第7章 压力管道施工说明及附图.docx
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第7章压力管道施工说明及附图
第7章压力管道施工说明及附图
7.1工程概况
7.1.1工程特性
本章主要内容包括压力管道、7#施工支洞工程施工。
压力管道采用斜井式，沿纵剖面可分为上平段、上弯段、斜井段（斜井倾角48°）、下弯段、下平段、岔管段、支管段。
压力管道平段开挖断面为D=8.0m的圆形断面，压力管道弯段与斜井段开挖断面为D=8.0m的圆形洞，压力管道浇筑成型后为D=6.8m的圆形隧洞；支管开挖断面为D=5.2m的圆形洞，浇筑成型后为D=4.0m的圆形隧洞。
7#施工支洞：
由7#施工支洞至压力管道下平段隧洞，长度约244.166m，起点高程837.00m，终点高程819.50m，断面尺寸7.5×6.5m（宽×高）城门洞型。
7.1.2工程地质
压力钢管道布置于1#冲沟上游山坡上，该段地形完整，地形坡度约40°。
出露岩性为澄江组（Zac）弱风化砂岩，属坚硬岩石。
岩体中Ⅴ级结构面主要发育两组：
⑴N70°～80°E，NW∠30°～35°；⑵N25°～30°W，NE∠65°～75°
压力钢管道部位岩体风化以表层均匀风化为主，在断层带、挤压破碎带及软弱夹层分布部位有夹层风化现象。
风化层厚度主要受地形、岩性、地质构造、地下水作用及卸荷作用等因素控制。
砂岩抗风化能力强，无全、强风化，地表基岩为弱风化岩体。
岩体以表层均匀风化为主，夹层风化现象不明显。
无全、强风化岩体，弱风化岩体水平埋深＞101.3m。
无强卸荷岩体，卸荷岩体底界水平埋深＞72.0m。
7.1.3施工准备
7.1.3.1施工道路
为实施压力管道施工，共设两条施工支洞。
压力管道上平段及斜井段施工道路通过6#支洞进入施工面进行施工；压力管道斜管段、下平段及岔管段施工道路通过7#施工支洞进入施工面进行施工。
7.1.3.2施工用风、水、电布置
本工程施工用风、水、电由施工总平面布置统一考虑，详见本《施工组织设计》“施工总平面布置说明及附图”。
洞内照明选用10mm²绝缘塑胶导线接至洞内。
洞内每30m接一支100W防爆灯照明，开挖面选用碘钨灯照明。
7.1.3.3弃渣场
本标开挖渣料均堆放在左岸下游弃渣场，施工时按相关规定弃置。
7#支洞至弃渣场1.875km，6-2#支洞至弃渣场2.150km。
7.1.3.4施工排水
在开挖过程中距离施工支洞掌子面20m左右设置一个集水坑，集中抽排洞内渗水、涌水以及施工用水。
在集水坑距离掌子面50m左右时，集水坑根据洞内情况进行调整。
在支洞开挖过程中各设置2台3"潜污泵（备用1台）对支洞内渗水进行抽排。
支洞贯通后根据地质情况在主支交汇处设置一个集水坑，集中抽排压力管道主洞下平段内排水，在主支交汇处各设置2台6"潜污泵（备用1台）。
7.2开挖与支护施工方法
7.2.1施工程序
根据工程的布置特点、周边条件、施工进度要求，施工程序安排原则：
压力管道平段施工从6#、7#施工支洞进入开挖；斜井施工需要待上、下平洞开挖成型后即可开始。
压力管道支管洞挖时，为避免与厂房施工相互干扰，在厂房开挖到支管高程后可向上游先开挖30m，其余段由压力管道下平段进入开挖。
图7.2-1压力管道开挖施工程序图
7.2.2施工工艺流程
图7.2-2压力管道开挖及支护施工工序流程图
7.2.37#施工支洞施工
⑴施工布置
在7#施工支洞口布置一个空压站，供风量40m³/min，用Φ150钢管接至压力管道下平段开挖面；压力管道上平段开挖用风利用引水隧洞开挖布置在6#施工支洞口的空压站的供风。
