泄洪洞進口20m漸變段開挖措施

四川省水電站泄洪洞進口20m漸變段開挖措施編寫：校核：審核：批準：中國水利水電第工程局有限公司水電站項目部2011年7月目錄1工程概況 頁，共SECTIONPAGES10頁1工程概況1.1工程概況泄洪洞進口洞臉邊坡存在以下變形破壞類型：沿J2等陡傾角結構面發(fā)生傾倒～崩塌破壞；(J1，J3)構成傾向坡外的不利組合，在以J2及f10、f5′-1、f5′-2斷層為后緣切割面的情況下，易產生楔形滑移拉裂破壞。泄洪洞進水口底板高程EL1418.5m，進口斷面為高15.3m×16.65m的長方形，經20m漸變段（方變圓）漸變?yōu)閮葟?6.8m的圓形主洞，經支護襯砌后內徑13.5m的圓形有壓洞，導流洞地層為強卸荷巖體，沖刷或暴雨后物理力學指標會在一定程度上降低，相應影響洞室的穩(wěn)定性，給施工人員和設備帶來巨大安全隱患，需加強支護和處理，并對邊坡巖（土）體位移進行實時監(jiān)測。所以每開挖完成一輪應及時的用鋼支撐對鎖口進行支護，以確保該漸變段不出現(xiàn)塌方、掉渣等不安全因素。根據《四川大渡河水電站工程建設四方工程現(xiàn)場確認單》（XCQR(2011)-16），泄洪洞進口20m漸變段（方變圓）按V類圍巖開挖支護，其中C25噴砼厚度為25cm，拱架采用I20a型鋼，拱架間距0.75m/榀，榻腔部位設置拱上拱，采用I20a型鋼，并噴C25砼回填至初期支護設計斷面。其他支護參數(shù)按設計圖紙施工。1.2主要施工條件施工交通、施工用電、施工用水及棄料場和存料場均選用進口開挖場面附近的設施。1.3主要工程量進口20m漸變段主要工程量如下：表1-1進口20m漸變段主要工程量表序號項目名稱單位工程量備注1石方洞挖m347312噴C25砼，d=25cmm32543掛鋼筋網φ6.5@15×15t3.24系統(tǒng)錨桿φ32，L=9m根2905系統(tǒng)錨桿φ28，L=6m根290注：1、該表為藍圖計算工程量，發(fā)生量以現(xiàn)場實際發(fā)生計；2、鋼支撐、超前錨桿、管棚等工程量按現(xiàn)場四方確認單計；3、增減工程量需經現(xiàn)場工程師同意。2施工程序為保證進洞施工安全，經過多方論證、計算，將進洞方案確定為：采用超前管棚和鋼支撐聯(lián)合超前支護的方案進洞，通過注漿將松散的圍巖固結起來，利用超前管棚支護洞口圍巖，超前錨桿支護每循環(huán)進尺，注漿體和管棚連成一個整體而受力，在開挖輪廓線外形成一個環(huán)向支撐體，有效的阻止松動圈出現(xiàn)坍塌，為漸變段洞身安全、方形洞口順利進洞施工創(chuàng)造條件，達到了安全、快捷進洞的最終目的。2.1開挖原則泄洪洞進口20m漸變段洞挖地質是Ⅴ類為主，局部Ⅳ類圍巖及不良地質段，因此先進行進洞掛口前加固，然后開挖方式采取分層開挖，共分三層。上層開挖高度7.2m，開挖與加固完成后，再進行中層和底板下臥開挖，并延伸鋼支撐。前10m每個循環(huán)進尺為1.0～1.5m，后10m每個循環(huán)進尺為1.5～2m。洞身上部8m開挖采用YT-28手風鉆鉆孔爆破，洞身下部8m開挖采用YT-28手風鉆水平鉆孔，周邊光面爆破，開挖用1.2m3挖機配20t自卸汽車出渣。開挖一輪后，立即用鋼支撐進行加固；特殊地段根據實際情況可進行超前錨桿支護。