洞室鋼筋拱肋施工方案設(shè)計(jì)一、工程概況1.1項(xiàng)目背景與結(jié)構(gòu)特征本工程為深埋地下洞室群支護(hù)工程，主要針對(duì)Ⅲ~Ⅳ類圍巖洞段設(shè)計(jì)鋼筋混凝土拱肋支護(hù)體系。洞室開挖斷面采用城門洞型，凈寬8.2m，凈高7.5m，拱頂半徑4.1m，矢跨比1/5。拱肋主體結(jié)構(gòu)采用C30鋼筋混凝土，設(shè)計(jì)主筋為HRB400E直徑25mm螺紋鋼，箍筋為Φ10mm螺旋筋，保護(hù)層厚度35mm。根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，施工區(qū)域存在局部巖爆風(fēng)險(xiǎn)，圍巖以Ⅲ類為主，含26.1%因巖爆降級(jí)的Ⅱb+Ⅲb+Ⅳb類洞段，需通過鋼筋拱肋與噴錨支護(hù)協(xié)同控制圍巖變形。1.2主要工程量項(xiàng)目名稱單位工程量技術(shù)參數(shù)鋼筋拱肋混凝土m3486C30，抗?jié)B等級(jí)P8主筋t28.7HRB400EΦ25，間距15cm箍筋t5.2HPB300Φ10，間距20cm系統(tǒng)錨桿根324Φ22×2500mm，梅花形布置鋼纖維噴射混凝土m3126CF25，厚度15cm型鋼支撐t8.3I12.6工字鋼，間距1.2m1.3工程重難點(diǎn)空間限制施工：洞室凈空有限，大型設(shè)備難以展開，需采用小型化施工機(jī)具與分層作業(yè)模式。圍巖穩(wěn)定性控制：巖爆段需實(shí)施"短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)"措施，拱肋施工前需完成超前錨桿與鋼纖維噴砼初期支護(hù)。拱肋線形精度：設(shè)計(jì)要求拱軸線偏差≤±5mm，需通過三維測(cè)量與實(shí)時(shí)調(diào)整確保施工精度。混凝土澆筑質(zhì)量：大體積混凝土溫控防裂與高空振搗密實(shí)是施工關(guān)鍵控制點(diǎn)。二、施工準(zhǔn)備2.1技術(shù)準(zhǔn)備圖紙會(huì)審與深化設(shè)計(jì)：組織技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行圖紙會(huì)審，重點(diǎn)核查拱肋與圍巖支護(hù)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，完成鋼筋排布圖、模板分節(jié)圖等6項(xiàng)深化設(shè)計(jì)文件。施工方案論證：邀請(qǐng)地質(zhì)、結(jié)構(gòu)專家對(duì)拱肋分段澆筑方案、支架體系穩(wěn)定性進(jìn)行專項(xiàng)論證，形成專家評(píng)審意見備案。測(cè)量控制網(wǎng)建立：采用全站儀按二等精度布設(shè)洞內(nèi)控制網(wǎng)，設(shè)置3個(gè)永久基準(zhǔn)點(diǎn)與6個(gè)工作基點(diǎn)，建立三維坐標(biāo)系統(tǒng)。2.2材料與設(shè)備準(zhǔn)備材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)：鋼筋原材需提供出廠合格證與力學(xué)性能報(bào)告，每60t為一批次進(jìn)行拉伸、彎曲試驗(yàn)?；炷敛捎蒙唐讽牛浜媳仍O(shè)計(jì)為水泥360kg/m3、粉煤灰80kg/m3、礦粉40kg/m3、碎石5-20mm、中砂42%，坍落度控制在180±20mm。模板選用18mm厚酚醛覆膜膠合板，背楞采用10×15cm方木，對(duì)拉螺栓采用Φ14mm止水螺桿。主要施工設(shè)備配置：測(cè)量設(shè)備：全站儀（精度1mm+1ppm）、水準(zhǔn)儀（DSZ2）、激光投線儀施工機(jī)械：小型混凝土輸送泵（HBT30）、插入式振搗棒（Φ50/Φ30）、鋼筋彎曲機(jī)（GW40）、液壓千斤頂（50t）監(jiān)測(cè)設(shè)備：振弦式應(yīng)變計(jì)（精度0.1με）、裂縫寬度監(jiān)測(cè)儀、圍巖收斂?jī)x2.3作業(yè)面布置材料堆放區(qū)：在洞室外50m處設(shè)置材料中轉(zhuǎn)倉(cāng)庫(kù)，鋼筋原材與加工半成品分區(qū)存放，配備防雨棚與墊高木方。施工通道：沿洞室側(cè)壁設(shè)置0.8m寬施工通道，采用C20混凝土硬化，設(shè)置防滑條與臨邊防護(hù)欄桿。臨時(shí)用電：布設(shè)380V三相五線制供電線路，每50m設(shè)置配電箱，配備漏電保護(hù)器（動(dòng)作電流≤30mA）。