天津薊州溶洞旅游開發(fā)施工方案一、工程概況本工程位于天津市薊州區(qū)羅莊子鎮(zhèn)洪水莊村北靈氣山下，地處薊縣國家地質(zhì)公園核心區(qū)域。項(xiàng)目區(qū)域距天津市區(qū)127公里，距北京100公里，交通便利。工程主要涉及溶洞主體開發(fā)、配套設(shè)施建設(shè)及景觀保護(hù)三大板塊，一期開發(fā)面積約3萬平方米，包含洞內(nèi)游覽通道施工、安全防護(hù)系統(tǒng)安裝、景觀燈光布置及游客服務(wù)設(shè)施建設(shè)等內(nèi)容。溶洞主體游覽線路全長1200米，設(shè)計(jì)日接待能力3000人次，項(xiàng)目建成后將成為華北地區(qū)規(guī)模最大的溶洞旅游景區(qū)。施工區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，溶洞發(fā)育于中上元古界長城系洪水莊組白云巖地層，形成年代約12億年。洞內(nèi)恒溫18℃，相對濕度85%-90%，為典型的喀斯特地貌特征。工程需在保護(hù)原有地質(zhì)景觀的前提下，進(jìn)行安全支護(hù)、通道開拓及設(shè)施安裝，施工難度大，技術(shù)要求高。二、地質(zhì)特征分析（一）地層巖性施工區(qū)域主要巖性為中元古界長城系洪水莊組白云巖，呈灰白色厚層狀結(jié)構(gòu)，巖層走向NE30°-40°，傾角15°-20°。巖石飽和抗壓強(qiáng)度25-35MPa，完整性系數(shù)0.65-0.75，局部發(fā)育裂隙密集帶。溶洞頂部巖層厚度不均，最薄處僅2米，最厚達(dá)15米，存在局部不穩(wěn)定塊體。（二）溶洞形態(tài)特征溶洞系統(tǒng)由三級水平溶洞構(gòu)成，垂直發(fā)育高度達(dá)40米，平面展布呈不規(guī)則枝狀。已探明主要景觀區(qū)域28處，包含石鐘乳、石筍、石幔、石柱等多種沉積形態(tài)，其中大型石筍高度可達(dá)3米以上。洞內(nèi)存在多處地下暗河通道，主要發(fā)育于溶洞底部，涌水量受季節(jié)影響顯著，雨季最大涌水量達(dá)50m3/h。（三）不良地質(zhì)現(xiàn)象溶洞頂板不穩(wěn)定體：在"龍宮"、"水晶宮"等景觀區(qū)，溶洞頂板存在直徑0.5-2米的孤石，部分與母巖僅通過裂隙連接，穩(wěn)定性差。涌水突泥風(fēng)險(xiǎn)：3號支洞區(qū)域存在承壓水層，水頭壓力達(dá)0.3MPa，施工中可能發(fā)生突水。軟弱夾層：在K0+350-K0+420段發(fā)育泥質(zhì)白云巖夾層，厚度0.3-0.8米，遇水易軟化，可能導(dǎo)致掌子面失穩(wěn)。三、施工支護(hù)技術(shù)方案（一）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)采用"地質(zhì)雷達(dá)+超前鉆探"綜合預(yù)報(bào)體系：地質(zhì)雷達(dá)：選用SIR-4000型地質(zhì)雷達(dá)，探測距離30米，分辨率10cm，重點(diǎn)探測前方溶洞、裂隙發(fā)育情況。超前鉆探：采用XY-100型鉆機(jī)，每循環(huán)施工3個(gè)超前探孔，孔深20米，孔徑91mm，判斷前方水文地質(zhì)條件。（二）洞口段加固洞口段20米范圍采用"管棚+注漿"聯(lián)合支護(hù)：管棚：采用φ108mm×6mm熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距40cm，外插角1°-3°，每節(jié)長4米，絲扣連接，管內(nèi)灌注M30水泥砂漿。注漿：采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比1:1，水玻璃濃度35Be'，注漿壓力0.5-1.0MPa，加固范圍至管棚外2米。（三）洞內(nèi)支護(hù)體系根據(jù)溶洞不同區(qū)域地質(zhì)條件，采用分級支護(hù)方案：1.