開挖準備開挖準備測量放線超前支護鉆孔裝藥爆破通風散煙，噴水除塵安全處理，平渣一次支護施工出渣，清底必要時混凝土襯砌延伸風水電管線，轉入下一個循環(huán)圖2-1進口漸變段施工工流程圖圖2-2進口漸變段開挖分層圖2.2超前支護由于洞口段覆蓋層較淺，采用超前管棚技術可加強支護，在超前管棚保護下進洞，與注漿同時進行。超前管棚采用D108×6mm熱軋無縫鋼管，長20m，環(huán)向間距60cm,管棚的設計仰角為2o。按4m和6m分節(jié)頂進，以便錯開接頭用20cm長連接套管用絲扣連接，套管采用內絲扣，鋼管端采用外絲扣，以保證連接強度和順直。尾部與0+0.000樁號的鋼支撐焊接成一體，共同承受圍巖壓力及側壓。鋼管壁加工注漿花孔，孔徑φ8mm，間距15cm，一周4排，呈梅花形排列，前端為尖形，尾端2.5m不鉆孔。采用PH150液壓鉆機鉆管棚孔，采用先鉆后下鋼管法施工。導向架固定準確并經技術人員檢查合格后即開始鉆孔，鉆完孔后進行清孔，經技術人員檢查合格即可安裝鋼管，孔底第1節(jié)鋼管用4和6m間隔安裝，以使接頭錯開，采用高壓風清管。若無法正常成孔，則采用D150×6mm熱軋無縫鋼管（按孔徑φ8mm，間距15cm，一周4排加工）進行跟管施工，之后作為注漿管。超前管棚安設后，用速凝砂漿封口，并用噴射混凝土封閉工作面，采用MZ-1灌漿泵注漿。注漿參數(shù)為：⑴、水泥漿水灰比：1：1⑵、注漿壓力：0.5～1.0Mpa⑶、注漿前進行注漿試驗，并根據試驗的情況調整注漿參數(shù)。⑷、注漿順序兩側對稱向中間，自下而上逐孔注漿，強度達到設計后方能開挖。每一輪爆破完成后，即采用I20a型鋼，拱架間距0.75m/榀，鋼支撐采用φ25鋼筋與頂拱錨桿焊接連接（局部增設φ25，L＝3m加固錨桿），縱向采用φ25鋼筋與鋼支撐連接成整體，連接鋼筋為φ25@1.2m，L=0.75m。設計系統(tǒng)錨桿及噴砼支護工作隨后施工。榻腔部位設置拱上拱，采用I20a型鋼，并噴C25砼回填至初期支護設計斷面。最外側鋼拱架與管棚管采用φ14鋼筋連接成整體，并焊接牢固。其它支護參數(shù)按設計圖紙施工，同時視圍巖情況，并經現(xiàn)場監(jiān)理工程師確認，施工超前錨桿，參數(shù)為：φ28@0.4m，L=4.5m。錨桿采用YT-28手風鉆鉆孔，孔徑為40~42mm，孔深等于錨桿長度。錨桿入孔后，再利用MZ-1灌漿泵將水泥砂漿灌注密實并膠結巖體。管棚支護用于大范圍不良地質洞段，鋼支撐和超前錨桿用于小范圍不良地質洞段。管棚和小導管均應與鋼支撐聯(lián)合使用。2.3開挖施工（1）開挖準備：洞內風、水、電就緒，施工人員、機具準備就位。爆破參數(shù)選用有壓段爆破參數(shù)，參數(shù)在實際施工中，還要不斷通過生產爆破的具體情況予以優(yōu)化、調整，以達到良好爆破效果。（2）測量放線：洞內導線控制網測量采用全站儀和水準儀進行。施工測量采用全站儀進行。測量作業(yè)由專業(yè)人員實施，每排炮鉆孔前進行設計開挖線測放。每排炮后對洞軸線及坡度的全面檢查、復測，確保測量控制工序質量。（3）鉆孔作業(yè)：由熟練的鉆孔技工嚴格按照測量定出的中線、腰線、開挖輪廓線和鉆爆設計參數(shù)進行鉆孔作業(yè)。