千佛崖隧道施工方案一、工程概況1.1隧道基本參數(shù)千佛崖隧道為單洞雙向兩車道結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)640米，設(shè)計(jì)時(shí)速60公里。隧道凈空尺寸為10.5米（寬）×5.0米（高），采用曲墻式復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)，進(jìn)口端位于直線段，出口端位于R=500米的圓曲線段。隧道最大埋深85米，縱坡設(shè)計(jì)為2.5%單向坡，進(jìn)口端高程520米，出口端高程536米，滿足排水要求。1.2工程地質(zhì)條件隧道穿越志留系砂巖夾頁(yè)巖地層，圍巖分級(jí)以Ⅲ級(jí)為主（占比65%），洞口段及K0+150~K0+220段為Ⅳ級(jí)圍巖（占比25%），K0+380~K0+420段穿越斷層破碎帶為Ⅴ級(jí)圍巖（占比10%）。巖層走向310°，傾向NE，傾角45°~55°，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育兩組結(jié)構(gòu)面：一組走向30°，傾角75°；另一組走向280°，傾角60°。地下水以基巖裂隙水為主，涌水量較小，正常段約5m3/h，斷層帶最大涌水量達(dá)30m3/h。1.3文物保護(hù)特殊要求隧道軸線右側(cè)80米處為國(guó)家一級(jí)文物千佛崖石窟群，共有唐代至明代石窟造像138龕、1500余尊。石窟群所在巖體為砂巖，最小厚度僅12米，存在順層滑動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)文物保護(hù)部門要求，施工期間石窟區(qū)巖體振動(dòng)速度必須控制在0.15cm/s以內(nèi)，地表沉降不得超過(guò)5mm，石窟群周邊200米范圍內(nèi)嚴(yán)禁使用大型爆破設(shè)備。二、施工總體部署2.1施工組織架構(gòu)設(shè)立項(xiàng)目經(jīng)理部，下設(shè)5個(gè)專業(yè)部門和3個(gè)施工隊(duì)：測(cè)量監(jiān)控隊(duì)：負(fù)責(zé)施工測(cè)量、監(jiān)控量測(cè)及文物區(qū)變形監(jiān)測(cè)隧道施工一隊(duì)：承擔(dān)進(jìn)口端K0+000~K0+320段施工隧道施工二隊(duì)：承擔(dān)出口端K0+320~K0+640段施工設(shè)備保障隊(duì)：負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)備維護(hù)及爆破器材管理2.2施工順序規(guī)劃采用"進(jìn)口單洞先行，出口反向跟進(jìn)"的單向掘進(jìn)模式，具體流程如下：前期準(zhǔn)備階段（15天）：完成施工便道、臨時(shí)設(shè)施、文物監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)洞口工程階段（20天）：進(jìn)口端洞門施工及超前支護(hù)洞身開(kāi)挖階段（130天）：進(jìn)口端K0+000~K0+320段開(kāi)挖支護(hù)（65天），出口端K0+640~K0+320段開(kāi)挖支護(hù)（65天）貫通段施工（25天）：剩余20米采用控制爆破貫通二次襯砌階段（60天）：從出口向進(jìn)口方向逐段施工附屬工程階段（30天）：洞內(nèi)路面、排水、裝飾及機(jī)電安裝竣工驗(yàn)收階段（20天）：含文物影響評(píng)估專項(xiàng)驗(yàn)收2.3施工平面布置洞口區(qū)設(shè)置：材料堆放區(qū)：距離洞口50米，硬化處理并設(shè)置防雨棚拌合站：采用HZS50型混凝土拌合站，配備自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)空壓機(jī)房：安裝2臺(tái)20m3/min電動(dòng)空壓機(jī)，采用低噪音機(jī)型炸藥庫(kù)：距洞口300米處設(shè)置