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某水資源配置工程施工采用重力自流的無壓輸水方式，斷面型式為圓形，設計引水流量為110m3/s，包括輸水隧洞（TBM 隧洞、鉆爆隧洞）、交水口工程以及線路上的排水泵站、箱涵及施工支洞等主要建筑物以及為了完成建設內(nèi)容配套的相關(guān)的臨時工程、水保及環(huán)保等建筑物，主要建筑物級別為1級，進場交通為專用道路，道路為四級公路，汽車荷載為公路-Ⅱ級。

圖 1  建筑物布置示意圖

2.施工工藝方案選擇

2.1 隧洞鉆爆段施工工藝方案選擇

2.1.1 洞口明挖支護施工方案選擇

1、洞口邊仰坡施工方案選擇

洞口段施工宜避開雨季及早完成。土質(zhì)及全風化巖質(zhì)地層邊仰坡采用挖掘機配合人工，自上而下進行開挖，強風化及中風化巖質(zhì)邊坡采用光面爆破工藝開挖，并用裝載機集碴，自卸汽車運碴至棄土場。邊仰坡開挖前開挖天溝進行截水、排水，開挖后盡快采取錨噴支護等措施進行加固。具體施工方案見下表。

表2 洞口邊仰坡開挖及防護施工方案選擇

2、洞口支護施工方案選擇

表3 洞口支護施工方案選擇

2.1.2 隧洞開挖支護施工方案

根據(jù)本標隧洞的特點、工期要求及施工程序安排，主洞鉆爆段開挖采用三臂鑿巖臺車鉆孔，其他工作面采用鉆架臺車配氣腿式鑿巖機鉆爆，洞內(nèi)均采用 3.0m3側(cè)卸式裝載機配 15t 自卸車出碴，施工按新奧法組織施工，根據(jù)環(huán)境及地質(zhì)條件、斷面大小、結(jié)構(gòu)形式、施工工期等因素選擇適宜的施工方法。其中Ⅱ、Ⅲ類圍巖按全斷面施工，IV 類圍巖采用臺階法施工、V 類圍巖采用“臺階法+環(huán)形開挖預留核心土法”施工。初期支護緊跟開挖面，及時施作；噴射混凝土采用濕噴工藝。根據(jù)圍巖類別，分別采用掛鋼筋網(wǎng)片、錨桿、鋼拱架、管棚、小導管等方案支護。爆破施工遵循原則：“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測，地質(zhì)超前預報”的原則進行施工，以免巖體失穩(wěn)、震裂、松動和塌方，并加強施工期的安全監(jiān)測。各類圍巖開挖方法如下：

1、Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段

Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段主要采用全斷面法施工。

表4 全斷面法施工順序

2、Ⅳ類圍巖洞段

Ⅳ類圍巖洞段采用臺階法開挖。開挖前視實際地質(zhì)情況必要時采用超前錨桿或注漿小導管預支護，每層臺階開挖后及時進行錨噴支護及鋼拱架支撐。

表5  臺階法施工順序

3、洞口及洞身Ⅴ類圍巖洞段

施工支洞洞口和洞身Ⅴ類圍巖洞段采用小導管超前支護，采用“臺階法+環(huán)形開挖預留核心土法”施工。

表 6 臺階法+環(huán)形開挖預留核心土法施工順序

4、洞內(nèi)支護

①地下洞室支護施工與開挖跟進平行交叉作業(yè)，各工序間交替流水作業(yè)。同時根據(jù)圍巖變形監(jiān)測情況，及時進行支護。噴射混凝土作業(yè)緊跟開挖工作面，混凝土終凝后達到設計強度在至下一循環(huán)施工。

