鼓鸣隧道施工方案.doc

鼓鸣隧道施工方案
一、工程概况
1.1 项目背景与设计参数
鼓鸣隧道为新柳南高速公路全线控制性工程，采用双向四车道分离式隧道设计标准，设计行车速度120公里/小时。左洞全长3550米，右洞全长3515米，属特长隧道范畴。隧道净空断面采用三心圆结构，建筑限界宽5.0米、高5.0米，设计荷载等级为公路-Ⅰ级。项目由10标、11标共同施工，其中10标负责左洞1780米及右洞2010米施工任务，11标负责左洞1770米及右洞1505米施工任务，采用双向对向开挖工艺。
1.2 工程地质与水文条件
隧道穿越中低山丘陵地貌单元，地面高程介于230-580米之间，相对高差达350米，地形起伏剧烈，沟谷发育呈"V"型。洞身穿越地层主要为燕山期花岗岩，岩体完整性系数0.65-0.85，饱和单轴抗压强度35-80MPa，局部发育辉绿岩脉穿插形成的软弱夹层。根据地质勘察资料，隧道共穿越3条断层破碎带（F1-F3），其中F2断层破碎带宽达15米，主要由碎裂岩及断层泥组成，存在突水突泥风险。
水文地质条件复杂，隧道区地下水类型包括基岩裂隙水和构造裂隙水，最大涌水量预计达800m³/d。洞口段覆盖层厚度5-12米，主要为坡积粉质黏土夹碎石，下伏强风化花岗岩，稳定性较差。施工期间需重点防范岩爆、高地温（实测掌子面温度达38℃）、断层涌水等不良地质问题。
1.3 主要工程量
项目名称
单位
左洞工程量
右洞工程量
备注
开挖土石方
万m³
18.7
18.2
含超挖量
喷射混凝土
m³
4850
4720
C25早强混凝土
锚杆
万根
2.3
2.2
Φ25中空注浆锚杆
钢拱架
榀
1280
1250
I20b工字钢
二次衬砌
m³
7850
7680
C35防水混凝土
防排水系统
m
3550
3515
全包式防水
二、施工总体部署
2.1 施工组织架构
采用"项目经理部-工区-作业班组"三级管理模式，设置隧道专业工程师5人，配置测量、试验、安全等专业技术人员28人。施工高峰期投入作业人员420人，分3个作业面（左洞进口、右洞进口、出口工区）同步施工，实行"两班制"24小时连续作业。
2.2 施工平面布置
洞口场地布置遵循"三区分离"原则，划分办公生活区（占地1500㎡）、材料加工区（2000㎡）、机械设备区（1800㎡）。设置3处混凝土拌合站（HZS90型），配置6套隧道专用通风系统（2×110kW轴流风机），在出口工区建立高压喷雾降温站，确保洞内作业环境温度≤30℃。
2.3 施工进度计划
总工期控制为19个月，采用Project软件进行四级进度管控：
1. 准备阶段（1.5个月）：完成洞口截排水、施工便道、临建工程
2. 洞身开挖阶段（12个月）：左洞平均月进尺296米，右洞平均月进尺293米
3. 二次衬砌阶段（8个月）：滞后开挖面150米平行作业
4. 收尾阶段（1.5个月）：机电安装、装饰及缺陷修复
关键线路节点控制：
· 右洞贯通：开工后14个月
· 左洞贯通：开工后16个月
· 二次衬砌完成：开工后18个月
· 竣工验收：第19个月末
三、主要施工方法
3.1 开挖作业
根据地质条件差异采用分级开挖方案：
1. Ⅲ级围岩段（占比65%）：采用全断面钻爆法，循环进尺3.5米。钻孔采用三臂液压凿岩台车，配置24台Φ42mm钻头，孔深3.8米。周边眼间距45cm，抵抗线60cm，采用Φ25mm乳化炸药，毫秒微差雷管起爆，光面爆破半孔率控制≥90%
2. Ⅳ级围岩段（占比25%）：采用台阶法施工，上台阶高度3.5米，长度5米。上台阶配置1台双臂凿岩台车，下台阶采用人工风钻钻孔。循环进尺2.5米，每日3个循环，月进尺220米。
3. Ⅴ级围岩及断层段（占比10%）：采用CRD工法分四部开挖，每部开挖高度≤3米，宽度≤5米。配置Φ108管棚（长15米）超前支护，循环进尺0.8米，采用短进尺、弱爆破、快支护施工原则。