常規(guī)段支護(hù)（Ⅱ類圍巖）噴射混凝土：C25早強(qiáng)混凝土，厚度10cm，分兩次噴射，初噴5cm封閉圍巖，終噴5cm找平。錨桿：φ22mm藥卷錨桿，長度2.5米，縱環(huán)向間距1.2×1.2米，梅花形布置，錨固力≥80kN。鋼筋網(wǎng)：φ8mm鋼筋，網(wǎng)格20×20cm，搭接長度30cm，與錨桿頭焊接固定。鋼拱架：I18工字鋼，間距1.2米/榀，連接板采用10mm厚鋼板，螺栓連接。2.特殊段加強(qiáng)支護(hù)（Ⅲ類圍巖）在溶洞發(fā)育區(qū)、裂隙密集帶等薄弱地段，采用以下加強(qiáng)措施：超前小導(dǎo)管：φ42mm×3.5mm無縫鋼管，長度4.5米，環(huán)向間距30cm，外插角12°-15°，雙層布置，注漿材料為水泥漿（摻5%水玻璃），注漿壓力0.8-1.2MPa。鋼拱架加密：間距縮小至0.6米/榀，拱腳增設(shè)φ25mm鎖腳錨桿，長度3.5米，每側(cè)2根。雙層鋼筋網(wǎng)：內(nèi)層φ8mm網(wǎng)格20×20cm，外層φ6mm網(wǎng)格15×15cm，層間距5cm。噴射混凝土加厚：總厚度增至20cm，添加聚丙烯纖維（摻量0.9kg/m3）。3.景觀保護(hù)區(qū)支護(hù)對"石觀音"、"石龍"等重點(diǎn)景觀區(qū)域，采用微型支護(hù)技術(shù)：微型錨桿：φ12mm玻璃纖維錨桿，長度1.5米，間距1.5米，樹脂錨固，避免損傷景觀。柔性防護(hù)網(wǎng)：采用高強(qiáng)度聚酯纖維網(wǎng)，網(wǎng)孔5×5cm，通過專用卡扣固定于周邊穩(wěn)定巖體。噴射改性聚氨酯：在景觀周邊非觀賞面采用低壓力噴射改性聚氨酯泡沫，厚度3-5cm，起到加固與防水雙重作用。（四）溶洞處理專項(xiàng)措施1.小型溶洞（跨度＜3米）采用"回填+支護(hù)"處理方案：清除洞內(nèi)松散填充物，采用C20混凝土回填，回填高度至溶洞頂以下0.5米。頂部采用φ108mm管棚跨越，管棚長度6米，兩端嵌入完整巖體不小于2米。管棚上方噴射20cm厚C25混凝土，形成組合拱結(jié)構(gòu)。2.大型溶洞（跨度≥3米）采用"橋梁跨越"方案：設(shè)計(jì)鋼筋混凝土箱型梁，截面尺寸1.2m×1.0m，跨度5-8米，混凝土強(qiáng)度等級C30。梁體兩端設(shè)置擴(kuò)大基礎(chǔ)，嵌入基巖深度不小于1.5米，基礎(chǔ)周邊采用錨桿加固。梁體上方鋪設(shè)30cm厚緩沖層（級配碎石+土工格柵），表面澆筑10cm厚防滑路面。3.涌水處理排水系統(tǒng)：在溶洞底部設(shè)置雙側(cè)排水溝，斷面尺寸30×40cm，采用C25混凝土澆筑，坡度1.5%。集水井：在最低點(diǎn)設(shè)置集水井，容積50m3，安裝2臺15kW潛水泵（一用一備），揚(yáng)程50米。堵水措施：對集中涌水點(diǎn)采用φ50mm注漿管注漿封堵，漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，凝膠時(shí)間控制在30-60秒。四、施工步驟與工藝（一）施工總體流程施工按"先探測、后開挖、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測"原則組織，總體流程如下：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)→洞口加固→核心區(qū)開挖→初期支護(hù)→二次襯砌→景觀保護(hù)→設(shè)施安裝→竣工驗(yàn)收（二）主要施工工藝1.開挖作業(yè)采用"新奧法"施工，根據(jù)不同區(qū)域條件選擇開挖方式：全斷面開挖：適用于Ⅱ類圍巖段，循環(huán)進(jìn)尺1.2米，采用光面爆破，周邊眼間距45cm，抵抗線60cm，裝藥量控制在0.2kg/m。臺階法開挖：適用于Ⅲ類圍巖段，上臺階高度3.5米，下臺階高度2.5米，循環(huán)進(jìn)尺0.8米，臺階長度控制在5-8米。人工開挖：景觀保護(hù)區(qū)采用風(fēng)鎬人工開挖，嚴(yán)禁爆破，必要時(shí)采用靜態(tài)破碎劑。2.