雙線隧道挑頂施工綜合技術(shù)方案一、工程概況1.1項目背景與設(shè)計參數(shù)本項目為雙線分離式隧道工程，左線全長3456m，右線全長3440m，采用斜井輔助坑道進正洞施工方案。斜井與正洞交叉口位于DK15+230里程處，交角52°28′56″，設(shè)計圍巖等級為Ⅴ級弱膠結(jié)泥巖地層，巖體完整性系數(shù)0.3-0.5，天然含水率18-22%，飽和單軸抗壓強度2.5-3.5MPa。正洞開挖斷面尺寸為12.97m（寬）×11.81m（高），斜井開挖斷面7.80m（寬）×6.65m（高），挑頂段最大開挖高度達15.5m，屬于典型大斷面隧道交叉施工難題。1.2地質(zhì)水文條件隧道穿越地層主要為第三系紅色泥巖，具弱膨脹性，遇水易軟化崩解。地下水位位于隧底以下3-5m，雨季可能形成上層滯水。超前地質(zhì)預(yù)報顯示，交叉口區(qū)域存在3處小型富水透鏡體，最大涌水量約8m3/h。圍巖初始地應(yīng)力測試表明，水平主應(yīng)力為1.8-2.2MPa，垂直主應(yīng)力1.2-1.5MPa，存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。1.3工程重難點Ⅴ級軟巖地層大斷面轉(zhuǎn)換施工，受力體系復(fù)雜斜井與正洞非正交連接，結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換難度大弱膠結(jié)巖體易發(fā)生塑性變形，需控制拱頂沉降不超過15cm交叉段施工空間狹小，大型設(shè)備作業(yè)受限需確保施工期間不影響正洞正常掘進二、施工總體部署2.1施工分區(qū)劃分采用"分區(qū)開挖、分步轉(zhuǎn)換"原則，將挑頂施工劃分為三個關(guān)鍵區(qū)域：過渡導(dǎo)洞區(qū)：長15.5m，寬5.5m，采用矩形門式鋼架結(jié)構(gòu)挑頂擴大區(qū)：分左右兩部施工，單區(qū)寬度4.8m，圓弧半徑7.46m正洞銜接區(qū)：采用三臺階法施工，臺階高度分別為3.5m、3.2m、5.1m2.2施工平面布置在斜井內(nèi)設(shè)置：材料堆放區(qū)（距掌子面30m以外）鋼拱架加工平臺（長12m×寬3m）混凝土噴射作業(yè)區(qū)（配備濕噴機組）臨時排水系統(tǒng)（雙側(cè)排水溝+集水井）通風(fēng)排煙系統(tǒng)（2×11kW軸流風(fēng)機）2.3施工進度計劃總工期控制為90天，關(guān)鍵節(jié)點包括：超前地質(zhì)預(yù)報及加固：7天過渡導(dǎo)洞施工：20天左部挑頂施工：25天右部挑頂施工：25天臨時支撐拆除及體系轉(zhuǎn)換：13天三、主要施工方法3.1過渡導(dǎo)洞施工采用"直線挑頂+門式鋼架"組合方案，導(dǎo)洞設(shè)計為變截面結(jié)構(gòu)：漸變段：長4.11m，寬9.44m→5.5m，高8.94m，設(shè)置9榀I25a工字鋼拱架，間距50cm正常段：長11.39m，寬5.5m，高8.94m，設(shè)置22榀I25a工字鋼門架支護參數(shù)：φ6.5鋼筋網(wǎng)（20×20cm），C25噴射混凝土厚31cm，φ42鎖腳錨管（L=4m，每榀8根）3.2挑頂開挖工藝采用"上下臺階+預(yù)留核心土"開挖法，具體步驟：上部弧形導(dǎo)坑：高度5.2m，采用光面爆破，循環(huán)進尺1.0m，炮孔利用率控制在90%以上下部臺階：高度3.74m，滯后上部導(dǎo)坑3-5m，采用短進尺（0.8m）弱爆破核心土預(yù)留：直徑3m，縱向長度2m，作為臨時支撐出碴系統(tǒng)：采用3m3側(cè)卸式裝載機配合15t自卸汽車，碴土通過斜井運輸至洞外棄碴場3.3支護體系設(shè)計3.3.1初期支護鋼拱架：正洞采用I20a工字鋼，間距50cm；過渡段采用I25a工字鋼，間距50cm錨桿系統(tǒng)：拱部φ25中空注漿錨桿（L=4.5m，間距80×80cm），邊墻φ22砂漿錨桿（L=3.5m）鋼筋網(wǎng)：雙層φ6.5鋼筋網(wǎng)，導(dǎo)洞區(qū)20×20cm，正洞區(qū)15×15cm，搭接長度30d噴射混凝土：分兩層施工，初噴5cm封閉圍巖，復(fù)噴至設(shè)計厚度（導(dǎo)洞31cm，正洞26cm）3.3.2臨時支護門式鋼架橫撐：I20a工字鋼，間距1.5m，與主拱架采用螺栓連接臨時仰拱：C20混凝土，厚30cm，內(nèi)設(shè)φ16鋼筋網(wǎng)（20×20cm）鎖腳加固：