隧道开挖支护单项施工措施

雅砻江锦屏二级水电站东端1#、2#引水隧洞工程2#引水隧洞开挖支护单项施工措施合同编号：JPⅡC－200709，C4中铁十八局集团·中水七局联合体二OO七年七月2#引水隧洞开挖支护单项施工措施第一章概述1.工程概况锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上，是雅砻江干流上的重要梯级电站，其引水系统采用4洞8机布置形式，2#引水隧洞是4条引水隧洞之一，起点里程引(2)4+700，终点里程引(2)16+629.086，总长11929.086m。沿线上覆岩体一般埋深1500～2000m，最大埋深约为2525m，具有埋深大、洞线长、洞径大的特点。2#引水隧洞围岩以Ⅱ、Ⅲ类为主，局部Ⅳ、Ⅴ类，水文地质条件复杂，高地应力岩爆、高压大流量突涌水等问题尤为突出。2#引水隧洞采用钻爆法与TBM掘进相结合的施工方法：前期采用钻爆法开挖，在1#引水隧洞贯通后利用TBM进行开挖。第二章施工准备1.施工总体布置1.1.施工用高压风在东引2#施工支洞内布置14台空压机（203/min），每掘进1500m将空压机移动一次，风管直径为150mm。1.2.施工用水采用建高压水池，抽水机直接从B辅助洞取水，经由东引2#施工支洞至2#引水隧洞；洞内采用主水管直径为100mm。1.3.施工用电主电缆从辅助洞跨过大水沟接入东引2#施工支洞洞口，然后通过1560平台到达东引1#施工支洞洞口的变电站。1.4.施工交通先期出渣及材料的运输全部通过东引1#、2#施工支洞进行，采用无轨运输出渣；皮带机安装后采用移动式破碎机进行石渣破碎，通过横洞将石渣送至1#引水隧洞的皮带机上运出洞外。1.5.营地项目部及各施工队营地设于4#营地。2#引水隧洞开挖支护单项施工措施第三章总体方案2#引水隧洞前期采用钻爆法施工，353E台车及人工手持风枪钻孔。在1#引水隧洞开挖完毕后，将TBM运至2#引水隧洞中进行组装，然后采用TBM掘进。钻孔台车、喷混凝土台车及液压钢模台车进行全断面支护。总体施工方案详见下图：总体施工方案表工程名称里程段开挖方式出渣运输支护形式2#引水隧洞引(2)15+950～引(2)16+629钻爆法无轨运输马蹄形断面钻孔台车、喷混凝土支护液压钢模台车衬砌引(2)10+170～引(2)15+950钻爆法皮带机马蹄形断面钻孔台车、喷混凝土支护液压钢模台车衬砌引(2)4+800～引(2)10+170TBM掘进皮带机圆形断面钻孔台车、喷混凝土支护液压钢模台车衬砌引(2)4+700～引(2)4+800TBM掘进钻爆法扩挖皮带机圆形断面钻孔台车、喷混凝土支护液压钢模台车衬砌第四章主要项目施工方法1.钻爆法开挖1.1.开挖方法根据招标文件中的地质资料所示，引水隧洞中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩占洞身全长的比例为36.7%、54.1%、8.3%、0.9%，同时由于隧洞高度超过钻孔台车施工高度，所以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩均采用台阶法开挖，断层破碎带采用CRD法开挖。1.1.1.台阶法开挖(1)适用范围2#引水隧洞钻爆法施工段（断层破碎带除外）采用上下台阶法开挖。台阶长度40米左右，下台阶分左右两幅交替施工。(2)开挖方法采用光面爆破，353E台车钻孔，风动凿岩机辅助，采用无轨运输，自卸汽车运输至弃碴场。(3)施工顺序2#引水隧洞开挖支护单项施工措施施工顺序见下图所示。900yyyyyy1300边顶拱280°范围初喷CF30(硅粉)钢纤维砼厚,局部挂网边顶拱280°范围系统布置锚杆系统布置中空注浆锚杆上台阶钻爆施工段台阶法施工程序①ⅡⅣ①Ⅱ1003508501300③Ⅵ⑤③⑤下台阶图7-1台阶法开挖示意图施工顺序说明：①：上台阶开挖；Ⅱ：上台阶初期支护；③：开挖下台阶左部；Ⅳ：下台阶左部初期支护；⑤：开挖下台阶右部；Ⅵ：下台阶右部初期支护。1.1.2.CRD法开挖(1)适用范围CRD法适用于断层破碎带。由于引水洞开挖跨度较大，对围岩沉降变形控制严格，采用CRD法开挖，每一步都要用临时仰拱封闭成环，兼有台阶法和双侧壁导坑法的优点，有利于围岩稳定，保证施工安全。