各鉆手分區(qū)、分部位定人定位施鉆，實行嚴格的鉆手作業(yè)質量經濟責任制。每排炮由值班工程師按“平、直、齊”的要求進行檢查。周邊孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。（4）裝藥爆破：炮工在裝藥平臺上按鉆爆設計參數(shù)裝藥。崩落孔采用φ32mm藥卷連續(xù)裝藥，周邊孔采用φ25mm藥卷間隔裝藥；孔口用砂袋或炮泥堵塞嚴實，裝藥完成后，由技術員和專業(yè)炮工分區(qū)分片檢查，聯(lián)接爆破網絡，撤退工作面設備、材料至安全位置，隧洞開挖采用電毫秒雷管起爆、電傳爆網絡，周邊光面爆破。（5）通風散煙及除塵：由風機通風，把爆破后產生的煙塵、廢氣排出洞外，并輔以迎頭面噴水霧降塵等綜合治理措施。（6）安全處理：爆破后，用反鏟清除掌子面及邊頂拱上殘留的危石及碎塊，保證進入人員及設備的安全，巖面破碎洞段在進行安全處理后，可先噴一層5cm厚砼，出碴后再次進行安全檢查及處理。在整個施工過程中，設專職安全員每天進行安全檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。（7）出碴及清底：采用1.2m3鏟裝載機裝2t自卸汽車運輸至規(guī)劃的棄渣場。出碴完畢后，用挖機處理掌子面安全，并清除掌子面下部殘碴，為下一循環(huán)的開挖創(chuàng)造條件。（8）圍巖支護：每排炮開挖結束后，對穩(wěn)定性差的巖體及時進行隨機砂漿錨桿支護，結合現(xiàn)場情況，經現(xiàn)場工程師確認，采用鋼拱架支護，鋼支撐與開挖線間的空隙采用C20砼回填密實，再按要求進行噴護處理。2.4塌方預防及塌方處理（1）塌方技術處理方法深入現(xiàn)場觀察研究，分析塌方原因，弄清塌方規(guī)模、類型及發(fā)展規(guī)律，核對塌方段的地質構造和地下水活動狀況，盡快制定切實可行的塌方處理方案。在未制定塌方處理方案前，切忌盲目地搶先清除塌方體，否則將導致更大的塌方。對一般性塌方，在塌方暫時穩(wěn)定之后，立即加固塌體四周圍巖，及時支護結構物，托住頂部，防止塌穴繼續(xù)擴大。有地下水活動的塌方，宜先治水再治塌方。認真制定塌方處理中的安全措施，加強安全教育。認真組織塌方處理專業(yè)隊伍，指定有經驗的專職干部領導。充分保證處理塌方的必須器材設備供應，避免中途停工。（2）塌方處理施工安全措施保證塌方處理工作面照明良好，道路暢通，場地無積水，少噪聲。動力電線、照明和起爆線路不得掛在坍塌體縫隙中或危巖處，以免塌石砸斷線路造成事故。撬挖清理危石時，無關人員應撤離工作面，作業(yè)人員應有安全保護措施，用撬棍進行作業(yè)。發(fā)現(xiàn)險情預兆時，人員及設備立即撤離現(xiàn)場。支護排架必須背實塞牢。不能拆除的支架要采用鋼結構或其它永久性結構。在處理過程中，如發(fā)現(xiàn)個別巖塊可能墜落，且暫時又不能處理時，要用臨時支柱頂住危石。塌方體開挖過程中，必須經常檢查支護，以保證良好的受力狀態(tài)。如發(fā)現(xiàn)支撐破損、彎曲、折斷、倒塌，應及時修復加固。應盡量避免在雨季處理塌方，否則應考慮地下水對塌方體的影響。