華家山隧道施工方案一、工程概況1.1基本參數(shù)華家山隧道為西康高鐵重點(diǎn)控制性工程，位于陜西省安康市漢濱區(qū)與旬陽市境內(nèi)，全長13153米，設(shè)計為單洞雙線隧道，設(shè)計時速350公里。隧道最大埋深達(dá)532米，穿越秦嶺腹地復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶，是全線地質(zhì)風(fēng)險最集中的區(qū)段。1.2地質(zhì)條件隧道洞身主要穿越千枚巖、片巖地層，局部涉及灰?guī)r、板巖及其互層結(jié)構(gòu)，Ⅳ、Ⅴ級圍巖占比高達(dá)73.4%，均處于極高地應(yīng)力狀態(tài)。施工中揭露兩處填充型溶洞，存在富水、巖溶及軟巖大變形等不良地質(zhì)條件。地下水以基巖構(gòu)造裂隙水為主，受斷裂或破碎帶控制，局部有滴水、滲水現(xiàn)象。二、施工總體部署2.1施工分區(qū)采用"進(jìn)口端+1號斜井+出口端"三維作業(yè)面施工體系，將隧道劃分為三個獨(dú)立工區(qū)：進(jìn)口工區(qū)：負(fù)責(zé)DK0+000~DK3+500段施工，配置2個掘進(jìn)班組斜井工區(qū)：通過1號斜井（長860米，坡度11°）輻射DK3+500~DK8+200核心區(qū)段，設(shè)置3個作業(yè)面出口工區(qū)：承擔(dān)DK8+200~DK13+153段施工任務(wù)，配置2個掘進(jìn)班組2.2施工進(jìn)度計劃關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制：進(jìn)口端與斜井工區(qū)貫通：開工后988天全隧貫通：總工期1420天無砟道床施工開始：貫通后60天進(jìn)度指標(biāo)：Ⅲ級圍巖：月均進(jìn)尺105米（最高201米）Ⅳ級圍巖：月均進(jìn)尺75米（最高140米）Ⅴ級圍巖：月均進(jìn)尺45米三、主要施工方法3.1開挖作業(yè)根據(jù)圍巖級別差異化采用鉆爆法施工：Ⅲ級圍巖：全斷面開挖，循環(huán)進(jìn)尺3.5米，采用三臂鑿巖臺車鉆孔，非電毫秒雷管起爆Ⅳ級圍巖：臺階法施工，上臺階高度5.2米，循環(huán)進(jìn)尺2.5米，控制裝藥量不超過1.2kg/m3Ⅴ級圍巖：CRD工法分四部開挖，每部循環(huán)進(jìn)尺0.8~1.0米，采用弱爆破+機(jī)械破碎結(jié)合工藝3.2支護(hù)體系設(shè)計3.2.1初期支護(hù)圍巖級別噴射混凝土錨桿鋼拱架鋼筋網(wǎng)Ⅲ級C25，厚25cmΦ22砂漿錨桿，長3.5m，間距1.2×1.2m無Φ8，間距20×20cmⅣ級C25，厚30cmΦ25中空注漿錨桿，長4.0m，間距1.0×1.0mI20b工字鋼，間距0.8mΦ8，雙層，間距15×15cmⅤ級C30，厚35cmΦ25自進(jìn)式錨桿，長4.5m，間距0.8×0.8mI22b工字鋼，間距0.5mΦ10，雙層，間距10×10cm3.2.2二次襯砌采用C40鋼筋混凝土，厚度分別為：Ⅲ級圍巖：50cm（素混凝土）Ⅳ級圍巖：60cm（雙層鋼筋）Ⅴ級圍巖：70cm（雙層鋼筋）采用智能襯砌臺車整體澆筑，配備帶模注漿系統(tǒng)，確保襯砌密實度達(dá)98%以上。3.3超前地質(zhì)預(yù)報與災(zāi)害防治3.3.1綜合預(yù)報體系建立"地質(zhì)素描+物探+鉆探"三位一體預(yù)報系統(tǒng)：短距離預(yù)報：掌子面地質(zhì)素描+紅外探水（有效距離5~10m）中長距離預(yù)報：TSP203超前地質(zhì)預(yù)報（有效距離100~150m）+地質(zhì)雷達(dá)（有效距離20~30m）驗證手段：超前水平鉆探（φ108mm鉆孔，每循環(huán)3孔，深度30m）3.3.2巖溶處理方案針對填充型溶洞采用"先堵后排、分級處理"原則：小型溶洞（直徑<3m）：采用C25混凝土回填，預(yù)埋Φ100排水盲管中型溶洞（3m≤直徑≤8m）：型鋼拱架跨越+注漿加固，拱架采用I25b工字鋼，間距0.5m大型溶洞（直徑>8m）：管棚支護(hù)（Φ108×6mm管棚，環(huán)向間距30cm）+樁基礎(chǔ)托換3.4軟巖大變形控制技術(shù)3.4.1變形監(jiān)測建立"三量測"監(jiān)控體系：凈空變化量測：測點(diǎn)間距5~10m，頻率1~2次/天拱頂下沉量測：精度0.1mm，采用全站儀+銦鋼尺組合測量圍巖內(nèi)部位移：埋設(shè)多點(diǎn)位移計，深度分別為2m、4m、6m3.4.2控制措施實施"短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測"十二字方針：開挖進(jìn)尺控制：Ⅳ級圍巖≤1.5m，Ⅴ級圍巖≤0.8m支護(hù)強(qiáng)化措施：系統(tǒng)錨桿加長至5.0m，采用Φ25中空注漿錨桿增設(shè)鎖腳錨桿（Φ32，長6.0m，每榀拱架4根）噴射混凝土采用C30早強(qiáng)混凝土，初凝時間≤15min變形預(yù)警值：Ⅳ級圍巖：累計變形≥150mm報警，≥200mm停工處理Ⅴ級圍巖：累計變形≥100mm報警，≥150mm停工處理四、關(guān)鍵施工技術(shù)4.1智能化施工裝備應(yīng)用開挖系統(tǒng)：配備3臺三臂鑿巖臺車（瑞典AtlasCopco），鉆孔精度達(dá)±3cm，配置自動定位系統(tǒng)支護(hù)系統(tǒng)：采用濕噴機(jī)械手（意大利CIFA），噴射效率20m3/h，回彈率控制在15%以內(nèi)襯砌系統(tǒng)：智能襯砌臺車（長12m），集成自動布料、振搗、養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，配備帶模注漿裝置出渣系統(tǒng)：電動鏟運(yùn)機(jī)（3m3）+自卸汽車（20t）組合，實現(xiàn)洞內(nèi)零排放4.2仰拱基底處理專利技術(shù)采用挖機(jī)高強(qiáng)不銹鋼刷清理工藝：定制不銹鋼刷頭（硬度HRC58~62）安裝于液壓挖掘機(jī)前端高頻振動（3000次/min）清除基底虛碴及泥膜真空吸渣系統(tǒng)同步清理細(xì)碎顆粒驗收標(biāo)準(zhǔn)：基底承載力≥300kPa，平整度≤5cm/2m4.3帶模注漿工藝在二次襯砌施工中創(chuàng)新應(yīng)用帶模注漿技術(shù)：襯砌臺車模板預(yù)設(shè)4個注漿孔（Φ50mm），呈梅花形布置混凝土澆筑完成后4~6小時內(nèi)開始注漿采用專用注漿料（水灰比0.45，初凝時間60min）注漿壓力控制：初始壓力0.3MPa，穩(wěn)定壓力0.5MPa，持壓3min五、安全管理體系5.1風(fēng)險分級管控建立四級風(fēng)險管控機(jī)制：一級風(fēng)險（極高地應(yīng)力軟巖大變形）：管控措施：領(lǐng)導(dǎo)包保制+專家論證+24小時監(jiān)測二級風(fēng)險（巖溶突水突泥）：管控措施：專項預(yù)案+超前鉆探+應(yīng)急物資儲備三級風(fēng)險（瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)）：管控措施：實時監(jiān)測+通風(fēng)強(qiáng)化+禁火管理四級風(fēng)險（常規(guī)施工風(fēng)險）：管控措施：班組自檢+安全員巡查5.2安全防護(hù)措施超前支護(hù)安全：管棚施工采用跟管鉆進(jìn)工藝，防止坍孔錨桿安裝后進(jìn)行抗拔力試驗（抽檢頻率3%）爆破作業(yè)安全：采用乳化炸藥（2#巖石型），控制單響藥量爆破警戒半徑：Ⅲ級圍巖300m，Ⅳ、Ⅴ級圍巖500m用電安全：洞內(nèi)采用雙回路供電（10kV）漏電保護(hù)裝置靈敏度≤30mA，動作時間≤0.1s5.3應(yīng)急管理應(yīng)急組織：成立項目經(jīng)理為組長的應(yīng)急小組，配置專職應(yīng)急隊員20人物資儲備：防水板（1000㎡）、速凝混凝土（50t）應(yīng)急照明（30套）、自救器（100臺）抽水設(shè)備（Φ150mm水泵4臺，揚(yáng)程100m）演練計劃：每月開展1次桌面推演，每季度1次實戰(zhàn)演練六、質(zhì)量控制措施6.1原材料控制鋼材：每批鋼筋進(jìn)場需進(jìn)行力學(xué)性能試驗，合格率100%混凝土：建立標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室（溫度20±2℃，濕度≥95%），試塊留置頻率：每100m3一組防水材料：EVA防水板需進(jìn)行拉伸強(qiáng)度（≥160N/cm）及耐刺穿性測試6.2工序質(zhì)量驗收實行"三檢制+第三方檢測"質(zhì)量驗收體系：自檢：班組質(zhì)檢員100%檢查互檢：工序交接雙方聯(lián)合檢查專檢：項目部質(zhì)檢工程師抽樣檢查（頻率30%）第三方檢測：委托第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行無損檢測（雷達(dá)掃描覆蓋率100%）6.3關(guān)鍵指標(biāo)控制隧道軸線偏差：≤50mm/100m襯砌厚度：負(fù)偏差≤5mm，正偏差≤50mm混凝土強(qiáng)度：合格率100%，離散系數(shù)≤15%滲漏水控制：防水等級達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)，不允許滴水七、環(huán)境保護(hù)措施7.1施工廢水處理建立三級污水處理系統(tǒng)：沉淀池（三級，總?cè)莘e500m3）過濾池（石英砂+活性炭雙層過濾）消毒池（投加次氯酸鈉，余氯量0.5mg/L）處理后水質(zhì)達(dá)到《鐵路工程施工期水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》要求7.2噪聲控制選用低噪聲設(shè)備（晝間≤70dB，夜間≤55dB）破碎機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)置隔音棚（降噪量≥25dB）爆破作業(yè)控制在晝間（6:00~22:00）進(jìn)行7.3棄渣管理棄渣場選址于隧道進(jìn)口東南側(cè)1.5km處，占地25畝擋渣墻高度5m，采用M7.5漿砌片石砌筑棄渣完成后進(jìn)行植被恢復(fù)（喬木+灌木組合綠化）八、施工機(jī)械設(shè)備配置8.1主要施工機(jī)械設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量功率用途三臂鑿巖臺車AtlasBoomerXE33臺132kW鉆爆作業(yè)濕噴機(jī)械手CIFAK405臺75kW噴射混凝土智能襯砌臺車12m液壓型4臺37kW二次襯砌錨桿鉆機(jī)紅五環(huán)CMJ2-156臺22kW錨桿施工挖掘機(jī)小松PC2008臺110kW開挖出渣通風(fēng)機(jī)軸流風(fēng)機(jī)SDF-NO116臺160kW洞內(nèi)通風(fēng)8.2監(jiān)測設(shè)備全站儀（LeicaTS60）：3臺，用于隧道軸線控制圍巖收斂儀（JSS30A）：20臺，凈空變化監(jiān)測地質(zhì)雷達(dá)（SIR-4000）：2臺，超前地質(zhì)預(yù)報瓦斯檢測儀（CJG10）：10臺，氣體濃度監(jiān)測九、應(yīng)急預(yù)案9.1軟巖大變形應(yīng)急處置當(dāng)監(jiān)測到圍巖變形速率超過5mm/d時：立即停止掘進(jìn)，啟動應(yīng)急加固預(yù)案增設(shè)臨時仰拱（I18工字鋼，間距0.5m）施作鎖腳錨桿（Φ42×4mm，長6m，每榀8根）洞內(nèi)增設(shè)反壓墻（C25混凝土，厚1.5m）調(diào)整支護(hù)參數(shù)，采用雙層鋼拱架（I25b+I22b組合）9.2突水突泥應(yīng)急響應(yīng)發(fā)生突水突泥時（涌水量≥50m3/h）：立即啟動防水閘門（關(guān)閉時間≤15min）啟動備用排水系統(tǒng)（4臺Φ150mm水泵并聯(lián)運(yùn)行）采用速凝混凝土（初凝時間≤5min）構(gòu)筑止?jié){墻實施超前帷幕注漿（孔深30m，環(huán)向間距0.5m）待涌水量≤5m3/h后方可恢復(fù)施工十、結(jié)論與建議華家山隧道施工需重點(diǎn)把握"地質(zhì)預(yù)報先行、機(jī)械化主導(dǎo)、智能化支撐、安全質(zhì)量優(yōu)先"的原則，通過創(chuàng)新應(yīng)用帶模注漿、仰拱基底清理等專利技術(shù)，嚴(yán)格執(zhí)行"短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測"施工方針，可有效克服極高地應(yīng)力軟巖大變形