多功能隧道超前支護施工綜合技術(shù)方案一、工程概況與支護體系設(shè)計1.1工程地質(zhì)條件分析本隧道穿越Ⅴ級圍巖段長度1200m，巖性以炭質(zhì)頁巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水呈點滴狀滲出，局部存在涌水風險。根據(jù)超前地質(zhì)預報數(shù)據(jù)，掌子面前方30m處存在斷層破碎帶，巖體完整性系數(shù)Kv=0.35，天然含水率18%，飽和單軸抗壓強度2.8MPa。施工期間需重點應對圍巖失穩(wěn)、掌子面坍塌及涌水等不良地質(zhì)問題。1.2支護體系總體設(shè)計采用"管棚+小導管+格柵拱架+噴射混凝土"復合支護體系，具體參數(shù)如下：管棚支護：φ108mm熱軋無縫鋼管，壁厚6mm，環(huán)向間距40cm，單根長度12m，外插角1°~3°小導管：φ42mm注漿鋼花管，長4.5m，環(huán)向間距30cm，外插角5°~8°，梅花形布置注漿孔格柵拱架：HPB300鋼筋焊接成型，間距50cm/榀，節(jié)點處設(shè)置φ22mm連接筋噴射混凝土：C25早強混凝土，設(shè)計厚度25cm，初凝時間≤15min，28d抗壓強度≥25MPa二、施工準備與資源配置2.1技術(shù)準備編制專項施工方案并通過專家論證，開展三級技術(shù)交底完成測量控制網(wǎng)布設(shè)，建立洞內(nèi)導線點3個，水準點2個，測量精度符合《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》要求進行超前地質(zhì)預報，采用地質(zhì)雷達與超前鉆探相結(jié)合的方式，每循環(huán)預報長度30m2.2機械設(shè)備配置設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)管棚鉆機MGJ-502臺最大鉆孔深度30m，扭矩3200N·m注漿泵ZJB-303臺工作壓力10MPa，排量30L/min混凝土噴射機PZ-92臺生產(chǎn)能力5m3/h，噴射壓力0.4MPa格柵拱架彎曲機GW401臺鋼筋直徑φ6-40mm地質(zhì)雷達儀SIR-40001臺探測深度5-30m2.3材料準備與檢驗鋼管進場需提供材質(zhì)證明書，按每批60t進行力學性能抽檢，屈服強度≥345MPa水泥采用P.O42.5R級普通硅酸鹽水泥，初凝時間≥45min，終凝時間≤600min速凝劑摻量為水泥用量的3%，2h抗壓強度≥10MPa，檢測頻率每200t一批次砂、石骨料需進行級配試驗，含泥量分別≤3%和≤1%，針片狀顆粒含量≤15%三、關(guān)鍵施工工序技術(shù)要點3.1管棚施工工藝3.1.1導向墻施工開挖導向墻基礎(chǔ)，尺寸為1.2m×1.0m（寬×高），采用C25混凝土澆筑安裝2榀I18工字鋼導向架，設(shè)置φ127mm導向管，采用全站儀精確控制角度導向墻施工完成后養(yǎng)護7d，期間嚴禁重型機械碾壓3.1.2鉆孔與清孔采用管棚鉆機沿導向管鉆進，鉆進過程中每3m進行一次孔位復測遇到巖屑堵塞時采用高壓風清孔，風壓控制在0.6-0.8MPa成孔后用測斜儀檢查孔斜率，允許偏差≤0.5%3.1.3鋼管安裝與注漿鋼管采用絲扣連接，單節(jié)長度3m，絲扣長度≥10cm，連接處設(shè)置密封膠圈注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比1:1，水玻璃濃度35Be'，凝膠時間控制在30-60s注漿壓力由0.5MPa開始逐步升壓，終壓控制在2.0-2.5MPa，穩(wěn)壓3min結(jié)束3.2小導管注漿施工3.2.1小導管加工鋼管前端加工成錐形，尾部留30cm止?jié){段，中部按梅花形鉆設(shè)φ8mm注漿孔管身設(shè)置φ10mm加勁箍，間距50cm，增強抗折性能3.2.2注漿工藝控制采用前進式分段注漿，每段長度1.5