防爆型炸藥庫(kù)，符合《爆破安全規(guī)程》要求文物監(jiān)測(cè)中心：在石窟群管理處設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室，配備數(shù)據(jù)采集服務(wù)器三、關(guān)鍵施工技術(shù)3.1洞口工程與超前支護(hù)3.1.1洞口邊仰坡防護(hù)采用"截排水+主動(dòng)防護(hù)+被動(dòng)防護(hù)"的立體防護(hù)體系：截排水系統(tǒng)：在洞頂5米外設(shè)環(huán)形截水溝（寬1m×深0.8m），采用M7.5漿砌片石砌筑，溝底縱坡不小于3%邊坡防護(hù)：明洞段邊仰坡開(kāi)挖坡率1:1.25，采用Φ22砂漿錨桿（L=3.5m，間距1.5m×1.5m）+Φ8鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格20cm×20cm）+10cm厚C20噴射混凝土支護(hù)文物區(qū)隔離：在石窟群與施工區(qū)之間設(shè)置2m高漿砌片石擋墻，頂部安裝防護(hù)網(wǎng)3.1.2超前支護(hù)體系根據(jù)圍巖級(jí)別采用差異化支護(hù)方案：Ⅳ級(jí)圍巖段：采用Φ42小導(dǎo)管注漿超前支護(hù)，長(zhǎng)度5m，環(huán)向間距40cm，外插角5°~7°，搭接長(zhǎng)度1.5m，注漿材料為1:1水泥漿，注漿壓力0.5~1.0MPaⅤ級(jí)圍巖段：采用Φ108管棚（L=15m）+小導(dǎo)管（L=5m）復(fù)合支護(hù)，管棚環(huán)向間距30cm，每節(jié)長(zhǎng)4m，絲扣連接，注漿采用水泥-水玻璃雙液漿（水灰比1:1，水玻璃濃度35Be'）文物區(qū)對(duì)應(yīng)段（K0+180~K0+250）：增設(shè)地表注漿加固，采用Φ50袖閥管（L=12m）按2m×2m網(wǎng)格布置，注漿壓力0.3~0.5MPa，加固范圍至隧道輪廓線外5m3.2洞身開(kāi)挖與爆破控制3.2.1開(kāi)挖工法選擇根據(jù)圍巖條件采用分級(jí)開(kāi)挖：Ⅲ級(jí)圍巖段：采用臺(tái)階法開(kāi)挖，上臺(tái)階高度3.5m，循環(huán)進(jìn)尺2.0m，臺(tái)階長(zhǎng)度控制在10~15mⅣ級(jí)圍巖段：采用環(huán)形預(yù)留核心土法，環(huán)形開(kāi)挖進(jìn)尺1.5m，核心土面積不小于斷面的50%Ⅴ級(jí)圍巖段：采用CRD工法（交叉中隔壁法），分4個(gè)導(dǎo)洞開(kāi)挖，每個(gè)導(dǎo)洞循環(huán)進(jìn)尺0.5~0.8m文物區(qū)對(duì)應(yīng)段：采用人工配合機(jī)械開(kāi)挖，嚴(yán)禁爆破作業(yè)，使用液壓破碎錘破碎巖體3.2.2微震控制爆破技術(shù)針對(duì)文物保護(hù)要求的專項(xiàng)爆破方案：鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)：周邊眼：Φ42mm藥卷，間距40cm，抵抗線50cm，裝藥集中度0.15kg/m掏槽眼：采用菱形掏槽，深度1.8m，裝藥量0.8kg/孔輔助眼：間距70cm×80cm，裝藥量0.4kg/孔起爆網(wǎng)絡(luò)：采用非電毫秒雷管起爆，周邊眼與掏槽眼時(shí)差≥100ms，段間隔時(shí)間≥50ms藥量控制：?jiǎn)窝h(huán)最大裝藥量不超過(guò)20kg，雷管段別控制在15段以內(nèi)起爆方式：采用導(dǎo)爆管雷管起爆，起爆點(diǎn)設(shè)置在掌子面中心，減少對(duì)圍巖的振動(dòng)3.3初期支護(hù)體系3.3.1支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)圍巖級(jí)別差異化配置：Ⅲ級(jí)圍巖：噴射C25混凝土（厚10cm）+Φ22系統(tǒng)錨桿（L=3m，間距1.2m×1.2m）+Φ8鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