第七章 导流隧洞开挖施工方法说明

第七章导流隧洞开挖施工方法说明7.1开挖程序7.1.1选择开挖程序的原则从整个枢纽工程施工的角度考虑，选择合理的开挖程序，对加快工程进度具有重要的作用。选择开挖程序时，应综合考虑以下以点：1、根据地形条件、枢纽建筑物布置和施工条件等具体情况合理安排；2、把保证工程质量和施工安全做为安排开挖程序的前提。尽量避免在同一垂直空间同时进行双层或多层作业。3、对不良地质地段或不稳定岩体的开挖，必须充分重视，做到开挖程序合理、措施得当、保障施工安全。7.1.2开挖程序及适用条件充分考虑其开挖程序的合理性施工时结合工程本身特点，石方开挖程序安排见下图（7-1）：7.2开挖方式7.2.1基本要求在开挖程序确定之后，根据岩石条件、开挖尺寸、工程量和施工从工程施工整体角度安排开挖程序拟定开挖方式布设工作面按开挖项目安排细部开挖程序技术要求，通过方案比较拟定合理的开挖方式。其基本要求如下：1、保证开挖质量和施工安全；2、符合施工工期和开挖强度的要求；3、有利于维护岩体完整和边坡稳定性；4、可以充分发挥施工机械的生产能力；5、辅助工程量小。7.2.2开挖方式本隧洞为城门型断面，开挖洞宽4.0m、高6.0m。拟采用钻爆全断面法开挖，出碴采用耙碴机装车，自卸汽车运输。7.3开挖程序隧洞开挖的施工程序如下流程图（图7-2）：7.4明洞施工本工程隧洞总长182m；隧道进口处设一段明洞，采用明挖法施工。施工作业测量施样钻孔夫子基本作业辅助作业钻爆出碴钻孔装药起爆检查铲装运输卸渣清面和集渣测量风、水、电管线路敷设施工排水防尘照明施工道路维护通风开挖时要根据现场工程地质和水文地质条件,本着“早进、晚出”的原则进行开挖。开挖后及时进行明洞钢筋砼施工，以保证进洞施工安全。明洞土方采用机械开挖，石方采用潜孔钻（YQ-100）钻孔，控制爆破。施工过程中对洞门仰坡及边坡尽量避免扰动，并加强对该处坡面的观测，如在开挖过程中有滑坡迹象应及时采取加固措施，并采取保留核心土的办法，先将明洞和洞门衬砌好，再挖除核心土。7.5进洞施工待洞口边坡防护及初期支护完成，即可进洞施工。7.6掘进7.6.1钻孔参数根据隧洞的特点和不同开挖部位对钻爆施工的要求，选择适用的钻机。其孔径与深度关系，应综合考虑以下各个因素：1、为保证开挖质量和作业安全，不应采用过大的钻孔直径。大直径钻孔虽然可以提高生产能力、降低钻孔费用，但随钻孔直径的增大将给施工带来以下不良后果：（1）爆破后的石渣块度、飞石的危险性、空气冲击波强度等都随之增加；（2）爆破后的岩体裂隙随之加深，使岩体的完整性和岩层的稳定性遭到过度的破坏；（3）随着钻孔孔径的加大，需要较大的保护层厚度。2、从工程地质和钻爆成本角度分析，也不应采用过深的钻孔。过深的钻孔除不利于钻爆和铲装作业以外，还有以下不利情况：（1）不利于判断断层状况。爆破后，一旦出现岩层失稳或其它恶化地质现象，将很难处理；（2）提高了单位炸药消耗指标；（3）提高了单位钻孔量消耗指标（即爆破每m3岩石所需的钻孔进尺）。3、参数（1）炮孔直径d:炮孔直径应考虑爆破振动对已支护结构的影响，一般应小于露天爆破的孔径。在地下工程中炮孔直径d一般不大于100mm。钻孔直径d≤H/80，此处H为梯段高度。（2）炮孔深度L:炮孔深度L为梯段高度H及超钻深度h之和。超钻深度由炮孔底部的破裂角确定，一般超钻深度为排距的0.25～0.47倍，即h=（0.25～0.47）W。炮孔深度L可表示为：垂直钻孔时……L=H+h倾斜钻孔时……L=（H+h）/sinαα……炮孔倾角钻孔前，先进行钻爆设计，钻工要熟悉炮眼布置图，施工时严格按钻爆设计实施，钻工要熟悉炮眼布置图，定人、定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻确保位置和角度的正确。