隧道土方開挖施工方案-施工方案

隧道土方開挖施工方案-施工方案一、工程概況本隧道工程屬于重點交通基礎(chǔ)設(shè)施項目的關(guān)鍵控制性工程，隧道全長約2850米，為雙向四車道分離式隧道，單洞建筑限界凈寬10.75米，凈高5.0米。隧道穿越區(qū)地形起伏較大，最大埋深約380米。工程地質(zhì)條件復(fù)雜，主要穿越圍巖為III、IV、V級，其中V級圍巖占比約為25%，主要為強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、斷層破碎帶及進出口淺埋段，巖體破碎，自穩(wěn)能力差。IV級圍巖主要為中風(fēng)化砂巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育。III級圍巖主要為微風(fēng)化灰?guī)r，巖體較完整，強度較高。隧址區(qū)水文地質(zhì)條件中等，主要受基巖裂隙水及孔隙水影響，雨季地下水較豐富，斷層破碎帶可能存在突水突泥風(fēng)險。根據(jù)設(shè)計要求，隧道土方開挖需嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的十八字方針，確保施工安全與質(zhì)量。二、編制依據(jù)本施工方案依據(jù)以下文件及規(guī)范進行編制：1.本項目的招標(biāo)文件、投標(biāo)文件、施工合同及設(shè)計圖紙、地質(zhì)勘察報告。2.《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T6060-2018）。3.《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2017）。4.《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）。5.《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ46-2005）。6.《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）及地方環(huán)保相關(guān)規(guī)定。7.企業(yè)內(nèi)部施工工法、類似工程施工經(jīng)驗及現(xiàn)場實際情況。三、施工總體部署1.施工管理目標(biāo)堅持以“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”為原則，確保實現(xiàn)“零死亡、零塌方、零事故”的安全目標(biāo)。質(zhì)量目標(biāo)達到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，一次驗收合格率100%。工期目標(biāo)嚴(yán)格按照合同約定節(jié)點完成，優(yōu)化施工組織，力爭提前貫通。2.施工組織機構(gòu)成立隧道工程項目經(jīng)理部，實行項目經(jīng)理負責(zé)制。下設(shè)工程技術(shù)部、安全質(zhì)量部、物資設(shè)備部、計劃合同部、財務(wù)部、綜合辦公室及隧道施工隊。項目經(jīng)理全面負責(zé)，總工程師負責(zé)技術(shù)攻關(guān)，安全總監(jiān)專職監(jiān)管安全。各職能部門職責(zé)明確，協(xié)同作業(yè)，確保現(xiàn)場施工受控。3.資源配置計劃根據(jù)工程進度計劃及地質(zhì)情況，合理調(diào)配人員、機械及材料。主要施工機械設(shè)備配置表序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1鑿巖臺車三臂或多臂臺2全斷面/臺階法鉆眼2挖掘機PC220臺4裝渣、找頂、清底3側(cè)卸式裝載機ZL50C臺4裝渣4自卸汽車20t輛10出渣運輸5混凝土濕噴機TK500臺4噴射混凝土6混凝土輸送泵HBT60臺2二襯混凝土澆筑7襯砌模板臺車10.5m全液壓臺2二襯施工8通風(fēng)機軸流式臺2隧道通風(fēng)9注漿泵KBY-50/70臺4超前支護、徑向注漿10移動式棧橋?qū)ｍ椂ㄖ铺?仰拱施工勞動力配置計劃：根據(jù)開挖方法及作業(yè)循環(huán)時間，實行“四班三倒”制，每班配備開挖工、支護工、噴錨工、鋼筋工、普工等共計約60人，確保工序銜接緊密。四、施工工藝及方法本隧道土方開挖根據(jù)圍巖級別分別采用不同的施工方法。