施工用水由布置在各施工支洞的水池接Φ100钢管供应。
为改善洞内工作条件、排除和稀释有害气体、供给工作人员充足的新鲜空气，做好施工通风工作十分重要。
在7#施工支洞口各安装1台SD-Ⅱ-63型37×2KW轴流风机，接Φ1000mmPVC拉链软风筒，向洞内供风。
⑵施工支洞洞口开挖及支护
①场地清理、开挖截水沟
采用人工砍伐树木、挖除树根、割除杂草和灌木，有用材料运至监理工程师指定地点堆码整齐；无用材料在安全员监护下，备足灭火器材，焚烧掩埋。
场地清理后，沿上开口开挖线外5m处开挖浆砌石截水沟。
②洞口土石方明挖
施工支洞洞口土石方明挖采用自上而下分层开挖的方法施工。
土方开挖采用人工开挖的方式；石方开挖采用手风钻钻孔爆破，分层高度3m，周边光面爆破，人工配合液压反铲扒渣，由装载机装10t自卸汽车运往左岸下游弃渣场分类堆放。
③洞口边坡支护
支洞口边坡支护与开挖跟进施工。
人工搭钢管架，手风钻钻锚杆孔，吹孔后，注浆器注浆，人工安装锚杆，将钢筋网与锚杆焊接，清坡、验收后，10t自卸汽车运喷料至现场，用TK961湿喷机施喷。
④锁口进洞
洞脸边坡开挖、锚喷支护结束后，进洞前先沿洞口开挖轮廓线外0.5m及1.5m，平行洞轴线打2排锁口锚杆，锚杆规格为Φ25，L=4.5m等。
开洞口前先进行超前锚杆施工，再采用浅孔（100cm）密孔、小药量钻爆开洞口。
爆破出渣后进行系统锚杆安装及第一榀钢支撑安装，然后进行钢筋网绑扎和喷砼，并逐层加厚至15cm。
洞口段全部开挖结束后，可逐步加大孔深。
⑶洞身开挖与支护施工
①施工方法
施工支洞开挖采用全断面开挖，一次成型。
钻孔采用YT28凿岩机，台车配合人工装药，非电毫秒延期导爆管雷管分段的微差爆破，周边光面爆破，ZLC50侧卸装载机配15t自卸车出碴，反铲撬挖清底。
开挖单循环进尺控制在3.0～3.5m循环。
②工艺流程及其措施
开挖单循环作业工艺流程为：
测量放样→钻孔→装药连线→爆破→通风排烟→清危→出渣→支护
测量放样使用莱卡TCR801无棱镜反射全站仪放样，测量放样出周边轮廓线特征点及洞轴线方向，并用红油漆作好标记。
开挖作业面采用YT28气腿式凿岩机造孔。
钻孔之前，由施工技术员按爆破孔布置图设计要求，在开挖断面上进行布孔，并用红油漆作出标记，确保造孔的间排距在爆破设计要求范围内。
炸药使用2#岩石乳化炸药和硝铵炸药。
装药前，检查钻孔深度、角度及间排距，满足要求后方可进行装药。
掏槽孔及辅助孔采用底部集中装药结构形式，周边孔采用不耦合线装药结构形式。
爆破网络采用非电毫秒延期雷管进行分段，火雷管引爆非电毫秒延期雷管的微差爆破网络。
分段段位从内（中部掏槽孔）向外（爆破孔）按由低到高的段位顺序进行分段。
相邻段位间隔时间约为50～75ms。
通风排烟采用轴流式通风机进行压入式通风排烟。
清危采用反铲、人工配合进行危石清撬。
出渣采用ZLC50侧卸式装载机装碴，10t自卸汽车运输至碴场。
开挖单循环作业时间见表7.2-1。
表7.2-1施工支洞开挖单循环作业时间表
序号
作业工序
作业时间（min）
循环时间（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1
测量布孔
60
2
钻孔
300
3
装药连线
90
4
爆破通风
60
5
排险
30
6
出碴
240
7
撬挖、清底
60
③爆破设计
A掏槽爆破
根据岩石类别、断面大小，开挖进尺等因素采用不同的掏槽形式。
Ⅱ、Ⅲ类围岩采用复式楔形掏槽或大中空孔直眼掏槽。
为克服掏槽部位掌子面岩石压缩破坏严重，不易成孔的问题，直眼掏槽在掌子面中心线两侧对称掏槽。
