巖石免爆開挖施工方案一、工程概況1.1項目背景本工程為城市軌道交通區(qū)間隧道工程，隧道全長2350米，穿越地層主要為中風(fēng)化砂巖及微風(fēng)化花崗巖，巖石單軸抗壓強度35-80MPa，局部存在石英巖夾層。工程周邊環(huán)境復(fù)雜，隧道軸線兩側(cè)15米范圍內(nèi)分布有既有建筑群、地下管線及高壓線路，最大地面沉降控制要求≤30mm，為典型的"近接施工"高風(fēng)險工程。根據(jù)環(huán)境評估要求，施工期間需嚴(yán)格控制振動、噪音及粉塵污染，傳統(tǒng)爆破工藝已無法滿足環(huán)保及安全要求，故采用全工序免爆開挖技術(shù)。1.2地質(zhì)條件根據(jù)地質(zhì)勘察報告，工程區(qū)域巖性分布特征如下：K0+000-K0+850段：中風(fēng)化砂巖，巖體完整性系數(shù)0.65-0.75，節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育兩組正交節(jié)理，間距0.5-1.2米K0+850-K1+600段：微風(fēng)化花崗巖，巖體完整性系數(shù)0.80-0.90，局部含石英脈，巖石硬度f=8-10K1+600-K2+350段：砂質(zhì)板巖與灰?guī)r互層，存在小規(guī)模斷層破碎帶3處，最大破碎帶寬1.8米地下水位位于隧道拱頂以上3-8米，水量中等，主要為基巖裂隙水，滲透系數(shù)1.2×10?3-5.6×10??m/d。二、施工總體部署2.1施工組織架構(gòu)設(shè)立項目經(jīng)理部，配置：技術(shù)負(fù)責(zé)人1名（高級工程師）施工員3名（隧道、機械、測量專業(yè)各1名）安全員2名（持注冊安全工程師證）質(zhì)量員2名專業(yè)作業(yè)班組4個（掘進(jìn)班、支護(hù)班、出碴班、機電班），每班12人，實行三班制作業(yè)2.2施工平面布置施工場地劃分：掘進(jìn)作業(yè)區(qū)：設(shè)置隧道入口門禁系統(tǒng)、人員定位基站及視頻監(jiān)控系統(tǒng)材料堆放區(qū)：劃分鋼材區(qū)（硬化地面+防雨棚）、混凝土區(qū)（設(shè)置自動計量攪拌站）、防水材料區(qū)（架空堆放）設(shè)備維修區(qū)：配置液壓系統(tǒng)維修臺、電氣檢測設(shè)備及備件倉庫棄碴區(qū)：設(shè)置三級沉淀池，碴土含水率控制≤15%后方可外運2.3施工進(jìn)度計劃采用Project軟件編制四級進(jìn)度計劃體系：總進(jìn)度計劃：18個月（含3個月準(zhǔn)備期）月進(jìn)度計劃：每月25日編制下月計劃，開挖進(jìn)尺指標(biāo)200米/月周進(jìn)度計劃：按"掘進(jìn)-支護(hù)-出碴"三循環(huán)組織，每周進(jìn)尺50米日作業(yè)計劃：每日兩循環(huán)，每循環(huán)進(jìn)尺2.5米，循環(huán)時間12小時三、施工工藝