III級圍巖采用全斷面法施工；IV級圍巖采用臺階法施工；V級圍巖及淺埋段采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工；斷層破碎帶及特殊地段采用CRD法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。1.洞口及明洞段施工洞口開挖前，先完成洞頂截水溝的施工，防止地表水沖刷邊仰坡。根據(jù)地形情況，采用挖掘機自上而下分層開挖，分層厚度控制在2-3米。邊坡開挖后及時進行錨桿、掛網(wǎng)、噴射混凝土防護。當(dāng)洞口開挖至設(shè)計標(biāo)高后，立即進行套拱施工，安裝長管棚或小導(dǎo)管導(dǎo)向墻，施作超前大管棚預(yù)注漿加固，確保進洞安全。明洞采用明挖法施工，外模采用定制大塊鋼模，混凝土澆筑完畢后及時養(yǎng)護，待強度達到設(shè)計要求后進行回填，回填土分層夯實，對稱進行。2.洞身開挖方法（1）全斷面法（適用于III級圍巖）全斷面法是一次開挖成型的施工工藝。利用鑿巖臺車進行全斷面鉆眼，深度控制在3.0-3.5米。采用光面爆破控制開挖輪廓，減少對圍巖的擾動。爆破后利用機械找頂，排除危石。出渣采用裝載機裝車，自卸汽車運輸。初支緊跟開挖面，距離掌子面不大于50米。該方法工序簡單，施工速度快，但對圍巖穩(wěn)定性要求較高。（2）臺階法（適用于IV級圍巖）將隧道斷面分為上下兩部分開挖，上部臺階高度控制在隧道跨度的0.5-0.7倍，約5.5-6.5米。上臺階超前下臺階30-50米。上臺階開挖：采用風(fēng)動鑿巖機鉆眼，嚴(yán)格控制周邊眼間距及裝藥量。爆破后出渣，施作上部初期支護（初噴混凝土、打設(shè)系統(tǒng)錨桿、掛鋼筋網(wǎng)、架立鋼架、復(fù)噴混凝土）。下臺階開挖：待上臺階初期支護施工完畢且圍巖基本穩(wěn)定后，進行下臺階開挖。下臺階采用左右交錯開挖，錯開距離3-5米，避免鋼架同時懸空。下臺階開挖后及時施作下部初期支護，使鋼架封閉成環(huán)。仰拱距離下臺階掌子面控制在30-40米，二襯距離仰拱端頭距離控制在2-3倍洞徑。（3）環(huán)形開挖預(yù)留核心土法（適用于V級圍巖）該方法適用于地質(zhì)較差、自穩(wěn)時間短的圍巖。開挖順序為：先環(huán)形開挖上部弧形導(dǎo)坑→施作拱部初期支護→開挖核心土下部中臺階→施作中臺階左右側(cè)邊墻初期支護→開挖下臺階→施作下臺階左右側(cè)邊墻初期支護→開挖仰拱→施作仰拱初期支護→灌注仰拱及填充混凝土→全斷面模筑二次襯砌。環(huán)形導(dǎo)坑高度控制在3.0-3.5米，寬度控制在5.0-6.0米，核心土面積應(yīng)保持不小于整個斷面的30%。核心土長度控制在3-5米，開挖進尺每次0.5-1.0榀鋼架間距。該方法利用核心土掌子面抵擋前方圍巖壓力，能有效防止拱部坍塌。3.鉆爆設(shè)計鉆爆作業(yè)是控制開挖質(zhì)量的關(guān)鍵。根據(jù)圍巖巖性，通過現(xiàn)場爆破試驗確定爆破參數(shù)。掏槽形式：采用楔形掏槽或直眼掏槽，中空直眼掏槽適用于軟弱圍巖，楔形掏槽適用于中硬巖。周邊眼：采用光面爆破，周邊眼間距E取值40-50cm（III級）、35-45cm（IV級）、30-40cm（V級）。最小抵抗線W取值（1.0-1.2）E。周邊眼采用不耦合裝藥，采用導(dǎo)爆索連接，空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)，確保炸藥爆轟波均勻作用于孔壁，減少對圍巖的擾動，使開挖輪廓圓順平整。輔助眼與掘進眼：均勻分布，抵抗線與間距之比控制在0.8-1.0之間。裝藥結(jié)構(gòu)：采用反向裝藥結(jié)構(gòu)，起爆雷管采用非電毫秒雷管，1-15段跳段使用，實現(xiàn)微差爆破，降低震動速度。爆破前必須進行爆破設(shè)計計算，并報監(jiān)理工程師審批。4.出渣運輸隧道內(nèi)出渣采用無軌運輸方式。裝渣設(shè)備選用側(cè)卸式裝載機，配合挖掘機進行清底。運輸車輛選用大噸位自卸汽車。為提高運輸效率，在洞內(nèi)每隔300-500米設(shè)置會車帶。施工中加強道路養(yǎng)護，設(shè)專人清理路面碎渣，保證路面平整，防止車輛顛簸損壞或發(fā)生安全事故。洞外設(shè)置棄渣場，棄渣分層堆放，并做好擋護工程，防止水土流失。5.初期支護施工初期支護是隧道施工“新奧法”的核心，必須緊跟開挖面及時施作。超前支護：V級圍巖及斷層破碎帶施作φ42×4mm超前小導(dǎo)管或φ89×6mm超前大管棚。小導(dǎo)管環(huán)向間距40cm，外插角10°-15°，長度3.5-5.0m，搭接長度不小于1.0m。