格20cm×20cm）Ⅳ級(jí)圍巖：噴射C25混凝土（厚15cm）+I18工字鋼拱架（間距1.0m）+Φ25中空注漿錨桿（L=4m，間距1.0m×1.0m）+Φ8鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格15cm×15cm）Ⅴ級(jí)圍巖：噴射C25混凝土（厚20cm）+I20b工字鋼拱架（間距0.6m）+Φ25自進(jìn)式錨桿（L=5m，間距0.8m×0.8m）+Φ10鋼筋網(wǎng)（雙層網(wǎng)格10cm×10cm）+Φ50小導(dǎo)管注漿（L=5m，環(huán)向間距30cm）3.3.2鋼拱架安裝工藝測(cè)量定位：采用全站儀放樣，每榀拱架設(shè)置5個(gè)控制點(diǎn)（拱頂1個(gè)，拱腰2個(gè)，拱腳2個(gè)）安裝精度：拱架中線偏差≤5cm，高程偏差≤3cm，垂直度偏差≤2°連接固定：拱架間采用Φ22縱向連接筋（間距1.0m）焊接，拱腳設(shè)置20cm×20cm×2cm鋼板墊塊，每榀拱架安裝4根Φ25鎖腳錨桿（L=4m，與水平面夾角30°）混凝土噴射：分兩次噴射，初噴厚5cm封閉圍巖，安裝拱架后復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度，噴頭距巖面1.0~1.5m，螺旋式移動(dòng)3.4防水層與二次襯砌3.4.1防水層施工采用"無(wú)釘鋪設(shè)"工藝：基面處理：初期支護(hù)表面平整度≤5cm/2m，凹坑處采用1:2水泥砂漿找平緩沖層：鋪設(shè)300g/m2無(wú)紡布，采用水泥釘固定（間距1.0m×1.0m）防水板：選用1.5mm厚EVA復(fù)合防水卷材，采用雙縫熱熔焊接，搭接寬度10cm，焊縫寬度1.5cm，焊接溫度控制在180~200℃質(zhì)量檢測(cè)：焊縫采用真空檢測(cè)，負(fù)壓≥0.25MPa，保持30s無(wú)氣泡為合格3.4.2二次襯砌施工采用12m長(zhǎng)液壓襯砌臺(tái)車整體澆筑：混凝土配合比：C35P8防水混凝土，水灰比0.45，砂率42%，坍落度180±20mm澆筑工藝：從臺(tái)車兩側(cè)對(duì)稱分層澆筑，每層厚度≤30cm，澆筑速度≤0.5m/h，采用插入式振搗棒（Φ50mm）振搗，振搗間距≤50cm養(yǎng)護(hù)措施：澆筑完成后覆蓋保濕，養(yǎng)護(hù)期≥14天，內(nèi)部溫度與表面溫度差≤25℃施工縫處理：環(huán)向施工縫設(shè)置中埋式鋼邊止水帶（寬30cm）+背貼式止水帶（寬40cm），縱向施工縫設(shè)置遇水膨脹止水條（寬20mm）四、文物保護(hù)專項(xiàng)措施4.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布設(shè)4.1.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在石窟群區(qū)域設(shè)置三類監(jiān)測(cè)點(diǎn)：振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)：在石窟群中心及邊緣布設(shè)3個(gè)振動(dòng)傳感器，采樣頻率100Hz沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)：沿石窟群走向布設(shè)8個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，間距15m，采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量裂縫監(jiān)測(cè)點(diǎn)：對(duì)12處主要裂縫設(shè)置測(cè)縫計(jì)，分辨率0.01mm4.1.2監(jiān)測(cè)頻率與預(yù)警值施工期間：振動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，沉降監(jiān)測(cè)1次/天，裂縫監(jiān)測(cè)2次/天預