(2)施工顺序CRD法开挖支护程序见下图。施工顺序说明：Ⅰ：施工左侧导坑超前支护。②：开挖左侧导坑上半断面。Ⅲ：左侧上导坑拱部初期支护，上导坑中隔墙临时初期支护，临时仰拱支护。④：开挖左侧导坑下半断面。Ⅴ：左侧下导坑边墙初期支护，中隔墙临时支护，仰拱混凝土。施工右侧导2#引水隧洞开挖支护单项施工措施坑超前支护。⑥：开挖右侧上导坑。Ⅶ：右侧上导坑拱部初期支护，右侧上导坑仰拱临时支护。⑧：开挖右侧导坑下半断面。Ⅸ：右侧下导坑边墙初期支护，仰拱混凝土。系统布置中空注浆锚杆超前自钻式中空注浆小导管全断面系统布置中空注浆锚杆边顶拱280°范围布置格栅钢拱架边顶拱280°范围喷CF30(硅粉)钢纤维砼900yyyyyy1300顶拱120°范围布置超前自钻式中空注浆小导管y下台阶④⑥⑧②ⅠⅢⅤⅦⅨⅠⅢ④Ⅴ⑧ⅦⅨ临时支护1003508501300②上台阶⑥CRD法施工顺序示意图完成上述工作后，对拱顶下沉量及净空收敛进行监测，达到安全要求才允许拆除中壁支撑。(3)施工注意事项①导坑施工是隧洞施工中重要的一个环节，为保护围岩，尽量减少对围岩的扰动，施工中采用机械开挖、人工配合，尽量不使用爆破，以减少对围岩的扰动。②由于围岩松软，在最短时间内用临时仰拱封闭断面，做到“自封闭”。③各工作面要保持一个合理的距离：隧洞左侧导坑掌子面应先行右侧导坑掌子面12～16m，以保证导坑开挖的稳定。每侧导坑上下台阶3～5m。④下部开挖，注意上部支护结构的稳定，减小对上部围岩和支护的扰动和破坏，尤其是边墙部开挖时必须采用两侧交错挖马口施作，避免上部断面两侧拱脚同时悬空。⑤喷射砼紧随开挖掌子面施作。每榀钢架分拱、墙两次架成，认真加固拱脚，2#引水隧洞开挖支护单项施工措施如采用扩大拱脚、打拱脚锚杆、加强纵向连接等方法，使上部初期支护与围岩形成完整体系。钢架的拱脚或底脚不得置于虚碴上。⑥侧导坑施工中按监控量测设计要求，埋设洞内观测点，实施监控量测，并及时反馈信息以指导施工和修改设计。⑦完成隧洞开挖及初期支护后，根据量测结果进行模注二次衬砌的浇注。⑧CRD法施工的一个关键问题是拆除中壁。在这一作业施工管理中，最重要的问题是判定中壁拆除时间和中壁拆除后的安全性；要根据中壁拆除前的拱顶下沉量、净空收敛值来定，以及中壁拆除中、中壁拆除后的拱顶下沉增量作为管理基准。1.2.开挖工艺为减小爆破对围岩的影响，维护围岩的稳定，本标段开挖采用光面爆破作业，采用的参数参照《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099-1999附录F。1.2.1.周边眼的装药结构严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，使炸药沿孔深均匀分布。施工时采用不偶合装药结构，不偶合装药系数一般控制在1.4～2.0范围内。1.2.2.测量放样为确保2#引水隧洞钻爆法施工质量和进度，加强施工测量控制，在钻爆法施工中采用专业隧星测量系统对施工测量进行控制。1.2.3.钻孔作业钻孔时，按照炮眼布置图，采用莱佧全站仪对钻孔进行定位放样。1.2.4.围岩爆破根据岩石强度选用不同猛度爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。采用塑料导爆管非电起爆。1.2.5.爆破作业操作控制根据技术规范，采用严格的光面爆破控制标准。按“一标准、两要求、三控制、四保证”原则进行光面爆破施工。“一标准”即一个控制标准；“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求；“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测2#引水隧洞开挖支护单项施工措施量放线精度；“四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；搞好施工保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；搞好经济保证，落实经济责任制。装药作业采取定人、定位、定段别，做到装药按顺序进行；装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；严格按爆破设计的装药结构和药量施作；严格按设计的联接网络实施，控制导爆索的连接方向和连接点的牢固性。