通風(fēng)照明：安裝Φ500mm軸流風(fēng)機(jī)，確保洞內(nèi)風(fēng)速≥0.25m/s；采用36V安全電壓照明，間距5m布置防水防塵燈。三、施工總體流程3.1工藝流程測(cè)量放樣→超前支護(hù)→拱架搭設(shè)→底模安裝→鋼筋綁扎→側(cè)模安裝→預(yù)埋件固定→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)→模板拆除→二次襯砌→質(zhì)量驗(yàn)收3.2施工分區(qū)與順序?qū)⒍词已剌S線劃分為6個(gè)施工段，每段長(zhǎng)度15m，采用"跳倉(cāng)施工法"組織流水作業(yè)。施工順序遵循：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)→2.掌子面爆破→3.出渣與危石清理→4.初噴4cm厚混凝土→5.系統(tǒng)錨桿施工→6.鋼拱架安裝→7.鋼筋拱肋綁扎→8.復(fù)噴混凝土→9.混凝土養(yǎng)護(hù)→10.監(jiān)控量測(cè)3.3進(jìn)度計(jì)劃施工階段工期（天）關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工準(zhǔn)備15測(cè)量控制網(wǎng)驗(yàn)收超前支護(hù)7超前錨桿施工完成支架搭設(shè)10預(yù)壓沉降穩(wěn)定鋼筋工程18主筋連接檢測(cè)合格混凝土澆筑6強(qiáng)度達(dá)到75%設(shè)計(jì)值養(yǎng)護(hù)與拆模14拱肋線形復(fù)測(cè)驗(yàn)收移交5第三方檢測(cè)通過四、主要施工方法4.1超前支護(hù)施工超前小導(dǎo)管：采用Φ32×5000mm無(wú)縫鋼管，外插角10°~15°，環(huán)向間距30cm，每循環(huán)進(jìn)尺3.5m，管內(nèi)注入水泥漿（水灰比0.5:1），注漿壓力0.5~1.0MPa。鋼纖維噴射混凝土：分兩層施工，初噴4cm封閉圍巖，終噴至設(shè)計(jì)厚度15cm。采用濕噴工藝，鋼纖維摻量35kg/m3，噴頭距巖面保持0.8~1.2m，噴射角度75°~90°。4.2支架體系施工滿堂腳手架搭設(shè)：采用碗扣式腳手架，立桿縱距0.6m、橫距0.8m，步距1.2m。立桿底部設(shè)置可調(diào)底座與5cm厚木墊板，掃地桿距地面20cm，頂部設(shè)置U型頂托。支架預(yù)壓：采用砂袋分級(jí)加載，加載量為設(shè)計(jì)荷載的120%（分50%、80%、120%三級(jí)），每級(jí)加載后靜置12h，監(jiān)測(cè)沉降值。預(yù)壓完成后卸載并調(diào)整立桿高程，設(shè)置3cm預(yù)拱度。型鋼支撐安裝：I12.6工字鋼沿拱軸線布設(shè)，與腳手架通過抱箍連接，節(jié)點(diǎn)處設(shè)置斜向剪刀撐，形成空間穩(wěn)定體系。4.3模板工程模板分塊設(shè)計(jì)：按拱肋弧度分6段加工，每段寬2.5m，接縫處設(shè)企口縫并粘貼5mm厚海綿條。底模采用18mm厚酚醛覆膜板，背楞為雙拼Φ48×3.5mm鋼管，間距30cm。安裝工藝：測(cè)量放樣：在支架上彈出拱軸線與模板控制線，每50cm設(shè)置高程控制點(diǎn)底模安裝：從拱腳向拱頂分段鋪設(shè)，通過頂托調(diào)節(jié)高程，偏差控制在±3mm內(nèi)側(cè)模加固：采用對(duì)拉螺栓（間距50×50cm）與斜撐固定，外側(cè)設(shè)置雙拼鋼管背楞驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：模板接縫寬度≤2mm，表面平整度≤3mm/2m，軸線偏差≤5mm4.4鋼筋工程鋼筋加工：主筋彎曲：采用數(shù)控彎曲機(jī)加工，彎曲半徑≥20d，每根鋼筋兩端預(yù)留15cm直段用于連接箍筋制作：按設(shè)計(jì)弧度預(yù)彎，彎鉤角度135°，平直段長(zhǎng)度10d半成品堆放：分類編號(hào)存放，掛標(biāo)識(shí)牌注明規(guī)格、數(shù)量、使用部位安裝工藝：綁扎順序：先安裝主筋后綁扎箍筋，從拱腳向拱頂對(duì)稱施工連接方式：主筋采用直螺紋套筒連接，接頭等級(jí)I級(jí)，同一截面接頭率≤25%，外露絲扣1~2牙保護(hù)層控制：采用C30預(yù)制墊塊，強(qiáng)度≥構(gòu)件混凝土強(qiáng)度，每平方米布置4個(gè)預(yù)埋件固定：拱肋與系統(tǒng)錨桿連接處設(shè)置Φ16mm連接筋，采用焊接固定（焊縫長(zhǎng