惠州隧道鋼花管超前支護施工方案一、工程概況1.1工程地質(zhì)條件本隧道位于惠州市東北部山區(qū)，穿越羅浮山斷裂帶影響范圍，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。隧道洞身主要穿越以下地層：洞口段（K0+000~K0+150）：第四系松散堆積層，主要為黏性土、砂土及卵礫石層，厚5~12m，松散結(jié)構(gòu)，滲透系數(shù)2.0~16.5m/d，地下水位埋深1.5~3.0m，易發(fā)生涌水、坍塌。洞身段（K0+150~K1+800）：花崗巖及混合巖為主，局部發(fā)育構(gòu)造破碎帶，節(jié)理裂隙密集，巖體完整性系數(shù)0.3~0.6，屬Ⅳ~Ⅴ級圍巖。其中K0+850~K0+980段穿越紫金—博羅斷裂帶影響區(qū)，存在構(gòu)造角礫巖、碎裂巖，巖體極破碎，伴隨高壓涌水風(fēng)險。出口段（K1+800~K2+000）：砂巖與礫巖互層，夾薄層石灰?guī)r，局部發(fā)育溶蝕孔洞，需重點防范突水突泥。1.2鋼花管設(shè)計參數(shù)根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，隧道采用Φ108mm×6mm熱軋無縫鋼管（Q345B材質(zhì)）作為超前支護主體結(jié)構(gòu)，具體參數(shù)如下：布設(shè)范圍：全隧道Ⅳ、Ⅴ級圍巖段，環(huán)向間距40cm，縱向每2.5m一循環(huán)，搭接長度1.5m鋼管結(jié)構(gòu)：管體按梅花形布設(shè)Φ10mm注漿孔，孔間距15cm，首段1.5m為注漿加固段，尾部20cm為無孔止?jié){段，管頭加工成60°錐形導(dǎo)向尖注漿參數(shù)：水泥漿水灰比1:1~1:1.2，注漿壓力1.5~2.5MPa，單管注漿量3~5m3，擴散半徑≥0.8m支護體系：鋼花管與格柵拱架（I20a型鋼）聯(lián)合支護，拱架間距0.8~1.0m，噴射C25混凝土厚25cm二、施工準(zhǔn)備2.1技術(shù)準(zhǔn)備圖紙會審：組織技術(shù)人員核對設(shè)計圖紙，重點確認鋼花管布設(shè)角度（外插角5°~10°）、環(huán)向間距及注漿參數(shù)，編制《隧道超前支護專項施工方案》地質(zhì)復(fù)核：施工前采用地質(zhì)雷達（分辨率0.5m）和超前水平鉆探（孔深30m），查明掌子面前方3倍洞徑范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造，特別是斷裂帶位置、富水情況及巖體完整性參數(shù)試驗：在洞口段進行工藝性試驗，通過3組對比試驗確定最優(yōu)注漿壓力（1.8~2.2MPa）、漿液配比（水灰比1:1.1）及注漿時間（單管≥40min）2.2設(shè)備與材料準(zhǔn)備2.2.1主要施工設(shè)備設(shè)備類型規(guī)格型號數(shù)量技術(shù)參數(shù)液壓鉆機YGZ-90型2臺額定扭矩280N·m，鉆進速度0~80r/min注漿泵ZJB-6型1臺最大壓力10MPa，流量0~10m3/h攪拌機JW-350型1臺攪拌容量350L，轉(zhuǎn)速1440r/min注漿記錄儀ZJ-50型1臺壓力精度±0.1MPa，流量誤差≤2%空壓機VY-12/7型1臺排氣量12m3/min，工作壓力0.7MPa2.2.2材料準(zhǔn)備鋼花管：Φ108mm×6mm無縫鋼管，每節(jié)長6m，端口車絲（M108×4mm），進場需提供材質(zhì)單及力學(xué)性能報告，屈服強度≥345MPa，伸長率≥21%注漿材料