大沙沟隧道施工方案

大沙沟隧道施工方案1工程概况1.1概述【1＃公路】1＃隧道在大沙沟沟口下游侧进洞（进口里程K1+065.00，高程419.29m），隧道从大沙沟下通过，绕避左岸泄洪洞尾水洞、厂房尾水洞、电站地下厂房、导流洞等工程区及河岸陡峭地形段，在大坝上游约1.40km位置兴田沟沟口下游侧出洞（出口里程K4+948.00，高程441.28m），全长3883m；洞内设平面交叉连接至左岸厂房尾水洞平台【102＃公路】、至厂房和安装间【101＃公路】、至上游围堰【103＃公路】，隧道总体走向平行金沙江。【1＃公路】1＃隧道为单洞双向交通隧道，公路等级为露天矿山二级公路，隧道净空12.0×5.0m，进厂交通段最大纵坡3％（施工临时交通段最大纵坡：5.5％），路面结构类型为钢纤维混凝土路面（fcm=6.0MPa），地震基本烈度为Ⅷ度。隧道工程主要项目包括洞口明挖、坡面防护、超前支护、洞挖、喷锚支护、钢支撑、防水层、砼衬砌、路面砼及隧道永久照明、消防设施等。隧道主要施工技术特性见下表所示。隧道施工工程特性表洞长(m)围岩类别、洞长（m）主要工程量ⅡⅢⅣⅤ明挖（m3）洞挖（m3）砼（m3）喷砼（m3）型钢（kg）锚杆（根）钢筋（kg）38833010090366310980487334117731156012929439217927640881.2工程地质条件(1)隧洞进口段K1+065.00～K1+128.00隧洞进口段，长63m，基岩裸露，边墙及底板为二叠系峨眉山玄武岩第十三层（P2β13）顶部角砾集块熔岩、紫红色凝灰岩，顶拱为第十四层（P2β14）下部致密状玄武岩，强度较高，地层产状平缓，岩体风化卸荷较强烈，据地质调查估计，弱风化水平深度约40～50m；强卸荷水平深度约10～15m；弱卸荷水平深度约40～50m。岩体多发育短小裂隙，优势方向主要有3组：①N30°W/SW∠70～80°，延伸长1～2m，普遍张开2～3cm；②SN/W∠70～80°，延伸长2～3m，闭合无充填；③N30°E/SE∠20～30°，延伸长1～2m，闭合无充填。地表水流丰富，应有相应的排水措施，围岩类别以Ⅲ类为主，隧洞围岩稳定性差，应加强支护处理措施。洞脸边坡稳定受风化卸荷控制，构造裂隙延伸短小，整体稳定性较好，注意局部掉块现象，开挖坡比为1：0.75，并采取支护处理措施。洞口顶拱附近为大砂沟的沟口，沟谷切割较深，常年均有水流，洪水期流量可达1～5m3/s，应加强排水处理措施。（2）隧洞洞身段K1+128.00～K4+898.00隧洞洞身段，长3770m，上覆埋深一般150～300m，最大可达400m以上，地层为二叠系峨眉山玄武岩第3～13层（P2β3～P2β13），岩性为致密状玄武岩、斑状玄武岩、含斑玄武岩、玄武质角砾集块熔岩等，岩体新鲜，强度高。地层产状平缓，层间、层内错动带较发育，隧洞线将遇到C3～C12等10个岩流层界面，均有不同程度的构造错动，错动强度由低高程向高高程逐渐增强，主要集中分布在12-13（C12）、9-10（C9）、8-9（C8）、7-8（C7）之间，破碎带宽度一般厚5～10cm，局部可达20～30cm，错动带物质大多为0.5～3cm的玄武岩角砾、碎块，夹少量岩屑，极少含泥。层内错动带在各岩流层中随机分布，主要集中分布在8层中部、6层中部、5、4层等部位，次为9、7、12层，而10、11、13层较少，据坝区勘探揭示，错动带长度以20～50m为主，小于10m和大于100m的较少，破碎带宽度一般为2～5cm，局部可达10～20cm，由角砾、碎块组成，含少量岩屑，极少含泥。隧洞深埋部位地应力的最大主应力σ1=16～20Mpa，方向N60°～70°W，属中等应力区，围岩强度应力比S＞4。隧洞沿线为基岩裂隙水，岩体透水性微弱，地下水不活跃，洞壁一般干燥。隧洞沿线岩体新鲜完整，嵌合紧密，岩体多呈块状～次块状结构，地应力量值中等，地下水不活跃，围岩稳定性较好，以Ⅴ～Ⅵ类围岩为主，具备成硐条件。层间、层内错动带发育段围岩稳定性较差，为Ⅲ类。