與設(shè)備選型3.1核心施工工藝采用"機械破碎+靜態(tài)膨脹+液壓分裂"三位一體施工工法，具體工藝組合如下：3.1.1硬巖破碎工藝液壓錘破碎：選用200型液壓破碎錘（沖擊能2000J），配置自動潤滑系統(tǒng)，用于中風(fēng)化巖層開挖液壓銑挖：采用XM2000型銑挖機（銑削功率165kW），安裝耐磨合金齒，適用于節(jié)理發(fā)育巖體巖石鋸切：配置3米直徑圓盤鋸（鋸片線速度45m/s），用于石英巖夾層等極硬巖段預(yù)切割3.1.2靜態(tài)膨脹工藝材料選用HSCA-III型靜態(tài)膨脹劑（膨脹壓力≥50MPa），施工流程：布孔：按0.3×0.3m網(wǎng)格布置Φ42mm鉆孔，孔深為巖塊厚度的0.7倍配漿：膨脹劑與水按1:0.35比例攪拌，水溫控制在15-25℃灌注：采用專用注漿泵低壓灌注，孔口預(yù)留20cm空段用干砂填塞等待：夏季靜置4-6小時，冬季保溫養(yǎng)護(hù)8-12小時，待巖體產(chǎn)生明顯裂隙3.1.3液壓分裂工藝采用ZPL-150型液壓分裂機（額定工作壓力63MPa），操作要點：分裂頭布置：按"三角形"布點原則，每個分裂單元設(shè)置3-5個分裂頭鉆孔參數(shù)：Φ50mm鉆孔，孔距25-30cm，孔深50-60cm分裂順序：先周邊后中央，每次分裂控制在1.5m3范圍內(nèi)液壓控制：采用分級升壓模式，初始壓力30MPa，穩(wěn)定后升至60MPa3.2主要施工設(shè)備配置設(shè)備類型型號規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)隧道掘進(jìn)機EBZ260H2臺截割功率260kW，最大截割高度5.8m液壓破碎錘SB814臺工作重量8.1t，沖擊頻率380-500bpm靜態(tài)膨脹劑攪拌站JBW-5002套攪拌量500L/批次，自動計量精度±1%液壓分裂機ZPL-1506臺單槍推力1500kN，配置6路分流閥出碴設(shè)備WJ-43臺斗容4m3，爬坡能力25°噴砼設(shè)備HPC30B2臺輸送距離300m，工作壓力8MPa3.3施工工序流程采用"四步循環(huán)作業(yè)法"：超前支護(hù)：施作Φ42超前小導(dǎo)管，長度3.5m，環(huán)向間距30cm，注漿壓力1.2-1.5MPa巖體破碎：按"周邊預(yù)裂→中央掏槽→分層破碎"順序施工，每層高度2.0m碴土清運：采用無軌運輸方式，出碴車輛安裝GPS定位及超速限制裝置初期支護(hù)：破碎面暴露后12小時內(nèi)完成初噴（5cm厚C25砼）+錨桿（Φ22中空錨桿，長度3.0m）+鋼筋網(wǎng)（Φ8@150×150）+復(fù)噴（至設(shè)計厚度25cm）四、關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計4.1機械破碎參數(shù)巖性類型液壓錘參數(shù)銑挖機參數(shù)鋸切參數(shù)中風(fēng)化砂巖沖擊頻率420bpm

