隧洞开挖及支护施工方案

第1页共22页料场交通洞开挖及支护施工方案一、工程概述：1、工程概况：料场交通洞所处位置在大坝右岸，进口位于石料场附近，出口位于陈家大沟弃渣场一级堆渣堆渣平台附近，交通洞出口布置一条与坝后“之”字道路的连接道路，作为大坝填筑和砼运输的主要通道。料场交通洞进口高程1295.0m，出口高程1255.0m,交通洞长1498m，最大纵坡为2.73%，洞身断面为10×7.1m（宽×高）马蹄型，衬厚0.5m，后期需进行封堵。洞内采用水泥混凝土路面，厚30cm，行车道宽9m，两侧分别设置0.4m的盖板排水沟和0.6m人行通道。为了满足料场交通洞及大坝右岸坝肩施工的要求，料场交通洞设置一条施工支洞。料场交通洞洞身开挖从出口向进口方向掘进，施工支洞施工与主洞相交后，为了加快施工进度，再向主洞进口和出口方向增开两个工作面进行施工。2、地质情况：料场交通洞前部分围岩为永宁镇组第一段（T1yn1）中厚层灰岩夹泥质灰岩,隧洞埋深75.0～183.0m,岩石风化弱，节理裂隙较发育，局部岩溶发育为不良地质段，分别穿过F2与F9号断层，开挖后大部分洞段围岩稳定性较好，少部分稳定性较差。围岩类别为Ⅲ～Ⅴ类围岩。后部分围岩为（T1f2-3-3）紫红色薄至中厚层泥质粉砂岩,（T1f2-3-2）灰色中厚层细砂岩,T1f2-3-1）紫红色薄至中厚层泥质粉砂岩夹中厚层灰色细砂岩,（T1f2-2）紫红色薄至中厚层泥质粉砂岩与薄至中厚层灰色细砂岩互层。隧洞埋深110～164.0m,岩石风化弱，节理裂隙较发育，开挖后围岩基本稳定至稳定性较差。围岩Ⅲ-Ⅴ类围岩。3、施工区域的气象条件：工程区域属亚热带季风气候区，冬季主要受北方西伯利亚气流影响，天气较为寒冷；夏季受印度洋孟加拉湾西南暖湿气流和西太平洋的海洋性气候影响，湿润多雨。同时流域地处云贵高原，地势较高的高原面与地势低洼的河谷区气候有明显差异，地势较高的西部具有高原气候特征。工程区多年平均气温13.3℃，极端最高气温36.4℃，极端最低气温-10.1℃。多年平均降第2页共22页水量854.2mm。4、主要工程量：料场交通洞主要工程量见下表料场交通洞主要工程量表编号项目名称单位工程量备注1土方开挖m³10532石方开挖m³102203石方洞挖m³1117104喷混凝土m³29085钢支撑t2606地面锚杆根4607地下锚杆m³44708钢筋制安t1066包括钢筋网制安9C20衬砌混凝土m311024说明：工程量以实际发生量计。5、进度计划料场交通洞出口到进口方向围岩段落划分为：Ⅴ类：K1+468.975-K1+388.910（80.07米）Ⅲ-Ⅴ类：K1+388.910-K0+878.982（509.93米）Ⅳ类：K0+878.982-K0+673.762（205.22米）Ⅴ类：K0+673.762-K0+640.189（33.57米）Ⅳ类：K0+640.189-K0+571.601（68.59米）Ⅲ-Ⅴ类：K0+571.601-K0+025.391（546.21米）Ⅴ类：K0+025.391-K0+000（25.39米）施工支洞与交通洞连接桩号为K0+715.673。料场交通洞为本合同段的控制性工程，施工支洞与主洞连接桩号为K0+715.673，为了加快施工进度，在支洞与主洞连接后，增开两个工作面，（即往主洞进、出口各增开工作面）根据以上围岩情况结合洞身开挖施工方法，料场交通洞进度计划：K1+468.975-K1+388.910段为上、下两台阶开挖施工方法，上台阶开挖每循环进尺控制在0.8-1.0m，按照24小时施工，第3页共22页每天2个循环，进尺共计1.6-2.0米，下台阶与上台阶错开10-15m，紧跟同步施工，全断面开挖及锚喷支护计划60天完成；与此同时计划施工支洞洞挖支护完成，与主洞相接，立即增开两个工作面，K1+388.910-K0+715.673段两个工作面施工，K0+715.673-K0+571.601一个工作面施工，综合计算全段面开挖及锚喷支护计划70天完成；K0+571.601-K0+025.391段全段面开挖及锚喷支护计划90天完成；K0+025.391-K0+000段全段面开挖及锚喷支护计划15天完成；综合分析统计，料场交通洞计划235日历天（约8个月）贯通。