注漿采用水泥漿或水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力0.5-1.0MPa。噴射混凝土：采用濕噴工藝，選用潮噴料或濕噴料。噴射前清洗巖面，檢查斷面尺寸。噴射作業(yè)分段、分片、分層進行，先噴拱部后噴邊墻，分段長度不大于6m。噴射時噴頭垂直受噴面，距離0.8-1.2m。初噴厚度4cm，復(fù)噴至設(shè)計厚度。噴射混凝土終凝2h后灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7d。錨桿施工：系統(tǒng)錨桿采用φ25中空注漿錨桿或φ22砂漿錨桿。鉆孔采用風(fēng)槍，孔位偏差不大于±15cm，孔深偏差不大于±50mm。注漿錨桿安裝后必須保證注漿飽滿，注漿壓力達到設(shè)計要求后停止。錨桿安裝后需進行拉拔力試驗，每300根抽查一組。鋼架安裝：鋼架在洞外加工廠分節(jié)預(yù)制，運至洞內(nèi)拼裝。安裝前清除底腳虛渣，鋼架底腳置于牢固的地基上。鋼架之間用縱向鋼筋連接，環(huán)向間距1.0m。鋼架安裝垂直度允許偏差±2°，中線偏差±2cm。鋼架與巖面間隙用噴射混凝土充填密實，嚴(yán)禁存在空洞。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)：鋼筋網(wǎng)隨受噴面起伏鋪設(shè)，與受噴面間隙宜為3-4cm。鋼筋網(wǎng)搭接長度為1-2個網(wǎng)格，且不小于20cm。必須與錨桿或鋼架連接牢固，在噴射混凝土?xí)r不得晃動。6.仰拱與二襯施工仰拱施工：為解決仰拱施工與出渣運輸?shù)母蓴_，采用仰拱棧橋施工。仰拱開挖應(yīng)嚴(yán)格控制底標(biāo)高，嚴(yán)禁超挖。超挖部分用同級混凝土回填。仰拱鋼筋綁扎、立模、澆筑混凝土一次成型，仰拱與填充混凝土分開施工。二次襯砌：二次襯砌采用全液壓模板臺車施工。臺車長度根據(jù)圍巖情況選型，一般9-12m。二襯施工時機根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)確定，當(dāng)圍巖變形趨于穩(wěn)定后方可施作。對于V級圍巖及淺埋段，二襯適當(dāng)緊跟。混凝土采用輸送泵泵送入模，兩側(cè)對稱澆筑，高差不超過50cm。插入式振搗器振搗，拱部采用附著式振搗器輔助振搗。混凝土澆筑過程中，隨時檢查模板臺車變形情況，確保襯砌結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確。混凝土強度達到2.5MPa后方可拆模，并進行養(yǎng)護。五、監(jiān)控量測方案監(jiān)控量測是隧道施工的“眼睛”，必須貫穿施工全過程。1.量測項目必測項目：洞內(nèi)、外觀察；周邊位移；拱頂下沉；地表下沉（淺埋段）。選測項目：圍巖內(nèi)部位移；圍巖壓力；兩層支護間壓力；鋼架受力；錨桿軸力；爆破震動等。2.量測斷面布置III級圍巖：量測斷面間距30-50m。IV級圍巖：量測斷面間距10-30m。V級圍巖：量測斷面間距5-10m。洞口及淺埋段：量測斷面間距5-10m，地表下沉測點與洞內(nèi)拱頂下沉測點布置在同一橫斷面上。3.量測頻率與數(shù)據(jù)分析量測頻率根據(jù)變形速度和距開挖面距離確定。開挖后1-15天內(nèi)每天1-2次，16-30天每天1次，30天后每2天1次。數(shù)據(jù)整理：及時繪制位移-時間曲線、位移-開挖面距離曲線。回歸分析：采用對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)或雙曲函數(shù)進行回歸分析，預(yù)測最終變形值。管理基準(zhǔn)：根據(jù)規(guī)范要求及設(shè)計文件，確定允許位移值及位移加速度控制指標(biāo)。當(dāng)變形速率明顯下降，變形趨于穩(wěn)定時，可判定圍巖基本穩(wěn)定。當(dāng)變形速率無下降趨勢或急劇增加時，立即停止掘進，采取加強支護措施。監(jiān)控量測測點布置及頻率表項目名稱量測儀器布置原則量測頻率洞內(nèi)外觀察地質(zhì)羅盤、數(shù)碼相機每一開挖循環(huán)隨時進行周邊位移收斂計每5-50m一個斷面，每斷面2-3對測點1-2次/天拱頂下沉水平儀、鋼尺每5-50m一個斷面，每斷面1-3個測點1-2次/天地表下沉水平儀、銦鋼尺洞口淺埋段，每5-10m一個斷面開挖面前后<2B時1-2次/天六、質(zhì)量保證措施1.建立健全質(zhì)量管理體系，實行質(zhì)量責(zé)任制。