每榀拱架設(shè)8根φ42×4mm鎖腳錨管，L=4m，注漿壓力1.5-2.0MPa3.4體系轉(zhuǎn)換工藝采用"先支后拆、分級轉(zhuǎn)換"原則：正洞上臺階施工至距交叉口8m時，停止掘進并施做加強環(huán)挑頂施工完成6榀正洞拱架后，安裝臨時橫撐與導(dǎo)洞門架連接正洞掘進超過交叉口10m后，開始拆除臨時支撐，每次拆除不超過2榀拆除順序遵循"先下后上、先橫后豎"原則，每循環(huán)拆除長度≤3m四、關(guān)鍵施工工藝流程4.1超前地質(zhì)預(yù)報與加固地質(zhì)雷達探測：采用SIR-4000型地質(zhì)雷達，探測距離15-20m，分辨率≤10cm超前鉆探：每循環(huán)施做3個φ110mm探孔，深度12m，保留3m保護段預(yù)加固措施：富水段：φ50超前管棚（L=10m，環(huán)向間距40cm）軟弱夾層：φ42小導(dǎo)管（L=5m，注漿壓力1.0-1.2MPa）掌子面封閉：噴射5cm厚C25混凝土+φ22砂漿錨桿（L=3.5m，間距1.0×1.0m）4.2導(dǎo)洞施工流程graphTDA[斜井仰拱回填]-->B[測量放樣]B-->C[導(dǎo)洞上臺階開挖]C-->D[初噴5cm混凝土]D-->E[鋼拱架安裝]E-->F[鎖腳錨管施工]F-->G[鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)]G-->H[復(fù)噴至設(shè)計厚度]H-->I[導(dǎo)洞下臺階開挖]I-->J[仰拱施工]J-->K[進入下一循環(huán)]4.3挑頂施工分步流程圖第一步：施做17m長臨時腳手架（寬4.5m×高4.2m），頂部滿鋪5cm厚木板第二步：左部挑頂超前支護（φ42小導(dǎo)管，L=3.5m，環(huán)向間距40cm）第三步：左部弧形導(dǎo)坑開挖（4.8m寬×5.2m高），循環(huán)進尺1.0m第四步：安裝6榀正洞I20a拱架，與導(dǎo)洞門架焊接連接第五步：左部下臺階開挖及支護第六步：重復(fù)2-5步驟施工右部挑頂段第七步：安裝縱向連接系（φ22鋼筋，環(huán)向間距60cm）第八步：全斷面噴射混凝土封閉4.4監(jiān)控量測流程測點布置：拱頂下沉：每5m設(shè)1個監(jiān)測斷面凈空收斂：每個斷面設(shè)3對測線深基點位移：在交叉口中心設(shè)1個三維測站監(jiān)測頻率：開挖面距監(jiān)測斷面<2D：1次/天2D≤距離<5D：1次/2天5D：1次/周（D為隧道跨度）預(yù)警值：一級預(yù)警：拱頂下沉>10mm/天或累計>10cm二級預(yù)警：拱頂下沉5-10mm/天或累計5-10cm三級預(yù)警：拱頂下沉<5mm/天且累計<5cm五、關(guān)鍵技術(shù)要點5.1鋼拱架加工與安裝加工精度：拱架分節(jié)長度≤4m，彎曲半徑誤差±2cm，連接板角度誤差≤1°安裝工藝：采用U型定位模具控制拱架位置，確保軸線偏差≤5cm拱腳設(shè)置30a槽鋼托梁（長50cm），底部用C25混凝土找平（厚≥30cm）相鄰拱架采用10mm厚鋼板連接，螺栓等級8.8級，每節(jié)點不少于4套縱向連接筋采用雙面焊接，長度≥10d，焊縫高度≥8mm5.2噴射混凝土施工配合比設(shè)計：水泥:砂:碎石:水=1:2.0:1.5:0.45，摻加8%速凝劑（初凝≤5min，終凝≤10min）濕噴工藝：工作風(fēng)壓0.4-0.6MPa，噴頭距受噴面1.0-1.5m噴射順序：自下而上，先凹后凸，螺旋式移動分層厚度：拱部5-6cm，邊墻7-8cm，間隔時間≥15min養(yǎng)護措施：噴射完成后2h開始灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護期≥7d5.3鎖腳錨管施工技術(shù)鉆孔參數(shù)：孔徑50mm，外插角15-20°，深度4.0m（外露30cm）注漿工藝：材料：42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1:1注漿壓力：初壓0.5-1.0MPa，終壓1.5-2.0MPa止?jié){措施：孔口設(shè)置橡膠止?jié){塞，采用雙液注漿泵注漿質(zhì)量檢查：注漿結(jié)束后28d進行抗拔試驗，承載力≥150kN5.4監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理：采用回歸分析方法，預(yù)測最終沉降值：S=S0/(1+ae^(-bt))