二、施工临建规划：1、施工便道料场交通洞出口作业面施工便道由新建5#施工道路和原有改扩建道路组成，该道路从维新镇至陈家沟村路进入，路面宽约5m，该道路主要承担交通洞洞身开挖所需材料运输和洞内出渣运输。2、施工用电计划在交通洞出口线路方向左侧安装800KVA变压器一台。因为抢工期，为了加快施工进度，料场交通洞出口前期施工用电采用一台300kw的发电机。3、施工用水在料场交通洞出口线路方向右侧设置高位水池，从陈家沟河道抽水至高位水池，水池蓄水容量为50m³，满足隧洞洞内施工需求。4、空压机站空压机站布置于料场交通洞出口左侧，采用3台型号20m3/min的空压机组，满足洞内施工需求，供风管采用Φ150钢管制作安装，供风管线路沿出口进洞方向左侧布置。5、材料堆放场地材料堆放按照不同工作面需求进行划分，同时对不能混装的材料要分批分类堆放，材料必须按要求进行下垫上盖的方式存储。常用的临时材料堆放在料场交通洞出口施工场地，主要施工材料和机械零部件等机具需存放仓库内，有专人负责发放领取，并做好进、出库相关记录。第4页共22页6、钢拱架和钢筋加工厂钢拱架和钢筋加工厂场地布置在交通洞出口新建5#施工便道左侧，占地面积约500m2，功能区具体规划分别为：原材料堆放区、半成品加工区、成品存放区、成品运输区。7、混凝土搅拌站场地混凝土搅拌站设置在陈家沟斜对面新建4#道路右侧，采用HZS-90混凝土搅拌机拌料，每小时生产能力约50m³，满足施工需求。搅拌站和料场交通洞出口施工便道由新建4#道路、原有改扩建道路和新建5#道路组成，道路宽度约5m。8、弃渣场料场交通洞弃渣场地按业主指定的陈家沟弃渣场，经我单位新建5#道路可到达该弃渣场。9、料场交通洞生产生活营地在新建5#路左侧位置修建料场交通洞生产生活营地，其中包括工人宿舍、食堂和仓库，占地面积约300m2，距离交通洞出口工作面距离约500m。三、隧洞洞身开挖施工工艺：1、洞口段V级围岩开挖：料场交通洞开挖与支护主要按“新奥法”的思想或方法组织施工，采用“短进尺、弱爆破、早封闭、强支护、勤观察”，跟进或紧跟支护的施工方法。交通洞进口和出口端围岩破碎，围岩稳定性差，均为V类围岩，洞身开挖施工时采用台阶法开挖。V级围岩地段开挖时上台阶采用弧形导坑法，上台阶采用履带式挖掘机挖至下台阶由自卸汽车运出，下台阶采用ZL50侧卸装载机JCMPC200型挖掘机配合清底，人工配合修整，上、下台阶长度控制在10-15m，开挖进尺控制在0.5～0.8m，开挖后及时施工初期支护，根据监控量测结果确定进行二次衬砌砼的浇筑。开挖顺序见“V级围岩台阶开挖工艺流程图”。施工注意事项：①、在上部断面初期支护基本稳定后，才能进行下半断面开挖。第5页共22页②、要认真加固拱脚，保证拱脚位于原状土上，若拱脚所处岩石破碎及软弱时，要加临时长钢垫板。③、隧洞采用机械开挖，开挖每循环进尺控制在0.5～0.8m,开挖完后立即架设钢支撑,并与超前小导管或长管棚和系统锚杆焊接。④、下半面边墙马口跳槽开挖必须单侧落底或双侧交错落底，避免上部断面两侧拱脚同时悬空。⑤、重视监控量测工作，真实有效的反映实际情况。⑥、施工过程中，经现场勘察掌子面，如发现核心土边缘失稳，有滑动坍塌迹象，立即实行喷浆封闭掌子面，喷浆厚度为5-8cm，以确保施工安全。开挖10-15米后V级围岩台阶开挖工艺流程2、IV级围岩开挖：IV级围岩段或IV级围岩破碎带，围岩属镶嵌破碎结构为主，完整性较差，自稳能力较弱，采用台阶法施工。台阶长度控制在15～20m，开挖每循环进尺控制在1.6-2.0m，施工时可根据围岩变化情况调整台阶长度。