隧洞开挖洞口支护施工专项方案.docx
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隧洞开挖洞口支护施工专项方案
城口县龙峡水库工程总干渠工程施工Ⅲ标段
（总6+684.00m~总13+632.00m）
进水口开挖支护
爆破专项方案
编写：
审核：
重庆市水利电力建设有限公司
城口县龙峡水库工程总干渠工程施工Ⅲ标段项目部
2015年9月
城口县龙峡水库工程总干渠工程施工Ⅲ标段
进水口开挖支护专项方案
1、工程概况
龙峡水库工程是一座以城乡供水和农业灌溉为主，兼有发电的综合水利工程。
水库总库容1061万m3，灌溉面积49980亩。
工程主要由水库枢纽工程、电站工程和灌区工程三部分组成。
龙峡水库工程灌区总干渠总长13.632km,共分3段。
总干渠上段（桩号总0+000m~总1+030.0m）、总干渠中段（桩号总1+030.0m~总6+684.0m）、总干渠下段（桩号总6+684.0m~总13+632.0m），为了施工方便，总干渠上共布置3条施工支洞，分别为三堆石支洞、干岔沟支洞、以及孔水溪支洞。
本标段为总干渠下段（桩号总6+684.0m~总13+632.0m），总干渠主洞全长6.948km，进水口支洞全长70m,麻柳支洞全长0.471608km，孔水溪支洞支洞全长0.059689km。
2、技术依据
1、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001
2、《边坡设计规范》SL386-2007
3、《水利水电工程锚喷支护技术规范》DL/T5181-2003
4、《城口县龙峡水库工程灌区总干渠施工图》
3、地质、地理条件
（1）根据设计施工图纸及现场开挖勘察，设计图纸该段为Ⅳ类围岩，根据现场开挖情况，经施工、监理、业主等工程技术人员现场分析判定为V类围岩，故进水口开挖支护按照V类围岩进行。
（2）总6+728位置及洞脸开挖后，为高边坡强风化土石夹层片岩。
后附（开挖地质情况影像资料）。
（3）在跨公路段暗渠位置有5根电线杆，包括高压电线杆、国防通信光缆电线杆、电信移动光缆电线杆等，经业主主管部门与相关单位沟通后获悉，迁移5根电线杆需要大半年的时间，严重耽误了工程推进，影响总工期。
后经施工、监理、业主会同设计单位同意，采用在主洞顶部开挖施工支洞，位置为：
总6+728～总6+798，实际坡比为i=0.0594，长度以70米为限，在总6+798段底板高程为973.943处重合，最终在跨公路暗渠具备施工条件时，再进行对该段掏底开挖施工。
4、施工工艺
4.1工作流程
1、根据进水口洞口岩性、地质构造情况属于高边坡强风化岩、夹泥层状片岩，洞顶右侧开挖边线处有四座坟墓及一处民房，为了考虑到安全施工，洞内开挖放炮，不影响到周边安全，边坡支护采用φ25锚杆，L=5.0m，洞脸超前采用双排φ28的超前锚杆。
边坡的仰角开挖尽量减小山体、树木的破坏，坡比采用基岩为准的自然坡比。
边坡支护方式采用单层φ8@200钢筋网，φ25锚杆，L=5.0m，入岩深度4.9m,外露10cm，间排距2m，梅花型布置。
为了考虑进出洞施工安全情况，洞脸挂口位置采用3米明拱，6榀φ16工字钢，间距0.5m。
拱架采用C20砼喷射，护拱边墙C15砼浇筑。
钢拱架外侧布置双排φ28的超前锚杆，间距0.4m，长度L=6.0m，锚杆仰角13～15度。
根据围岩结构增设φ25@4.5m*1.0m系统和随机锚杆。
进水口开挖、支护期间，施工方案根据现场实际施工情况及时调整优化。
4.2开挖方法