②在松散、軟弱破碎的巖體中開挖洞室，為盡量減少對圍巖的擾動，采用邊開挖邊支護。

A.Ⅱ級圍巖施工流程：開挖→噴混凝土→打錨桿→噴混凝土，如此循環(huán)掘進。

圖4 Ⅱ級圍巖支護設計圖

B.Ⅲ級圍巖施工流程：開挖→噴混凝土→打錨桿→掛網(wǎng)→噴混凝土，如此循環(huán)掘進。

圖5 Ⅲ級圍巖支護設計圖

C.Ⅳ級圍巖施工流程：開挖→噴混凝土→打設錨桿、超前小導管→掛網(wǎng)→架設格柵拱架→噴混凝土，如此循環(huán)掘進。

圖6 Ⅳ級圍巖支護設計圖

D.Ⅴ級圍巖施工流程：開挖→噴混凝土→打設錨桿、超前小導管→掛網(wǎng)→架設鋼拱架→噴混凝土，如此循環(huán)掘進。

圖7 Ⅴ級圍巖支護設計圖

E.鉆爆段圍巖施工流程：開挖→噴混凝土→打設錨桿→掛網(wǎng)→架設鋼拱架→噴混凝土，如此循環(huán)掘進。

圖 8 鉆爆段圍巖支護設計圖

③錨桿采用錨桿臺車鉆孔，局部地段采用氣腿式鑿巖機，人工配合平臺車安裝錨桿，錨桿注漿機注漿。

④噴混凝土采用總布置形成的拌合站拌制，有軌車進行運輸，采用濕噴機械手為主，濕噴機為輔助噴射混凝土。

2.1.3 隧洞 TBM 始發(fā)段及接收段開挖支護施工方案選擇

隧洞主洞 TBM 始發(fā)段分兩臺階施工，先對上臺階拱頂位置進行鉆爆開挖，噴射混凝土支護，智能化模板臺車進行一次混凝土襯砌成型及灌漿，下臺階滯后上臺階 2～3 個循環(huán)，然后進行下臺階鉆爆開挖、噴射混凝土施工，組合鋼模板立模進行混凝土襯砌施工。

2.1.4 爆破施工方法選擇

爆破作業(yè)時，按“一標準、二要求、三控制”的原則進行光面爆破施工。“一標準”即一個控制標準；“兩要求”即鉆眼作業(yè)要求和裝藥聯(lián)線作業(yè)要求；“三控制”即控制鉆眼角度、深度、密度，控制裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)，控制測量放線精度。周邊眼間隔不耦合裝藥。裝藥時注意控制一次同時起爆的炸藥量，減少爆破振動對圍巖的影響。重點控制周邊眼的裝藥量，采用小直徑連續(xù)裝藥，使藥量沿炮眼全長均勻分布。裝藥炮眼用炮泥堵塞，周邊眼堵塞長度不小于 40cm，輔助眼、底眼堵塞長度不小于 60cm。全斷面、微臺階、臺階法開挖采用直眼掏槽，掏槽眼加深 20cm，同時根據(jù)圍巖特點合理選擇周邊眼間距及最小抵抗線，輔助眼交錯均勻布置，周邊眼與輔助眼眼底應在同一垂直面上。每次爆破后檢查爆破效果，分析原因及時修正爆破參數(shù)，提高爆破效果，改善技術(shù)經(jīng)濟指標；根據(jù)巖層節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況，修正眼距，用藥量，特別是周邊眼；根據(jù)爆破后石碴的塊度修正參數(shù)。石碴塊度小，說明輔助眼布置偏密；塊度大說明炮眼偏疏；根據(jù)開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一斷面上。

按光面爆破設計布眼，大型機械作業(yè)采用三臂鑿巖臺車，基本機械作業(yè)采用手持鉆機鉆孔，采用數(shù)碼雷管起爆系統(tǒng)，毫秒起爆。裝藥按鉆爆設計圖確定的裝藥量定人、定位、定段別，自上而下順序進行。全斷面、臺階法、臺階法+環(huán)形開挖預留核心土法開挖均采用楔形掏槽，掏槽眼比其他孔眼超深 20cm。

2.2 隧洞 TBM 段施工方案選擇

2.2.1 TBM 施工總體程序

支洞及隧洞主洞 TBM 始發(fā)段鉆爆施工完成→TBM 洞外組裝→TBM步進始發(fā)位置→TBM 聯(lián)機調(diào)試→TBM 始發(fā)→TBM 初始掘進 200m 并具備皮帶機安裝條件→連續(xù)皮帶機及轉(zhuǎn)碴皮帶機安裝調(diào)試→TBM 掘進→隧洞貫通→在隧洞內(nèi)接收端拆卸 TBM→通過大成支洞出洞。