出碴系统采用"装载机+自卸车"配套方案，Ⅲ级围岩段配置2台ZL50装载机、4台20t自卸车，出碴能力达200m³/h。掌子面配备扒碴机1台，确保碴堆高度≤1.5米，保障后续支护作业空间。
3.2 支护体系设计
采用新奥法施工原理，实施"动态设计、分级支护"：
3.2.1 初期支护（临时支护）
1. 喷射混凝土：分两次施作，初喷3-5cm封闭围岩（掌子面开挖后30分钟内完成），复喷至设计厚度（Ⅲ级10cm、Ⅳ级15cm、Ⅴ级20cm）。采用湿喷工艺，工作风压控制在0.4-0.6MPa，喷头距岩面1.0-1.5米，以确保混凝土密实度≥98%。
2. 锚杆系统：Ⅲ级围岩采用Φ25×5m中空注浆锚杆，间排距1.2×1.2m；Ⅳ/Ⅴ级围岩增设Φ22×3.5m系统锚杆，间排距0.8×0.8m。注浆材料采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1:1，注浆压力0.5-1.0MPa，确保锚固力≥150kN。
3. 钢支撑：Ⅳ级围岩采用I18工字钢，间距1.0米；Ⅴ级围岩采用I20b工字钢，间距0.6米。钢拱架安装偏差控制：高程±5cm，中线±3cm，垂直度±2°。拱脚设置20cm厚C25混凝土垫块，确保承载力≥300kN。
4. 钢筋网：采用Φ8mm钢筋焊接而成，网格间距20×20cm，搭接长度≥30d。喷射混凝土保护层厚度≥3cm，网片与锚杆头焊接固定，确保与围岩密贴。
3.2.2 二次衬砌
在围岩变形稳定后施作（拱顶下沉速率≤0.15mm/d，累计下沉量≤100mm），采用12m液压模板台车整体浇筑。混凝土坍落度控制在160±20mm，罐车运输时间≤45分钟。浇筑采用分层对称布料，每层厚度≤50cm，振捣采用插入式振捣棒（Φ50mm）与附着式振捣器联合作业，确保密实度。
施工缝设置中埋式橡胶止水带（宽30cm）+背贴式止水带（宽40cm）双重防水措施，环向间距12米。仰拱施工采用"先墙后拱"法，与边墙衬砌整体浇筑，形成闭合结构。
3.3 防排水系统
实施"以防为主、防排结合、综合治理"原则：
1. 防水层：采用1.5mm厚EVA防水板+400g/m²无纺布复合系统，采用无钉铺设工艺，搭接宽度10cm，热熔焊接接缝宽度≥1.5cm，充气检测压力≥0.2MPa，保持30分钟无压降。
2. 排水系统：
o 环向排水盲管：Φ50mm透水管，间距5-10米，富水段加密至3米
o 纵向排水盲管：Φ100mm双壁波纹管，设置于边墙底部
o 横向导水管：Φ150mmPVC管，间距15米，坡度2%
o 中央排水沟：宽40cm×深50cm，采用C20混凝土浇筑
3. 注浆堵水：断层破碎带采用超前帷幕注浆，配置Φ91mm注浆管，孔深12米，环向间距30cm。注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，水灰比1:1，凝胶时间控制在30-60秒，注浆终压2.5MPa。
3.4 辅助工程措施
1. 岩爆防治：
o 超前应力解除：掌子面钻设Φ42mm应力释放孔，孔深5米，间距1.5米
o 及时支护：爆破后2小时内完成初喷混凝土，厚度≥5cm
o 岩爆监测：配置微震监测系统，实时监测岩体应力变化
2. 高地温控制：
o 通风降温：采用双机并联通风，风量达800m³/min
o 喷雾降温：掌子面后30米设置喷雾系统，水温控制在15℃
o 个体防护：为作业人员配备冰背心，每2小时轮换作业
3. 断层处理：F2断层段采用"管棚+小导管+注浆"联合加固方案，管棚采用Φ108×6mm无缝钢管，环向间距40cm，注浆采用水泥浆（水灰比0.8:1），单孔注浆量≥5m³。
四、施工难点及应对措施
4.1 岩爆防治技术