)度10d）4.5混凝土工程配合比優(yōu)化：膠凝材料：水泥320kg+粉煤灰90kg+礦粉50kg，總量460kg/m3外加劑：聚羧酸減水劑（摻量1.2%）+膨脹劑（UEA，摻量8%）工作性指標(biāo)：坍落度200±20mm，擴(kuò)展度≥550mm，初凝時(shí)間≥6h澆筑工藝：分段劃分：沿洞室軸線每15m為一個(gè)澆筑段，拱頂設(shè)置1m寬合龍段澆筑順序：從兩側(cè)拱腳對(duì)稱向拱頂推進(jìn)，分層厚度30cm，采用斜面分層法施工振搗控制：使用Φ50mm振搗棒，插點(diǎn)間距≤30cm，振搗時(shí)間15~20s，直至混凝土表面泛漿、無(wú)氣泡溢出合龍?zhí)幚恚捍侄位炷翉?qiáng)度達(dá)75%設(shè)計(jì)值后，采用C35補(bǔ)償收縮混凝土澆筑合龍段，澆筑前對(duì)接合面鑿毛并灑水濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)措施：溫控要求：入模溫度5~30℃，內(nèi)外溫差≤25℃，采用預(yù)埋測(cè)溫管監(jiān)測(cè)溫度養(yǎng)護(hù)方式：澆筑完成12h內(nèi)覆蓋土工布，啟動(dòng)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，保持表面濕潤(rùn)（含水率≥90%）養(yǎng)護(hù)周期：普通段14天，巖爆段21天，冬季施工采用電熱毯保溫（養(yǎng)護(hù)溫度≥5℃）五、關(guān)鍵技術(shù)措施5.1圍巖穩(wěn)定性控制技術(shù)巖爆段超前處理：采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行超前探測(cè)，預(yù)報(bào)巖爆風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)實(shí)施Φ25×4500mm超前錨桿，環(huán)向間距30cm，注漿加固掌子面前方5m范圍爆破后立即進(jìn)行初噴（4cm厚），8h內(nèi)完成系統(tǒng)錨桿與型鋼支撐安裝變形監(jiān)測(cè)與預(yù)警：布設(shè)測(cè)線：每10m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，包含拱頂下沉、凈空收斂2項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測(cè)頻率：施工期間1次/天，穩(wěn)定后1次/3天，預(yù)警值：拱頂下沉≥10mm/天動(dòng)態(tài)調(diào)整：當(dāng)監(jiān)測(cè)值達(dá)到預(yù)警值時(shí)，加密型鋼支撐間距至0.8m，并增加臨時(shí)橫撐5.2拱肋線形控制技術(shù)三維測(cè)量系統(tǒng)：采用全站儀進(jìn)行三維坐標(biāo)放樣，每5m設(shè)置一個(gè)線形控制點(diǎn)模板安裝后進(jìn)行三維掃描，生成點(diǎn)云模型與設(shè)計(jì)模型對(duì)比，偏差超限時(shí)及時(shí)調(diào)整澆筑過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，每小時(shí)記錄一次模板沉降數(shù)據(jù)預(yù)變形設(shè)置：根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，在模板安裝時(shí)設(shè)置3cm預(yù)拱度（按二次拋物線分配）考慮混凝土收縮徐變影響，預(yù)留1.5cm后期壓縮量合龍段設(shè)置5mm間隙，通過千斤頂微調(diào)實(shí)現(xiàn)精確合龍5.3混凝土裂縫控制技術(shù)材料控制：選用低水化熱水泥（P.O42.5R），摻加粉煤灰替代20%水泥骨料采用5-20mm連續(xù)級(jí)配碎石（含泥量≤1%），中砂（細(xì)度模數(shù)2.6-2.8）施工控制：分層澆筑厚度≤30cm，層間間隔時(shí)間≤2h采用二次振搗工藝（初凝前1h），提高混凝土密實(shí)度夏季施工時(shí)采用冰水拌合（降低入模溫度至25℃以下），冬季采用熱水拌合（保證出機(jī)溫度≥10℃）養(yǎng)護(hù)創(chuàng)新：開發(fā)智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，通過溫濕度傳感器自動(dòng)調(diào)節(jié)噴淋頻率巖爆段采用"內(nèi)降外保"措施：預(yù)埋