3施工質量控制措施3.1主要質量控制爆破參數(shù)的合理選擇是開挖質量控制的重要環(huán)節(jié)，施工時應根據擬定的爆破參數(shù)進行工藝性爆破參數(shù)實驗，從而總結出適合各個開挖工作面的爆破參數(shù)，用于指導各作業(yè)面的施工，但各作業(yè)面在每個爆破循環(huán)之前均應根據地質超前預報探明的圍巖情況及已開挖成型地段的地質揭露情況繪出爆破參數(shù)設計圖，始終保持每個循環(huán)的爆破作業(yè)的單耗控制在最優(yōu)工況范圍內。對于鉆孔環(huán)節(jié)嚴格控制鉆進的孔深、孔斜，保證孔口落在設計開挖輪廓線上，孔底落在擬定面上。為達到以上要求，必須做到定人定孔定鉆，嚴格實施工藝控制，以確保鉆孔精度。對于隧洞光爆孔和預裂孔要求做到孔向互相平行，孔底處于同樁號或同一高程；特殊要求控制的孔做到邊鉆孔，邊檢測，不合格的孔補鉆，嚴禁在不合格的孔中裝藥放炮。不合格的孔在爆破前采用水泥砂漿封堵。裝藥是控制開挖質量的最后環(huán)節(jié)，要確保裝藥質量達到爆破參數(shù)要求的標準，裝藥前對各鉆孔進行認真清理，以確保設計孔深。在進行光爆孔及預裂孔的藥卷安裝時，確保藥卷位于孔的中心線上，除采用竹片間隔綁藥外，還在竹片上間隔設置定位裝置(如隧洞頂拱光爆孔)，確保達到設計效果。爆破后廠隊責任工程師組織作業(yè)人員對爆破后的巖面進行勘察，仔細檢查爆裂面的爆破情況，做到預裂孔要連成一條線，孔壁無裂紋；光爆孔孔壁無裂紋，孔間巖石層面平順、光滑，通過認真分析每循環(huán)爆破的效果，為下循環(huán)的爆破參數(shù)的擬定提供理論依據。為了避免爆破振動對澆注混凝土的影響，對所有周邊孔爆破的時間、爆破質點振速、單響藥量等進行嚴格的控制；后續(xù)開挖必須采取有效措施(如打減震孔、預留保護層、減少藥量等)減輕爆破對混凝土的影響。3.2超挖控制措施洞室開挖不允許欠挖。為滿足鉆孔時的操作空間，采用循環(huán)控制超挖的方式鉆孔，開口在設計輪廓線外2cm左右。鉆孔前做到布孔準確，深度相同、方位及孔斜率一致，角度偏差不大于1度，開孔位置偏差不超過3cm。根據我局地下洞室施工經驗和本工程實際地質情況，本工程地下洞室平均徑向超挖控制在15cm內。鉆孔超挖控制見如下示意圖。圖3-1鉆孔超挖控制示意圖4安全控制措施嚴格按照國家安全生產的有關法律、法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范及招標文件中有關安全生產的要求來組織施工生產，施工中嚴格遵守施工前所審定的施工程序進行施工，杜絕盲目追求進度而違反施工程序，在各工序的施工中嚴格按照所擬定的各工序安全過程控制措施來組織生產。4.1制定施工現(xiàn)場安全控制措施（1）施工場地應做出詳細的部署和安排，出碴、進料及材料堆放場地應妥善布置，對風、水、電、路等設施做出統(tǒng)一安排，并設立施工場地總體布置一覽圖。（2）開挖洞口前應先作好鎖口錨桿工作，洞口形成后必須及時做好混凝土鎖口工作，并使相鄰洞室做到錯洞施工，爆破工作也錯時段進行，以盡量減少對圍巖的擾動。（3）所有隧洞各工作面施工人員必須充分熟悉工作面的情況，作業(yè)人員未經允許不得到不熟悉的工作面，夜班的施工作業(yè)人員必須熟悉所施工的工作面情況，新員工不得安排在夜間作業(yè)。