针对花岗岩地层岩爆风险（最大地应力达25MPa），建立三级预警机制：
1. 轻微岩爆（弹射岩块≤5cm）：采用高压水喷射掌子面（压力2.5MPa），降低岩体弹性势能，及时喷5cm厚混凝土封闭。
2. 中等岩爆（岩块5-20cm）：实施超前锚杆（长5米）加固，加密钢拱架间距至0.8米，配置防岩爆棚架（采用I14工字钢制作）。
3. 强烈岩爆（岩块>20cm）：暂停开挖，采用应力释放孔（孔径75mm，深8米）预处理，待应力释放72小时后恢复施工，掌子面设置振动监测仪，预警值设为10Hz。
4.2 高地温控制方案
创新采用"三级降温"系统：
1. 一级降温：洞口设置3台制冷机组（总制冷量600kW），将进风温度降至25℃
2. 二级降温：掌子面后50米设置局部制冷机，通过风筒输送冷风（温度8℃）
3. 三级降温：掌子面喷雾系统采用深井水（水温18℃），配合冰块降温（每日投放5吨）
建立温度监测体系，在掌子面、距掌子面100米、200米处设置温度传感器，实时传输数据至监控中心，当温度超过35℃时自动启动预警并增加降温措施。
4.3 断层破碎带施工
F2断层处理专项方案：
1. 超前地质预报：采用TSP203地质雷达+超前水平钻探（孔深30米）组合探测，每循环预报距离25米，确保超前探测盲区≤5米。
2. 超前支护：施作Φ108管棚（长20米）+Φ42小导管（长5米）双重支护，管棚采用地质钻机顶进，小导管外插角10°-15°。
3. 注浆加固：采用前进式分段注浆，段长2.5米，注浆压力由1MPa逐步升至2.5MPa，单孔注浆结束标准为：注浆量达设计值的80%或压力达终压后稳定10分钟。
4. 开挖支护：采用CRD工法，每部开挖循环进尺0.5米，开挖后立即施作I22b钢拱架（间距0.5米）+25cm厚C25喷射混凝土，确保支护及时封闭成环。
4.4 洞口段施工
洞口段采用"零开挖"进洞方案：
1. 截排水系统：洞口上方设置2道截水沟（宽1m×深1m），采用M7.5浆砌片石砌筑，与原有冲沟顺接。
2. 边仰坡防护：坡面喷射10cm厚C20混凝土+Φ6.5钢筋网（间距20cm）+Φ22砂浆锚杆（长3.5米，间距1.5米），坡脚设置2m高挡墙。
3. 超前支护：洞口段施作Φ89管棚（长30米），环向间距40cm，管棚内设置钢筋笼（Φ20主筋+Φ8箍筋），注浆采用水泥浆（水灰比1:1）。
4. 明洞施工：采用明挖法施工，分台阶开挖，每层高度2米，坡面坡度1:0.75，明洞衬砌采用C35钢筋混凝土，厚度80cm，外设防水层及回填土（分层夯实，压实度≥90%）。
五、施工进度保障措施
5.1 资源配置优化
1. 机械设备保障：投入3台三臂凿岩台车（瑞典Atlas）、2台全断面掘进机（备用）、6台混凝土喷射机，建立设备台账，实行"三定"管理制度（定人、定机、定岗），设备完好率保持≥95%。
2. 材料供应保障：建立2000m³水泥罐3个、5000m²钢材堆场，主要材料储备量满足15天施工需求实行材料进场"三检制"（检验、试验、验收），不合格材料严禁使用。
3. 人力资源保障：与3家劳务公司签订长期合作协议，建立200人后备劳务队伍。开展岗前培训，特种作业人员持证上岗率100%，每月组织技能比武活动，提高作业效率。
5.2 技术创新应用
1. 信息化管理：应用BIM技术进行三维建模，实现施工全过程可视化管理。建立隧道监控量测系统，布设拱顶下沉、净空收敛测点，频率为1-2次/天，数据实时传输至管理平台。
2. 新工艺应用：
o 液压自行式仰拱栈桥：跨度12米，承载能力50t，实现仰拱施工与出碴平行作业
o 湿喷混凝土技术：采用TK961湿喷机，喷射效率达20m³/h，回弹率控制≤15%
o 智能张拉系统：二次衬砌预应力张拉采用智能控制系统，应力误差≤±1%