：P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，細度模數(shù)320m2/kg，初凝時間≥45min；水玻璃（模數(shù)2.4~3.0，波美度38~43°Bé）；速凝劑（摻量3%~5%）配套材料：Φ8mm鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格20cm×20cm）、Φ22mm連接筋、C25噴射混凝土（粗骨料粒徑≤15mm）、橡膠止?jié){塞（耐壓力≥4MPa）2.3現(xiàn)場準(zhǔn)備場地布置：在洞口左側(cè)設(shè)置鋼花管加工區(qū)（30m×15m），配置切斷機、套絲機、鉆孔機各1臺，劃分原材料區(qū)、加工區(qū)、成品區(qū)，設(shè)置防雨棚及材料標(biāo)識牌測量放樣：采用全站儀按設(shè)計坐標(biāo)放出隧道中線及拱頂標(biāo)高，在掌子面用紅漆標(biāo)出鋼花管位置，每環(huán)設(shè)4個控制基準(zhǔn)點，確保孔位偏差≤5cm排水系統(tǒng)：掌子面設(shè)置30cm×30cm排水溝，連接集水井（2m×2m×1.5m），配置2臺Φ150mm污水泵（揚程30m），確保掌子面積水及時排除三、施工流程3.1鋼花管加工制作下料切割：根據(jù)設(shè)計長度（6m/節(jié)），采用等離子切割機下料，切口垂直度偏差≤1°，管端毛刺打磨平整鉆孔作業(yè)：在數(shù)控鉆床上按梅花形鉆孔，孔位誤差≤2mm，鉆孔后采用高壓風(fēng)（0.6MPa）清除管內(nèi)鐵屑錐頭加工：管前端采用車床加工成60°錐形，焊接3根Φ12mm導(dǎo)向筋（長20cm），增強鉆進導(dǎo)向性絲扣連接：管體兩端加工螺紋，長度10cm，采用通止規(guī)檢驗絲扣精度，確保連接密封性3.2鉆孔與安裝鉆孔施工：采用液壓鉆機配Φ110mm合金鉆頭，按設(shè)計外插角5°~10°鉆進，開孔時低速慢進，孔深超設(shè)計長度30cm破碎帶及涌水段采用跟管鉆進工藝，套管選用Φ127mm×4mm無縫鋼管，防止塌孔埋鉆每鉆進1m測量一次孔斜，偏差超過1°/2m時立即糾偏，終孔后用測繩復(fù)核孔深，確保滿足設(shè)計要求鋼花管安裝：采用機械頂進法安裝，頂進過程中保持勻速（5~10cm/s），避免沖擊荷載導(dǎo)致管體變形鋼管連接采用絲扣+焊接雙重加固，絲扣纏生料帶密封，接口處周圈滿焊（焊縫高度≥6mm）安裝完成后，管尾外露格柵拱架部分≥30cm，采用Φ22mm鋼筋與拱架焊接固定（雙面焊，長10d）3.3注漿施工注漿前準(zhǔn)備：檢查注漿泵、管路及壓力表，進行清水試壓（壓力3MPa，持壓5min無泄漏）管內(nèi)放置Φ20mm注漿管至孔底，管口安裝Y型三通接頭，連接注漿管和排氣管配置水泥漿：按水灰比1:1.1攪拌，攪拌時間≥3min，采用濾網(wǎng)過濾（孔徑≤2mm），漿液溫度控制在5~35℃注漿作業(yè)：分段注漿：采用"先下后上、間隔跳注"原則，每循環(huán)分3段注漿，第一段（孔底至1/3孔深）壓力1.5~1.8MPa，第二段（1/3至2/3孔深）壓力1.8~2.2MPa，第三段（2/3至孔口）壓力2.2~2.5MPa動態(tài)控制：當(dāng)注漿壓力達到設(shè)計值且流量≤20L/min時，持壓3min后停止；若壓力不升且流量持續(xù)過大（>100L/min），添加水玻璃（摻量3%~5%）調(diào)節(jié)凝膠時間至30~60s結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：單管注漿量