(yù)警值設(shè)置：振動(dòng)速度0.12cm/s（預(yù)警）、0.15cm/s（報(bào)警）；沉降3mm（預(yù)警）、5mm（報(bào)警）；裂縫張開(kāi)量0.2mm（預(yù)警）、0.5mm（報(bào)警）4.2振動(dòng)控制技術(shù)4.2.1爆破振動(dòng)衰減規(guī)律通過(guò)試驗(yàn)建立振動(dòng)速度預(yù)測(cè)公式：V=K(Q^(1/3)/R)^α，其中K=150，α=1.8（R為爆心距，Q為單段最大藥量）4.2.2減振措施預(yù)裂爆破：在文物側(cè)設(shè)置預(yù)裂孔，孔深超挖輪廓線1.5m，間距40cm，裝藥集中度0.2kg/m開(kāi)挖順序調(diào)整：文物側(cè)滯后非文物側(cè)2個(gè)循環(huán)進(jìn)尺，減少單次擾動(dòng)緩沖墊層：在掌子面與文物側(cè)之間設(shè)置2m厚砂袋緩沖層，降低振動(dòng)波傳播爆破時(shí)間控制：每日9:00~11:00、14:00~16:00進(jìn)行爆破作業(yè)，避開(kāi)文物保護(hù)單位開(kāi)放時(shí)間4.3應(yīng)急保護(hù)預(yù)案4.3.1分級(jí)響應(yīng)機(jī)制一級(jí)響應(yīng)（預(yù)警狀態(tài)）：加密監(jiān)測(cè)頻率，調(diào)整爆破參數(shù)，暫停文物側(cè)開(kāi)挖二級(jí)響應(yīng)（報(bào)警狀態(tài)）：立即停止爆破作業(yè)，啟動(dòng)備用支護(hù)方案，組織專家評(píng)估三級(jí)響應(yīng)（緊急狀態(tài)）：?jiǎn)?dòng)文物遷移預(yù)案，疏散施工人員，設(shè)置警戒區(qū)4.3.2備用支護(hù)方案當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超預(yù)警值時(shí)，立即實(shí)施：掌子面噴射5cm厚速凝混凝土封閉增設(shè)Φ108管棚（L=15m，環(huán)向間距30cm）超前支護(hù)縮短鋼拱架間距至0.5m，增設(shè)臨時(shí)橫撐對(duì)文物區(qū)巖體進(jìn)行注漿加固，采用超細(xì)水泥漿（水灰比1:1，注漿壓力0.3MPa）五、施工監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制5.1隧道監(jiān)控量測(cè)5.1.1必測(cè)項(xiàng)目與頻率洞內(nèi)外觀察：1次/天，記錄掌子面圍巖狀況、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形凈空變化：Ⅲ級(jí)圍巖1次/2天，Ⅳ級(jí)1次/1天，Ⅴ級(jí)2次/天，采用收斂計(jì)測(cè)量，精度0.1mm拱頂下沉：與凈空變化同步進(jìn)行，采用水準(zhǔn)儀測(cè)量，精度0.1mm地表沉降：洞口段50m范圍內(nèi)1次/天，采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量，精度0.1mm5.1.2數(shù)據(jù)處理與反饋建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，采用三維有限元分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)調(diào)整施工參數(shù)：凈空變化速率＞5mm/天或累計(jì)變形＞100mm拱頂下沉速率＞3mm/天或累計(jì)下沉＞50mm圍巖彈性波速下降＞15%5.2質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)5.2.1開(kāi)挖質(zhì)量控制超挖控制：Ⅲ級(jí)圍巖平均超挖≤10cm，最大超挖≤15cm；Ⅳ級(jí)圍巖平均超挖≤15cm，最大超挖≤20cm輪廓平整度：相鄰兩茬炮之間錯(cuò)臺(tái)≤15cm，開(kāi)挖輪廓線圓順度偏差≤5cm/m殘眼率