掏槽爆破是炸药量较集中的部位，为降低震动波或爆轰波对周壁围岩的损害，尽量将掏槽位置远离周边轮廓。
掏槽爆破是爆破成功与否的关键，要求钻孔位置、方向、深度准确。
B崩落孔爆破
为充分利用炸药爆能，提高破碎效果，降低大块便于清碴和装运，崩落孔采用宽孔距、小排距、环形布孔，确保前排孔爆破后，后排的每个孔均处于多面临空状态。
C周边控制爆破
为了获得较完整平顺的开挖轮廓，降低爆轰波对周壁围岩的损害，所有周边炮孔均采用光面爆破，其参数如下：
光爆孔孔距视开挖轮廓线曲率、岩石类别等确定，Ⅱ～Ⅲ类围岩55～60cm。
光爆孔抵抗线依孔距确定，炮孔密集系数为0.75～0.85，初拟Ⅱ～Ⅲ类围岩周边光爆孔抵抗线为65～75cm。
Ⅱ～Ⅲ类围岩周边孔线装药密度暂定为150～200g/m，具体根据现场实际情况作适当的调整。
D周边孔钻孔要求间距均匀符合规定值，外插角相等，炮孔相互平行，深度一致。
E周边孔使用低爆速炸药，采用导爆索串联间隔装药，不偶合系数不小于2.0，确保爆破效果。
F降低爆破震动危害措施
周边孔按光面和预裂爆破设计和实施，保证了开挖轮廓的完整、平顺，降低了震波对周壁围岩的损害。
采用远离周壁围岩的低位掏槽，能有效降低掏槽震波对周壁围岩的危害。
崩落孔采用宽孔距、小排距，梅花型布孔实施逐排微差起爆，能降低爆破震动。
隧洞底板采取光面爆破，保证了建基面的完整、平顺，降低了爆破震动对建基面的损害。
④爆破施工
隧洞开挖前，编制详细的爆破设计。
周边孔全部按光面爆破方法形成，控制开挖断面和成型面的平整度。
单响药量应严格控制，以尽量减小对围岩的扰动。
工程开工后根据岩石出露情况，进行初步爆破设计并报监理工程师审批后，进行爆破试验。
根据爆破效果选择合理的爆破参数，并随岩石性质与级别的变化进行调整。
施工过程中针对各类围岩及开挖断面，分别进行爆破设计。
钻孔直径为38～42mm，炮孔深度随钻孔设备、围岩类别确定。
炸药使用防水乳化炸药。
孔内采用非电导爆管起爆，为防止杂散电流引爆电雷管，导爆管由火雷管引爆。
根据现场岩层地质条件布设复式楔形掏槽孔。
为减少爆破震动等对围岩的扰动和保证周边光面爆破效果，周边孔采用不偶合装药，炸药沿周边孔为线性布置，并将炸药、雷管、传爆线和导爆管加工成周边孔药串，同时起爆。
周边孔与内圈炮孔的起爆采用毫秒微差起爆控制。
钻孔作业严格按操作规程，炮孔要做到“平、直、齐”，严格执行技术交底。
炮孔的深度、角度、间距应按设计满足精度要求，力求除掏槽孔外的所有炮孔孔底在同一垂直面上。
⑤支护施工方案
施工支洞支护主要为喷锚支护，喷射砼为C20素混凝土，喷层厚度为15cm，锚杆为Ф25，L=3.0m或L4.5m，间排距均为2.0m。
支护施工中遵循的原则：
Ⅳ、Ⅴ类围岩或断层带随挖随护；Ⅱ、Ⅲ类围岩支护滞后开挖面20～30m，与开挖平行作业。
外加剂、材料试验：
支护施工前，对拟用锚杆、胶凝材料、外加剂作试验，合格产品才能用于工程使用。
供风、供水管路就位；施工材料、喷射机运抵施工现场；通风、照明布设到位；并检查、试运行确认完好。
现场清理喷射面，用高压风水枪冲洗喷射面。
喷射面如有滴水部位，埋设导水管排水，处理完毕后，埋设喷射厚度的标志。
喷射砼采用湿喷法，其施工工艺流程见图7.2-2。
砂浆锚杆施工工艺流程见图7.2-3。
湿喷施工选用TK961湿喷机。
喷射料在拌和楼拌制，喷射砼自下而上分段分片依次进行，喷砼初凝3小时后再进行爆破作业。
锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，YT-28气腿式凿岩机作业台车造孔，人工安装锚杆。
锚杆钻孔必须按设计参数施工，达到标准后，用高压风水冲洗孔内粉尘，并将污水清理干净，锚杆埋设采用“先注浆后插锚杆的方法”施工。