严格控制炮眼间距，误差不得大于5cm，特别是掏槽眼和周边眼，采用斜眼掏槽时，外插角必须控制好，严禁相互交错穿孔。采用直眼掏槽时，钻孔要相互平行，且垂直于开挖断面。周边眼数量，间距要严格按照钻爆设计施工。爆破后要求硬岩残眼率达80%以上，中硬岩达到70%以上，软岩开挖轮廓要圆顺，符合设计轮廓，周边眼外插角应严格控制，并根据钻孔深度进行调整，使相邻两个炮之间错台不大于15cm。钻孔施工时，应满足以下要求：a.掏槽眼眼口间距和眼底间距误差控制在5cm以内。b.辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm。c.周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不大于5cm，外斜率不大于5cm/m，眼底不超出开挖轮廓线10cm，最大不得超过15cm。d.内圈炮眼到周边眼的排距误差不得大于5cm，炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼应采用相同斜率。e.当开挖面凹、凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度和装药量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底部处于同一垂直面上。7.6.2装药量计算1、每个炮孔的总装药量，按爆破体积按下式计算：Q=Qp+Qb=qaWHQ……每个炮孔装药量kg;Qp……孔中柱装药量kg;Qb……底部装药量kg;采用2#硝铵炸药，不耦合连续装药。孔口用炮泥堵塞。7.6.3爆破施工（工艺流程图如图所示）采用预裂爆破，并按微震控制爆破设计，塑料导爆管非电起爆。施工中根据预裂爆破设计，结合现场地质情况进行爆破试验，并不断修正设计参数，以达到最佳爆破效果。成立爆破小组，实行定人、定位、定标准的岗位责任制，精细正规实施，其具体措施如下：钻眼完成后，按炮眼布置图进行检查，并做好记录有不符要求的炮眼应重钻，经检验合格后才可装药爆破。装药作业要定人、定位、定段分别。装药前应将所有炮眼内泥浆、石屑用高压风、水冲洗干净。严格按设计的装药结构和药量装药，装药时应使用专门的炮棍装药，炮棍可选用木制、竹制或塑料材料。炮棍要直顺、顶端要齐平，直径比炮孔直径稍小，并保证装药时不损坏导爆管或雷管脚线。为满足不同部位的爆破要求，装药的密度要求不同，当需提高装药密度时，药卷可一节一节的装并随即捣实，使药与眼壁间不留缝隙。要降低装药密度时，可采用间隔装药、小直径药卷或几个药卷同时装入后再推进。已装好药的炮眼要及时用炮泥封堵，周边眼的封堵长度不宜小于20cm，封堵材料可就地取材，但要求其不可燃并要有可塑性，易于密实，与炮孔壁摩擦作用大，能结成一个整体。可选用一部分石屑、石粉、或粗砂配粘土加适量水混合配制。装炮泥时开始要慢用力、轻捣，以后炮泥须依次捣实至孔口，捣炮泥时要用手拉住雷管脚线，导爆管要拉直，但不得过紧。潮湿有水的炮孔应最后排除积水、岩粉后及时装药，药卷可加防水套或使用防水炸药。装药后及时起爆，避免时间过长或因其它原因使防水作用破坏，造成爆破效果降低或失效拒爆。爆破施工工艺流程图接线、联接网络应严格按钻爆设计实施，注意导爆索的连接方向和连接点的牢固性。装药前将主要的钻孔器具收集整理好，移至安全地段后方可起爆。7.6.4散烟利用自然通风、机械通风、风道式通风、压气通风等辅助通风方风水电布置施工准备排风、排水布置控制网布置参数选定爆破试验工作面清理钻孔放样钻孔装药爆破通风排烟出渣钻孔就位一次支护（根据需要）支护施工安全检查风水电管路延伸敷设式来加速工作面散烟。1、风量计算本工程拟采用空压机送风与吸出式通风机混合散烟方式，风量按吸出式通风计算：VL=5QB/tVL……爆破散烟计算风量，m3/min;Q……同时爆炸的炸药量，kg；B……炸药爆破时所构成的折合一氧化碳体积，一般采用40L/kgt……通风时间，依断面大小按15～30min计。