进水口施工支洞开挖施工，均采用人工持YT-28型手风钻在自制钻爆平台上钻平孔装药爆破，中导洞开挖首先采用大角度楔形掏槽，然后扩槽至设计断面，两侧扩挖施工利用中导洞形成的临空面，直接钻设崩落孔爆破至设计边线，为了保证设计面平整度，设计边线处均采用光面爆破。
进水口施工支洞开挖爆破石渣，均采用STB-120履带式扒渣机5t自卸农用汽车运至指定弃渣场，再进行二次转运至指定弃渣场。
二次转运采用洞挖计量来计算转运工程量。
4.2.1开挖工艺流程
开挖施工工艺流程如下面框图所示：
开挖施工工艺流程图
4.2.2爆破设计
开挖采用YT-28型手风钻钻平孔装药爆破，钻孔孔径为Ф42mm，掏槽形式采用中间大角度楔形掏槽，崩落孔按等间距布置，最小抵抗线与孔距之比控制在0.6～1.2之间，周边孔的孔距以10～15d（d为孔径，拟用42mm）控制，最小抵抗线与孔距之比控制在0.6～1.3之间，炮孔孔深根据作用类别和作用部位不同，按《开挖炮孔施工技术参数表》中选取，炮孔装药选用RJ2岩石高威力乳化炸药，掏槽孔和崩落孔用直径Ф32mm药卷，连续装药，周边孔选用Ф22光爆药卷，采用导爆索连线间断装药。
炮孔孔口堵塞长度以0.7倍抵抗线控制，最小不少于50cm。
各炮孔之间采用塑料导爆管串、并连成起爆网络毫秒微差爆破。
起爆顺序为：
掏槽孔→崩落孔→周边孔→底板孔的顺序。
洞身开挖设计每循环进尺1.8m，预计每循环进尺3.5m。
因考虑到洞脸岩性及地质情况，采用短进尺、弱爆破、强支护、勤排险的开挖方式，有效防止掌子面大面积的塌方。
在工程实际施工时，爆破参数根据岩石情况、开挖断面，并结合施工支洞开挖和以往工程的施工经验，采用经验公式进行选取后确定。
进水口开挖炮孔布置详见《开挖炮孔布置图》，炮孔施工技术参数如下表所示。
爆破炮孔施工技术参数表
序号
炮孔类别
炮孔
个数
炮孔排距
炮孔间距
炮孔长度
cm
药卷
直径
单孔装药kg
总装药量kg
备注
1
掏槽孔
4
3
40
300
Φ32
2.20
83.6
炮孔直径42mm，炸药单耗1.02/m3
2
崩落孔
8
3
95
300
Φ22
0.7
26.6
3
周边孔
23
1
60
300
Φ32
2.3
18.4
4
底板孔
6
2
95
300
Φ32
2.20
7
合计：
41
83.6
4.2.2.1作业循环时间
根据开挖断面面积、每循环实际进尺情况、施工设备工作效率及以往类似工程施工经验等，循环作业时间计算。
计算结果如下表所示。
开挖循环作业时间表
序
号
项目
工程量
工作时间（分）
循环时间（小时）
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
1
测量准备
1项
45
2
钻孔
73.8m
180
4台钻
3
装药
22.9kg
60
4
设备退出
1项
30
5
爆破通风
1项
30
6
安全处理
1项
30
7
出碴
22.5m3
160
自然方
8
其它
1项
30
9
合计
565
备注：
开挖循环时间为9.42h，进尺为1.8m，每天两班循环作业，单班作业时间10小时，长期有效施工效率按3.5m/d考虑，月进尺约为100m/月（每月按25.5天计算）。
4.2.2.2开挖设备配置
进水口开挖施工，开设1个工作面，单个工作面设备配置情况如下表所示。
开挖施工设备配置表
序号
设备名称
单位
型号
数量
备注
1
手风钻
台
YT-28
6
备用2台
2
钻爆台车
台
/
1
自制
3
扒渣车
台
0.3m3
1
装渣
4
农用自卸汽车
辆
5t
3
备用1辆
5
5T东风汽车
辆
/
1
材料运输
6
反铲挖机
台
