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，配備應(yīng)急物資：應(yīng)急隊(duì)伍：組建30人應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)，定期組織演練物資儲(chǔ)備：儲(chǔ)備200m鋼管、500㎡防水布、1000m編織袋及應(yīng)急食品通訊保障：洞內(nèi)設(shè)置有線電話及對(duì)講機(jī)，確保通訊暢通撤離路線：每500m設(shè)置應(yīng)急撤離標(biāo)識(shí)，每月組織一次撤離演練八、環(huán)境保護(hù)措施8.1水土保持棄渣場管理：設(shè)置擋渣墻（高度≥3m）、截水溝及沉沙池，棄渣分層碾壓施工廢水處理：設(shè)置三級(jí)沉淀池，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排入指定河道表土保護(hù)：洞口段剝離表土集中堆放，后期用于植被恢復(fù)8.2噪聲控制設(shè)備降噪：破碎機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備設(shè)置隔音棚，噪聲≤70dB施工時(shí)間：居民區(qū)附近路段夜間（22:00-6:00）停止爆破作業(yè)運(yùn)輸車輛：安裝消聲器，限速行駛，減少揚(yáng)塵及噪聲8.3生態(tài)恢復(fù)洞口綠化：完工后對(duì)洞口邊仰坡進(jìn)行噴播綠化，選用本地植物品種棄渣場復(fù)墾：工程結(jié)束后平整棄渣場，覆蓋表土恢復(fù)植被臨時(shí)用地恢復(fù)：施工便道、拌合站等臨時(shí)用地恢復(fù)原土地使用功能九、施工進(jìn)度計(jì)劃控制9.1關(guān)鍵線路管理識(shí)別關(guān)鍵線路：洞口工程→洞身開挖→二次襯砌→洞內(nèi)路面，采用Project軟件進(jìn)行進(jìn)度跟蹤，每月更新進(jìn)度計(jì)劃，偏差超過5%時(shí)采取糾偏措施。9.2進(jìn)度保障措施資源保障：高峰期投入2個(gè)開挖作業(yè)