某水资源配置工程施工采用重力自流的无压输水方式，断面型式为圆形，设计引水流量为110m³/s，包括输水隧洞（TBM 隧洞、钻爆隧洞）、交水口工程以及线路上的排水泵站、箱涵及施工支洞等主要建筑物以及为了完成建设内容配套的相关的临时工程、水保及环保等建筑物，主要建筑物级别为1级，进场交通为专用道路，道路为四级公路，汽车荷载为公路-Ⅱ级。

图 1  建筑物布置示意图

2.施工工艺方案选择

2.1 隧洞钻爆段施工工艺方案选择

2.1.1 洞口明挖支护施工方案选择

1、洞口边仰坡施工方案选择

洞口段施工宜避开雨季及早完成。土质及全风化岩质地层边仰坡采用挖掘机配合人工，自上而下进行开挖，强风化及中风化岩质边坡采用光面爆破工艺开挖，并用装载机集碴，自卸汽车运碴至弃土场。边仰坡开挖前开挖天沟进行截水、排水，开挖后尽快采取锚喷支护等措施进行加固。具体施工方案见下表。

表2 洞口边仰坡开挖及防护施工方案选择

2、洞口支护施工方案选择

表3 洞口支护施工方案选择

2.1.2 隧洞开挖支护施工方案

根据本标隧洞的特点、工期要求及施工程序安排，主洞钻爆段开挖采用三臂凿岩台车钻孔，其他工作面采用钻架台车配气腿式凿岩机钻爆，洞内均采用 3.0m³侧卸式装载机配 15t 自卸车出碴，施工按新奥法组织施工，根据环境及地质条件、断面大小、结构形式、施工工期等因素选择适宜的施工方法。其中Ⅱ、Ⅲ类围岩按全断面施工，IV 类围岩采用台阶法施工、V 类围岩采用“台阶法+环形开挖预留核心土法”施工。初期支护紧跟开挖面，及时施作；喷射混凝土采用湿喷工艺。根据围岩类别，分别采用挂钢筋网片、锚杆、钢拱架、管棚、小导管等方案支护。爆破施工遵循原则：“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测，地质超前预报”的原则进行施工，以免岩体失稳、震裂、松动和塌方，并加强施工期的安全监测。各类围岩开挖方法如下：

1、Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段

Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段主要采用全断面法施工。

表4 全断面法施工顺序

2、Ⅳ类围岩洞段

Ⅳ类围岩洞段采用台阶法开挖。开挖前视实际地质情况必要时采用超前锚杆或注浆小导管预支护，每层台阶开挖后及时进行锚喷支护及钢拱架支撑。

表5  台阶法施工顺序

3、洞口及洞身Ⅴ类围岩洞段

施工支洞洞口和洞身Ⅴ类围岩洞段采用小导管超前支护，采用“台阶法+环形开挖预留核心土法”施工。

表 6 台阶法+环形开挖预留核心土法施工顺序

4、洞内支护

①地下洞室支护施工与开挖跟进平行交叉作业，各工序间交替流水作业。同时根据围岩变形监测情况，及时进行支护。喷射混凝土作业紧跟开挖工作面，混凝土终凝后达到设计强度在至下一循环施工。

②在松散、软弱破碎的岩体中开挖洞室，为尽量减少对围岩的扰动，采用边开挖边支护。

A.Ⅱ级围岩施工流程：开挖→喷混凝土→打锚杆→喷混凝土，如此循环掘进。

图4 Ⅱ级围岩支护设计图

B.Ⅲ级围岩施工流程：开挖→喷混凝土→打锚杆→挂网→喷混凝土，如此循环掘进。

图5 Ⅲ级围岩支护设计图

C.Ⅳ级围岩施工流程：开挖→喷混凝土→打设锚杆、超前小导管→挂网→架设格栅拱架→喷混凝土，如此循环掘进。

图6 Ⅳ级围岩支护设计图

D.Ⅴ级围岩施工流程：开挖→喷混凝土→打设锚杆、超前小导管→挂网→架设钢拱架→喷混凝土，如此循环掘进。

图7 Ⅴ级围岩支护设计图

E.钻爆段围岩施工流程：开挖→喷混凝土→打设锚杆→挂网→架设钢拱架→喷混凝土，如此循环掘进。

图 8 钻爆段围岩支护设计图

③锚杆采用锚杆台车钻孔，局部地段采用气腿式凿岩机，人工配合平台车安装锚杆，锚杆注浆机注浆。

④喷混凝土采用总布置形成的拌合站拌制，有轨车进行运输，采用湿喷机械手为主，湿喷机为辅助喷射混凝土。

2.1.3 隧洞 TBM 始发段及接收段开挖支护施工方案选择

隧洞主洞 TBM 始发段分两台阶施工，先对上台阶拱顶位置进行钻爆开挖，喷射混凝土支护，智能化模板台车进行一次混凝土衬砌成型及灌浆，下台阶滞后上台阶 2～3 个循环，然后进行下台阶钻爆开挖、喷射混凝土施工，组合钢模板立模进行混凝土衬砌施工。