200
1
二次转运
7
20T汽车
辆
1
二次转运
4.2.2.3爆破施工工艺流程
全幅开挖预裂、光面爆破施工工艺流程如下图所示
开挖爆破流程图
通风散烟、洒水除尘
钻机就位、钻孔
钻孔清理—爆破申请—监理批复
起爆
起爆联线
孔口堵塞
炮孔装药
工作面清理
测量定位
出渣、清底
转入下一循环
竹片加工
预裂药串绑扎
4.3支护施工
开挖后断面的临时支护及永久锚喷支护施工，根据围岩类别的不同选取对应的支护参数，及时紧跟开挖工作面锚喷支护施工，支护施工滞后开挖工作面不大于5m，确保工程施工安全及减小洞室围岩变形；锚喷支护施工主要施工项目为锚杆的制安施工。
按照设计图纸尺寸在钢筋加工厂加工成形后存放在物资仓库，按需求量分批运至施工现场，锚喷支护施工时，使用开挖形成的风水电系统，锚筋孔按照施工图纸提供的间排距，采用MZ-1型锚杆注浆机注浆，根据锚杆长度选用“先注浆法”或是“后注浆法”施工，9.0m锚杆采用“后注浆法”施工，9.0m以下锚杆均采用“先注浆法”施工，人工配合进行注浆，洞内喷混凝土全部在混凝土拌合系统拌制，混凝土搅拌运输车运至施工现场；Aliva-300机械手湿喷机施喷。
4.3.1砂浆锚杆施工
4.3.1.1施工工艺流程
砂浆锚杆施工，根据设计锚杆锚固长度，选用“先注浆后插杆法”或是“先插杆后注浆法”施工，施工工艺如下图所示：
锚杆“先注浆法”施工工艺流程图
锚杆“先插杆法”施工工艺流程图
4.3.1.2施工工艺措施
①钻孔
a、钻头选用要符合要求，钻孔点有明显标志，开孔的位置在任何方向的偏差均应小于100mm。
b、锚杆孔的孔轴方向应满足施工图纸的要求。
施工图纸未作规定时，其系统锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面；局部随机加固锚杆的孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的夹角应大于45，钻孔方位偏差不应大于5。
锚孔深度必须达到设计要求，孔深偏差值不大于50mm。
c、钻孔结束，对每一钻孔的孔径、孔向、孔深及孔底清洁度进行认真检查记录。
d、钻孔完成后用风、水联合清洗，将孔内松散岩粉粒和积水清除干净；如果不需要立即插入锚杆，孔口应加盖或堵塞予以适当保护，在锚杆安装前应对钻孔进行检查以确定是否需要重新清洗。
②钻孔直径
砂浆锚杆的钻孔孔径应大于锚杆直径。
根据锚杆杆体长度，尾水洞室锚杆施工选用“先注浆后插杆”或是“先插杆后注浆”的程序，先注浆锚杆，钻孔直径应大于锚杆直径15mm以上，后注浆锚杆，钻孔直径应大于锚杆直径25mm以上。
③锚杆的安装及注浆
采用“先注浆后插锚杆”时：
a、锚杆插送方向要与孔向一致，插送过程中要适当旋转（人工扭送或管钳扭转）；
b、锚杆插送速度要缓、均，有“弹压感”时要作旋转再插送，尽量避免敲击安插。
采用“先安锚杆后注浆”时：
a、对于上仰的孔应有延伸到孔底的排气管，并从孔口灌注水泥浆直到排气管返浆为止；
b、对于下倾的孔，注浆锚杆注浆管一定要插至孔底，然后回抽3～5㎝，送浆后拨浆管必须借浆压，缓缓退出，直至孔口溢出（管亦刚好自动退出）。
c、封闭灌注的锚杆，孔内管路要通畅，孔口堵塞要牢靠。
并从注浆管注浆直到排气管冒浆为止。
d、灌浆过程中，若发现有浆液从岩石锚杆附近流出应堵填，以免继续流浆。
e、浆液一经拌和应尽快使用，拌和后超过1h的浆液应予以废弃。
f、无论因任何原因发生灌浆中断，应取出锚杆，并在30min内用压力水对灌浆孔进行冲洗。
如果在重新安装时发现钻孔被部分填塞，应复钻到规定的深度。
