地下洞室開挖施工方案及技術(shù)措施

地下洞室開挖施工方案及技術(shù)措施1.1洞挖施工方案1.1.1洞口30m范圍開挖（1）施工程序洞臉邊坡開挖及支護(hù)完成后，即開始洞挖施工。首先對洞口進(jìn)行加固，本標(biāo)段導(dǎo)流洞進(jìn)出口以Ⅲ類圍巖為主，因此在進(jìn)洞前做好洞口的鎖口錨桿施工，必要時采用鎖口錨樁。由于洞口埋深較淺，開挖前須進(jìn)行超前支護(hù)，視現(xiàn)場地質(zhì)情況采用超前錨桿、小導(dǎo)管及管棚等超前支護(hù)手段。在完成每循環(huán)的超前支護(hù)后，才進(jìn)行循環(huán)洞挖。每循環(huán)進(jìn)尺后，立即進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)，保證成洞穩(wěn)定。（2）施工方法洞口段開挖斷面尺寸為4.5×5.5m（寬×高），采用人工鉆爆法全斷面開挖，鉆孔設(shè)備為YT-28手風(fēng)鉆。出渣采用ZL15裝載機端渣出洞后裝車運輸。（3）洞挖作業(yè)循環(huán)為保證安全和成洞段穩(wěn)定，支護(hù)施工需要緊跟開挖工作面。因此開挖作業(yè)和支護(hù)施工的總時間需要作為一個整體施工循環(huán)。每完成一個開挖循環(huán)后需要進(jìn)行洞內(nèi)的系統(tǒng)支護(hù)和下一循環(huán)的超前支護(hù)。導(dǎo)流洞口30m范圍洞挖，單循環(huán)時間按18.5小時控制，平均月進(jìn)尺80m。初擬的洞口段開挖循環(huán)時間見表1.5-1。表1.5-1洞口30m范圍洞挖單循環(huán)時間表工序測量鉆孔裝藥爆破排煙安全處理出渣支護(hù)及其他合計時間(h)0.56.02.00.50.53.06=SUM(LEFT)18.5單循環(huán)進(jìn)尺2.5m，月平均進(jìn)尺80m。（4）鉆爆參數(shù)鉆爆參數(shù)根據(jù)本工程的地質(zhì)條件和工程特點，結(jié)合以往類似工程的施工經(jīng)驗進(jìn)行選定。循環(huán)進(jìn)尺暫定為2.5m。掏槽形式為十字四空孔掏槽，掏槽孔間距30cm，主爆孔間排距75×90cm，周邊孔間距60cm。爆破器材選用乳化炸藥、非電毫秒雷管起爆、聯(lián)網(wǎng)微差爆破。初擬的洞口段爆破參數(shù)見表1.5-2。洞口段爆破設(shè)計見圖YLNY-2012-002-SG-SK-07-02表1.5-2洞口段開挖爆破參數(shù)表參數(shù)類別鉆孔機械孔深（m）孔徑（mm）孔距（cm）排距(cm)藥徑（mm）單孔藥量掏槽孔YT-282.7Ф4230/Ф321.8kg主爆孔YT-282.5Ф427590Ф321.7kg光爆孔YT-282.5Ф4260/Ф25120g/m底孔YT-282.5Ф4260/Ф25140g/m1.1.2洞身段Ⅱ、Ⅲ類圍巖開挖（1）施工程序本標(biāo)段導(dǎo)流洞圍巖情況較好，基本屬于Ⅱ、Ⅲ類圍巖。其中Ⅱ類圍巖占總洞長的87%。對于Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞挖施工，掘進(jìn)中可不進(jìn)行超前支護(hù)，系統(tǒng)支護(hù)施工滯后開挖掌子面30～50m。這樣既可保證洞室穩(wěn)定又減小了開挖和支護(hù)的交叉干擾，達(dá)到提高掘進(jìn)速度的目的。（2）施工方法洞身段典型的開挖斷面尺寸為4.3×5.3m（寬×高），采用人工全斷面鉆爆開挖，鉆孔設(shè)備為YT-28手風(fēng)鉆。出渣采用ZL15裝載機配3t農(nóng)用自卸汽車出渣。農(nóng)用車出洞后，倒裝至15t自卸車運輸至指定渣場。