動態(tài)調(diào)整：當(dāng)實測沉降速率>5mm/d時，縮短開挖進尺至0.5m當(dāng)累計沉降>8cm時，增設(shè)臨時橫撐當(dāng)收斂值達到預(yù)警值70%時，提前施做二次襯砌六、施工機械設(shè)備配置6.1開挖設(shè)備阿特拉斯BoomerXE3C鑿巖臺車（2臺）小松PC200-8液壓挖掘機（1臺）徐工LW500KN裝載機（1臺）宇通YT3621自卸汽車（4臺）6.2支護設(shè)備濕噴機械手（1臺，工作效率≥15m3/h）注漿泵（2臺，最大壓力4MPa）鋼筋彎曲機（1臺，加工能力φ25mm）型鋼切斷機（1臺，切斷能力I25a工字鋼）6.3監(jiān)測與輔助設(shè)備全站儀（1臺，測角精度0.5″）水準(zhǔn)儀（1臺，精度±0.3mm/km）地質(zhì)雷達（1臺，分辨率≤1cm）軸流風(fēng)機（2臺，風(fēng)量≥2000m3/min）七、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)7.1開挖質(zhì)量控制超挖控制：拱部≤15cm，邊墻≤10cm，仰拱≤20cm輪廓平整度：起伏差≤15cm/2m爆破效果：半孔率≥85%（硬巖），≥70%（軟巖）7.2支護施工標(biāo)準(zhǔn)項目允許偏差檢查方法鋼拱架間距±5cm尺量拱架垂直度±2°吊線檢查噴射混凝土厚度-5mm鑿孔檢查鋼筋網(wǎng)保護層≥2cm尺量錨桿拉拔力≥設(shè)計值90%抽檢3%7.3沉降變形控制拱頂最大沉降量≤15cm凈空收斂速率≤5mm/d最終沉降值≤設(shè)計預(yù)留沉降量（10cm）八、安全生產(chǎn)保障措施8.1危險源辨識與控制重大危險源：坍塌、涌水、瓦斯、高處墜落、物體打擊控制措施：每日進行掌子面圍巖穩(wěn)定性評估設(shè)置應(yīng)急逃生通道（寬1.2m×高1.8m）配備2臺備用通風(fēng)設(shè)備瓦斯監(jiān)測儀（報警濃度0.5%）8.2專項安全技術(shù)措施高空作業(yè)防護：作業(yè)平臺設(shè)置1.2m高防護欄桿，滿掛安全網(wǎng)人員佩戴雙鉤安全帶，攀登設(shè)施設(shè)防滑裝置腳手架搭設(shè)后進行承載力試驗（加載1.5倍設(shè)計荷載）爆破安全管理：采用非電毫秒雷管起爆，段間隔≥50ms爆破警戒距離：直線段≥200m，曲線段≥300m瞎炮處理：距瞎炮孔30cm處打平行孔裝藥起爆防坍塌措施：圍巖暴露時間≤6h，開挖至支護完成≤12h監(jiān)控量測數(shù)據(jù)實時傳輸至監(jiān)控中心儲備20榀應(yīng)急鋼拱架及配套支護材料8.3應(yīng)急預(yù)案應(yīng)急組織：成立項目經(jīng)理為組長的應(yīng)急小組，下設(shè)搶險、技術(shù)、醫(yī)療等6個專業(yè)組應(yīng)急物資：抽水設(shè)備：2臺φ150mm水泵（揚程≥50m）支護材料：速凝混凝土50m3，鋼拱架20榀救援設(shè)備：液壓剪擴器2臺，應(yīng)急照明系統(tǒng)3套響應(yīng)流程：事故報告→啟動預(yù)案→現(xiàn)場搶險→醫(yī)療救護→后期處理九、環(huán)境保護措施9.1粉塵控制采用濕噴混凝土工藝，粉塵濃度≤2mg/m3出碴車輛必須加蓋篷布，出場前沖洗輪胎洞內(nèi)設(shè)置3道水幕降塵系統(tǒng)，每50m一道9.2噪音防治高噪音設(shè)備設(shè)置隔音罩，噪音≤85dB爆破時間限定在6:00-22:00之間人員佩戴耳塞，聽力保護值≤80dB9.3廢水處理施工廢水經(jīng)三級沉淀池處理（沉淀時間≥2h）pH值調(diào)節(jié)至6-9后排放油料庫房設(shè)置防滲池（滲透系數(shù)≤10??cm/s）十、施工組織管理10.1組織機構(gòu)成立挑頂施工專項小組，配置：項目經(jīng)理1人，全面負責(zé)施工組織技術(shù)負責(zé)人1人，負責(zé)方案實施與優(yōu)化專職安全員2人，24h現(xiàn)場巡查施工班組4個（開挖、支護、噴砼、機電各1個）10.2管理制度班前技術(shù)交底：每日開工前30min，明確當(dāng)日施工內(nèi)容及安全注意事項"三檢制"：班組自檢→技術(shù)員復(fù)檢→質(zhì)檢工程師終檢領(lǐng)導(dǎo)帶班制度：項目經(jīng)理、總工每月帶班不少于8次獎懲機制：設(shè)立安全質(zhì)量專項獎金，與施工班組績效直接掛鉤10.3技術(shù)檔案管理施工日志：