達到設(shè)計值的80%以上且壓力穩(wěn)定10min，或注漿壓力超過設(shè)計值1.5倍且持續(xù)5min注漿后處理：及時清洗注漿設(shè)備及管路，防止?jié){液凝固堵塞注漿完成24h后，采用地質(zhì)雷達檢測加固效果，巖體波速提升≥30%為合格不合格段采用補注漿處理，補注漿孔布置在原孔間，深度與原孔相同3.4噴射混凝土面層施工鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)：掛設(shè)Φ8mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格20cm×20cm，搭接長度≥30d，采用Φ10mm膨脹螺栓固定（間距1m），保護層厚度≥3cm加強筋安裝：沿鋼花管尾端設(shè)置Φ14mm橫向加強筋，與鋼花管焊接（長10cm），形成整體受力結(jié)構(gòu)混凝土噴射：分兩層噴射C25混凝土，第一層厚10cm，初凝后噴射第二層至設(shè)計厚度25cm，噴射壓力0.3~0.5MPa，噴頭距巖面1.0~1.5m，以螺旋狀軌跡均勻噴射四、技術(shù)保障措施4.1特殊地質(zhì)段施工技術(shù)4.1.1斷裂破碎帶處理（K0+850~K0+980段）管棚+小導(dǎo)管聯(lián)合支護：在原設(shè)計鋼花管基礎(chǔ)上，增設(shè)Φ159mm×8mm管棚，環(huán)向間距60cm，長15m，搭接長度5m，形成雙層支護體系注漿改良：采用水泥-水玻璃雙液注漿，水灰比1:1，水玻璃摻量4%，注漿壓力2.5~3.0MPa，控制凝膠時間15~30s，提高破碎巖體膠結(jié)強度微震監(jiān)測：布設(shè)3個測震儀，實時監(jiān)測巖體振動頻率（預(yù)警值≥5Hz）及位移速率（預(yù)警值≥5mm/d），及時調(diào)整施工參數(shù)4.1.2巖溶段施工（K1+650~K1+750段）超前探測：采用地質(zhì)雷達與紅外探水儀組合探測，每5m掃描一次，圈定溶蝕空洞位置及規(guī)模填充預(yù)處理：對探明的小型溶洞（直徑<2m），采用C15混凝土填充；大型溶洞（直徑≥2m）先拋填片石（厚1.5m），再注漿加固防水措施：鋼花管外側(cè)包裹土工布（滲透系數(shù)<1×10??cm/s），管間噴射速凝混凝土（初凝時間≤5min），形成止水帷幕4.2質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)鋼花管安裝：孔位偏差：環(huán)向≤5cm，縱向≤10cm傾角偏差：±1°以內(nèi)鋼管連接：絲扣咬合≥5扣，焊縫強度≥母材強度注漿施工：漿液配比誤差：水灰比±0.05，摻量±0.5%注漿壓力波動范圍：≤±0.2MPa加固半徑：≥設(shè)計值的90%混凝土面層：厚度偏差：-5mm~+10mm強度：28d抗壓強度≥25MPa平整度：≤8mm/m4.3施工監(jiān)測圍巖變形監(jiān)測：布設(shè)測斜儀（精度0.1mm）監(jiān)測拱頂下沉及周邊收斂，Ⅳ級圍巖1次/天，Ⅴ級圍巖2次/天預(yù)警值：拱頂下沉≥10mm/天或累計≥50mm，周邊收斂≥8mm/天或累計≥40mm注漿效果監(jiān)測：采用聲波測試儀（分辨率0.1μs）檢測巖體完整性，波速≥2500m/s為合格鉆孔取芯驗證，加固體膠結(jié)率≥85%，芯樣抗壓強度≥5MPa五、安全防護體系5.1施工安全管理人員管理：特種作業(yè)人員（焊工、注漿工等）持證上崗，崗前培訓(xùn)不少于24學(xué)時，每日開展班前安全技術(shù)交底設(shè)備安全：鉆機、注漿泵等設