具体方法是先用注浆机将孔内砂浆注满，然后用钻机冲击锚杆，缓缓将锚杆插入，之后将孔口堵塞。
7.2.4压力管道开挖及支护施工
7.2.4.1压力管道平洞开挖施工方法
平洞段采用“新奥法”施工，全断面光面爆破开挖。
采用YT-28手风钻造孔，侧卸装载机装10t自卸汽车出渣。
锚杆、喷混凝土等支护施工跟随开挖同时进行。
钻孔施工主要采取简易工作平台，YT-28手风钻施工；喷混凝土施工采用TK961型湿喷机喷护；钢筋网在加工厂加工完成后，在洞内人工进行安装。
并在施工过程中加强围岩的变形观测，为适时支护和支护结构提供指导性依据。
本标段为圆形断面，开挖完成后，底部留1.0m厚的石渣，以形成运输道路。
⑴钻孔爆破
压力管道平洞段石方开挖采用简易钻架平台，手风钻钻孔、楔形掏槽、全断面光面爆破法开挖。
图7.2-4压力管道平洞挖炮孔布置图
钻孔质量要符合下列要求：
①钻孔孔位根据测量定出的中线、开挖轮廓线确定；
②周边孔在断面轮廓线上开孔，周边孔和掏槽孔的孔位偏差不大于5cm，其余炮孔孔位的偏差不大于10cm；
③炮孔的孔底落在爆破炮孔设计图规定的平面上；
④炮孔经检查合格后，即可进行装药。
注：
尺寸单位cm，1～9为起爆顺序。
⑵联网爆破
压力管道平洞段光爆孔选用2#光爆炸药，药卷直径Φ25，其余孔选用直径Φ32的2＃岩石炸药，利用钻架平台人工装药，光爆孔用导爆索竹片捆绑，线状间隔不耦合装药，掏槽孔、崩落孔及底边孔均采用连续装药结构，非电塑料导爆管分段起爆，8#火雷管引爆。
遇水洞段均采用乳化炸药。
压力管道Ⅲ类围岩爆破参数见表7.2-2，压力管道Ⅲ类围岩炮孔布置见图7.2-4，压力管道Ⅲ类围岩循环作业时间见表7.2-3。
表7.2-2压力管道Ⅲ类围岩爆破参数表
孔类
平均孔深（m）
孔径（mm）
数量
孔距（cm）
抵抗线（cm）
药径（mm）
单孔药量（kg）
起爆段
单耗kg/m³
掏槽孔
3.4
42
12
60
100
32
2
1
0.83
辅助孔
3.2
42
29
90
90
32
1.8
3～5
边底孔
3.2
42
14
90
60
32
1.8
9
周边孔
3.2
42
28
50
60
25
0.9
7
注：
布孔83个，断面积51m²，循环进尺3m，单耗0.83kg/m³。
表7.2-3压力管道Ⅲ类围岩循环作业时间表
时间h
项目
h
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
测量准备
0.5
钻孔
5
装药
2.0
爆破排烟
1
出渣
4.0
支护
4
12小时一个循环，循环进尺3m
⑶通风排烟及安全撬挖
为改善洞内工作条件、排除和稀释有害气体、供给工作人员充足的新鲜空气，做好施工通风工作十分重要。
压力管道的施工通风方式与施工支洞的通风方式基本相同，分别在施工支洞与压力管道交接处分岔为二支软风筒，分别通往平洞段两侧的掌子面。
洞内管线布置见图7.2-5。
⑷出渣
各工作面开挖石渣均用侧翻装载机端运至施工支洞与主洞交界位置，装10t自卸汽车运往弃渣场。
⑸破碎段施工方法
破碎带循环进尺2m，破碎带开挖严格遵循“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤观测、速反馈”的原则进行。
破碎带采用短进尺、弱爆破开挖,开挖后及时喷混凝土封闭围岩，出渣后先喷8～15cm厚C20混凝土，并进行系统锚杆施工，最后挂网喷混凝土至设计厚度。
图7.2-5洞内管线布置示意图
7.2.4.2压力管道斜井开挖施工方法
待压力管道上平段开挖完毕后，即可开始施工。