（3）洞挖作業(yè)循環(huán)洞身段Ⅱ、Ⅲ類圍巖巖石圈自穩(wěn)能力較強，支護(hù)施工可滯后開挖掌子面一定距離，從而減小開挖和支護(hù)之間的施工干擾。洞挖循環(huán)進(jìn)尺僅需考慮開挖作業(yè)循環(huán)時間，支護(hù)施工不占直線工期。Ⅲ類圍巖洞段開挖，單循環(huán)時間按13小時控制，平均月進(jìn)尺115m。初擬的洞身段開挖循環(huán)時間見表1.5-3。表1.5-3洞身段洞挖單循環(huán)時間表工序測量鉆孔裝藥爆破排煙安全處理出渣支護(hù)及其他合計時間(h)0.56.02.00.504.00=SUM(LEFT)13.0單循環(huán)進(jìn)尺2.5m，月平均進(jìn)尺115m。（4）鉆爆參數(shù)鉆爆參數(shù)根據(jù)本工程的地質(zhì)條件和工程特點，結(jié)合以往類似工程的施工經(jīng)驗進(jìn)行選定。循環(huán)進(jìn)尺暫定為2.5m。掏槽形式為十字四空孔掏槽，掏槽孔間距30cm，主爆孔間排距75×90cm，周邊孔間距60cm，。爆破器材選用乳化炸藥、非電毫秒雷管起爆、網(wǎng)絡(luò)微差爆破。初擬的洞身段爆破參數(shù)見表1.5-4。Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞身段爆破設(shè)計見圖YLNY-2012-002-SG-SK-07-03表1.5-4洞身段開挖爆破參數(shù)表參數(shù)類別鉆孔機械孔深（m）孔徑（mm）孔距（cm）排距(cm)藥徑（mm）單孔藥量掏槽孔YT-282.7Ф4230/Ф321.8kg主爆孔YT-282.5Ф427590Ф321.7kg光爆孔YT-282.5Ф4260/Ф25120g/m底孔YT-282.5Ф4260/Ф25140g/m1.1.3斷層和破碎帶洞挖（1）施工程序?qū)Я鞫磾鄬雍推扑閹Ф炊尾捎萌珨嗝驺@爆開挖，視圍巖揭露情況，采用超前錨桿、超前小導(dǎo)管、管棚等超前支護(hù)形式。系統(tǒng)錨桿、鋼支撐等施工緊跟開挖掌子面，做到每進(jìn)尺一循環(huán)完成系統(tǒng)支護(hù)一循環(huán)。對于地質(zhì)條件太差的洞段，為保證安全可采取“先放炮，后支護(hù)，再出渣”的施工程序。（2）施工方法破碎帶洞段開挖斷面尺寸為4.6×5.5m（寬×高），采用人工全斷面鉆爆開挖，鉆孔設(shè)備為YT-28手風(fēng)鉆。出渣采用ZL15裝載機配3t農(nóng)用自卸汽車出渣。農(nóng)用車出洞后，倒裝至15t自卸車運輸至指定渣場。（3）洞挖作業(yè)循環(huán)為保證安全和成洞段穩(wěn)定，支護(hù)施工需要緊跟開挖工作面。每循環(huán)開挖前，需根據(jù)地質(zhì)情況選擇不同的超前支護(hù)類型。每循環(huán)開挖完成后立即進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)。因此，循環(huán)進(jìn)尺需考慮超前支護(hù)的作業(yè)時間。破碎帶洞段開挖，單循環(huán)時間按20小時控制，平均月進(jìn)尺45m。初擬的破碎帶洞段開挖循環(huán)時間見表1.5-5。表1.5-5斷層和破碎帶洞段開挖單循環(huán)時間表工序測量鉆孔裝藥爆破排煙安全處理出渣支護(hù)及其他合計時間(h)0.56.01.50.50.53.08=SUM(LEFT)20.0單循環(huán)進(jìn)尺1.5m，月平均進(jìn)尺45m。（4）鉆爆參數(shù)鉆爆參數(shù)根據(jù)本工程的地質(zhì)條件和工程特點，結(jié)合以往類似工程的施工經(jīng)驗進(jìn)行選定。循環(huán)進(jìn)尺暫定為1.5m。掏槽形式為楔形掏槽，掏槽孔間距50cm，主爆孔間排距80×100cm，周邊孔間距50cm。