碎裂岩体支架施工方案

碎裂岩体支架施工综合技术方案一、工程概况1.1地质条件分析本工程施工区域岩体呈现高度破碎特征，岩体完整性系数Kv<0.3，主要由碎裂岩、糜棱岩及断层泥组成，局部夹杂散体状岩块。岩层节理裂隙发育，平均间距5-15cm，遇水易软化崩解，存在塌方、涌水等风险。根据超前地质勘探数据，施工段最大埋深85m，地下水渗透系数1.2×10⁻³m/s，实测涌水量达25m³/h，需采取特殊支护措施保障施工安全。1.2工程设计参数支架结构采用复合支护体系，设计参数如下：初期支护：C25喷射混凝土（厚度25cm）+φ25中空注浆锚杆（长度4.5m，间距80×80cm）+φ8钢筋网（网格20×20cm）+I18型钢格栅钢架（间距50cm/榀）超前支护：φ108mm管棚（长度30m，环向间距40cm）+φ51mm小导管（长度3.5m，环向间距30cm）二次衬砌：C30模筑钢筋混凝土（厚度60cm，抗渗等级P8）支护体系设计承载力：轴向力≥1800kN/榀，弯矩≥250kN·m二、施工总体部署2.1施工分区划分采用"三区分段"施工法：超前加固区：开挖轮廓线外3-5m范围，通过管棚+小导管注浆形成加固帷幕核心开挖区：分区分步开挖，循环进尺控制在0.5-1.0m，暴露时间≤8h支护作业区：实施喷射混凝土→锚杆施工→钢筋网铺设→钢架安装的流水作业2.2施工设备配置设备类型规格型号数量主要参数液压破碎锤小松2804台冲击功率180kW，钎杆直径150mm风动凿岩机YT288台钻孔直径42-50mm，钻孔深度5m注浆泵HBW1503台工作压力10MPa，排量150L/min喷射机PZ-92台生产能力5m³/h，喷射压力0.6MPa全站仪TrimbleS91台测角精度0.5″，测距精度1mm+1ppm格栅拱架加工设备数控弯曲机1套加工精度±2mm2.3进度计划安排管棚施工：15天/循环（单循环30m）注浆加固：7天/循环（含效果检测）开挖支护：1.2m/天（全断面综合进度）二次衬砌：15m/月（滞后开挖面≥30m）总工期控制：180天（含20天备用期）三、关键施工技术3.1岩体预处理技术3.1.1静态破碎施工钻孔参数：孔径50mm，孔深2.0-3.0m，孔距50cm，呈梅花形布置。对于节理发育区域，孔深增加至3.5m，孔距加密至40cm。药剂配置：采用HSCA-III型静态破碎剂，水灰比1:0.35-0.4，搅拌时间≥3min，确保浆体均匀无结块。灌注工艺：采用分层灌注法，每次灌注高度≤50cm，捣实后再进行下一层。夏季施工时需加入2%缓凝剂，冬季施工时采用40℃温水拌合。破裂控制：采用延时破裂工艺，先从临空面开始，按20cm台阶高度逐步推进，单段破裂面积控制在10m²以内。3.1.2液压破碎锤施工作业参数：钎杆垂直于岩面，工作压力16-18MPa，冲击频率2000-2200次/min。破碎顺序：遵循"自上而下、由外向内"原则，先破碎周边岩体形成临空面，再破碎核心区域。安全距离：机械作业半径5m内设置警戒区，破碎方向严禁正对人员或设备。岩块处理：破碎后岩块粒径控制在30cm以内，大于标准的岩块进行二次破碎。3.2超前支护施工3.2.1管棚施工工艺导向墙施工：C25混凝土浇筑，内置I20a工字钢导向架，导向管倾角1-3°，定位误差≤5cm。钻孔作业：采用水平定向钻机，孔径120mm，钻进速度30cm/min，每钻进5m进行孔斜测量。钢管安装：采用丝扣连接，单节长度6m，接头错开率≥50%，顶进力控制在80-100kN。管内注浆：注入水泥-水玻璃双液浆，水灰比1:1，水泥浆与水玻璃体积比1:1，注浆压力2.0-2.5MPa，稳压时间≥10min。3.2.2小导管注浆导管加工：φ51mm×5mm无缝钢管，前端制成锥形，管身钻φ8mm注浆孔（间距15cm，梅花形布置），尾部1m不钻孔作为止浆段。安装工艺：采用风钻顶入，外插角10-15°，搭接长度≥1.5m，每2榀钢架施作一环。注浆材料：采用超细水泥（细度45μm筛余≤5%）+水玻璃双液浆，凝胶时间控制在30-60s。效果检验：注浆结束后24h进行钻孔取芯，芯样胶结率≥85%，压水试验透水率≤1Lu。3.3开挖与支护施工3.3.1CRD分部开挖法开挖顺序：①左上导坑→②右上导坑→③左下导坑→④右下导坑，导坑错开距离≥5m。