1.3.钻爆设计1.3.1.设计原则采用光面爆破。根据地质条件，开挖断面、开挖进尺，爆破器材等条件编制爆破设计；根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽炮眼加深50cm；严格控制周边眼的装药量，采用间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布；根据岩石特性选择炸药，非电毫秒雷管起爆；采用毫秒微差有序起爆，周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。1.3.2.钻爆参数选择通过爆破试验确定爆破参数，试验时参照下表。爆破参数表孔型孔径(mm)孔深(m)孔数(个)孔距(cm)排距或抵抗线(cm)药径(mm)装药集中度(kg/m)总药量(kg)周边孔424.0505050320.720辅助孔424.06280(100)50320.788.8掏槽孔424.5308080320.554底孔424.01390/320.523.41.3.3.钻爆设计图2#引水隧洞上半断面开挖爆破孔设计见下图。1.3.4.掏槽方式斜孔掏槽操作较简单，钻孔方向易掌握，扩孔方便，故采用斜孔掏槽。2#引水隧洞开挖支护单项施工措施2#引水隧洞上半断面开挖爆破孔设计图1.3.5.装药结构周边眼：用小直径药卷间隔装药。其它眼：均采用连续装药结构。1.3.6.堵塞方式所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于30cm。1.4.主要技术措施1.4.1.光面爆破实现光面爆破的最佳效果，使开挖轮廓圆顺，线性超挖及炮眼痕迹保存率符合光爆技术要求。合理选定钻爆参数，不断优化爆破设计。1.4.2.超欠挖控制措施派专人负责超欠挖控制，每次爆破由专业工程师值班检查，监督爆破全过程，以确保钻爆作业按设计进行。采用光面爆破，减少对周边围岩的扰动，确保开挖成型质量。每循环用断面仪对开挖面进行检查，并根据检查结果进行分析，及时将分析的信息反馈到施工中，不断优化设计，以进一步改进光面爆破质量。选择合理的爆破参数,周边眼采用光爆小药卷不藕合装药,选择合理周边眼间距和光面层厚度,以确保光面爆破。施工时设备操作人员相对固定，以利于提高钻眼质量。2#引水隧洞开挖支护单项施工措施2.TBM（掘进）开挖2.1.施工组织本工程TBM施工采取三班制，两班掘进一班整备，掘进工班每班工作9小时，整备工班工作6小时，每天上午8：00-14：00整备。工班配备主要人员见下表。2.2.施工准备2.2.1.接通隧洞内的照明。2.2.2.接通TBM主机变压器的电源，使变压器投入使用。待变压器工作工班工种人数(人)掘进一班工班长1TBM司机1机械工程师1电器工程师1土木工程师1测量工1刀具组3锚杆组7喷射混凝土组6底部清渣、轨枕、轨道铺设组7风水及供给保证组3连续皮带机组4排水组4人员小计40掘进二班同掘进一班40整备工班工班长1TBM司机1机械工程师2电器工程师2土木工程师1测量工程师1刀具组8土木组6连续皮带机组8运输组8机械保养修理组8电器维护组4合计1322#引水隧洞开挖支护单项施工措施平稳后，接通二次侧的电源输出开关，检查TBM所需的各种电压，并接通TBM及后配套上的照明系统（此项工作在初始掘进施工时进行，除高压电缆接续施工外，一般保持TBM变压器连续工作）。同时检查TBM上的漏电监测系统，确定接地的绝缘值可以满足各个设备的工作要求。2.2.3.检查气体、火灾监测系统监测的数据、结果。确定TBM可以进行掘进作业。确认所有灯光、声音指示元件工作正常。所有调速旋钮均在零位。2.2.4.检查液压系统的液压油油位、润滑系统的润滑油位，如有必要马上添加油料。确认给水、通风正常。2.2.5.接通TBM的控制电源，启动液压动力站、通风机、TBM自身的给水（加压）水泵。根据施工条件，确定是否启动排水水泵。2.2.6.确定连续皮带机、风、水、电管线延伸等各种辅助施工进入掘进工况。2.2.7.检查测量导向的仪器工作正常，并提供正确的位置参数和导向参数。根据测量导向系统提