港口收费站隧道施工方案.doc

港口收费站隧道施工综合技术方案
一、工程概况
1.1 项目总体特征
本工程为沿海深水港区配套隧道工程，全长3.8公里，采用双洞双向四车道设计标准，单洞建筑限界宽12.5米、高5.5米，净空面积68.75平方米。隧道穿越淤泥质海岸与基岩复合地层，最大埋深45米，其中海域段长1.9公里，陆域段1.9公里，设置3处车行横通道、8处人行横通道及2座海底通风竖井（深度分别为62米、58米）。项目总工期36个月，预算总投资18.7亿元，建成后将实现港区陆域与岛区的全天候交通连接，设计通行能力为日均1.2万辆标准车。
1.2 工程地质条件
区段划分
长度(米)
主要地质特征
围岩级别
特殊地质问题
陆域进口段
650
第四系松散堆积层，含碎石粉质黏土
V级
浅埋偏压、地表沉降
过渡段
250
强风化花岗岩，节理裂隙发育
IV级
涌水、局部坍塌
海域主隧道
1900
中风化花岗岩为主，夹3处断层破碎带
III-IV级
高水压(最大0.6MPa)、岩爆风险
岛域出口段
1000
中风化凝灰岩，局部夹软弱夹层
IV级
高地温(32-35℃)、瓦斯聚集
1.3 水文气象条件
施工区域受潮汐影响显著，最高潮位+4.8m，最低潮位-1.2m，最大潮差6.0m。台风季节（6-10月）最大风力可达12级，年平均降水量1200mm，其中梅雨季（4-5月占全年40%。海水氯离子浓度2.8-3.2%，对钢结构具有强腐蚀性。
二、施工总体部署
2.1 施工分区与流程
采用"两端掘进、中间竖井辅助"的施工总体布局，划分为三个独立工区：
· 陆域工区：负责进口段650m施工，采用明挖法+暗挖法组合工艺
· 海域工区：承担1900m海底隧道主体施工，采用盾构法施工
· 岛域工区：实施出口段1000m施工，采用新奥法施工
· 辅助系统：设置2座通风竖井（直径8m），兼作施工通道及永久通风设施
2.2 施工平面布置
施工总平面布置遵循"三区分离、永临结合"原则，主要包括：
· 陆域施工区：设置盾构机组装车间（30m×60m）、管片预制厂（月产能1500环）、混凝土搅拌站（HZS120型）、材料仓库及办公生活区
· 海域作业区：布置盾构始发井（18m×45m×22m深）、泥浆处理系统（处理能力200m³/h）、海底注浆站
· 岛域施工区：配置隧道出碴系统、二次衬砌作业线及空压机站（供风量40m³/min）
2.3 施工进度计划
采用Project软件进行四级进度管控，关键节点如下：
1. 施工准备阶段（第1-3个月）：场地平整、临时设施建设、设备进场调试
2. 陆域段施工（第4-12个月）：明挖段结构施工、暗挖段初期支护
3. 海域段施工（第8-28个月）：盾构机组装调试、海底隧道掘进（月均进尺80m）
4. 岛域段施工（第10-26个月）：新奥法开挖支护、二次衬砌
5. 竖井施工（第6-15个月）：两口通风竖井同步施工
6. 附属工程（第25-33个月）：横通道、机电安装、路面工程
7. 联调联试（第34-36个月）：系统调试、竣工验收
三、主要施工方法
3.1 陆域段施工技术
3.1.1 明挖段施工
采用分层开挖法，每层开挖深度2.5m，边坡坡率1:1.5，坡面采用喷射混凝土+锚杆（φ22，L=3.5m，间距1.5m×1.5m）联合支护。基坑周边设置φ800mm钻孔灌注桩（间距1.2m）+止水帷幕（φ600mm高压旋喷桩），坑内设置轻型井点降水系统。
3.1.2 暗挖段施工
V级围岩段采用CRD工法（交叉中隔壁法），分4个导洞开挖，循环进尺0.5m，初期支护参数：
· 喷射C25混凝土，厚25cm
· I20a型钢拱架，间距0.6m/榀
· φ42小导管（L=4.5m，注浆压力1.0-1.5MPa）
· 系统锚杆（φ25，L=4.0m，间距1.0m×1.0m）
3.2 盾构隧道施工工艺
3.2.1 盾构选型与配置
选用直径13.6m泥水平衡盾构机，刀盘配置：
· 中心滚刀（φ200mm）18把
· 正面刮刀48把
· 边缘刮刀24把
· 超挖刀4把（可伸缩）
同步配置：
· 泥浆制备系统（膨润土+CMC+纯碱）