g、注浆完毕后，在浆液终凝前不得敲击、碰撞或施加任何其它荷载。
4.3.2喷混凝土施工
⑴施工工艺流程
洞室支护喷砼与开挖、锚杆施工跟进平行交叉作业，除特殊地质段先喷后锚的程序外，其它部位均按如下工艺流程进行施工，其施工工艺流程为：
喷砼一般施工工艺流程框图
⑵施工工艺措施
喷混凝土施工各工序作业首先要认真遵照设计文件和施工规范要求进行。
结合以往施工经验，各工序作业要点如下：
①准备工作
埋设好喷厚控制标志，作业区有足够的通风照明，喷前要检查所有机械设备和管线，确保施工正常。
对渗水面做好处理措施，备好处理材料，联系好仓面取样准备。
②拌和及运输
拌和配料严格按试验确定的配合比精确配制搅拌，搅拌时间要足够，拌合料运输、存放要防雨、防污染，入机前严格过筛，其运输、存放时间应符合有关技术指标。
运输采用砼搅拌运输车运输。
拌和用水泥选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，其标号不低于P.O42.5。
骨料：
拌和用细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5，含水率控制在5～7％；粗骨料采用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不超过15mm；不得使用含有活性二氧化硅的骨料。
水：
拌和用水应符合招标文件规定。
外加剂：
速凝剂的质量应符合施工图纸要求并有生产厂家的质量证明书，初凝时间不得大于5min，终凝时间不得大于10min，选用外加剂须经监理人批准。
混合料搅拌应遵循以下规定：
采用容量小于400L的强制式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于1min；采用自落式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于2min；不得采用人工拌料；混合料有外加剂时，搅拌时间应适当延长。
③清洗岩面
清除开挖面的浮石、墙脚的石渣和堆积物；处理好光滑岩面；用高压风水枪冲洗喷面，对遇水易潮解的泥化岩层，应采用压风清扫岩面；在受喷面滴水部位埋设导管排水，导水效果不好的含水层可设盲沟排水，对淋水处可设截水圈排水。
仓面验收以后，开喷以前对有微渗水岩面要进行风吹干燥。
④钢筋网
对不良地质要进行挂钢筋网洞段，钢筋网由屈服强度为240MPa的光面钢筋（I级钢筋）加工而成。
钢筋网与锚杆联接要牢固，且尽量紧贴岩面。
对有凹陷较大部位，可加设膨胀螺杆拉紧钢筋网，并与锚杆和附加插筋（或膨胀螺栓）连接牢固，再分2次至4次施喷达到设计厚度。
⑤喷射要点
喷射砼要沿一定方向分区、分块、分薄层均匀施喷，边墙应自下而上施工，避免回弹料覆盖未喷面。
喷头距施喷面要合适，喷射推进要有序，尽量减少回弹，刚喷射完的部分要进行喷厚检查（通过埋设点、针探、高精度断面仪检测）不满足厚度要求的，可及时复喷处理。
挂网处要喷至无明显网条为止。
喷射作业要连续，因故中断则需及时清理机械管道，防止管道堵塞。
分层喷射时，后一层应在前一层砼终凝后进行，若终凝1h以后再行喷射，应先用风水冲洗喷层面。
喷射作业应紧跟开挖工作面，砼终凝至下一次循环放炮时间不得少于3h。
洞内喷砼应采用湿喷法。
洞室拱部砼回弹率不应大于25％，边墙不应大于15％。
喷射作业区气温不应低于+5℃，混合料进入喷射机的温度不应低于+5℃，普通硅酸盐水泥和矿渣水泥配置的喷射砼在分别低于设计强度30％和40％时，不得受冻。
⑥养护、检测
喷射砼终凝2小时后，应喷水养护，养护时间一般不得少于14天，气温低于5℃时，不得喷水养护。