Φ50mm循環(huán)冷卻水管，通水降溫（進(jìn)水溫度≤20℃）六、質(zhì)量控制體系6.1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與驗(yàn)收規(guī)范主控項(xiàng)目：鋼筋保護(hù)層厚度：允許偏差+10mm，-5mm，合格率≥90%混凝土強(qiáng)度：達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%，抗?jié)B等級(jí)≥P8拱軸線偏差：≤±5mm，斷面尺寸偏差≤±10mm鋼筋連接：套筒連接抗拉強(qiáng)度≥母材強(qiáng)度，焊縫探傷合格率100%一般項(xiàng)目：模板接縫寬度≤2mm，表面平整度≤3mm/2m混凝土表面缺陷：蜂窩面積≤0.5%，深度≤10mm預(yù)埋件位置偏差：≤10mm，平面高程偏差≤5mm6.2過程質(zhì)量控制材料檢驗(yàn)：鋼筋原材：每60t為一批次，檢驗(yàn)屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎性能混凝土：開盤鑒定（含配合比、坍落度、初凝時(shí)間），每100m3留置1組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊外加劑：每50t檢驗(yàn)減水率、含氣量、凝結(jié)時(shí)間差等指標(biāo)工序檢驗(yàn)：模板驗(yàn)收：實(shí)行"三檢制"（自檢、互檢、交接檢），監(jiān)理驗(yàn)收簽字后方可進(jìn)入下道工序鋼筋隱蔽工程：檢查規(guī)格、數(shù)量、間距、保護(hù)層厚度，留存影像資料混凝土澆筑：全程旁站監(jiān)理，記錄坍落度、澆筑時(shí)間、振搗情況試驗(yàn)檢測(cè)：混凝土強(qiáng)度：標(biāo)養(yǎng)試塊（28天）+同條件養(yǎng)護(hù)試塊（用于拆模強(qiáng)度控制）鋼筋連接：每300個(gè)接頭取樣1組進(jìn)行拉伸試驗(yàn)超聲波檢測(cè)：對(duì)拱肋混凝土進(jìn)行100%超聲波探傷，檢測(cè)內(nèi)部缺陷6.3質(zhì)量問題處理鋼筋保護(hù)層偏差：偏差超標(biāo)部位：采用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)，厚度≥原設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度預(yù)防措施：優(yōu)化墊塊布置，采用帶鐵絲的砂漿墊塊與鋼筋綁扎牢固混凝土表面缺陷：蜂窩麻面：深度≤5mm時(shí)采用水泥凈漿修補(bǔ)，深度>5mm時(shí)鑿除后用高一標(biāo)號(hào)細(xì)石混凝土修補(bǔ)裂縫處理：寬度<0.2mm的表面裂縫采用環(huán)氧樹脂封閉，>0.2mm裂縫進(jìn)行壓力注漿處理拱軸線偏差：偏差5~10mm：通過后續(xù)段線形調(diào)整抵消，累計(jì)偏差不超過設(shè)計(jì)限值偏差>10mm：分析原因后采用千斤頂頂推調(diào)整，每次調(diào)整量≤5mm七、安全保障措施7.1危險(xiǎn)源辨識(shí)與控制危險(xiǎn)源類別風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)控制措施巖爆重大超前預(yù)報(bào)+微震監(jiān)測(cè)，配備防巖爆頭盔與避難硐室高空墜落高設(shè)置1.2m高防護(hù)欄桿，作業(yè)人員佩戴雙鉤安全帶物體打擊高材料堆放不超過1.5m，工具入袋，交叉作業(yè)設(shè)隔離層觸電中臨時(shí)用電"三級(jí)配電兩級(jí)保護(hù)"，設(shè)備接地電阻≤4Ω支架坍塌重大支架預(yù)壓驗(yàn)收，監(jiān)測(cè)立桿沉降與橫桿撓度7.2專項(xiàng)安全技術(shù)巖爆防治：施工面配備巖爆預(yù)警儀，預(yù)警值設(shè)為微震能量≥100J爆破后立即進(jìn)行危石清理，采用2m長(zhǎng)撬棍由上而下作業(yè)巖爆段作業(yè)人員不得超過5人，每人配備應(yīng)急照明與通訊設(shè)備支架安全：立桿基礎(chǔ)處理：20cm厚C20混凝土硬化+10cm碎石墊層剪刀撐設(shè)置：縱向連續(xù)設(shè)置，角度45°~60°，搭接長(zhǎng)度≥1m監(jiān)測(cè)要求：每班次檢查立桿垂直度（偏差≤1/200），橫桿撓度≤L/200高空作業(yè)：操作平臺(tái)：采用5cm厚木板鋪設(shè)，滿鋪