工作壓力16MPa

釬桿直徑140mm銑削速度1.2m/min

進(jìn)給量80mm/r

銑輪轉(zhuǎn)速35r/min鋸片轉(zhuǎn)速280r/min

進(jìn)給速度0.8m/min

冷卻水流量50L/min微風(fēng)化花崗巖沖擊頻率380bpm

工作壓力18MPa

釬桿直徑165mm銑削速度0.6m/min

進(jìn)給量50mm/r

銑輪轉(zhuǎn)速25r/min鋸片轉(zhuǎn)速220r/min

進(jìn)給速度0.4m/min

冷卻水流量80L/min石英巖夾層--鋸片轉(zhuǎn)速180r/min

進(jìn)給速度0.2m/min

采用金剛石鋸片4.2靜態(tài)膨脹參數(shù)參數(shù)類別數(shù)值范圍備注孔徑Φ38-50mm硬巖取大值，軟巖取小值孔距25-40cm節(jié)理發(fā)育區(qū)減小15%排距20-30cm梅花形布置孔深0.6-0.8HH為巖塊厚度單孔裝藥量1.8-3.2kg按1.5kg/m孔深計算膨脹時間4-12h溫度每降低5℃，時間延長20%4.3支護(hù)體系設(shè)計初期支護(hù)參數(shù)：噴射混凝土：C25早強砼，初凝時間≤15min，28d抗壓強度≥25MPa錨桿：Φ22中空注漿錨桿，長度3.0-4.5m，按圍巖級別調(diào)整，注漿飽滿度≥90%鋼筋網(wǎng)：雙層Φ8鋼筋網(wǎng)，層間距10cm，搭接長度30d，采用梅花形綁扎鋼拱架：I20b工字鋼，間距0.8-1.2m，連接板采用M24高強螺栓連接二次襯砌參數(shù)：結(jié)構(gòu)形式：C35P8防水鋼筋砼，厚度35-50cm鋼筋配置：拱部Φ25@150，邊墻Φ22@150，底板Φ20@200施工縫：設(shè)置中埋式止水帶+背貼式止水帶雙重防水五、質(zhì)量控制措施5.1開挖輪廓控制采用三維激光掃描技術(shù)，每5米進(jìn)行一次輪廓檢測，超挖量控制在15cm以內(nèi)周邊眼布置按設(shè)計輪廓線向內(nèi)5cm，保證預(yù)留保護(hù)層厚度破碎作業(yè)采用"由上而下、由外向內(nèi)"的順序，避免掏底開挖5.2靜態(tài)膨脹劑施工質(zhì)量控制材料檢驗：每200噸進(jìn)行一次膨脹壓力測試，留置膨脹性能試塊3組鉆孔質(zhì)量：采用臺架固定鉆機，孔位偏差≤5cm，孔斜度≤1°拌合控制：采用電子計量系統(tǒng)，水灰比誤差控制在±2%以內(nèi)養(yǎng)護(hù)措施：夏季采用遮陽棚，冬季采用電熱毯保溫，確保膨脹反應(yīng)溫度≥15℃5.3支護(hù)施工質(zhì)量控制噴射混凝土：采用濕噴工藝，工作風(fēng)壓0.4-0.6MPa，噴頭與受噴面距離1.0-1.5m，以螺旋式軌跡均勻噴射錨桿施工：采用錨桿鉆機機械成孔，孔深偏差±50mm，注漿壓力≥1.0MPa，持荷時間≥5min鋼拱架安裝：采用全站儀定位，拱頂高程偏差≤30mm，中線偏差≤20mm，垂直度≤2°六、安全控制體系6.1振動控制措施設(shè)備減振：破碎機安裝液壓減振裝置，基礎(chǔ)設(shè)置彈性墊層，振動速度控制在1.5cm/s以內(nèi)施工時段控制：距居民區(qū)50米范圍內(nèi)，22:00-6:00停止破碎作業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)：沿隧道軸線每100米設(shè)置振動監(jiān)測點，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心6.2粉塵控制措施濕式作業(yè)：破碎面持續(xù)噴霧降塵，霧滴直徑5-10μm，覆蓋率100%通風(fēng)系統(tǒng)：采用壓抽混合式通風(fēng)，新鮮風(fēng)量≥3m3/min·人，粉塵濃度控制在2mg/m3以下個人防護(hù