· 管片拼装机（真空吸盘式）
· 同步注浆系统（双液注浆，水灰比1:1.2）
3.2.2 盾构掘进控制
· 掘进参数：土压平衡模式（0.8-1.2bar），推进速度30-50mm/min，刀盘转速1.2-1.8r/min
· 管片拼装：采用通用楔形管片（宽度1.5m，厚度0.5m），错缝拼装，螺栓扭矩400-500N·m
· 同步注浆：注浆压力0.3-0.5MPa，注浆量3.5-4.0m³/环，初凝时间4-6h
3.3 新奥法施工技术
3.3.1 开挖方法
· IV级围岩段：台阶法施工，上台阶高度5.0m，循环进尺1.5m，采用光面爆破（周边眼间距45cm，抵抗线60cm，装药量0.25kg/m）
· III级围岩段：全断面法施工，循环进尺3.0m，采用毫秒微差爆破
3.3.2 支护体系
· 初期支护：喷射C25混凝土（厚20cm）+格栅拱架（I18型钢，间距1.2m）+系统锚杆（φ22，L=3.5m）
· 防水层：1.5mm厚EVA防水板+土工布缓冲层，采用无钉铺设工艺
· 二次衬砌：C35P8防水混凝土，厚度50cm，采用12m液压钢模台车浇筑
3.4 竖井施工技术
采用"反井钻机+正井扩挖"施工工艺：
1. 先导孔施工（φ216mm），钻进深度62m/58m
2. 反井扩挖（φ2.4m）形成溜渣通道
3. 正井扩挖至设计直径8m，采用短段掘砌（段高2.0m）
4 井壁结构：C30P8混凝土（厚60cm）+φ25环向钢筋（间距20cm）
四、特殊地质段处理措施
4.1 高水压断层处理
1. 超前地质预报：采用TSP203系统+地质雷达组合预报，探测断层位置及规模
2. 预加固措施：φ108管棚（L=15m）+小导管（φ42，L=5m）注浆加固，注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆（水灰比1:1，初凝时间30-60s）
3. 排水措施：设置集水井（2m×3m×2m）+排水泵（扬程100m，流量100m³/h）
4. 开挖支护：缩短循环进尺至0.5m，型钢拱架间距加密至0.6m/榀，采用双层钢筋网（φ8，间距15cm×15cm）
4.2 岩爆防治技术
1. 预测分级：采用RQD值+地应力测试综合判定岩爆等级（轻微-中等）
2. 防治措施：
o 弱化措施：超前钻孔卸压（φ50mm，L=10m，间距1.5m）
o 加固措施：及时喷射混凝土（厚5cm）封闭围岩，安装预应力锚杆（φ25，L=4.5m，预紧力100kN）
o 防护措施：施工人员佩戴防冲击头盔，台车设置防护网
4.3 瓦斯治理措施
1. 监测系统：洞内设置固定式瓦斯传感器（报警浓度0.5%，断电浓度1.0%），便携式检测仪每工班检测不少于3次
2. 通风措施：压入式通风（风量2000m³/min），风筒距掌子面距离≤5m
3. 防爆措施：采用防爆型施工设备，电线电缆采用铜芯绝缘线，设置静电接地系统
4. 应急措施：配备正压式呼吸器（10台），设置避难硐室（配备供氧系统、通讯设备）
五、施工测量与监控量测
5.1 测量控制网
建立三级控制网体系：
1. 首级控制网：GPS四等平面控制网（点位中误差≤15mm）
2. 加密控制网：全站仪导线测量（测角中误差≤2.5″，边长相对中误差1/40000）
3. 施工控制网：洞内导线测量（每50m设一个测站，采用双测回观测）
5.2 监控量测体系
5.2.1 必测项目
监测项目
监测仪器
监测频率
控制标准
洞内外观察
目测+数码相机
每次开挖后
无明显裂缝
周边位移
全站仪收敛计
1-15天：1次/天
≤50mm
拱顶下沉
水准仪+铟钢尺
16-30天：1次/2天
≤30mm
地表沉降
水准仪+测微器
1-3个月：1次/周
≤60mm
5.2.2 选测项目
· 围岩体内位移（多点位移计）
· 锚杆轴力（应力计）
· 衬砌应力（应变计）
· 孔隙水压力（渗压计）
六、安全文明施工措施
6.1 安全管理体系
1. 组织机构：成立安全生产领导小组，设置专职安全员5名，配备安全监督车2辆
2. 制度建设：实施"三级安全教育"，特种作业人员持证上岗率100%
