尾矿库隧洞扩洞施工方案.doc

尾矿库隧洞扩洞施工方案
一、工程概况
1.1 工程背景
本工程为某尾矿库排洪隧洞扩挖工程，原隧洞建于2005年，设计断面为2m×2.5m（宽×高）的城门洞型结构，全长850m，主要承担尾矿库汛期排洪功能。随着尾矿库堆存规模扩大，原隧洞过流能力不足，需将断面扩挖至3m×3.5m（宽×高），设计坡度1.5%，扩挖总量约5200m³，混凝土衬砌总量约1800m³。
1.2 工程地质条件
隧洞穿越地层主要为中风化砂岩，局部夹泥岩夹层，岩石饱和单轴抗压强度25-40MPa。根据地质勘察报告，洞身段存在3处断层破碎带（F1、F2、F3），其中F2断层宽度约1.2m，可能存在涌水风险。地下水位位于洞顶以上3-8m，围岩稳定性分类以Ⅲ类为主，断层带为Ⅳ类围岩。
1.3 主要工程量
项目名称
单位
工程量
备注
石方开挖
m³
5200
中风化砂岩为主
喷射混凝土
m³
380
C25，厚10cm
锚杆支护
根
1260
Φ22×2500mm，间排距1.2m
钢筋网
m²
850
Φ8@200×200mm
二次衬砌混凝土
m³
1420
C30P6，抗渗等级P6
钢拱架支护
榀
85
I18工字钢，断层带加强段
二、施工总体部署
2.1 施工平面布置
施工区设置三个功能分区：
· 洞口作业区：布置空压机站（2台20m³/min空压机）、混凝土搅拌站（JS500型）、材料堆放区及机械设备停放区，采用2.5m高彩钢板围挡隔离。
· 洞内作业区：划分开挖作业面、支护作业面、出碴通道及临时排水系统，设置3处避车洞（尺寸2m×2.5m）。
· 办公生活区：布置在洞口50m外，配备临时宿舍、食堂及卫生间，采用集装箱式活动板房。
2.2 施工顺序
采用“分层分段、先支后挖”的原则组织施工，总体流程如下：
1. 施工准备（洞口加固、排水系统、通风照明）
2. 超前地质预报→测量放线→上部导洞开挖→初期支护
3. 下部扩挖→初期支护→出碴运输
4. 仰拱施工→二次衬砌→伸缩缝处理
5. 竣工验收及清理
2.3 施工进度计划
总工期150天，关键线路如下：
· 施工准备：15天
· 隧洞扩挖及初期支护：90天（日平均进尺9.4m）
· 二次衬砌施工：35天
· 收尾验收：10天
三、主要施工方法
3.1 测量放线
采用全站仪按设计断面每5m测设一组中线及高程控制点，采用激光投线仪控制开挖轮廓线。断层破碎带地段加密至2m一个控制断面，确保开挖轮廓偏差不超过±15cm。每循环开挖前进行掌子面地质素描，与超前预报结果对比分析。
3.2 开挖施工
3.2.1 钻爆设计
采用光面爆破技术，炮孔布置如下：
· 掏槽孔：Φ42mm，孔深3.5m，采用楔形掏槽，装药量0.45kg/m
· 周边孔：Φ42mm，孔距45cm，抵抗线60cm，线装药密度0.25kg/m
· 辅助孔：Φ42mm，孔深3.2m，间排距80cm×80cm
· 起爆网络：非电毫秒雷管（段别1-15段），孔内延时，孔外接力
3.2.2 开挖方式
· Ⅲ类围岩段：全断面开挖，循环进尺3.0m，采用YT-28凿岩机钻孔，每循环炮孔数量约48个。
· Ⅳ类围岩段（断层带）：台阶法开挖，上台阶高2.0m，下台阶高1.5m，循环进尺1.5m，配备钢拱架支护（间距0.8m/榀）。
3.3 支护施工
3.3.1 初期支护
· 喷射混凝土：采用湿喷工艺，配合比水泥:砂:碎石=1:2:2，水灰比0.45，掺加8%速凝剂。喷射前清理岩面，分两层喷射，第一层5cm厚封闭围岩，第二层5cm厚找平。
· 锚杆施工：采用风动凿岩机钻孔，孔径Φ28mm，孔深2.5m，采用M30水泥砂浆锚固，注浆压力0.3-0.5MPa，锚杆外露长度≤5cm。
· 钢筋网铺设：采用Φ8mm钢筋点焊成2m×1m网片，搭接长度30cm，与锚杆焊接固定，保护层厚度≥3cm。
3.3.2 断层带加强支护
针对F2断层破碎带（K0+320-K0+335段）采用复合支护体系：