2.2.2 TBM 運輸方案選擇

TBM 自擬采購工廠運輸至現(xiàn)場組在大潮支洞口組裝，運輸階段我公司將配合廠家確定運輸方案及運輸線路，對需超寬、超限情況辦理相關(guān)手續(xù)，對需加寬、加固的道路改造或者加固。

2.2.3 TBM 組裝方案選擇

設備投入：350t 履帶吊一輛、150t 汽車吊一輛。TBM 主機及后配套在支洞口完成組裝，并將其沿軌道步進至主隧洞的設計始發(fā)洞位置，進行聯(lián)機調(diào)試。

2.2.4 TBM 洞內(nèi)材料運輸方案選擇

材料運輸方式為：有軌運輸方式；洞內(nèi) TBM 掘進段采用內(nèi)燃機車+有軌運輸方式，隧洞軌道布置為單線軌道，并在每 5~6km 位置設置一個固定道岔錯車。

2.2.5 TBM 施工排水方案選擇

主要采用臨時管道+順坡排水方式，沿隧洞布置排水管。在 TBM 出發(fā)井內(nèi)設集水井，將集水從集水井中統(tǒng)一排到主洞與支洞交叉洞室處理。主洞與支洞交叉洞室設置集水井，采用臨時管道+反坡抽水方式，沿支洞布置排水管將水從集水井中統(tǒng)一抽排到洞外污水處理站處理。

2.2.6 TBM 出碴方案選擇

碴料運輸在前期皮帶機不具備安裝條件，采用碴斗車出碴；在皮帶機系統(tǒng)形成后采用連續(xù)皮帶機運輸。連續(xù)皮帶及轉(zhuǎn)碴皮帶機帶寬均為 1000mm，連續(xù)皮帶機布置在隧洞掘進方向的左側(cè)，轉(zhuǎn)碴皮帶輸送至臨時棄土場，然后再用裝載機裝自卸車運輸至碴場堆存。

2.2.7 TBM 拆卸方案選擇

TBM 掘進完成后，在主洞設計的主洞拆卸洞室段拆除 TBM，TBM 拆除采用一臺 200/30T 龍門吊，龍門吊布置拆卸洞室?guī)r錨梁上。

2.3 隧洞混凝土施工方案

2.3.1 TBM 隧洞混凝土施工方案

根據(jù)設計圖紙要求，隧洞 TBM 段需要襯砌洞段總長 13.255Km，根據(jù)襯砌臺車的長度，總體按照每段 12m 長設置一條環(huán)向變形縫，TBM 段襯砌類型為ⅡWT型、ⅢWT-A 型、YWT 型、ⅢWT-B 型、ⅣWT 型、ⅤWT-A 型、ⅤWT-B 型、敞開式 TBM 蝕變巖體段支護等 8 種支護類型，成型斷面直徑為 8.1m、8.2m、8.4m。

1、初期支護

ⅢWT-A 型、ⅢWT-B 型斷面初期支護采用邊頂拱 270°噴射 C25 聚丙烯粗纖維混凝土，TBM 掘進過程中同步進行邊頂拱混凝土噴射施工。YWT 型、ⅣWT 型、ⅤWT-A 型、ⅤWT-B 型斷面初期支護采用鋼拱架安裝，邊頂拱 270°噴射 C25 聚丙烯粗纖維混凝土，TBM 掘進過程中同步進行初期支護混凝土噴射施工，施工材料、混凝土直接由支洞洞口運輸至施工位置，配置 1 臺濕噴機械手噴射。

2、二次襯砌

TBM 段襯砌類型為ⅡWT 型、ⅢWT-A 型、YWT 型、ⅢWT-B 型、ⅣWT 型、ⅤWT-A 型、ⅤWT-B 型、敞開式 TBM 蝕變巖體段支護等 8 種支護類型，成型斷面直徑為 8.1m、8.2m、8.4m，底部 90°仰拱底板采用兩臺 YQS-60G 自行式棧橋（自帶模板）分段澆筑。邊頂拱 270°共采用 2 臺 13m 智能化模板臺車（12m 一模）進行混凝土襯砌施工，施工程序如下：

