極軟巖石方開挖施工綜合技術(shù)方案一、工程特性分析（一）極軟巖物理力學(xué)指標(biāo)本工程涉及的極軟巖主要為泥質(zhì)砂巖、頁巖及粉砂質(zhì)泥巖，飽和單軸抗壓強(qiáng)度1.2-4.8MPa，軟化系數(shù)1.1-1.3，孔隙度18-25%，天然含水率15-22%。巖石礦物成分以蒙脫石（25-35%）、伊利石（20-28%）為主，含少量高嶺土，遇水后體積膨脹率可達(dá)12-18%，屬于典型的膨脹性軟巖。（二）工程地質(zhì)特征巖體結(jié)構(gòu)：巖層呈層狀分布，層理厚度0.3-1.5m，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育三組結(jié)構(gòu)面：走向310°∠75°（間距1.2-2.5m）、走向45°∠60°（間距0.8-1.8m）及層面裂隙（間距0.3-0.6m），構(gòu)成菱形塊體結(jié)構(gòu)。水文條件：地下水主要為孔隙潛水，滲透系數(shù)0.5-2.3m/d，雨季可能形成短暫管涌。地應(yīng)力狀態(tài)：實(shí)測最大水平主應(yīng)力18-22MPa，屬高應(yīng)力軟巖范疇，存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。（三）施工風(fēng)險(xiǎn)評估風(fēng)險(xiǎn)類型風(fēng)險(xiǎn)等級特征表現(xiàn)開挖面失穩(wěn)極高掌子面暴露30分鐘內(nèi)出現(xiàn)塑性擠出，2小時(shí)內(nèi)發(fā)生坍塌圍巖變形高日沉降量可達(dá)8-12mm，累計(jì)變形量超設(shè)計(jì)斷面15%涌水突泥中節(jié)理密集帶可能出現(xiàn)瞬時(shí)涌水量＞50m3/h支護(hù)結(jié)構(gòu)失效高常規(guī)錨桿支護(hù)在72小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)桿體屈服二、施工總體部署（一）施工分區(qū)劃分將開挖區(qū)域劃分為三個(gè)作業(yè)段：A段（K0+000-K0+350）：強(qiáng)風(fēng)化泥巖段，采用全斷面微震控制開挖B段（K0+350-K0+820）：中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖段，采用三臺階預(yù)留核心土開挖C段（K0+820-K1+200）：節(jié)理密集帶，采用CRD工法開挖（二）施工設(shè)備配置設(shè)備類型型號規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)液壓破碎錘SB81液壓錘3臺沖擊功率280kW，工作壓力16MPa雙臂掘進(jìn)機(jī)EBZ2002臺切割功率160kW，最大截割高度5.2m噴砼機(jī)械手HPS30152臺噴射能力15m3/h，工作半徑12m地質(zhì)雷達(dá)SIR-40001臺探測深度5m，分辨率2cm全站儀TS602臺測角精度0.5″，測距精度1mm+1ppm（三）進(jìn)度計(jì)劃控制采用"動態(tài)循環(huán)作業(yè)法"，每個(gè)循環(huán)包含：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)（2小時(shí)）→超前支護(hù)（4小時(shí)）→開挖作業(yè)（6小時(shí)）→初期支護(hù)（8小時(shí)）→監(jiān)控量測（2小時(shí)）循環(huán)進(jìn)尺控制：A段1.2m/循環(huán)，B段0.8m/循環(huán)，C段0.5m/循環(huán)月計(jì)劃開挖進(jìn)尺：A段85m，B段60m，C段40m三、關(guān)鍵施工工藝（一）超前地質(zhì)加固管棚支護(hù)：采用Φ108mm×6mm熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距35cm，外插角1.5-2°，每節(jié)長4m，絲扣連接。