当喷射砼周围的空气湿度达到或超过85％时，经监理人同意，可准予自然养护。
在开挖降层前应及时取芯检测、按期汇总检测报告，并及时进行质量评定和工程质量验收。
钻芯按监理人要求在指定位置取直径100mm的芯样作抗拉试验，试验结果资料报监理人。
所有钻芯取样的部位，采用干硬性水泥砂浆回填。
4.4支护施工设备配置
开挖施工时，及时对形成的设计开挖面进行系统和随机支护，支护施工工作面根据开挖工作面进行布置，支护施工设备资源共享，各工作面之间协调使用，支护施工设备配置情况如下表所示。
支护施工设备配置表
序号
设备名称
单位
型号
数量
备注
1
手风钻
台
YT-28
1
钻设锚杆孔
2
注浆机
台
MZ-1
1
注浆
3
东风小汽车
辆
5T
1
材料运输
4
混凝土搅拌运输车
辆
3m3
3
喷砼
5
湿喷机
台
Aliva-300
1
5.施工进度计划
根据现场实际情况，现挡土墙、截水沟、排水沟基本完成，右侧洞脸位置还需要开挖。
施工准备时间为3天，边坡锚杆施工为5天，喷锚支护为5天，护拱施工为5天，洞脸制模、砼浇筑为5天，其他为5天，共计28。
6.施工资源配置
进水口开挖支护施工，根据施工程序安排进行，隧洞施工共需施工设备配置情况如下表所示。
开挖支护主要施工设备配置表
序号
设备名称
单位
型号
数量
备注
1
手风钻
台
YT-28型
6
备用2台
2
钻爆台车
台
自制
1
3
装载机
台
3.0m3
1
4
反铲
台
1.6m3
1
5
自卸汽车
辆
5T
3
备用1辆
6
湿喷机
台
Aliva-300
1
7
东风运输车
辆
东风小霸王
1
8
注浆机
台
MZ-1
1
9
混凝土搅拌运输车
辆
3m3
2
施工高峰期单班施工人员配置情况如下表所示。
开挖支护施工人员配备表
序号
工种名称
人数
备注
1
手风钻操作手
4
施工采用二班作业循环制
（表中为单班作业施工人员配备表）
6
装载机操作手
1
7
反铲操作手
1
8
炮工
2
9
司机
6
10
电工、水泵工及其它
1
11
测量工
2
12
喷浆工
4
13
灌浆及插杆工
2
14
力工
4
15
技术员
1
16
质检员
1
17
安全员
2
18
工长
1
19
工程师
1
合计：
33
7.施工质量、安全保证措施
7.1质量保证
⑴严格按监理工程师批准的爆破方案做为依据进行钻孔、装药、连网及爆破出渣施工。
⑵钻孔质量应符合下列要求：
①钻孔孔位依据测量放出的中心线、腰线及开挖轮廓线确定。
②周边孔在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线调整的范围和掏槽孔的孔位偏差不大于5cm，其他炮孔的孔位偏差不大于10cm。
③炮孔的孔底应落在爆破图规定的平面上；
④炮孔经检查合格后，方可装药爆破。
⑶炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，应由经过考核合格的炮工负责，并严格按爆破图的规定和要求进行作业。
⑷每次爆破后，对岩石爆破的效果进行现场实地调查并作出评价，通过仪器测定爆破对岩体完整性的影响（岩体声波测试），对爆破参数进行适当调整。
⑸洞室光面爆破效果达到下列要求：
①残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布；
②炮孔痕迹保存率：
Ⅲ类及以上围岩不少于80%，破碎围岩不少于50%，较破碎和破碎岩石不小于20%。
③相邻两孔间的岩面平整，孔壁没有明显的爆震裂隙；
④相邻两茬炮之间的台阶不应大于10cm。