支護(hù)施工噴射混凝土：采用濕噴工藝，工作風(fēng)壓0.4-0.6MPa，噴頭距巖面1.0-1.5米，噴射角度75°-90°，分層噴射厚度不超過5cm。錨桿施工：采用風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆孔，孔徑42mm，孔深超設(shè)計(jì)長度10cm，藥卷采用樹脂錨固劑，攪拌時(shí)間30秒，安裝后24小時(shí)內(nèi)不得擾動。鋼拱架安裝：采用液壓臺車安裝，每榀鋼拱架安裝偏差：高程±5cm，中線±3cm，垂直度±2°，拱腳墊板采用200×200×16mm鋼板。3.二次襯砌襯砌結(jié)構(gòu)：采用C30防水混凝土，厚度30-60cm，抗?jié)B等級P8，摻加聚丙烯纖維（摻量0.9kg/m3）。施工工藝：采用12米液壓模板臺車，泵送混凝土澆筑，分層厚度30cm，振搗采用插入式振搗器，振搗時(shí)間20-30秒。防水層：采用1.5mm厚EVA防水板+無紡布緩沖層，搭接寬度10cm，熱熔焊接，焊接質(zhì)量采用充氣檢測（氣壓0.2MPa，保持30分鐘壓力降≤5%）。（三）關(guān)鍵工序控制超前支護(hù)施工：小導(dǎo)管注漿前進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，確定合理配合比，注漿過程中監(jiān)測壓力與流量變化，當(dāng)壓力驟升或流量驟減時(shí)，立即停止注漿檢查。爆破控制：在距景觀50米范圍內(nèi)采用控制爆破，最大單段裝藥量不超過1kg，爆破振動速度控制在1.5cm/s以內(nèi)。混凝土養(yǎng)護(hù)：洞內(nèi)混凝土采用噴霧養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天，養(yǎng)護(hù)期間洞內(nèi)溫度不低于10℃。五、施工安全保障措施（一）監(jiān)測監(jiān)控體系建立"三級監(jiān)測"制度，監(jiān)測頻率隨施工進(jìn)度動態(tài)調(diào)整：洞內(nèi)外觀察：每日對掌子面、支護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊山體進(jìn)行巡查，記錄巖性變化、滲漏水情況及支護(hù)變形。常規(guī)監(jiān)測：拱頂下沉：采用水準(zhǔn)儀測量，精度±1mm，測點(diǎn)布置在拱頂軸線處。凈空收斂：采用收斂計(jì)測量，精度±0.1mm，測點(diǎn)布置在起拱線上下各0.5米處。深基點(diǎn)位移：在關(guān)鍵斷面埋設(shè)深基點(diǎn)位移計(jì)，監(jiān)測深度5-10米，頻率1次/天。自動化監(jiān)測：在"龍宮"等重點(diǎn)區(qū)域安裝自動化監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測圍巖應(yīng)力、滲流量及結(jié)構(gòu)變形，數(shù)據(jù)通過光纖傳輸至監(jiān)控中心。（二）安全防護(hù)措施頂板管理：掌子面開挖后立即進(jìn)行初噴支護(hù)，暴露時(shí)間不超過4小時(shí)。對不穩(wěn)定塊體采用"先錨后挖"措施，必要時(shí)采用臨時(shí)鋼支撐加固。配備2臺地質(zhì)雷達(dá)，每日對開挖面后方30米范圍進(jìn)行掃描檢查。防排水措施：施工期間保持洞內(nèi)排水系統(tǒng)暢通，集水井水位控制在警戒水位以下。雨季前對洞外截水溝、排水溝進(jìn)行清淤，確保排水能力滿足最大涌水量1.2倍。配備備用排水設(shè)備，包括3臺柴油發(fā)電機(jī)（總功率150kW）及4臺潛水泵。用電安全：洞內(nèi)采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)置三級配電兩級保護(hù)。照明線路采用36V安全電壓，動力線路采用橡套電纜，沿側(cè)壁懸掛，高度不低于2.5米。爆破作業(yè)時(shí)，所有電氣設(shè)備撤離至安全距離（≥50米）或斷電保護(hù)。