管棚內(nèi)注入42.5級水泥漿，水灰比0.8:1，注漿壓力2.5-3.0MPa。小導(dǎo)管注漿：Φ42mm×4mm鋼花管，長度3.5m，梅花形布孔（孔距15cm，孔徑8mm）。采用雙液注漿（水泥-水玻璃），初凝時(shí)間控制在30-60秒，擴(kuò)散半徑≥0.8m。（二）開挖作業(yè)技術(shù)三臺階預(yù)留核心土開挖上臺階：高度3.2m，寬度4.5m，采用機(jī)械破碎配合人工修邊，嚴(yán)禁爆破作業(yè)中臺階：高度2.8m，左右分幅開挖，每幅寬度3.0m，滯后上臺階3-5m下臺階：高度2.0m，左右交替開挖，步距2.5m核心土：長度3-5m，坡度1:0.75，采用格柵拱架臨時(shí)支護(hù)微震控制爆破（A段專用）炸藥類型：2#巖石乳化炸藥，藥卷直徑25mm裝藥結(jié)構(gòu)：間隔裝藥，線裝藥密度0.25kg/m起爆網(wǎng)絡(luò)：導(dǎo)爆管毫秒延期起爆，段間隔≥50ms振動控制：單響藥量≤5kg，質(zhì)點(diǎn)振動速度≤1.5cm/s（三）出碴運(yùn)輸系統(tǒng)洞內(nèi)運(yùn)輸：采用3m3側(cè)卸式裝載機(jī)配合15t自卸汽車，運(yùn)輸?shù)缆凡捎?0cm厚C20砼硬化，設(shè)置2%排水坡度碴土處理：在洞外300m處設(shè)置專用棄碴場，采用分層碾壓（每層厚度50cm，壓實(shí)度≥90%），表面覆蓋防滲土工膜四、支護(hù)體系設(shè)計(jì)（一）初期支護(hù)組合噴射混凝土：C25早強(qiáng)砼，厚度25cm，分兩層施工（初噴5cm，復(fù)噴20cm），添加聚丙烯纖維（摻量0.9kg/m3），初凝時(shí)間≤15分鐘。錨桿系統(tǒng)：系統(tǒng)錨桿：Φ25中空注漿錨桿，長度4.5m，間距80×80cm，梅花形布置，預(yù)緊力≥150kN鎖腳錨管：Φ42×4mm無縫鋼管，長度3.5m，每榀拱架4根，注漿壓力2.0MPa超前錨桿：Φ22螺紋鋼，長度3.0m，環(huán)向間距40cm，外插角5-8°鋼拱架：I22b工字鋼拱架，間距50cm/榀，連接板采用20mm厚鋼板，螺栓M24×80mm，拱架安裝偏差：高程±3cm，中線±5cm。（二）二次襯砌結(jié)構(gòu)鋼筋工程：雙層鋼筋網(wǎng)，外層Φ22@200mm，內(nèi)層Φ18@200mm，保護(hù)層厚度50mm，采用絕緣卡固定。模板體系：12m長液壓整體襯砌臺車，面板厚度12mm，支撐間距60cm，設(shè)計(jì)承受混凝土側(cè)壓力≥25kPa?；炷凉こ蹋篊35P8抗?jié)B砼，采用輸送泵連續(xù)澆筑，分層厚度≤50cm，振搗時(shí)間20-30秒/點(diǎn)，養(yǎng)護(hù)期≥14天。（三）特殊段加強(qiáng)措施斷層破碎帶：采用Φ89管棚（長度15m）+雙層鋼筋網(wǎng)（Φ8@100mm）+型鋼拱架（I25b，間距0.4m）聯(lián)合支護(hù)涌水段：設(shè)置環(huán)向排水盲管（Φ100mm，間距5m）+縱向排水管（Φ150mm）+橫向?qū)埽é?00mm，間距10m）的立體排水系統(tǒng)高應(yīng)力段：采用讓壓型錨桿（屈服荷載200kN）+可縮性U型鋼支架（型號29U，可縮量300mm）五、施工監(jiān)測與反饋（一）監(jiān)測項(xiàng)目與頻率監(jiān)測項(xiàng)目儀器類型監(jiān)測頻率控制標(biāo)準(zhǔn)洞周收斂數(shù)顯收斂計(jì)1-15天：1次/天