开挖时采用钻爆法施工，施工中严格按钻爆设计进行钻孔、装药，爆破下半面边墙初期支护下半面剩余部分初期支护上断面核心土开挖下半面边墙马口跳槽开挖施工准备上断面弧形导坑开挖上断面导坑初期支护支护第6页共22页采用2号岩石硝氨炸药，有水地段采用Φ25mm乳化防水炸药。药卷直径：周边眼采用Φ25mm，其余眼采用Φ32mm。装药结构：周边眼采用空气间隔装药，其余眼采用集中装药。非电毫秒雷管起爆，火雷管引爆。采用黄泥封堵炮眼，封堵长度不小于30cm。施工中根据围岩类别和爆破效果不断调整爆破参数。挖掘机或装载机配合自卸汽车运渣。及时施作锚喷及钢架支护，二次衬砌紧跟。具体见IV级围岩台阶开挖工艺流程图:IV级围岩台阶开挖工艺流程3、III级围岩开挖：①、III级围岩段，视围岩地质情况采用长台阶法或全断面法施工。台阶法施工流程与IV级围岩相同，台阶长度可根据实际情况适当调整,每循环进尺控制在2～3m。采用全断面开挖施工时利用钢架台车钻架工作平台，人工装2#岩石乳化炸药,非电塑料导爆管微差爆破。围岩周边光爆孔采用光爆，并装导爆索，塑料导爆管引爆导爆索同时起爆；掏槽孔、崩落孔和底孔采用2#乳化炸药，连续装药结构，塑料导爆管分段起爆，采用电雷管引爆。爆破设计：光面爆破参数见表１，Ⅲ类围岩开挖炮孔布置图见图２，交通洞Ⅲ类围岩段洞挖炮孔特性表见表２。开挖15-20m后下部台阶开挖边墙初期支护施工准备上台阶开挖拱部初期支护第7页共22页表1：光面爆破参数的规定如下表岩石坚固系数f值不耦合系数D/d线装药密度Qx(g/m)孔距a(m)最小抵抗线ω(m)2～42～2.450～1250.40～0.300.40～0.304～61.6～1.8100～2000.45～0.350.45～0.356～101.4～1.6150～2500.50～0.400.55～0.45＞101.2～1.5200～3000.55～0.450.70～0.60根据上表规定，并结合本合同段料场交通洞图纸标注围岩状况，周边孔间距确定为50cm，周边孔抵抗线为50cm，线装药密度为0.25kg/m。980720图2：Ⅲ类围岩开挖断面炮孔布置示意图第8页共22页表2：Ⅲ类围岩爆破参数表孔类孔深(m)孔径(mm)数量/起爆段数孔距(cm)抵抗线(cm)药径(mm)堵塞长度(cm)单孔药量(kg)单耗(kg/m³)掏槽孔3.8428/1321002.11.23辅助孔3.54257/3、5、7321101.8崩落孔3.54225/977100321101.6底孔3.54215/117080321101.2边顶孔3.54250/11407525900.5钻孔155个，钻孔总量747.6m，隧洞平均断面面积60m²，循环进尺3.0m，总装药量221.2kg，炸药单耗1.23kg/m3，非电毫秒雷管分段起爆。工作面施工前采取地质超前勘探，根据超前勘探报告结合设计判断前方工作面地质情况，出现与设计不符要先报请监理和设计请求变更原设计支护方案，经设计、监理和建设方确认下发加固方案，按新方案施工，严禁违章指挥，违令冒进，将事故隐患消灭在萌芽状态下。②、施工进度安排：根据本隧洞围岩、设计断面和机械配备情况，综合分析施工中每道工序的先后顺序及所需时间，计划III级围岩每循环进尺为3m，每天2个循环，即每天可完成开挖6m，每月完成掘进150-180m的计划。③、通风排烟及安全排险：在全断面爆破作业中，每次响炮后，立即开启风机，进行通风排烟，为了改善洞内的工作条件，减少装碴及运输时的扬尘，除采用风机通风外，在条件允许的情况下，可撒水降尘。通风20分钟后，待掌子面附近空气比较新鲜，恢复掌子面的照明，由钻爆组指派专人陪同现场施工技术人员前往掌子面察看爆破效果，由现场技术人员进行掌子面及边顶拱的地质描述，并做好书面记录，留有影像资料，严格执行“三检制”，确保各单元工程的施工质量。然后，经验丰富的钻工开始排险，清撬开挖面上残留的松动危石，确保施工安全，或由钻爆组炮工对未能成功爆第9页共22页落的部位进行补炮处理，并准备下一工序的施工。四、隧洞初期支护：料场交通洞支护面与开挖掌子面紧跟