通風(fēng)防塵：采用壓入式通風(fēng)，選用2×55kW軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)筒直徑1.2米，末端距掌子面距離≤15米，保證洞內(nèi)風(fēng)量≥3m3/min·人。爆破后采用高壓噴霧降塵，掌子面配備除塵器，粉塵濃度控制在2mg/m3以下。（三）應(yīng)急管理應(yīng)急預(yù)案：編制溶洞坍塌、突水、火災(zāi)等專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，每季度組織一次應(yīng)急演練。應(yīng)急物資：在洞口設(shè)置應(yīng)急物資儲備庫，儲備救生衣、應(yīng)急燈、擔(dān)架等物資，配備2套自救器。通訊保障：洞內(nèi)安裝有線電話系統(tǒng)，每隔50米設(shè)置通話點(diǎn)，同時(shí)配備2臺衛(wèi)星電話作為應(yīng)急通訊手段。撤離通道：施工期間保持主通道暢通，寬度不小于2米，高度不低于2.2米，每隔100米設(shè)置避難硐室，配備應(yīng)急食品和飲用水。六、施工組織管理（一）組織機(jī)構(gòu)成立項(xiàng)目經(jīng)理部，下設(shè)5個(gè)專業(yè)部門：工程技術(shù)部：負(fù)責(zé)施工方案編制、技術(shù)交底及現(xiàn)場指導(dǎo)。安全質(zhì)量部：實(shí)施全過程安全質(zhì)量監(jiān)控，組織日常檢查。施工管理部：負(fù)責(zé)施工組織、資源調(diào)配及進(jìn)度控制。物資設(shè)備部：保障材料供應(yīng)和設(shè)備維護(hù)。地質(zhì)監(jiān)測組：專職負(fù)責(zé)超前預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測工作。（二）進(jìn)度計(jì)劃采用Project軟件進(jìn)行進(jìn)度管理，關(guān)鍵線路如下：前期準(zhǔn)備：30天（含圖紙會審、設(shè)備進(jìn)場）洞口加固：20天主洞開挖支護(hù)：180天二次襯砌：90天景觀保護(hù)與設(shè)施安裝：60天竣工驗(yàn)收：30天總工期控制在420天內(nèi)，其中雨季（6-9月）重點(diǎn)安排洞內(nèi)支護(hù)和二次襯砌作業(yè)。（三）質(zhì)量保證措施材料控制：鋼材、水泥等主要材料需提供出廠合格證和復(fù)試報(bào)告，不合格材料嚴(yán)禁使用。工序控制：實(shí)行"三檢制"（自檢、互檢、交接檢），關(guān)鍵工序需監(jiān)理工程師驗(yàn)收簽證后方可進(jìn)行下道工序。試驗(yàn)檢測：建立工地試驗(yàn)室，對混凝土配合比、錨桿拉拔力、噴射混凝土強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場檢測，檢測頻率符合規(guī)范要求。質(zhì)量追溯：對每道工序?qū)嵭卸S碼標(biāo)識管理，記錄施工人員、時(shí)間、設(shè)備及檢驗(yàn)結(jié)果等信息，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量可追溯。七、環(huán)境保護(hù)措施（一）施工期環(huán)保措施噪聲控制：破碎機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備設(shè)置隔音棚，噪聲控制在晝間≤70dB，夜間≤55dB。廢水處理：設(shè)置三級沉淀池（總?cè)莘e100m3），施工廢水經(jīng)處理后回用，不外排。棄渣管理：棄渣場選擇在指定區(qū)域，分層碾壓堆放，邊坡坡度1:1.5，周邊設(shè)置截排水溝，頂部覆蓋植被土進(jìn)行綠化。揚(yáng)塵控制：出洞口設(shè)置洗車平臺，運(yùn)輸車輛必須加蓋篷布，棄渣場定期灑水降塵。（二）地質(zhì)景觀保護(hù)嚴(yán)格控制開挖范圍