2.1.4 爆破施工方法选择

爆破作业时，按“一标准、二要求、三控制”的原则进行光面爆破施工。“一标准”即一个控制标准；“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求；“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度，控制装药量和装药结构，控制测量放线精度。周边眼间隔不耦合装药。装药时注意控制一次同时起爆的炸药量，减少爆破振动对围岩的影响。重点控制周边眼的装药量，采用小直径连续装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于 40cm，辅助眼、底眼堵塞长度不小于 60cm。全断面、微台阶、台阶法开挖采用直眼掏槽，掏槽眼加深 20cm，同时根据围岩特点合理选择周边眼间距及最小抵抗线，辅助眼交错均匀布置，周边眼与辅助眼眼底应在同一垂直面上。每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标；根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距，用药量，特别是周边眼；根据爆破后石碴的块度修正参数。石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏；根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，爆破眼眼底基本上落在同一断面上。

按光面爆破设计布眼，大型机械作业采用三臂凿岩台车，基本机械作业采用手持钻机钻孔，采用数码雷管起爆系统，毫秒起爆。装药按钻爆设计图确定的装药量定人、定位、定段别，自上而下顺序进行。全断面、台阶法、台阶法+环形开挖预留核心土法开挖均采用楔形掏槽，掏槽眼比其他孔眼超深 20cm。

2.2 隧洞 TBM 段施工方案选择

2.2.1 TBM 施工总体程序

支洞及隧洞主洞 TBM 始发段钻爆施工完成→TBM 洞外组装→TBM步进始发位置→TBM 联机调试→TBM 始发→TBM 初始掘进 200m 并具备皮带机安装条件→连续皮带机及转碴皮带机安装调试→TBM 掘进→隧洞贯通→在隧洞内接收端拆卸 TBM→通过大成支洞出洞。

2.2.2 TBM 运输方案选择

TBM 自拟采购工厂运输至现场组在大潮支洞口组装，运输阶段我公司将配合厂家确定运输方案及运输线路，对需超宽、超限情况办理相关手续，对需加宽、加固的道路改造或者加固。

2.2.3 TBM 组装方案选择

设备投入：350t 履带吊一辆、150t 汽车吊一辆。TBM 主机及后配套在支洞口完成组装，并将其沿轨道步进至主隧洞的设计始发洞位置，进行联机调试。

2.2.4 TBM 洞内材料运输方案选择

材料运输方式为：有轨运输方式；洞内 TBM 掘进段采用内燃机车+有轨运输方式，隧洞轨道布置为单线轨道，并在每 5~6km 位置设置一个固定道岔错车。

2.2.5 TBM 施工排水方案选择

主要采用临时管道+顺坡排水方式，沿隧洞布置排水管。在 TBM 出发井内设集水井，将集水从集水井中统一排到主洞与支洞交叉洞室处理。主洞与支洞交叉洞室设置集水井，采用临时管道+反坡抽水方式，沿支洞布置排水管将水从集水井中统一抽排到洞外污水处理站处理。

2.2.6 TBM 出碴方案选择

碴料运输在前期皮带机不具备安装条件，采用碴斗车出碴；在皮带机系统形成后采用连续皮带机运输。连续皮带及转碴皮带机带宽均为 1000mm，连续皮带机布置在隧洞掘进方向的左侧，转碴皮带输送至临时弃土场，然后再用装载机装自卸车运输至碴场堆存。

2.2.7 TBM 拆卸方案选择

TBM 掘进完成后，在主洞设计的主洞拆卸洞室段拆除 TBM，TBM 拆除采用一台 200/30T 龙门吊，龙门吊布置拆卸洞室岩锚梁上。

2.3 隧洞混凝土施工方案

2.3.1 TBM 隧洞混凝土施工方案

根据设计图纸要求，隧洞 TBM 段需要衬砌洞段总长 13.255Km，根据衬砌台车的长度，总体按照每段 12m 长设置一条环向变形缝，TBM 段衬砌类型为ⅡWT型、ⅢWT-A 型、YWT 型、ⅢWT-B 型、ⅣWT 型、ⅤWT-A 型、ⅤWT-B 型、敞开式 TBM 蚀变岩体段支护等 8 种支护类型，成型断面直径为 8.1m、8.2m、8.4m。