3. 科研攻关：成立"高地温隧道施工技术研究"课题小组，与高校合作开发新型降温材料，掌子面温度较传统方法降低5-8℃，月均节约降温成本12万元。
5.3 进度管控机制
1. 三级计划管理：
o 总进度计划：明确关键线路节点控制目标
o 月进度计划：分解至各作业面，每月25日召开进度分析会
o 周进度计划：细化至每日工作量，实行周考核、月兑现
2. 进度预警机制：当实际进度滞后计划5%时，启动黄色预警，增加资源投入；滞后10%时启动红色预警，调整施工方案，必要时采取三班制连续作业。
3. 激励约束措施：设立进度专项奖金，完成周计划奖励2万元，月计划奖励5万元；未完成计划扣罚相应金额，连续两个月未完成计划更换作业班组。
六、质量安全保障体系
6.1 质量管理措施
1. 质量目标：分项工程合格率100%，优良率≥95%，杜绝重大质量事故，争创"国家优质工程"。
2. 质量控制要点：
o 开挖轮廓：采用激光断面仪检测，超挖量控制≤15cm/㎡
o 喷射混凝土：厚度采用凿孔法检测，每10米检查一个断面，每个断面测5点
o 锚杆拉拔：每300根锚杆抽检1组（3根），拉拔力≥设计值的90%
o 二次衬砌：采用无损检测（地质雷达），空洞面积≤0.1㎡/100㎡
3. 试验检测保障：建立工地试验室（通过CMA认证），配备压力试验机、抗渗仪等设备32台套，试验人员8人，确保检测频率满足规范要求。
6.2 安全生产管理
1. 安全目标：实现"五杜绝"（杜绝死亡事故、杜绝重大设备事故、杜绝重大火灾事故、杜绝重大坍塌事故、杜绝重大交通事故），轻伤率控制在3‰以内。
2. 安全防护措施：
o 掌子面：配备2台自救器、4台应急照明灯具，设置逃生通道指示牌
o 用电安全：采用TN-S接零保护系统，洞内每隔50米设置应急照明配电箱
o 通风防尘：配置2台除尘风机，掌子面粉尘浓度控制≤2mg/m³
o 高风险作业：制定专项施工方案，实行"作业许可"制度，作业前进行安全技术交底
3. 应急管理：编制12项应急预案（岩爆、涌水、火灾等），每季度组织1次应急演练。建立应急物资储备库，储备应急照明、通讯设备、医疗救护器材等物资，满足30人应急需求。
6.3 环境保护措施
1. 水环境保护：设置3级沉淀池（总容积500m³），施工废水经处理达标后排放；生活污水采用一体化处理设备（处理能力50m³/d），处理后用于场地绿化。
2. 大气污染防治：拌合站设置封闭式料仓，出入口安装洗车平台；运输车辆加盖篷布，出场前冲洗轮胎；爆破作业采用低尘炸药，掌子面喷雾降尘。
3. 噪声控制：高噪声设备设置隔音棚，昼间噪声≤70dB，夜间≤55dB；合理安排施工时间，避免夜间进行爆破作业。
4. 固体废弃物处理：设置分类垃圾桶，生活垃圾由环卫部门定期清运；弃碴场选址于指定地点，分层碾压，坡面植草绿化，防止水土流失。
七、监控量测与信息化管理
7.1 监控量测体系
按照《公路隧道施工技术规范》要求，实施"必测+选测"项目监控：
1. 必测项目：
o 洞内外观察：每日1次，记录掌子面地质、支护状态
o 拱顶下沉：采用水准仪+铟钢尺，精度±1mm，测点布置于拱顶及左右拱腰
o 净空收敛：采用收敛计，精度±0.1mm，测点布置于起拱线、拱顶下1米处
o 地表沉降：洞口段50米范围布设沉降观测点，间距5米，监测频率1次/天
2. 选测项目：
o 围岩内部位移：采用多点位移计，埋深10米，监测频率1次/2天
o 锚杆轴力：采用锚杆测力计，每100米布设1组，每组3根
o 钢拱架应力：采用应变计，安装于钢拱架上下缘，监测频率1次/天
o 围岩压力：采用压力盒，布置于拱顶、拱腰、边墙，监测频率1次/2天
7.2 数据处理与反馈
建立监控量测数据处理中心，采用Excel+Origin软件进行数据分析：
1. 数据整理：每次量测数据及时录入数据库，绘制时态曲线（时间-位移曲线）