爆破器材選用乳化炸藥、非電毫秒雷管起爆、網(wǎng)絡(luò)微差爆破。初擬的斷層和破碎帶洞段爆破參數(shù)見表1.5-6。斷層和破碎帶洞段爆破設(shè)計見圖YLNY-2012-002-SG-SK-07-04。表1.5-6斷層和破碎帶洞段開挖爆破參數(shù)表參數(shù)類別鉆孔機械孔深（m）孔徑（mm）孔距（cm）排距(cm)藥徑（mm）單孔藥量掏槽孔YT-281.7Ф4250/Ф321.2kg主爆孔YT-281.5Ф4280/Ф321.0kg光爆孔YT-281.5Ф4250/Ф25100g/m底孔YT-281.5Ф4250/Ф25120g/m1.2石方洞挖施工工藝1.2.1施工工藝（1）施工準(zhǔn)備出渣完成后，立即對工作面進(jìn)行清理，清理距離滿足鉆孔要求，同時布置好排水設(shè)施等。（2）施工測量為滿足設(shè)計斷面要求，每個循環(huán)鉆孔前必須采用全站儀對全掌子面進(jìn)行全斷面測量放樣，測出斷面開挖輪廓線，用紅油漆標(biāo)在開挖面上，并標(biāo)記導(dǎo)流洞中心線水平和垂直兩條線及鉆孔方向點等施工控制點，測量人員向施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，并在斷面標(biāo)出。將上一個循環(huán)斷面的超欠挖情況予以說明，欠挖立即處理，危石及欠挖處理以人工手持鋼釬撬挖或人工手持風(fēng)鎬撬挖，嚴(yán)格控制超挖。（3）布孔爆破工程師根據(jù)所揭露的巖石情況、測量技術(shù)交底，原爆破設(shè)計參數(shù)以及爆破效果填寫爆破參數(shù)表，對現(xiàn)場施工員、鉆工進(jìn)行交底，并組織布孔?？孜挥眉t油漆在開挖面上標(biāo)出，同時由施工員組織施工。（4）鉆孔、驗孔一切交底確認(rèn)無誤后開始鉆孔。鉆孔過程中，施工員要逐一檢查每一個鉆孔的角度、深度及間排距等是否符合設(shè)計要求，不符合要求的鉆孔，需進(jìn)行處理或重新鉆孔。鉆孔完成后進(jìn)行清孔，由質(zhì)檢員抽檢鉆孔深度、角度及間排距等，查看與設(shè)計是否相符，填寫鉆孔驗收記錄報爆破工程師。周邊孔應(yīng)在斷面輪廓線上開孔，沿輪廊線的調(diào)整范圍和掏槽孔的孔位偏差不應(yīng)大于5cm，炮孔外偏斜率不應(yīng)大于50mm/m；其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm。（5）裝藥、聯(lián)網(wǎng)、起爆鉆孔驗收合格后，由爆破人員嚴(yán)格按照爆破設(shè)計要求進(jìn)行裝藥，采用柔性材料對炮孔進(jìn)行堵塞，并用木棍輕輕搗實。裝藥、堵塞完成后，按設(shè)計聯(lián)網(wǎng)。爆破網(wǎng)絡(luò)要處于松弛狀態(tài)，有一定的拉伸余地。聯(lián)網(wǎng)結(jié)束后，檢查復(fù)核整個網(wǎng)絡(luò)，避免漏裝漏聯(lián)。爆破前進(jìn)行清場警戒，施工人員撤離警戒區(qū)，機械設(shè)備做好安全防護(hù)，確認(rèn)一切準(zhǔn)備工作完畢后，由爆破人員起爆。掏槽孔及主爆孔藥徑均為32mm，周邊光爆孔藥徑25mm，非電雷管毫秒微差起爆。光面爆破效果應(yīng)達(dá)到以下要求：1）殘留炮孔痕跡應(yīng)在開挖輪廊面均勻分布；2）炮孔痕跡保存率：完整巖石在90%以上，較完整和完整性差的巖石不少于50%，較破碎和破碎巖石不少于20%；3）相鄰兩孔間的巖面平整，孔壁不應(yīng)有明顯的爆震裂隙；4）相鄰兩茬炮之間的臺階最大外斜值，應(yīng)小于10cm；（6）爆破后安全檢查爆破后立即進(jìn)行通風(fēng)排煙30分鐘，煙塵消散后爆破人員進(jìn)入作業(yè)面檢查，發(fā)現(xiàn)瞎炮、拒爆及時處理。