(shè)備定期檢查（每周1次），重點檢查液壓系統(tǒng)、制動裝置及電氣線路，確保運轉(zhuǎn)正常用電安全：采用TN-S接零保護系統(tǒng)，配電箱安裝漏電保護器（動作電流≤30mA，動作時間≤0.1s），電纜架空敷設(shè)（高度≥2.5m）5.2專項安全措施5.2.1防突水突泥措施掌子面設(shè)置超前探水孔（3個，呈120°分布），孔深≥10m，發(fā)現(xiàn)涌水量>10m3/h或水壓>2MPa時，立即停止施工并啟動應(yīng)急預(yù)案配備2臺備用污水泵（功率7.5kW）及200m排水管，確保突水時排水能力≥50m3/h儲備速凝混凝土（50m3）、沙袋（1000袋）等應(yīng)急物資，設(shè)置防水閘門（抗水壓≥3MPa）5.2.2防坍塌措施開挖循環(huán)進尺控制：Ⅳ級圍巖≤1.5m，Ⅴ級圍巖≤0.8m，嚴(yán)禁超挖掌子面暴露時間≤12h，噴射混凝土封閉及時，初噴厚度≥5cm監(jiān)測數(shù)據(jù)超預(yù)警值時，立即停止開挖，采取臨時支護（增設(shè)橫撐或加密鋼花管）5.2.3臺風(fēng)季施工措施臺風(fēng)預(yù)警發(fā)布前12h，停止洞口作業(yè)，加固施工設(shè)備（采用鋼絲繩斜拉固定），關(guān)閉洞口防護門洞內(nèi)外設(shè)置排水溝（斷面50cm×50cm），配備4臺抽水泵（總排水能力≥100m3/h）儲備3天用量的應(yīng)急物資（飲用水、食品、柴油等），確保臺風(fēng)期間洞內(nèi)施工人員基本生活保障5.3應(yīng)急預(yù)案突水事故應(yīng)急處置：立即啟動三級應(yīng)急響應(yīng)，撤離洞內(nèi)人員，切斷電源開啟全部排水設(shè)備，同時向突水點拋填沙袋形成圍堰技術(shù)組分析突水原因，采用雙液注漿（水泥-水玻璃）封堵水源坍塌事故應(yīng)急處置：啟動坍塌救援預(yù)案，封閉事故區(qū)域，設(shè)置警戒標(biāo)志采用生命探測儀（探測深度≥30m）搜尋被困人員，通過管棚管輸送氧氣及食物小斷面超前支護（Φ42mm小導(dǎo)管）加固坍塌體，再進行清理救援火災(zāi)事故應(yīng)急處置：立即切斷著火區(qū)域電源，組織人員疏散，使用滅火器（4kg干粉滅火器，共10具）初期滅火火勢擴大時，啟動消防沙池（20m3）及消防水管（Φ100mm，壓力0.6MPa）同時撥打119報警，配合專業(yè)消防人員救援六、施工組織與進度計劃6.1組織機構(gòu)成立項目經(jīng)理部，設(shè)項目經(jīng)理1人、技術(shù)負責(zé)人1人、安全負責(zé)人1人，下設(shè)施工隊（鋼筋班、注漿班、噴砼班），總?cè)藬?shù)45人，其中技術(shù)人員8人，特種作業(yè)人員12人。6.2進度計劃準(zhǔn)備階段：7天（設(shè)備進場、材料檢驗、技術(shù)交底）鋼花管施工：Ⅳ級圍巖段每天完成2循環(huán)（5m），Ⅴ級圍巖段每天完成1.5循環(huán)（3.75m）全隧道鋼花管支護總工期：150天（含特殊地質(zhì)段處理）6.3資源配置勞動力：高峰期投入50人，采用兩班制（8:00~20:00，20:00~8:00）材料：水泥月需量3000t，鋼花管月需量8000m，確保庫存滿足15天用量設(shè)備：備用鉆機1臺、注漿泵1臺，確保故障時2h內(nèi)恢復(fù)施工七、環(huán)境保護措施7.1廢水處理設(shè)置三級沉淀池（總?cè)莘e50m3），鉆井廢水經(jīng)處理后回用（回用率≥80%），排放水COD≤100mg/L，懸浮物≤70mg/L。7.2