1. 超前小导管：Φ42×4mm无缝钢管，长4.5m，环向间距30cm，外插角15°，注浆采用1:1水泥浆，压力1.0-1.5MPa。
2. 钢拱架：I18工字钢，间距0.6m/榀，拱架间采用Φ22钢筋连接，每榀拱架设4根锁脚锚杆（长3.0m）。
3. 双层钢筋网：内层Φ8@150×150mm，外层Φ6@100×100mm，喷射混凝土加厚至15cm。
3.4 出碴运输
采用“扒碴机+自卸汽车”运输系统：
· 洞内采用ZWY-80型扒碴机装碴，通过1.2m宽临时轨道（轨距900mm）运输至洞口。
· 洞口设置2台1.5m³侧卸式矿车，由5t电瓶车牵引至弃碴场（距离洞口300m）。
· 弃碴场分层碾压堆放，每层高度不超过2m，边坡坡度1:1.5，设置截排水沟及沉砂池。
3.5 二次衬砌施工
3.5.1 模板工程
采用12m长整体钢模台车（面板厚12mm），模板安装前进行预拼装，检查几何尺寸偏差≤3mm。模板支撑采用Φ48×3.5mm钢管满堂脚手架，立杆间距60cm×60cm，步距1.2m，设置双向剪刀撑。
3.5.2 混凝土施工
· 配合比：水泥:砂:碎石:水=1:1.85:2.65:0.42，掺加8%粉煤灰和2%聚羧酸减水剂。
· 浇筑方式：采用HBT60型混凝土输送泵，从仰拱至拱顶对称分层浇筑，每层厚度不超过50cm，振捣采用Φ50插入式振捣棒，振捣时间30-45s。
· 养护：浇筑完成后12h内覆盖保湿，养护期不少于14天，隧道内温度低于5℃时采用电热毯保温。
3.6 排水与通风
· 排水系统：洞口设置集水井（2m×2m×1.5m），配置2台5.5kW潜水泵（一用一备）。洞内设置双侧排水沟（30cm×30cm），断层带地段增设临时集水坑，配备1.5kW污水泵排水。
· 通风系统：采用压入式通风，洞口布置2台11kW轴流风机，风筒采用Φ800mm阻燃风筒，每100m设置一个风筒转向节，确保洞内风速≥0.25m/s。
四、施工技术措施
4.1 超前地质预报
采用“地质雷达+超前钻探”综合预报方法：
· 地质雷达：采用SIR-4000型雷达，探测距离15-20m，分辨率5cm，每10m扫描一次。
· 超前钻探：在断层带前方30m采用Φ76mm地质钻，钻深20m，判断围岩完整性及涌水情况。
· 当探测到涌水量＞5m³/h时，立即停止开挖，采取超前注浆堵水措施。
4.2 爆破振动控制
为防止振动对原隧洞衬砌及周边岩体的破坏，采取以下控制措施：
· 最大段装药量控制：Ⅲ类围岩≤15kg，Ⅳ类围岩≤8kg
· 爆破振动监测：在洞口及断层带设置3个监测点，采用TC-4850测振仪，振速控制标准≤15cm/s
· 采用毫秒微差爆破，段间隔时间≥50ms，减少地震波叠加效应
4.3 防排水施工
· 防水层施工：在初期支护与二次衬砌之间铺设1.5mm厚EVA防水板，采用无钉铺设工艺，搭接宽度10cm，热熔焊接，焊缝采用气密性检测（气压0.2MPa，保持30min压力降≤10%）。
· 排水盲管：环向盲管采用Φ50mm透水管，间距5m；纵向盲管采用Φ100mm透水管，沿两侧墙角布置，与环向盲管通过三通连接。
五、质量保证措施
5.1 原材料控制
· 水泥、钢筋、防水材料等主要材料需提供出厂合格证及检验报告，进场后按规定进行抽样复试（水泥每200t一批，钢筋每60t一批）。
· 砂石骨料采用水洗机制砂（细度模数2.6-3.0）和5-20mm连续级配碎石，含泥量分别控制在≤3%和≤1%。
5.2 工序质量控制
· 实行“三检制”（自检、互检、交接检），每道工序需经监理验收合格后方可进行下道工序。
· 关键工序控制点：
o 开挖轮廓：每循环检查，超挖≤15cm，欠挖≤5cm
o 锚杆拉拔力：按5%比例抽检，最小值≥设计值90%（设计值150kN）
o 混凝土强度：每50m³留置1组试块，28天抗压强度≥30MPa
5.3 质量通病防治
· 喷射混凝土空鼓：控制骨料含水率（5%-7%），喷射距离保持1.5-2.0m，采用螺旋式喷射轨迹。