（3）隧洞出口段K4+898.00～K4+948.00隧洞出口段，长50m，上覆埋深一般10～30m，最大可达50m。地表分布大片崩坡积覆盖层，厚度一般3～5m，最大可达10m，粒径大小相差较大，结构松散。基岩为二叠系峨眉山玄武岩第四层（P2β4）中上部，岩性为含斑玄武岩、角砾集块熔岩，强度较高，岩体风化卸荷较强，据地质调查估计，弱风化水平深度约40～50m；强卸荷水平深度约10～15m；弱卸荷水平深度约40～50m。岩体多发育短小裂隙，优势方向主要有3组：①N20～30°W/SW∠70～80°，延伸长2～3m，普遍张开2～3cm；②SN/W∠70～80°，延伸长2～3m，微张；③N30～40°E/SE∠20～30°，延伸长1～2m，闭合无充填。由于靠近兴田沟，地表水流丰富，应作好相应的排水措施，围岩类别以Ⅲ类为主，隧洞围岩稳定性差，应加强支护处理措施。1.3隧道衬砌及施工支护【1＃公路】1＃隧道围岩地质条件较好，仅作为施工交通的Ⅴ类、Ⅵ类围岩隧道段采用喷锚支护衬砌，其余隧道段均采用复合衬砌。隧道进出口段、偏压隧道段Ⅱ类围岩段：利用超前小导管进行超前支护，采用台阶法开挖，开挖后及时完成喷锚支护和钢支撑组成的初期支护系统，并在施工监测围岩变形基本稳定后，及时进行二次模筑钢筋混凝土衬砌。隧道Ⅲ类围岩段：利用超前锚杆进行超前支护，采用台阶法或全断面开挖，开挖后及时进行初期喷锚支护（裂隙组合不利于围岩稳定段，同时设置格栅钢架支撑），并在施工监测围岩变形基本稳定后，及时进行二次模筑钢筋混凝土衬砌。隧道Ⅳ类、Ⅴ类、Ⅵ类围岩段：采用全断面开挖，开挖后及时进行初期喷锚支护，并在施工监测围岩变形基本稳定后，进行二次模筑混凝土衬砌，对仅作为施工交通的Ⅴ类、Ⅵ类围岩隧道段不进行二次模筑混凝土衬砌。隧道衬砌及支护参数见下表。隧道衬砌及支护参数表围岩类型初期支护二次衬砌砼喷层锚杆超前支护钢架拱墙仰拱路面部位直径长度间距环×纵部位直径长度间距环×纵型号间距mmmmmmmmmmmmmmmmmII类250拱墙φ253.51.0×0.8拱Φ426.00.4×4.2型钢0.8900500320III类150拱墙φ253.51.0×1.0拱φ254.50.4×3.0700320IV类120拱墙φ253.01.2×1.0500320V类100拱φ252.51.0×1.0300320Ⅵ类50拱φ252.51.2×1.23003202施工布置2.1风、水、电供应（1）施工供风隧道进出口明挖段主要采用CM351（自带风）、YQ100B以及手风钻开挖，采用21m3/min和9m3/min移动式柴油空压机解决潜孔钻和手风钻的供风。洞挖段开挖主要采用BOOMER353E三臂凿岩台车（用电）；锚杆主要利用各工作面三臂凿岩台车闲置时间施工，以手风钻辅助施工；喷锚主要采用一部砼喷车（用电）施工，并在各工作面配置一台湿喷机辅助施工。供风主要解决锚杆及喷锚施工时的辅助用风，在隧道进、出口及102#支洞口附近各布置一座30m3/min空压站，采用6″钢管引至工作面。（2）施工供水1#隧道进口工作面在大沙沟沟口附近的▽440m高程台阶上修一150m3水池（1#水池），雨季从1#隧道进口的大沙沟内取水，在枯水期可用水泵从江中抽水补给；1#隧道出口工作面在兴田沟▽460m阶地上建一100m3（2#）的生产用水池，用2″钢管从1#隧道出口的兴田沟内取水。102#公路隧道工作面在洞口附近设一50m3水池（3#水池），用2″钢管与下游1#水池连接，雨季时引管从附近沟内引水。各工作面供水均从对应的水池用4″钢管引至洞口位置，再用2″钢管接至工作面。（3）施工供电、照明及通讯在隧道进口设置一台500KVA变压器、出口及102#公路支洞口各设置一台400KVA变压器，供洞口轴流风机、空压站及沿线照明等用电。距各工作面150～200m再设置一台400KVA移动式变压器，供各个工作面三臂凿岩台车、钢模台车、砼喷车及水泵等设备用电及工作面照明用电。