2. 数据分析：采用回归分析方法（指数函数、对数函数）预测最终位移，判断围岩稳定性
3. 反馈机制：当监测数据超预警值时，立即停止施工，分析原因并调整支护参数经设计单位确认后恢复施工
7.3 信息化管理平台
应用隧道施工管理信息系统，实现"五化"管理：
1. 进度可视化：通过BIM模型展示施工进度，与计划进度对比分析
2. 质量可追溯：建立质量追溯系统，每个工序对应唯一二维码，扫码可查看施工记录、检测报告
3. 安全实时监控：洞内安装视频监控系统（每500米1个摄像头），掌子面配备人员定位系统，实时掌握人员分布
4. 物资动态管理：采用RFID技术对主要材料进行跟踪管理，实现库存预警、消耗分析
5. 成本动态核算：每月进行成本核算，与预算对比分析，偏差率控制在±5%以内
八、验收标准与流程
8.1 分部分项工程验收
1. 检验批验收：由监理工程师组织，施工单位质检员参加，验收内容包括：
o 主控项目：必须全部符合设计要求
o 一般项目：允许偏差项目合格率≥80%，且不合格点不影响结构安全和使用功能
2. 分项工程验收：由监理工程师组织，施工单位项目技术负责人参加，验收合格标准为：
o 所含检验批全部合格
o 质量控制资料完整
o 观感质量符合要求
3. 分部工程验收：由建设单位组织，监理、设计、施工单位参加，验收合格标准为：
o 所含分项工程全部合格
o 质量控制资料完整
o 有关安全和功能的检测资料完整
o 主要功能项目的抽查结果符合要求
o 观感质量符合要求
8.2 竣工验收准备
1 竣工资料编制：按照《公路工程竣工文件编制办法》要求，编制竣工文件，包括：
o 工程管理文件：施工组织设计、技术交底、会议纪要等
o 质量保证文件：试验报告、检测记录、隐蔽工程验收记录等
o 测量监测文件：导线点复测记录、监控量测数据等
o 竣工图表：竣工平面图、纵断面图、横断面图等
2. 工程实体准备：
o 清理隧道内杂物，修复衬砌表面缺陷
o 检查排水系统畅通情况，清理排水沟内淤积物
o 安装隧道照明、通风、消防等设施，调试正常运行
3. 专项验收：
o 消防验收：由消防部门组织，检查消防设施配置、疏散通道等
o 环保验收：由环保部门组织，检查污水处理、噪声控制等措施落实情况
o 档案验收：由档案管理部门组织，检查竣工资料完整性、规范性
8.3 竣工验收流程
1. 施工单位自检：完成全部工程内容后，施工单位进行自检，合格后向监理单位提交竣工申请报告。
2. 监理单位评估：监理单位收到申请后，组织竣工预验收，编制工程质量评估报告。
3. 建设单位验收：建设单位组织设计、施工、监理等单位进行竣工验收，成立验收委员会，分为外观组、资料组、实测组进行检查。
4. 验收结论：验收委员会根据检查结果，形成竣工验收鉴定书，分为"合格"或"不合格"。合格工程由建设单位组织办理移交手续，不合格工程由施工单位限期整改后重新验收。
八、结论与建议
鼓鸣隧道作为新柳南高速公路的控制性工程，施工条件复杂，技术难度大。通过采用新奥法施工技术，实施动态设计与信息化管理，成功克服了岩爆、高地温、断层破碎带等不良地质条件影响，确保隧道顺利贯通。施工过程中创新应用的高地温控制技术、断层超前加固技术、信息化管理平台等，为类似工程提供了宝贵经验。
建议后续运营单位加强隧道养护管理，重点关注以下方面：
1. 定期检查衬砌结构完整性，特别是断层破碎带位置的变形情况
2. 维护排水系统畅通，防止冬季结冰影响行车安全
3. 定期检测通风、照明、消防等设施，确保正常运行
4. 建立隧道健康监测系统，实时掌握结构受力状态，及时发现病害并采取修复措施
通过科学管理、技术创新和严格控制，鼓鸣隧道施工质量达到优良标准，为新柳南高速公路如期通车奠定了坚实基础，对促进广西区域经济发展具有重要意义。