循环作业：测量放线→岩体破碎→出碴→初喷→锚杆施工→挂网→架立钢架→复喷，循环时间控制在12h内。出碴管理：采用侧卸式装载机配合15t自卸车，出碴量与开挖进度匹配，掌子面积碴≤5m³。3.3.2初期支护施工喷射混凝土：分两层施工，初喷5cm（初凝时间≤15min），复喷至设计厚度，掺入0.9kg/m³聚丙烯纤维改善抗裂性能。锚杆施工：φ25mm中空注浆锚杆，采用风动凿岩机钻孔，孔深误差±5cm，注浆压力1.5MPa，锚杆拉拔力≥150kN（抽检1%）。格栅钢架：I18型钢冷弯成型，节点采用螺栓连接+双面焊接（焊缝长度≥10d），安装偏差：高程±3cm，中线±5cm，垂直度±2°。锁脚加固：每榀钢架设8根φ22mm×4.0m砂浆锚杆，与钢架焊接成整体，注浆饱满度≥95%。四、质量控制措施4.1材料质量控制水泥：P.O42.5R普通硅酸盐水泥，进场检验安定性、强度指标，每200t为一批次。钢筋：HRB400E级钢筋，力学性能及重量偏差符合GB/T1499.2标准，焊接接头抗拉强度≥450MPa。注浆材料：水玻璃模数2.6-3.0，浓度35-40Be'，超细水泥比表面积≥600m²/kg。防水材料：EVA复合防水板（1.5mm厚），耐穿刺强度≥300N，不透水性0.3MPa·30min无渗漏。4.2工序质量控制钻孔施工：孔位偏差≤10cm，孔深偏差±5cm，倾角偏差≤1°，每循环检查≥3个孔。注浆施工：严格控制配合比，每50m³制作一组试块（7d强度≥10MPa），注浆量达到设计值的1.2倍时停止。喷射混凝土：厚度检测采用凿孔法，每10延米检查一个断面，合格率≥90%，表面平整度≤5cm/2m。钢架安装：每榀检查轴线偏差、高程、间距，安装完成后进行节点抗剪试验，承载力≥300kN。4.3监测控制标准监测项目监测频率控制指标预警值净空收敛1次/天累计值≤50mm速率≥0.5mm/d拱顶下沉1次/天累计值≤30mm速率≥0.3mm/d钢架应力1次/2天最大应力≤200MPa日增量≥15MPa围岩深部位移1次/3天位移≤25mm速率≥0.4mm/d五、安全保障体系5.1危险源管控建立"三级风险防控"机制：一级防控（高风险）：塌方、突水，设置掌子面雷达扫描系统，预警响应时间≤10min二级防控（中风险）：岩块坠落、机械伤害，作业面设置防护网（抗拉强度≥200MPa）三级防控（一般风险）：粉尘、噪音，配备PM2.5检测仪（报警值≤2mg/m³）5.2专项安全措施5.2.1防塌方措施掌子面稳定性监测：每班2次地质素描，记录节理产状、岩体掉块情况应急储备：备用I25a应急钢架20榀，速凝混凝土（初凝≤5min）50m³预警响应：当净空收敛速率≥1.0mm/d时，立即停止开挖，启动掌子面封闭程序（喷射5cm厚混凝土）5.2.2防突水措施排水系统：设置三级排水，掌子面积水坑（2m×1.5m×1m）+φ100mm环向盲管+纵向排水沟超前探水：采用地质钻机钻孔，孔深10m，每循环搭接3m，发现水压≥2MPa时实施降压措施应急设备：配备2台22kW备用抽水机（扬程≥50m，流量≥50m³/h）5.3应急管理制定专项应急预案，内容包括：应急组织架构：成立项目经理为组长的应急小组，下设抢险、技术、后勤3个分队应急物资储备：急救箱、应急照明、通讯设备、备用电源（200kW发电机）演练计划：每月开展1次桌面推演，每季度开展1次实战演练，演练记录存档备查六、环境保护措施6.1粉尘控制破碎作业面设置雾炮机（覆盖半径30m），粉尘排放浓度≤1.5mg/m³出碴车辆必须加盖篷布，出场前冲洗轮胎，洗车台设置三级沉淀池弃碴场设置防尘网（2000目），定期洒水（每天3次）6.2噪音控制高噪声设备设置隔音棚（降噪量≥25dB），作业时间限制在6:00-22:00机械操作人员配备降噪耳机（降噪值≥30dB）周边居民区设置噪音监测点，昼间≤70dB，夜间≤55dB6.3废水处理施工废水经三级沉淀（处理能力100m³/d）后回用，悬浮物≤100mg/L油料库房设置防渗池（渗透系数≤10⁻⁷cm/s），防止油污渗漏生活污水经化粪池处理后接入市政管网，COD≤500mg/L七、质量验收标准7.1分项工程验收超前支护：管棚施工孔位偏差≤5cm，小导管注浆合格率≥90%开挖作业：轮廓线偏差±15cm，超挖回填采用同级混凝土初期支护：喷射混凝土厚度合格率≥90%，锚杆拉拔力检测合格率100%二次衬砌：表面