確認(rèn)安全后，其他人員及設(shè)備方可進(jìn)入作業(yè)區(qū)。（7）出渣本標(biāo)段導(dǎo)流洞出渣采用ZL15裝載機配3t農(nóng)用自卸汽車出渣。農(nóng)用車出洞后，倒裝至15t自卸車運輸至指定渣場。1.2.2工藝流程洞挖鉆爆循環(huán)工藝流程見下圖1.5-1。洞挖鉆爆循環(huán)工藝流程圖Ⅳ、Ⅴ類圍巖Ⅳ、Ⅴ類圍巖Ⅱ、Ⅲ類圍巖施工準(zhǔn)備測量布孔鉆孔、光爆藥卷加工裝藥、聯(lián)網(wǎng)、警戒起爆、通風(fēng)檢查啞炮、危石處理出渣、清底系統(tǒng)支護(hù)前循環(huán)的系統(tǒng)支護(hù)超前支護(hù)、加強支護(hù)1.3爆破試驗與洞室監(jiān)測1.3.1爆破試驗（1）爆破試驗的內(nèi)容1）爆破材料性能的試驗檢測和材料選擇；2）爆破參數(shù)選擇試驗；3）爆破對已建臨近建筑物及噴錨區(qū)影響試驗；4）爆破效果檢測；（2）爆破材料性能試驗正確選擇炸藥和雷管等爆破器材，為爆破設(shè)計和預(yù)測、分析爆破效果提供依據(jù)。1）對炸藥進(jìn)行殉爆距離、傳爆速度、密度及爆力進(jìn)行測定。對乳化炸藥還需要進(jìn)行抗水性試驗；2）對非電雷管進(jìn)行準(zhǔn)爆率測定，對塑料導(dǎo)爆管毫秒雷管還要進(jìn)行傳爆可靠性、起爆延時時間的測定。3）對導(dǎo)爆索進(jìn)行傳爆速度測定。試驗時間：對每批爆破材料，在使用前或接近保質(zhì)期時，都應(yīng)進(jìn)行性能試驗。試驗方法：按炸藥規(guī)范要求的方法進(jìn)行現(xiàn)場試驗。（3）爆破參數(shù)選擇試驗1）試驗?zāi)康模和ㄟ^試驗確定合理的循環(huán)進(jìn)尺、掏槽方式、鉆孔及裝藥參數(shù)。優(yōu)化洞室石方開挖爆破參數(shù)，為提高洞室開挖效率和保證開挖質(zhì)量提供技術(shù)保證。2）試驗方法：根據(jù)以往的施工經(jīng)驗結(jié)合工地現(xiàn)場的實際情況，擬定爆破試驗參數(shù)，嚴(yán)格按照爆破試驗的參數(shù)進(jìn)行鉆孔、裝藥、起爆網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)，對所有施工過程進(jìn)行記錄，爆破后組織爆破小組人員對爆破試驗效果進(jìn)行評價。提出改進(jìn)措施，進(jìn)行第二次試驗，直至取得較好的效果，提出優(yōu)化后的爆破參數(shù)。（4）爆破對已建臨近建筑物及噴錨區(qū)影響試驗1）試驗?zāi)康模捍_定不同爆破類型爆破振動速度傳播經(jīng)驗公式：V=K（Q1/3R）a中的參數(shù)K和a值；按照上述公式進(jìn)行計算作為爆破設(shè)計最大單響藥量的依據(jù)，預(yù)報振動速度。針對爆破距各被保護(hù)建筑物的距離確定爆破設(shè)計最大單響藥量的控制指標(biāo)。2）試驗方法：在開挖爆破區(qū)周圍布置測點，設(shè)置拾振器，測試儀器與起爆雷管同步啟動進(jìn)行測試；對所測的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，獲得爆破振動速度的衰減規(guī)律，并得出適合本標(biāo)段開挖爆破的K和a值。3）振動監(jiān)測：石方開挖爆破期間經(jīng)常對爆破振動進(jìn)行監(jiān)測，對K和a值進(jìn)行進(jìn)一步修正，以保證開挖爆破對周圍其它建筑物的影響見效的最小程度。（5）爆破效果檢測1）試驗?zāi)康模焊鶕?jù)爆破試驗確定的爆破參數(shù)，進(jìn)行爆破后，對已經(jīng)開挖成形的結(jié)構(gòu)面，進(jìn)行效果檢測，從而科學(xué)的評價爆破參數(shù)和爆破效果，最終指導(dǎo)施工，達(dá)到保證安全和質(zhì)量的前提下，加快施工進(jìn)度。