（4）在開挖期各隧洞施工技術人員必須隨時掌握隧洞地質情況、施工技術要求及施工安全技術要求，每班并以書面的形式向作業(yè)人員交底。未完成安全處理的地段應標識清楚。（5）爆破作業(yè)除按照規(guī)定的時間外，還必須統(tǒng)籌做出每天各洞室的爆破時間安排，盡量控制每班爆破的單響藥量。（6）開挖期對于已施工的混凝土部位要做好混凝土的防護工作，除采取控制爆破防止振動外，對于爆破飛石，采取在混凝土表面覆蓋木板，木板上設置橡膠輪胎等緩沖物削弱飛石的沖擊力。（7）遇有不良地質地段時，應按照“先治水，短開挖，弱爆破，先護頂，強支護，早襯砌”的原則穩(wěn)步前進。（8）對在施工過程中安全工作中會隨時出現(xiàn)新的情況，安全部門將制定一些針對性的特殊規(guī)定，以適應安全生產在不同階段的要求。4.2施工期開挖、鉆孔及爆破的安全控制措施（1）開挖作業(yè)人員到達工作地點時，應首先了解相鄰工作面的當前工序情況，并檢查所施工的工作面是否處于安全狀態(tài)，檢查支護是否牢固，頂拱和邊墻是否穩(wěn)定，如有松動塊體或裂縫時應先予以清除或支護。（2）施工機械進入各洞工作面時要有專人指揮，認真檢查道路狀況和安全界限，并在交叉洞口設指示標志。（3）鉆孔時嚴禁在殘眼中繼續(xù)鉆眼，并禁止鉆孔和裝藥平行作業(yè)。（4）爆破器材加工房設在洞口50米以外的安全地點，如確須在隧洞內加工爆破器材時，其加工洞室的設置應符合國家現(xiàn)行的《爆破安全規(guī)程》(GB6722-86)的有關規(guī)定，并注意與相鄰洞室的關系，做到隨加工隨用，不得有庫存。（5）爆破作業(yè)和爆破器材加工人員嚴禁穿著化纖衣物，并嚴禁煙火。（6）裝炮時使用木質炮棍裝藥，嚴禁火種。無關人員與機具均撤離至安全地點。（7）進行爆破時，所有人員應撤離現(xiàn)場，其安全距離為：①導洞且有避炮位置的隧洞不少于200米；②相鄰的平行坑道，橫通道及橫洞間不少于50米；③上下行隧洞有一個工作面放炮時，另一個工作面施工人員必須撤出；④全斷面開挖進行深孔爆破時，不少于500米。（8）爆破后必須經過30min通風排煙后，檢查人員方可進入工作面，檢查照明線路是否安全；檢查有無“盲炮”及可疑現(xiàn)象；頂拱及邊墻有無松動石塊；支護有無損壞與變形。在進行安全處理并確認無誤后，其他工作人員才可進入工作面?！懊づ凇钡奶幚碇饕袔追N方法：①重新起爆法；②打平行炮眼裝藥爆破法；③聚能誘爆法；④風、水吹管法。具體使用方法由安全員或技術主管同意后進行。（9）在未曾埋設監(jiān)控量測點的地段，施工安全員必須注意觀測圍巖的變化情況，在施工過程中必須能夠預見塌方，以避免塌方造成的損失，塌方前的預兆主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①巖石風化和破碎程度加劇，有粘土、巖屑等斷層充填物；②當巖石節(jié)理密集且方向一致時，前方可能有與節(jié)理走向大致相同的斷層；③巖石強度降低，純鉆進度增大，但超鉆困難甚至出現(xiàn)卡鉆的現(xiàn)象；④爆破后巖石多沿風化面破裂，塊度相對減小，部分石塊表面附有黃色或褐黃色含氧化鐵等物質；⑤供水沿節(jié)理、裂隙漏走，回水量相對減少，并逐漸渾濁；⑥原來干燥的巖體突然出現(xiàn)地下水流，或滲水量突然增大，或產生滲流