且固定牢固，臨邊設(shè)1.2m高防護(hù)欄桿人員防護(hù)：安全帶高掛低用，攀登作業(yè)使用固定式爬梯（踏步間距30cm）物料運(yùn)輸：采用電動(dòng)葫蘆垂直運(yùn)輸，設(shè)置限位裝置與防脫鉤措施7.3應(yīng)急管理應(yīng)急預(yù)案：編制巖爆、坍塌、觸電等專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，每季度組織1次應(yīng)急演練現(xiàn)場(chǎng)配備急救箱（含止血帶、夾板等）、擔(dān)架、應(yīng)急照明設(shè)備與就近醫(yī)院建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制，急救響應(yīng)時(shí)間≤30分鐘應(yīng)急物資：備用電源：2臺(tái)50kW柴油發(fā)電機(jī)，確保停電時(shí)通風(fēng)、排水系統(tǒng)正常運(yùn)行支護(hù)材料：儲(chǔ)備200m超前錨桿、50m3速凝混凝土、10套型鋼支撐通訊設(shè)備：配備2臺(tái)衛(wèi)星電話與洞內(nèi)對(duì)講機(jī)系統(tǒng)，確保信號(hào)全覆蓋八、施工監(jiān)測(cè)與信息化管理8.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容與頻率監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)頻率控制標(biāo)準(zhǔn)拱頂下沉水準(zhǔn)儀施工期1次/天≤15mm/月凈空收斂收斂計(jì)施工期1次/天≤10mm/月拱肋應(yīng)力振弦式應(yīng)變計(jì)每小時(shí)1次（澆筑期）壓應(yīng)力≤15MPa支架沉降百分表預(yù)壓期1次/12h累計(jì)沉降≤20mm混凝土溫度測(cè)溫儀澆筑后7天內(nèi)每2h內(nèi)外溫差≤25℃8.2信息化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集：采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲(chǔ)人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過移動(dòng)端APP錄入，確保數(shù)據(jù)及時(shí)性（最遲2小時(shí)內(nèi)上傳）分析預(yù)警：建立三維可視化模型，實(shí)時(shí)對(duì)比設(shè)計(jì)值與實(shí)測(cè)值設(shè)置三級(jí)預(yù)警機(jī)制：黃色預(yù)警（達(dá)控制標(biāo)準(zhǔn)70%）、橙色預(yù)警（85%）、紅色預(yù)警（100%）動(dòng)態(tài)調(diào)整：根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)優(yōu)化施工參數(shù)，如調(diào)整混凝土配合比、修改澆筑順序巖爆段根據(jù)微震監(jiān)測(cè)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)"動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工"九、環(huán)境保護(hù)與文明施工9.1環(huán)境保護(hù)措施粉塵控制：出渣運(yùn)輸車輛必須加蓋篷布，洞口設(shè)置洗車平臺(tái)噴射混凝土采用濕噴工藝，粉塵濃度控制在2mg/m3以下洞內(nèi)每班灑水降塵不少于3次，保持空氣相對(duì)濕度≥60%噪音控制：破碎機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備設(shè)置隔音罩，噪音≤85dB合理安排高噪音作業(yè)時(shí)間，避免夜間（22:00-6:00）施工作業(yè)人員佩戴耳塞，聽力保護(hù)措施符合GBZ/T229.4標(biāo)準(zhǔn)廢水處理：設(shè)置三級(jí)沉淀池（容積50m3），施工廢水經(jīng)處理后回用混凝土養(yǎng)護(hù)用水采用循環(huán)系統(tǒng)，節(jié)水率達(dá)30%油料庫(kù)房設(shè)置防滲池（滲透系數(shù)≤1×10??cm/s）9.2文明施工場(chǎng)地管理：材料堆放分區(qū)明確，設(shè)置標(biāo)識(shí)牌（含名稱、規(guī)格、狀態(tài)