2）試驗方法：①對基巖的表面調(diào)查和描述。②對基巖內(nèi)部采用鉆孔聲波法檢測。即在爆破前后測試其內(nèi)部同一測點的聲波波速，進(jìn)行對比，按技術(shù)規(guī)范有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，判斷有無爆破破壞影響。1.3.2洞室監(jiān)測（1）地質(zhì)和初期支護(hù)狀態(tài)觀測地質(zhì)和初期支護(hù)狀態(tài)觀測在每次爆破及初期支護(hù)后進(jìn)行，由施工技術(shù)人員會同監(jiān)理工程師及地質(zhì)人員，對圍巖地質(zhì)條件和初期支護(hù)狀態(tài)予以定性評價，并現(xiàn)場確定：1）是否需要進(jìn)行隨機支護(hù)及隨機支護(hù)類型與參數(shù)；2）系統(tǒng)支護(hù)施作時間的確定；3）是否需要進(jìn)行超前支護(hù)及超前支護(hù)類型與參數(shù)；4）對已支護(hù)地段是否需要進(jìn)行補強支護(hù)。（2）地質(zhì)超前預(yù)報地質(zhì)超前預(yù)報主要通過進(jìn)行地質(zhì)素描完成，部分有疑問的破碎地段還可打超前探洞了解圍巖變化情況。地質(zhì)素描由專職地質(zhì)人員負(fù)責(zé)完成，地質(zhì)素描后立即將地質(zhì)資料反饋給技術(shù)管理人員，并提出相應(yīng)地施工方案建議。地質(zhì)素描應(yīng)包括以下內(nèi)容的描述：1）巖石名稱、結(jié)構(gòu)、顏色；2）層理、片理、節(jié)理裂隙、斷層等各軟弱面的形狀、寬度、延伸情況、連續(xù)性、間距等，各結(jié)構(gòu)面成因類型，力學(xué)屬性、粗糙程度，充填的物質(zhì)成分和泥化、軟化情況；3）巖脈穿插情況及其與圍巖接觸關(guān)系，軟硬程度及破碎程度；4）巖體風(fēng)化程度、特點、抗風(fēng)化能力；5）地下水的類型、出露位置、水量大??；6）圍巖內(nèi)鼓、彎折、變形、巖爆、掉塊、坍塌的位置、規(guī)模、數(shù)量和分布；7）特殊地質(zhì)條件描述；8）地質(zhì)斷面展開圖或縱橫剖面圖。（3）周邊位移量測周邊位移量測通過收斂計量測，主要對洞身斷層和破碎帶進(jìn)行監(jiān)測，每個斷面布置3個測點3條測線，特殊部位根據(jù)監(jiān)理工程師指令和施工要求可作增減斷面數(shù)目和調(diào)整斷面位置。1.4塌方的預(yù)防及地下水處理1.4.1斷層和破碎帶處理為了保證開挖后導(dǎo)流洞的穩(wěn)定，在洞進(jìn)、出口及開挖遇到不良地質(zhì)段開挖時，必須謹(jǐn)慎施工。為了查清巖石的地質(zhì)情況，及時選定開挖方法及支護(hù)措施等，先進(jìn)行勘探孔或?qū)Ф搭I(lǐng)先的開挖方法，提前了解開挖工作面前的地質(zhì)條件，依據(jù)超前勘探資料和監(jiān)測資料等，分析導(dǎo)流洞圍巖的穩(wěn)定性，及時進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)施工，對導(dǎo)流洞穩(wěn)定有影響的地段，及時采取快速支護(hù)措施，同時備用足夠的鋼支撐，保證導(dǎo)流洞施工安全及施工質(zhì)量。開挖時遇到斷層及巖石破碎地段，嚴(yán)格按“短進(jìn)尺、弱爆破、勤量測、強支護(hù)”原則進(jìn)行施工。加強光爆質(zhì)量、降低爆破單響，減小爆破振動對圍巖的影響；加強安全監(jiān)測工作，為圍巖變化狀態(tài)及時分析，為開挖和支護(hù)提供依據(jù)；預(yù)先準(zhǔn)備鋼支撐或格柵