前期施工在业主供电线路未提供前，在各洞口配备一台150KW的柴油发电机组，供洞口轴流风机及沿线照明用电；在各工作面配备一台250KW柴油发电机组，供三臂凿岩台车、钢模台车、水泵等用电及工作面的照明用电；配备一台150KW的移动式柴油发电机组，供砼喷车用电。洞内非作业地段采用220V白织灯照明，开挖、支护工作面使用投光灯照明，照明度满足要求。隧道施工各工作面采用无线通讯设备进行联系。2.2施工通风隧道进、出口及102#支洞口各安装两台55KW的轴流式风机，配两根1m直径加肋软风筒接至工作面。各工作面均采用正负压混合式通风，爆破后洒水降尘，并做好个人防护。2.3施工排水隧道进、出口工作面均为下坡施工，施工废水及地下渗水在工作面用污水泵汇水至移动泵站，然后由移动泵站排出洞外，移动泵站由2-3m3的自制铁皮水箱加一台潜水泵组成，排水管为6″钢管用法兰盘连接，沿洞线布置。2.4施工道路及碴场规划1＃隧道进口位于现有道路上方，为便于及早将施工设备运至【1＃公路】进洞口施工，拟修一条施工支路R1-1，起点为【11＃公路】与左岸乡村公路的交点，终点至【11＃公路】与R1公路的平交点，全长约75m，最大纵坡约10%，路面宽度7.0m。隧道出口紧靠现有道路，其高程较现有道路稍高，可结合区域地形沿坡修筑R2临时施工道路：起点为【1＃公路】出洞口K4+948.00，接左岸原有乡村公路，终点为豆沙溪沟碴场，全长约700m，路面宽度为5～7m，最大纵坡约10%，作为K3+100.00～K4+948.00的洞挖出碴运输通道及遂洞衬砌混凝土运输通道。具体见《总平面布置图》。1＃隧道K1+065.00～K3+100.00段洞挖碴料，运至癞子沟碴场堆放，平均运距约3.5km，其中部分微风化玄武岩可作为筹建期砂石骨料料源在癞子沟碴场回采；K3+100.00～K4+948.00段洞挖碴料运至豆沙溪沟碴场堆放，平均运距1.8km，其中微风化玄武岩可作为砂石骨料料源用于加工碎石和砂，其余用于路基填筑。3施工程序安排3.1施工程序安排原则根据本工程的特点、施工条件及工期要求，施工程序原则如下：工程开工前期，抓紧施工临时施工便道，为大型机械设备的进场提供条件。同时通过现有的便道，人工抬运小型施工机具进入隧道进、出口工作面及支洞口工作面，根据设计及实际地形，修好洞口明挖截水沟，人工进行洞口上部分明挖施工；便道打通后，尽快组织大型明挖设备进行洞口明挖，加强洞口位置的支护施工，争取早进洞。隧道施工结合施工通道布置划分为进口、出口及102#支洞三个工作面平行作业施工，每个工作面均配备一部三臂台车进行开挖及部分锚杆的施工。根据工作特点及进度安排，102#支洞工作面进洞以后，应全力向出口工作面方向施工。施工中组织好开挖、支护、砼施工等多工序平形交叉作业，抓好工序衔接、减少施工干扰，提高施工效率，以缩短直线工期。洞挖施工根据不同围岩条件选用中导洞法（Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围岩）、分层分部短台阶法（Ⅱ、Ⅲ类围岩）等不同的开挖支护程序，确保成洞稳定和安全。隧道砼衬砌与开挖支护平形作业，施工中采用两套钢模台车，一套从隧道进口向出口方向，一套从隧道出口向进口方向浇筑，102#支洞工作面主要采用二套拱架向出口方向浇筑。施工时先浇底拱及回填砼，后浇边顶拱砼。基层砼及路面砼滞后洞身衬砌砼一段时间分块浇筑。3.2施工程序框图隧道施工程序框图（进口工作面）（支洞口工作面）（出口工作面）锁口锚杆及超前锚杆施工锁口锚杆及超前锚杆施工锁口锚杆及超前锚杆施工K1+065～K2+270段开挖及支护K4+948～K3+470段开挖及支护102#公路隧洞洞身段开挖及支护施工准备洞口明挖及支护洞口明挖及支护洞口明挖及支护K2+270～K3+470段开挖及支护K1+065～K2+270段洞身砼衬砌K4+948～K4+818及K3+821～K3+341段洞身砼衬砌K2+270～K3+341段洞身砼衬砌K1+065～K3+665段底板砼、路面砼、边沟砼及电气安装施工K