16-30天：1次/2天

31天以后：1次/周日變化量≤5mm

累計(jì)≤150mm拱頂下沉水準(zhǔn)儀+銦鋼尺同洞周收斂日變化量≤6mm

累計(jì)≤200mm圍巖深部位移多點(diǎn)位移計(jì)1-7天：1次/天

8-30天：1次/3天層間位移≤8mm錨桿軸力應(yīng)力傳感器1-14天：1次/2天

15-30天：1次/周最大軸力≤250kN（二）數(shù)據(jù)處理與反饋數(shù)據(jù)采集：采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控中心，采樣間隔15分鐘。預(yù)警機(jī)制：黃色預(yù)警：達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)的80%，加密監(jiān)測頻率至2次/天橙色預(yù)警：達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)的90%，暫停開挖，加強(qiáng)支護(hù)紅色預(yù)警：超過控制標(biāo)準(zhǔn)，啟動應(yīng)急加固方案動態(tài)調(diào)整：根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)每50m進(jìn)行一次支護(hù)參數(shù)優(yōu)化，建立"監(jiān)測-分析-調(diào)整-驗(yàn)證"的閉環(huán)管理體系。六、質(zhì)量安全控制措施（一）關(guān)鍵工序質(zhì)量控制噴射混凝土質(zhì)量：配合比控制：水泥:砂:石:水=1:2.2:3.1:0.45回彈率控制：邊墻≤15%，拱部≤25%強(qiáng)度檢測：每50m3制作1組試塊，28天抗壓強(qiáng)度≥25MPa錨桿施工質(zhì)量：鉆孔偏差：孔位±10cm，孔深±5cm，角度±2°注漿飽滿度：采用超聲波檢測，合格率≥95%抗拔力試驗(yàn)：每300根錨桿抽檢1組，最小值≥設(shè)計(jì)值的90%（二）安全防護(hù)體系掌子面防護(hù)：設(shè)置防護(hù)網(wǎng)（Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格20×20cm）配備2臺應(yīng)急注漿泵（流量10m3/h）儲備30m長管棚及配套設(shè)備用電安全：采用雙回路供電，備用發(fā)電機(jī)功率200kW洞內(nèi)照明采用36V安全電壓，每10m設(shè)置應(yīng)急燈電氣設(shè)備設(shè)置三級漏電保護(hù)通風(fēng)防塵：壓入式通風(fēng)，風(fēng)機(jī)功率110kW，風(fēng)量≥2000m3/min采用濕式除塵，粉塵濃度≤2mg/m3（三）應(yīng)急處置預(yù)案坍塌事故處置：立即啟動洞內(nèi)聲光報(bào)警系統(tǒng)采用Φ200mm鋼管快速架設(shè)臨時(shí)支撐（間距50cm）實(shí)施超前注漿加固（注漿壓力3-4MPa）涌水處置：啟動備用排水系統(tǒng)（總排水能力150m3/h）采用速凝混凝土（初凝時(shí)間＜5分鐘）封閉出水點(diǎn)必要時(shí)采用管井降水（井深15m，井距10m）七、施工組織管理（一）人員配置設(shè)立專業(yè)作業(yè)班組：開挖班（20人）：分3個(gè)作業(yè)組，實(shí)行"三八"作業(yè)制支護(hù)班（25人）：分錨桿組、噴砼組、鋼拱架組監(jiān)測班（5人）：負(fù)責(zé)日常監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析機(jī)電班（8人）：保障設(shè)備正常運(yùn)行（二）材料管理材料進(jìn)場檢驗(yàn)：鋼材：每60t抽檢1組力學(xué)性能試驗(yàn)水泥：每200t抽檢1組強(qiáng)度及安定性試驗(yàn)外加劑：每50t抽檢1組性能試驗(yàn)材料存儲：鋼材架空堆放，防雨棚覆蓋率100%水泥設(shè)置防潮倉庫，存儲期≤3個(gè)月外加劑單獨(dú)存放，設(shè)置明顯標(biāo)識（三）進(jìn)度控制措施周進(jìn)度考核：實(shí)行周計(jì)劃完成率與績效掛鉤（考核權(quán)重30%）資源保障：備用液壓破碎錘1臺，鋼拱架提前加工50榀技術(shù)保障：成立專項(xiàng)攻關(guān)小組，解決施工難題八、環(huán)保與文明施工（一）揚(yáng)塵控制施工便道：每日灑水4次（早中晚及夜間）出碴車輛：安裝自動沖洗平臺，覆蓋率100%棄碴場：設(shè)置6m高防塵網(wǎng)，定期灑水降塵（二）噪音控制設(shè)備降噪：破碎機(jī)安裝隔音罩，噪音≤85dB作業(yè)時(shí)間：居民區(qū)50m范圍內(nèi)，夜間（22:00-6:00）禁止高噪音作業(yè)監(jiān)測頻率：每3天監(jiān)測1次，超標(biāo)時(shí)采取限產(chǎn)措施（三）水土保持沉淀池：三級沉淀（總?cè)莘e150m3），排放水SS≤100mg/L棄碴