：硬巖≥80%，中硬巖≥70%，軟巖≥50%5.2.2支護(hù)質(zhì)量控制噴射混凝土：強(qiáng)度≥設(shè)計(jì)值的95%，厚度≥設(shè)計(jì)值的90%，表面平整度≤5cm/2m錨桿施工：孔位偏差≤10cm，孔深偏差+50mm/-0，錨固力≥設(shè)計(jì)值的90%鋼拱架安裝：間距偏差±5cm，垂直度偏差≤2°，保護(hù)層厚度≥4cm六、施工排水與環(huán)境保護(hù)6.1排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1.1洞內(nèi)排水縱向排水溝：設(shè)置在隧道兩側(cè)，尺寸40cm×50cm，采用C25混凝土澆筑，溝底縱坡與隧道縱坡一致集水坑：每隔200m設(shè)置一處集水坑，尺寸1.5m×1.0m×1.0m，配備Φ100mm潛水泵（揚(yáng)程30m，流量50m3/h）排水管路：采用Φ150mm鋼管沿邊墻鋪設(shè)，每50m設(shè)置一個(gè)檢查口6.1.2防水措施施工縫防水：中埋式止水帶與背貼式止水帶聯(lián)合使用，止水帶搭接長(zhǎng)度≥10cm，采用專用膠黏劑粘結(jié)變形縫處理：設(shè)置橡膠止水帶（寬30cm）+聚苯乙烯泡沫板（厚5cm）+密封膏嵌縫（深2cm）防水層施工：防水板搭接寬度≥10cm，雙縫焊接，焊縫寬度≥1.5cm，充氣檢測(cè)壓力0.25MPa，保持15min下降≤10%6.2環(huán)境保護(hù)措施6.2.1粉塵控制降塵措施：掌子面采用噴霧降塵，安裝2臺(tái)高壓噴霧機(jī)（流量5m3/h，壓力8MPa）通風(fēng)系統(tǒng)：采用壓入式通風(fēng)，選用2×110kW軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)管直徑1.2m，風(fēng)速≥0.25m/s出碴管理：出碴車輛必須覆蓋篷布，運(yùn)輸?shù)缆访刻鞛⑺?次（早中晚各1次）6.2.2噪音控制設(shè)備選型：優(yōu)先選用低噪音設(shè)備，空壓機(jī)設(shè)置隔音罩（降噪量≥25dB），破碎機(jī)安裝消聲器作業(yè)時(shí)間：控制夜間（22:00~6:00）施工，確需施工時(shí)噪音≤55dB（A）距離控制：高噪音設(shè)備遠(yuǎn)離居民區(qū)設(shè)置，距離≥100m，設(shè)置隔音屏障（高度3m，長(zhǎng)度50m）七、安全管理與應(yīng)急預(yù)案7.1安全管理制度7.1.1爆破作業(yè)管理爆破器材管理：實(shí)行"雙人雙鎖"管理制度，領(lǐng)用、退庫(kù)登記，爆破員持證上崗爆破警戒：爆破前30min設(shè)置警戒區(qū)，半徑300m，設(shè)置4個(gè)警戒點(diǎn)，配備對(duì)講機(jī)聯(lián)絡(luò)啞炮處理：爆破后15min方可進(jìn)入檢查，啞炮處理采用誘爆法，嚴(yán)禁掏挖7.1.2用電安全臨時(shí)用電：采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)置三級(jí)配電兩級(jí)保護(hù)，配電箱接地電阻≤4Ω洞內(nèi)照明：采用36V安全電壓，每10m設(shè)置一盞防水防塵燈（功率100W），掌子面配備投光燈（功率500W）7.2應(yīng)急預(yù)案7.2.1突發(fā)事件處置塌方事故：立即啟動(dòng)塌方應(yīng)急預(yù)案，撤離人員，設(shè)置警戒區(qū)，采用管棚+注漿加固處理涌水事故：立即停止施工，啟動(dòng)備用排水系統(tǒng)，采用帷幕注漿堵水，注漿壓力2.0MPa文物受損：立即停止爆破作業(yè)，組織文物修復(fù)專家評(píng)估，采取臨時(shí)加固措施7.2.2應(yīng)急物資儲(chǔ)備救援設(shè)備：備用發(fā)電機(jī)（200kW）1臺(tái)，潛水泵（Φ150mm）2臺(tái)，應(yīng)急照明設(shè)備10套醫(yī)療物資：急救箱2個(gè)，擔(dān)架2副，氧氣袋4個(gè)，止血繃帶、消