2、机械选择选用KJ66-11型4.5#轴流风机，每小时风量10242～15802m3。电机功率7.5Kw，每50m设一台，多台串联，风管采用￠500帆布管。3、除尘除尘措施主要采用湿式凿岩和喷雾降尘以及装碴洒水等措施，洞内布设有￠65mm镀锌管供水，以供钻孔及降尘用水。喷雾降尘选用鸭嘴喷雾器，安装在距工作面15m处，出碴前打开阀门，利用高压风将水压出，形成雾状，把粉尘凝聚落到地面，达到降尘目的。7.6.5出碴洞内出碴采用ST-3.0型耙碴机装车，自卸汽车运输。耙碴机装碴系通过钢丝绳牵引耙斗将石碴顺滑槽耙至溜碴口，通过溜碴口至其下的自卸汽车，由自卸汽车运输出石碴。7.6.6自卸汽车数量本工程最大单头进尺约180m，单循环进尺按1.9m进行计算：1、自卸汽车往返时间：空车在洞内外的行驶时间，分别为180/125=1.44min及180/150=1.2min；2、洞内会车本隧洞自卸汽车出碴为单线出碴，在洞内必须设置交会车设施，拟在洞线左侧每60m处设会车道一道。7.6.7排水、照明本隧洞工程设计纵坡2.5‰，上游掘进段为顺坡开挖，洞内渗水必须用抽水机排水，计划每隔50米设一个集水坑，用2.2Kw潜水泵逐级抽至洞口。洞内照明用电采用36v安全电压线路，洞内每隔10米设置一盏60W白炽灯，每100米设一个闸刀开关。7.6.8不良地质段施工在施工过程中可根据围岩风化程度及裂隙发育情况进行支护。对于断层破碎带及时进行衬砌支护，对于全风化地段，牢固系数f=3-4，自稳能力差，采用喷锚支护也难以维持稳定，需采用钢支撑支护。掘进时采用短进尺、小药量、多撬挖的原则施工。钢支撑采用10#工字钢加工成多边半圆拼架，安装间距0.5m，背板用砼预制板，规格为40×60×5cm。7.6.9测量放线洞内施工测量采用中线法，中线测桩间距不长于50m，每100m设一水准点，根据需要适当加密。在每排炮开钻前准确绘出开挖轮廓线，周边眼、掏槽眼的位置。每次测量放线的同时，对上一次爆破断面进行检查,利用全站仪测量成图系统对测量数据进行处理。及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。7.6.10质量保证措施爆破之前，对使用的爆破材料和仪器以及爆破参数进行试验，制定爆破方案；施工之前，必须进行复测，以保证开挖边线准确无误，并在施工过程中，严格控制放样误差和开孔误差符合规范要求，以保证爆破效果。所有爆破孔的装药、堵塞和起爆网络联结，应由经考核合格的爆破工负责，并严格按爆破设计和爆破有关规程进行操作；为了控制超挖避免欠挖，优先选用预裂或光面爆破施工技术，此外，从钻孔放样的准确性、钻机操作手的熟练程度，以及装药参数合理选用等环节严格控制；对建基面、洞与洞等交叉部位，在开挖之前，需根据爆破试验制定合理的施工技术措施，报监理人审核批准，并在施工中严格控制作业工艺；参加施工的作业人员，应具有相应专业的操作证，并且工作熟练；施工之前，配置质检机构及专职人员，负责质量管理工作，根据作业指导书制定相应施工工序的质量控制计划和质量保证措施。7.6.11安全保证措施设置安全机构及专职人员，负责安全管理工作，制定安全保证措施；设置爆破管理机构，制定清晰的爆破信号规定，指定专职安全员负责爆破作业的各项管理，并严格按爆破安全规程进行爆破施工；针对项目特点，确定危险源和危险点，采取有效措施，保证施工安全；开挖过程中，爆破工作面距与完成的支护结构的安全爆破距离，遵照现场试验和有关规范进行控制。洞室开挖施工时，应对洞口先进行锚喷锁口，然后再进行开挖，利用溜渣井进行施工时，应有防止施工过程石渣向下层工作面坠落的措施；钻孔作业、爆破作业、机械、电器使用等均在施工前制定详细的安全操作规程。