3. 应急管理：编制12项专项应急预案（坍塌、涌水、火灾等），每季度组织一次应急演练
6.2 专项安全措施
6.2.1 海上施工安全
· 施工船舶配备AIS定位系统、救生衣（每人1件）、救生筏（每船2艘）
· 设置警戒区（半径500m），配备警戒船24小时值班
· 台风预警响应：风力≥8级时停止作业，人员设备撤离至安全区域
6.2.2 地下施工安全
· 掌子面照明亮度≥30lux，巷道每隔50m设应急照明
· 供风系统：双回路供电，备用空压机（20m³/min）
· 爆破作业：采用电雷管起爆，爆破警戒半径300m，设置声光报警系统
6.3 环境保护措施
1. 噪声控制：选用低噪声设备，昼间≤70dB，夜间≤55dB，设置隔声屏障（高度3m）

2. 扬尘控制：施工便道硬化（20cm厚C20混凝土），出入口设置洗车平台，雾炮机（覆盖率100%）
3. 废水处理：设置三级沉淀池（总容积500m³），pH值控制6-9，悬浮物≤100mg/L
4. 固废处理：建筑垃圾分类存放，弃碴场设置挡碴墙（高度5m）+截排水沟，植被恢复率100%
七、质量保证体系
7.1 质量管理措施
1. 材料控制：建立材料台账，每批钢材、水泥、防水材料进场检验率100%
2. 工序控制：实行"三检制"（自检、互检、交接检），关键工序设置质量控制点
3. 试验检测：建立工地试验室（CMA认证），混凝土试块留置率100%，抗渗试验每组6个试件
7.2 质量通病防治
1. 隧道渗漏水：防水层施工前进行基面处理（平整度≤5cm/2m），变形缝采用中埋式止水带+背贴式止水带双重防水
2. 混凝土裂缝：控制入模温度≤30℃，内外温差≤25℃，采用低水化热水泥（32.5级矿渣水泥）
3. 管片错台：拼装前清理粘结面，螺栓预紧力达到设计值（450N·m），同步注浆饱满
八、施工机械设备配置
8.1 主要施工设备
设备名称
型号规格
数量
功率/能力
用途
泥水平衡盾构机
Φ13.6m
1台
总功率2800kW
海底隧道掘进
三臂凿岩台车
H138
2台
工作半径8.5m
新奥法开挖
液压钢模台车
12m
2台
液压系统25MPa
二次衬砌
湿喷机
TK961
4台
生产率5m³/h
初期支护喷射混凝土
反井钻机
LM-200
2台
钻孔直径2.4m
竖井施工
装载机
ZL50GN
4台
斗容3m³
出碴、装料
自卸汽车
25t
15台
载重25t
渣土运输
混凝土搅拌站
HZS120
2座
生产率120m³/h
混凝土生产
8.2 设备管理措施
1. 维保制度：实行"定人、定机、定岗"责任制，建立设备台账和维保记录
2. 备品备件：关键部件储备量满足3次更换需求（盾构刀具、液压元件等）
3. 应急保障：配置2台200kW柴油发电机作为备用电源，确保连续施工
九、应急预案
9.1 重大风险处置
9.1.1 盾构机被困处理
1. 立即停止掘进，分析被困原因（刀具磨损、掌子面坍塌等）
2. 采用气压开舱作业（气压≤0.3MPa），配备高压氧舱和医疗保障组
3. 备用方案：从地面打救援井（直径3m）至盾构机位置
9.1.2 大规模涌水处置
1. 启动应急预案，立即撤离人员，关闭掌子面防水闸门
2. 采用双液注浆（水泥-水玻璃）封堵涌水通道，注浆压力≥静水压力1.5倍
3. 增加排水能力：启动备用排水泵，临时敷设φ300mm排水管
9.2 应急资源配置
· 物资储备：应急食品（3天用量）、饮用水、急救药品、照明设备
· 设备配置：应急发电机（200kW）、抽水机（150m³/h）、通讯设备（卫星电话2部）
· 队伍建设：组建20人应急抢险队，定期开展专业培训
十、结论与建议
本施工方案基于项目地质条件和工期要求，采用多种先进施工工艺组合，重点解决了高水压、岩爆、瓦斯等特殊地质问题。实施过程中需注意：
1. 加强超前地质预报，动态调整施工参数
2. 严格控制盾构掘进速度与注浆质量，确保海底隧道施工安全
3. 强化全过程监控量测，及时反馈信息指导施工
4. 做好台风、潮汐等自然灾害的预警防范工作
通过科学管理、技术创新和精细化施工，可确保项目优质高效完成，为类似工程提供借鉴经验。