m，注漿前進行壓水試驗檢查管路密封性單孔注漿量Q=πr2Lηβ，其中擴散半徑r=0.5m，孔隙率η=0.25，損耗系數(shù)β=1.2當注漿壓力達到1.5MPa或注漿量達到設(shè)計值80%時可停止注漿3.3格柵拱架安裝測量放樣后清除拱腳虛碴，設(shè)置20cm厚C20混凝土基礎(chǔ)，確保承載力≥300kPa拱架安裝采用液壓臺車吊裝，每榀拱架分3段拼裝，節(jié)點處用4套M20螺栓連接安裝完成后檢查拱架間距（允許偏差±3cm）、高程（±5cm）及垂直度（±2°）3.4噴射混凝土施工采用濕噴工藝，混凝土配合比為水泥:砂:石:水=1:2.2:2.8:0.45，摻加0.01%聚丙烯纖維噴射作業(yè)分3層進行，每層厚度8-10cm，噴頭與受噴面保持1.0-1.5m距離，呈45°角初噴在開挖后15min內(nèi)完成，厚度不小于4cm，復噴在格柵拱架安裝后2h內(nèi)進行四、施工質(zhì)量控制標準4.1主控項目驗收標準項目允許偏差檢驗方法檢驗頻率管棚孔位±50mm全站儀測量每孔檢查小導管角度±1°測角儀檢查每20根檢查1組噴射混凝土厚度-5mm鑿孔法或雷達檢測每10m檢查1處拱架安裝間距±50mm尺量檢查每榀檢查4.2質(zhì)量通病防治措施管棚偏斜：采用導向管剛性固定，鉆進過程中實時監(jiān)測孔斜，超偏時采用注漿回填后重新鉆孔注漿不飽滿：優(yōu)化漿液配比，采用間歇注漿法（注3min停2min），設(shè)置排氣管確保空氣排出噴射混凝土空鼓：嚴格控制骨料含水率（砂6-8%，石2-3%），噴頭按螺旋形軌跡均勻移動五、施工安全保障體系5.1危險源辨識與控制重大危險源包括：高處墜落、物體打擊、中毒窒息、涌水突泥制定專項應急預案，配備4臺應急抽水泵（揚程≥50m），設(shè)置2處應急逃生通道5.2安全技術(shù)措施掌子面配備2臺軸流風機（風量≥250m3/min），保持洞內(nèi)風速≥0.25m/s注漿作業(yè)人員佩戴防毒面具，作業(yè)區(qū)設(shè)置有毒氣體檢測儀（報警值CO≤24ppm）拱架安裝時設(shè)置防傾覆纜風繩，起吊半徑內(nèi)嚴禁站人，吊裝重量不得超過額定荷載80%六、施工進度計劃與管理6.1進度計劃編制采用Project軟件編制四級進度計劃體系：總進度計劃：管棚施工45d，小導管支護30d/循環(huán)月計劃：完成管棚300m/月，小導管支護150m/月周計劃：管棚施工72m/周，格柵拱架安裝40榀/周日計劃：鉆孔6個/臺班，注漿4個孔/臺班6.2進度保障措施配置2套管棚施工設(shè)備，實行兩班制作業(yè)（每班8h）建立材料儲備庫，確保鋼材、水泥等主要材料儲備量滿足15d用量每周召開進度分析會，延誤超3d時啟動趕工措施（增加作業(yè)人員或延長作業(yè)時間）七、環(huán)境保護與文明施工7.1粉塵控制措施洞口設(shè)置洗車平臺，車輛出場前沖洗輪胎，洗車廢水經(jīng)三級沉淀池處理后回用出碴車輛必須覆蓋篷布，運輸路線每日灑水3次（早中晚各1次）水泥、粉煤灰等粉料采用密閉罐車運輸，存儲于封閉料倉7.2噪聲控制措施高噪聲設(shè)備設(shè)置隔音棚，空壓機、通風機等加裝消聲器噪聲監(jiān)測點設(shè)置在距施工場地邊界50m處，晝間≤70dB，夜間≤55dB避免夜間（22:00-6:00）進行鉆孔、爆破等強噪聲作業(yè)八、監(jiān)測與應急處置8.1監(jiān)控量測方案設(shè)置拱頂下沉、凈空變化測點，間距5m/斷面，采用全站儀進行觀測監(jiān)測頻率：開挖后1-15d，1次/d；16-30d，1次/2d；30d后，1次/周預警值：拱頂下沉≥10mm/d或累計≥50mm，凈空收斂≥8mm/d或累計≥40mm8.2應急處置措施掌子面坍塌：立即啟動備用電源，開啟應急照明，采用速凝混凝土封閉掌子面，同步啟動注漿加固突水處置：迅速關(guān)閉掌子面積水區(qū)域電源，啟動抽排水系統(tǒng)，采用雙液漿快速封堵出水點人員受傷：現(xiàn)場