TBM 掘進一段距離后，1#、2#、3#智能化模板臺車在洞內(nèi)物料轉(zhuǎn)換段進行拼裝，臺車拼裝完成后進行 TBM 段同步襯砌（每臺智能化模板臺車保持 12m 施工步距，保證每臺智能化模板臺車在洞內(nèi)互不干擾）；當二次襯砌與掌子面安全步距無法保證時，1#、2#智能化模板臺車采用跳倉法交替施工。施工材料、混凝土直接由大潮支洞洞口運輸至施工位置，混凝土采用泵送入倉。二次襯砌施工按 4 天/倉考慮。智能化模板臺車施工完成后在 TBM 拆解洞室依次拆解由大成支洞運輸出洞后。

圖9 TBM 隧洞同步襯砌布置圖

2.3.2 鉆爆隧洞混凝土施工方案

1、鉆爆隧洞普通段

襯砌混凝土分 2 步施工，按先澆筑底板，再澆筑邊頂拱的流程進行。底板采用自行式棧橋澆筑，邊頂拱采用 12m 智能二襯臺車一次澆筑成型。洞身襯砌均按照 12m每段分倉?；炷敛捎密壍朗交炷淋囘\輸，HBT80 泵泵送入倉。邊頂拱澆筑時兩側(cè)對稱下料，插入式振搗器振搗密實，并輔以附著式振搗器進行振搗。

2、鉆爆隧洞連接段

襯砌混凝土分 2 步施工，按先澆筑底板，再澆筑邊頂拱的流程進行。底板采用自行式棧橋澆筑，邊頂拱用工字鋼加工一臺二襯臺架，臺架設置支撐架桿，采用50cm*50cm 小鋼模拼裝底模一次澆筑成型?；炷敛捎密壍朗交炷淋囘\輸，HBT80泵泵送入倉。邊頂拱澆筑時兩側(cè)對稱下料，插入式振搗器振搗密實。

2.4 隧洞通風方案選擇

本工程隧洞通風方案分兩期進行，具體如下：第一期先施工支洞，采用壓入式通風，風機設置在支洞洞口。

圖10 第一期隧洞通風布置圖

第二期施工云開山隧洞鉆爆段與TBM 段，采用壓入式通風，在支洞洞口設置兩臺軸流風機分別用于隧洞鉆爆段開挖與 TBM 掘進段的供風，局部排風按每1000m 設置一組小型排風扇進行排風，支洞與主洞交叉口單獨設置一組射流風機向支洞洞口排風；在云開山隧洞出口設置一臺軸流風機供風，局部設置小型排風扇進行排風。

圖11 第二期隧洞通風布置圖

2.5 隧洞供電方案選擇

2.5.1 TBM 段

布置雙路高壓電纜，采用 10kV 高壓電纜用于洞內(nèi)照明、抽排水及其它設備供電；采用 20kV 高壓電纜主要用于 TBM 主機供電。TBM 主機供電 20kV 電纜采用交聯(lián)聚乙烯 3×120+50m ㎡電纜，自 TBM 出發(fā)洞外接線端引接；10kV 電纜采用交聯(lián)聚乙烯銅芯 3×95+35m ㎡電纜供電，并間隔 1000m布置一臺 10/0.4 變壓器，容量根據(jù)布置情況設置。10kV、20kV 高壓線路每 500m 延伸一次，接頭采用高壓接線分支箱連接。

2.5.2 鉆爆段

洞內(nèi)按要求布設，做好洞內(nèi)排水，380V 動力線與照明線。

2.6 隧洞排水方案選擇

主洞 TBM 段通過排水溝自流+集水坑抽排至支洞與主洞交匯區(qū)的集水坑統(tǒng)一抽排至洞外。支洞施工工區(qū)主洞鉆爆段通過集水坑抽排至大潮支洞與主洞交匯區(qū)的集水坑統(tǒng)一抽排至洞外。

支洞通過在與主洞交匯區(qū)設置大集水坑統(tǒng)一抽排至洞外污水處理設施處。隧洞出口施工工區(qū)主洞鉆爆段通過排水溝自流至洞外集水坑處，抽排至污水處理設施處。