· 衬砌裂缝：控制混凝土入模温度（5-30℃），降温速率≤2℃/d，设置伸缩缝（间距15m），采用沥青木板填缝。
六、安全保证措施
6.1 洞口安全防护
· 洞口上方设置5m长管棚（Φ108×6mm钢管），间距30cm，外插角5°，注浆加固。
· 洞口设置挡碴墙（高2m，顶宽1m），配备2台灭火器及消防砂池（2m³），洞口悬挂安全警示标志。
6.2 洞内作业安全
· 爆破作业：严格执行“一炮三检”制度（装药前、爆破前、爆破后），爆破警戒半径300m，爆破后通风15min方可进入。
· 用电安全：采用TN-S接零保护系统，洞内照明采用36V安全电压，每50m设置一个应急照明灯具。
· 高空作业：设置1.2m高防护栏杆，作业人员佩戴双钩安全带，脚手架搭设后需经承载力试验（加载1.2倍设计荷载）。
6.3 应急预案
针对可能发生的涌水、坍塌等突发事件，制定专项应急预案：
· 涌水应急：储备2台大功率排水泵（200m³/h），预备φ150mm排水管50m，成立20人应急抢险队。
· 坍塌应急：配置应急救援通道（Φ800mm波纹管），储备速凝混凝土50m³，与附近医院建立联动机制。
七、环境保护措施
7.1 扬尘控制
· 出碴车辆必须覆盖篷布，洞口设置洗车平台（长10m，宽3m），配置高压水枪冲洗轮胎。
· 弃碴场采取雾炮降尘，堆碴高度不超过设计标高，表面覆盖防尘网（2000目）。
7.2 噪声控制
· 空压机、破碎机等设备设置隔音棚，噪声源边界设置声屏障（高度3m），确保厂界噪声≤昼间70dB、夜间55dB。
· 爆破作业尽量安排在昼间进行，确需夜间施工时，提前办理夜间施工许可并公告周边居民。
7.3 废水处理
· 施工废水经三级沉淀池（总容积50m³）处理，投加PAC絮凝剂（投加量500mg/L），处理后回用至混凝土搅拌或降尘，不外排。
· 生活污水经化粪池处理后，由吸污车定期清运至市政污水处理厂。
八、施工机械设备配置
设备名称
型号规格
数量
功率/能力
用途
空压机
VY-20/7
2台
20m³/min
提供压缩空气
凿岩机
YT-28
6台
1.1kW
钻爆作业
扒碴机
ZWY-80
1台
37kW
洞内装碴
混凝土喷射机
PZ-5
1台
7.5kW
喷射混凝土
混凝土输送泵
HBT60
1台
75kW
二次衬砌混凝土浇筑
钢模台车
12m整体式
1台
-
衬砌模板
轴流风机
SDF-No11
2台
11kW
洞内通风
全站仪
徕卡TS06
1台
测角精度2"
测量放线
九、施工监测
9.1 围岩收敛监测
· 在断层带及洞口段布设10个监测断面，每个断面设置3对测点（顶底、左右边墙）。
· 采用JSS30A型数显收敛仪，初始值在开挖后12h内读取，前7天每天监测1次，15天内每3天监测1次，稳定后每周监测1次。
· 报警值：净空变化速率＞5mm/d或累计变形＞100mm。
9.2 拱顶下沉监测
· 与收敛监测断面同步布设，采用水准仪配合铟钢尺测量，精度±1mm。
· 下沉速率控制标准：Ⅲ类围岩≤3mm/d，Ⅳ类围岩≤2mm/d。
9.3 数据处理
监测数据及时整理分析，绘制时态曲线，当出现异常情况时，立即停止施工，采取加强支护措施（如增设临时仰拱、加密钢拱架等），待围岩稳定后恢复施工。
十、竣工验收标准
10.1 结构尺寸偏差
项目
允许偏差（mm）
检验方法
断面尺寸
+50，-20
激光断面仪，每10m检测
轴线偏差
≤50
全站仪测量
表面平整度
≤8
2m靠尺检查
10.2 功能性检测
· 抗渗性能：衬砌混凝土取3组抗渗试块，试验压力1.2MPa，恒压8h无渗漏。
· 过流能力：进行通水试验，实测流量≥设计值（35m³/s）。
10.3 资料验收
提交完整的竣工资料，包括：
· 施工日志、隐蔽工程验收记录
· 原材料检验报告及试验资料
· 测量放线记录及竣工图
· 监测数据汇总分析报告
本方案针对尾矿库隧洞扩挖工程特点，重点突出了断层带支护、防排水施工及安全控制措施，施工过程中需根据实际地质条件动态调整参数，确保工程质量及施工安全。