項目經(jīng)理為質(zhì)量第一責(zé)任人，總工程師負責(zé)技術(shù)質(zhì)量，工區(qū)主任負責(zé)現(xiàn)場實施。2.嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”（自檢、互檢、專檢）。工序交接必須有質(zhì)檢工程師簽字認可，上道工序不合格，嚴(yán)禁進入下道工序施工。3.加強技術(shù)交底工作。每一分項工程開工前，技術(shù)主管向施工隊進行詳細的技術(shù)交底，明確施工標(biāo)準(zhǔn)、工藝流程及注意事項。4.原材料進場檢驗。所有進場材料必須具備出廠合格證及質(zhì)量證明書，并按規(guī)定取樣送檢，檢驗合格后方可使用。嚴(yán)禁使用不合格材料。5.鉆爆質(zhì)量控制。根據(jù)圍巖變化及時調(diào)整爆破參數(shù)。周邊眼開孔位置在輪廓線上，誤差不大于3cm。爆破后輪廓面圓順，超欠挖控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)（拱部平均超挖不大于10cm，邊墻平均超挖不大于10cm，仰拱平均超挖不大于10cm）。6.噴射混凝土質(zhì)量控制。嚴(yán)格控制配合比，速凝劑摻量通過試驗確定。噴射混凝土厚度采用鉆孔檢查，厚度不小于設(shè)計厚度，表面無裂縫、脫落、漏筋現(xiàn)象。7.防水層施工質(zhì)量控制。防水板鋪設(shè)采用無釘鋪設(shè)工藝，雙焊縫焊接。焊接寬度不小于1cm，焊縫充氣檢測合格。防水板鋪設(shè)要平順，松緊適度，留有余量。8.二襯混凝土質(zhì)量控制。采用高性能混凝土，嚴(yán)格控制坍落度（14-18cm）。保證混凝土密實度，無蜂窩、麻面。襯砌厚度及強度滿足設(shè)計要求。七、安全保證措施1.通用安全措施（1）所有進洞人員必須佩戴安全帽、穿反光背心。特種作業(yè)人員必須持證上崗。（2）洞內(nèi)必須保證良好的通風(fēng)和照明。通風(fēng)采用壓入式通風(fēng)，通風(fēng)管距掌子面不大于30m。洞內(nèi)照明電壓采用36V安全電壓，成洞段可采用220V，但必須保證線路絕緣良好。（3）洞內(nèi)設(shè)置完善的排水系統(tǒng)，保證水溝暢通，防止積水軟化基底。（4）建立洞口值班室，嚴(yán)格執(zhí)行進出洞登記制度，掌握洞內(nèi)人員動態(tài)。2.開挖與支護安全（1）每次鉆眼、裝藥前，必須進行“找頂”作業(yè)，清除拱部及邊墻懸石、危石。找頂人員必須站在安全地點，且有專人監(jiān)護。（2）爆破作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”制度（裝藥前、爆破中、爆破后檢查）。爆破時所有人員撤離至安全距離之外，警戒人員到位。爆破后15分鐘由爆破工進入工作面檢查，確認安全后方可解除警戒。（3）裝渣與運輸：車輛行駛限速5km/h，洞內(nèi)會車時減速慢行。裝載機不得載人。出渣道路保持平整，設(shè)防滑措施。（4）初期支護緊跟掌子面，支護完成后方可進行下一循環(huán)作業(yè)。鋼架安裝時，作業(yè)人員必須使用作業(yè)平臺，防止墜落。（5）不良地質(zhì)地段施工，加強超前地質(zhì)預(yù)報工作。采用TSP、地質(zhì)雷達、超前水平鉆探等手段，探明前方地質(zhì)情況。發(fā)現(xiàn)異常立即停止掘進，制定專項處理方案。3.用電安全（1）隧道施工用電采用三相五線制供電系統(tǒng)，做到“三級配電、兩級保護”。（2）配電箱、開關(guān)箱必須防雨、防塵，箱門上鎖，并掛“有電危險”警示牌。（3）線路架設(shè)規(guī)范，嚴(yán)禁亂拉亂接。動力線與照明線分開架設(shè)。（4）電工每日巡查線路及設(shè)備，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。八、環(huán)境保護與文明施工1.施工廢水處理：在洞口設(shè)置污水處理池，隧道施工廢水（含油、含泥）經(jīng)沉淀、過濾、油水分離達標(biāo)后排放，嚴(yán)禁直接排入農(nóng)田或河流。2.揚塵控制：洞內(nèi)裝渣、運輸路面灑水降塵。出渣車輛覆蓋篷布，防止渣土散落。混凝土拌合站設(shè)置除塵設(shè)備。3.噪聲控制：選用低噪聲設(shè)備，合理安排高噪聲作業(yè)時間，避免夜間擾民。4.固體廢棄物處理：生活垃圾定點收集，統(tǒng)一運至指定垃圾場處理。建筑垃圾盡量利用，無法利用的運至棄渣場