⑹锚喷支护施工质量控制
①砂浆锚杆
a、使用的钢筋、水、水泥、砂等材料性能指标均应符合规范要求。
b、锚孔的位置、方向、孔径及孔深应符合施工图纸要求。
c、严格按配合比拌制砂浆。
d、锚杆施工严格按施工工艺进行。
初凝前，不得敲击锚杆。
②喷射混凝土
a、水泥、骨料、水、外加剂等符合规范要求。
b、配合比严格按监理工程师批准的试验参数执行。
d、对施工机械设、风、水管路和电线等进行全面检查及试运行。
d、喷射作业面要用高压水枪冲洗，埋设控制喷射砼厚度的标志。
e、喷射砼分段分片进行，喷射顺序自下而上，分层喷射，严格执行喷射机的操作规程，并做好养护工作。
施工质量管理组织机构如下图所示
施工支洞质量管理组织机构图
7.2安全保证措施
⑴开挖安全保证措施
①爆破材料的运输、储存、加工、现场装药、联线、起爆及瞎炮处理，必须严格遵守《爆破安全规程》的有关规定。
爆破材料应符合施工使用条件和国家规定的技术标准。
每批爆破材料使用前，应进行有关的性能检验。
②进行爆破作业时，施工人员及设备应撤至安全距离之外停放。
③每道工序施工完成，并经过检查合格后，才能进入下一道工序的施工。
④定期进行围岩变形观测，如发现异常情况应及时报告有关人员，并立即组织施工人员及机具的撤离。
⑤严格按照监理工程师审批的施工开挖程序和技术措施进行施工；
⑥加强高空作业人员的安全教育，高空作业的工作平台要牢固可靠，并加强检查、维修，高空作业必须系好安全带，戴好安全帽才能进行作业。
⑵不良地质段开挖施工安全保证措施
①保证塌方处理工作面照明良好，道路畅通，场地无积水，少噪音。
②动力电缆、照明和起爆线路不得挂在坍塌体缝隙中或危石下，以免塌石砸断线路造成事故。
③撬挖清理危石时，无关人员应撤离工作面，作业人员应有安全保护措施，用撬棍进行作业。
④发现险情预兆，施工人员及设备要立即撤离现场。
⑤在危石处理过程中，如发现个别岩块可能坠落，且暂时又不能处理时，要用临时支柱顶住危岩。
⑥塌方体开挖过程中，必须经常检查支护，发保证良好的受力状态。
如发现支撑破损、弯曲、折断、倒塌，应及时修复加固。
⑶现场安全用电
①所有施工人员应掌握安全用电的基本知识和所用设备性能，用电人员各自保护好设备的负荷线、地线和开关，发现问题及时找电工解决，严禁非专业操作人员乱动电器设备；
②配电系统分级配电，配电箱、开关箱外观完整、牢固、防雨防尘，外涂色，统一编号。
箱内电器可靠、完好，造型、定值符合规定，并标明用途；
③所有电器设备及金属外壳或构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护；
④施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理解决。
⑷施工机械安全
①各种机械要有专人挂牌操作运行，有专人负责维修、保养，并经常对机械的关键部位进行检查，预防机械故障及机械伤害的发生；
②各种机械设备视其工作性质、性能的不同，搭设防尘、防雨、防砸、防噪音工棚等装置，机械设备附近设标志牌、规则牌；
③严禁作业人员酒后操作机械设备。
8、附图
8.1开挖地质情况影像资料
8.2开挖炮孔布置图
8.3总干渠下段隧洞进水口洞脸支护图
（1）
8.4总干渠下段隧洞进水口洞脸支护图
（2）
8.5总干渠下段隧洞进水口洞脸支护图（3）
8.6总干渠下段隧洞进水口洞脸支护图（4）
8.7总干渠下段隧洞进水口洞脸支护图（5）
8.8炮眼布置图、拱架图
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