1、初期支护

ⅢWT-A 型、ⅢWT-B 型断面初期支护采用边顶拱 270°喷射 C25 聚丙烯粗纤维混凝土，TBM 掘进过程中同步进行边顶拱混凝土喷射施工。YWT 型、ⅣWT 型、ⅤWT-A 型、ⅤWT-B 型断面初期支护采用钢拱架安装，边顶拱 270°喷射 C25 聚丙烯粗纤维混凝土，TBM 掘进过程中同步进行初期支护混凝土喷射施工，施工材料、混凝土直接由支洞洞口运输至施工位置，配置 1 台湿喷机械手喷射。

2、二次衬砌

TBM 段衬砌类型为ⅡWT 型、ⅢWT-A 型、YWT 型、ⅢWT-B 型、ⅣWT 型、ⅤWT-A 型、ⅤWT-B 型、敞开式 TBM 蚀变岩体段支护等 8 种支护类型，成型断面直径为 8.1m、8.2m、8.4m，底部 90°仰拱底板采用两台 YQS-60G 自行式栈桥（自带模板）分段浇筑。边顶拱 270°共采用 2 台 13m 智能化模板台车（12m 一模）进行混凝土衬砌施工，施工程序如下：

TBM 掘进一段距离后，1#、2#、3#智能化模板台车在洞内物料转换段进行拼装，台车拼装完成后进行 TBM 段同步衬砌（每台智能化模板台车保持 12m 施工步距，保证每台智能化模板台车在洞内互不干扰）；当二次衬砌与掌子面安全步距无法保证时，1#、2#智能化模板台车采用跳仓法交替施工。施工材料、混凝土直接由大潮支洞洞口运输至施工位置，混凝土采用泵送入仓。二次衬砌施工按 4 天/仓考虑。智能化模板台车施工完成后在 TBM 拆解洞室依次拆解由大成支洞运输出洞后。

图9 TBM 隧洞同步衬砌布置图

2.3.2 钻爆隧洞混凝土施工方案

1、钻爆隧洞普通段

衬砌混凝土分 2 步施工，按先浇筑底板，再浇筑边顶拱的流程进行。底板采用自行式栈桥浇筑，边顶拱采用 12m 智能二衬台车一次浇筑成型。洞身衬砌均按照 12m每段分仓。混凝土采用轨道式混凝土车运输，HBT80 泵泵送入仓。边顶拱浇筑时两侧对称下料，插入式振捣器振捣密实，并辅以附着式振捣器进行振捣。

2、钻爆隧洞连接段

衬砌混凝土分 2 步施工，按先浇筑底板，再浇筑边顶拱的流程进行。底板采用自行式栈桥浇筑，边顶拱用工字钢加工一台二衬台架，台架设置支撑架杆，采用50cm*50cm 小钢模拼装底模一次浇筑成型。混凝土采用轨道式混凝土车运输，HBT80泵泵送入仓。边顶拱浇筑时两侧对称下料，插入式振捣器振捣密实。

2.4 隧洞通风方案选择

本工程隧洞通风方案分两期进行，具体如下：第一期先施工支洞，采用压入式通风，风机设置在支洞洞口。

图10 第一期隧洞通风布置图

第二期施工云开山隧洞钻爆段与TBM 段，采用压入式通风，在支洞洞口设置两台轴流风机分别用于隧洞钻爆段开挖与 TBM 掘进段的供风，局部排风按每1000m 设置一组小型排风扇进行排风，支洞与主洞交叉口单独设置一组射流风机向支洞洞口排风；在云开山隧洞出口设置一台轴流风机供风，局部设置小型排风扇进行排风。

图11 第二期隧洞通风布置图

2.5 隧洞供电方案选择

2.5.1 TBM 段

布置双路高压电缆，采用 10kV 高压电缆用于洞内照明、抽排水及其它设备供电；采用 20kV 高压电缆主要用于 TBM 主机供电。TBM 主机供电 20kV 电缆采用交联聚乙烯 3×120+50m ㎡电缆，自 TBM 出发洞外接线端引接；10kV 电缆采用交联聚乙烯铜芯 3×95+35m ㎡电缆供电，并间隔 1000m布置一台 10/0.4 变压器，容量根据布置情况设置。10kV、20kV 高压线路每 500m 延伸一次，接头采用高压接线分支箱连接。

2.5.2 钻爆段

洞内按要求布设，做好洞内排水，380V 动力线与照明线。

2.6 隧洞排水方案选择

主洞 TBM 段通过排水沟自流+集水坑抽排至支洞与主洞交汇区的集水坑统一抽排至洞外。支洞施工工区主洞钻爆段通过集水坑抽排至大潮支洞与主洞交汇区的集水坑统一抽排至洞外。

支洞通过在与主洞交汇区设置大集水坑统一抽排至洞外污水处理设施处。隧洞出口施工工区主洞钻爆段通过排水沟自流至洞外集水坑处，抽排至污水处理设施处。