)：作業(yè)人員佩戴自吸過濾式防塵口罩（KN95級別），每2小時更換一次濾芯6.3應(yīng)急管理建立三級應(yīng)急響應(yīng)機制：一級響應(yīng)（一般隱患）：現(xiàn)場安全員立即處置，記錄《安全檢查臺賬》二級響應(yīng)（較大隱患）：啟動現(xiàn)場應(yīng)急小組，停止相關(guān)作業(yè)，技術(shù)負(fù)責(zé)人組織處置三級響應(yīng)（重大隱患）：立即啟動應(yīng)急預(yù)案，疏散人員，上報建設(shè)單位及監(jiān)管部門重點應(yīng)急物資配置：應(yīng)急照明：防爆手電筒20臺，備用電池每組續(xù)航≥12小時通訊設(shè)備：本安型對講機15臺，信號覆蓋全隧道醫(yī)療救護(hù)：急救箱4個（含止血帶、骨折固定夾板等），擔(dān)架2副支護(hù)加固：速凝混凝土5噸，Φ20應(yīng)急錨桿200根，液壓千斤頂5臺七、環(huán)境保護(hù)措施7.1噪音控制設(shè)備降噪：破碎機安裝消聲器，風(fēng)機設(shè)置隔音罩，噪音值控制在晝間≤70dB，夜間≤55dB聲屏障：在施工場地邊界設(shè)置3米高聲屏障，采用雙層彩鋼板夾吸音棉結(jié)構(gòu)，降噪量≥25dB監(jiān)測頻次：每3天進(jìn)行一次噪音監(jiān)測，在場地邊界布設(shè)4個監(jiān)測點7.2廢水處理三級沉淀：施工廢水經(jīng)格柵→沉淀池（3級，總?cè)莘e500m3）→過濾池處理，pH值控制在6-9循環(huán)利用：處理后廢水用于降塵灑水及混凝土拌合，回用率≥80%污泥處理：沉淀池污泥采用板框壓濾機脫水，泥餅含水率≤60%后外運處置7.3粉塵控制霧炮系統(tǒng)：在隧道出入口及棄碴場設(shè)置自動霧炮機，霧粒直徑50-100μm，覆蓋半徑30米車輛沖洗：出入口設(shè)置8軸自動沖洗平臺，沖洗水壓≥0.6MPa，確保輪胎無泥痕植被恢復(fù)：棄碴場周邊種植爬山虎、紫穗槐等固土植物，綠化覆蓋率≥30%八、施工進(jìn)度保障措施8.1設(shè)備保障建立設(shè)備管理臺賬，實行"三定"制度（定人、定機、定崗）關(guān)鍵設(shè)備配備備用件，液壓錘釬桿、銑挖機齒座等易損件儲備量滿足5個臺班用量實行預(yù)防性維護(hù)，破碎機每工作100小時更換液壓油，銑挖機每50小時檢查刀具磨損情況8.2材料保障靜態(tài)膨脹劑：建立200噸儲備倉庫，設(shè)置溫濕度控制系統(tǒng)（溫度15-25℃，濕度≤60%）鋼材水泥：采用BIM技術(shù)進(jìn)行材料需求計劃管理，保證現(xiàn)場庫存滿足7天用量周轉(zhuǎn)材料：配置3套鋼拱架、6套模板，滿足循環(huán)施工需求8.3技術(shù)保障成立技術(shù)攻關(guān)小組，針對硬巖段開挖難題開展QC活動，目標(biāo)將硬巖段日進(jìn)尺提高至4米采用數(shù)值模擬技術(shù)，優(yōu)化靜態(tài)膨脹劑布孔參數(shù)，減少無效鉆孔應(yīng)用BIM+GIS技術(shù)進(jìn)行施工模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工沖突，優(yōu)化工序銜接九、驗收標(biāo)準(zhǔn)與流程9.1分項工程驗收標(biāo)準(zhǔn)開挖工程：輪廓符合設(shè)計要求，超挖≤15cm，欠挖≤5cm巖面平整度≤20cm/2m破碎塊度≤50cm（滿足出碴設(shè)備要求）支護(hù)工程：噴射混凝土：厚度允許偏差±10%，表面平整度≤5cm/2m錨桿：抗拔力≥設(shè)計值的90%，合格率100%鋼拱架：安裝位置偏差≤30mm，連接螺栓扭矩≥300N·m9.2驗收流程班組自檢：每循環(huán)作業(yè)完成后，由班組長組織自檢，填寫《工序質(zhì)量檢查表