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完成后，即開始洞挖施工。首先對洞口進行加固，本標段導(dǎo)流洞進出口以Ⅲ類圍巖為主，因此在進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，開挖前須進行超前支護，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手段。在完成每循環(huán)的超前支護后，才進行循環(huán)洞挖。每循環(huán)進尺后，立即進行系統(tǒng)支護，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，支護施工需要緊跟開挖工作面。因此開挖作業(yè)和支護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)后需要進行洞內(nèi)的系統(tǒng)支護和下一循環(huán)的超前支護。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及其他合計時間(h)0.56.02.00.50.53.06=SUM(LEFT)18.5單循環(huán)進尺2.5m，月平均進尺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)驗進行選定。循環(huán)進尺暫定為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，掘進中可不進行超前支護，系統(tǒng)支護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的交叉干擾，達到提高掘進速度的目的。（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，支護施工可滯后開挖掌子面一定距離，從而減小開挖和支護之間的施工干擾。洞挖循環(huán)進尺僅需考慮開挖作業(yè)循環(huán)時間，支護施工不占直線工期。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及其他合計時間(h)0.56.02.00.504.00=SUM(LEFT)13.0單循環(huán)進尺2.5m，月平均進尺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)驗進行選定。循環(huán)進尺暫定為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、管棚等超前支護形式。系統(tǒng)錨桿、鋼支撐等施工緊跟開挖掌子面，做到每進尺一循環(huán)完成系統(tǒng)支護一循環(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，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類型。每循環(huán)開挖完成后立即進行系統(tǒng)支護。因此，循環(huán)進尺需考慮超前支護的作業(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及其他合計時間(h)0.56.01.50.50.53.08=SUM(LEFT)20.0單循環(huán)進尺1.5m，月平均進尺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)驗進行選定。循環(huán)進尺暫定為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）施工準備出渣完成后，立即對工作面進行清理，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行全斷面測量放樣，測出斷面開挖輪廓線，用紅油漆標在開挖面上，并標記導(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行技術(shù)交底，并在斷面標出。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、鉆工進行交底，并組織布孔?？孜挥眉t油漆在開挖面上標出，同時由施工員組織施工。（4）鉆孔、驗孔一切交底確認無誤后開始鉆孔。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，需進行處理或重新鉆孔。鉆孔完成后進行清孔，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，由爆破人員嚴格按照爆破設(shè)計要求進行裝藥，采用柔性材料對炮孔進行堵塞，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，確認一切準備工作完畢后，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行通風(fēng)排煙30分鐘，煙塵消散后爆破人員進入作業(yè)面檢查，發(fā)現(xiàn)瞎炮、拒爆及時處理。確認安全后，其他人員及設(shè)備方可進入作業(yè)區(qū)。（7）出渣本標段導(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)支護前循環(huán)的系統(tǒng)支護超前支護、加強支護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）對炸藥進行殉爆距離、傳爆速度、密度及爆力進行測定。對乳化炸藥還需要進行抗水性試驗；2）對非電雷管進行準爆率測定，對塑料導(dǎo)爆管毫秒雷管還要進行傳爆可靠性、起爆延時時間的測定。3）對導(dǎo)爆索進行傳爆速度測定。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)進行性能試驗。試驗方法：按炸藥規(guī)范要求的方法進行現(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)，嚴格按照爆破試驗的參數(shù)進行鉆孔、裝藥、起爆網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)，對所有施工過程進行記錄，爆破后組織爆破小組人員對爆破試驗效果進行評價。提出改進措施，進行第二次試驗，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建筑物的距離確定爆破設(shè)計最大單響藥量的控制指標。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行測試；對所測的數(shù)據(jù)進行回歸分析，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)常對爆破振動進行監(jiān)測，對K和a值進行進一步修正，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)，進行爆破后，對已經(jīng)開挖成形的結(jié)構(gòu)面，進行效果檢測，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，達到保證安全和質(zhì)量的前提下，加快施工進度。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，進行對比，按技術(shù)規(guī)范有關(guān)標準，判斷有無爆破破壞影響。1.3.2洞室監(jiān)測（1）地質(zhì)和初期支護狀態(tài)觀測地質(zhì)和初期支護狀態(tài)觀測在每次爆破及初期支護后進行，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)條件和初期支護狀態(tài)予以定性評價，并現(xiàn)場確定：1）是否需要進行隨機支護及隨機支護類型與參數(shù)；2）系統(tǒng)支護施作時間的確定；3）是否需要進行超前支護及超前支護類型與參數(shù)；4）對已支護地段是否需要進行補強支護。（2）地質(zhì)超前預(yù)報地質(zhì)超前預(yù)報主要通過進行地質(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、水量大小；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、出口及開挖遇到不良地質(zhì)段開挖時，必須謹慎施工。為了查清巖石的地質(zhì)情況，及時選定開挖方法及支護措施等，先進行勘探孔或?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，及時進行相應(yīng)的支護施工，對導(dǎo)流洞穩(wěn)定有影響的地段，及時采取快速支護措施，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，嚴格按“短進尺、弱爆破、勤量測、強支護”原則進行施工。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，為開挖和支護提供依據(jù)；預(yù)先準備鋼支撐或格柵