拟使用芬兰伊度INDAURAISER170-H反井钻机在斜井中心开挖导井，导井直径1.4m，人工扩挖成3.0m溜渣井；然后，再从上至下采用全断面、光面爆破井挖技术，单循环进尺2.5m，使用人工扒渣，在下平洞室出渣。
⑴导井、溜渣井施工
根据本工程地质、体形条件以及我公司以往类似工程的施工经验，受斜井长度控制，拟采用INDAURAISER170-H反井钻机进行本工程斜井导井施工。
使用反井钻机在竖井中心自上而下进行导孔钻孔施工。
导孔施工时，必须严格工艺过程、严格控制导孔偏斜。
导向孔施工结束后，在井底换φ1400mm钻头，自下而上扩孔，人工扩挖成3.0m的溜渣井，扩孔碎渣从下平洞洞室运走。
②反井钻机的就位和安装
反井钻机使用实际载重能力在10t以上的平板货车以组件形式运输至工地现场安装。
在进行前期底部垫层混凝土浇筑施工时，预埋地脚螺栓（或预留插筋孔进行二期浇筑），以便于安装；充分利用洞顶钻杆和手动葫芦进行卸车、安装。
扩孔钻头的安装在斜井下平段洞室内进行，充分利用洞顶钻杆和手动葫芦进行卸车和安装，钻头的运输采用15t自卸汽车运至施工现场。
②反井钻机φ280mm导孔施工
反井钻机施工的关键在于先导孔钻孔质量。
最终导孔能否钻通,钻通后的偏离误差大小在开钻后无法进行中间检测和控制,只能依靠经验,针对不同的围岩类别,实施不同的主、副泵工作压力、转速和适时装配稳定钻杆进行控制。
反井钻机的钻杆分为普通钻杆（1m）和稳定钻杆（0.5m）,差别在于后者比前者外周多了均匀分布的四条3cm厚的钢肋板,其作用是导向,防止钻杆随深度的增加旋转产生过大弯曲、过大摆幅,起到稳定的作用,同时保护钻杆与孔壁的接触磨损。
采用稳定钻杆的加设方法如下:
钻进2m时必须加设1根,钻进8～10 m时再加设1根,然后每钻进20m加设1根。
实践证明上述方法较为合理、安全、稳妥。
钻杆加设时一般采用副泵提供的较小动力运行,钻杆丝扣之间力度适中,过紧容易损伤丝扣,过松钻杆容易脱落。
为了便于拆卸钻杆,在钻杆套接前于丝扣处加设少量10号铅丝。
导孔开始施工时一般采用副泵提供较小的、均匀的动力,以免孔口周壁因振动过大开裂而难以成型。
③反井钻机φ1400mm扩孔施工
扩孔开始施工时一般围岩破坏严重,钻头周圈难以均匀受力。
因此,采用副泵提供较小的、均匀的动力,进尺较慢,控制在10cm/h,以防钻头偏心受力过大而扭断钻杆。
钻进施工中要求有较为稳定供水量,以使刀具能得到水冷却。
扩孔施工时,钻杆的拆卸要特别注意钻杆卡瓦正确摆放及自身的完好程度,以免出现卡瓦突然断裂,造成扩孔钻头、钻杆脱落。
根据一般经验钻头刀具磨损较为严重,几乎每钻进30m就要更换一副全新的刀具,每次更换刀具时,钻头要重新回放至底部洞室。
④扩孔施工
为方便溜渣、避免导井堵塞，将导井扩大3.0m，导井扩挖采用自上而下人工施工。
表7.2-4INDAURAISER170-H反井钻机参数表
序号
项目
参数
备注
1
导孔直径
279～381mm
2
扩孔直径
1524mm，深达1000m
3
1829mm，深达1000m
4
2134mm，深达800m
5
2438mm，深达800m
6
3048mm，深达500m
7
3658mm，深达300m
8
钻孔角度
90º～35º
9
工作扭距
170kNm
10
最大扭距
280kNm
11
电动马达
250KW
12
产地
芬兰伊度
⑵斜井扩挖
导井开挖结束后，立即进行自上而下斜井扩挖，采用人工手风钻钻孔、周边光面爆破施工，乳化炸药非电毫秒起爆，人工扒渣，锚网喷支护紧跟施工。
沿井壁布置轨道小车、使用卷扬机起降运输材料，在洞壁旁边布置人行爬梯。
扩挖出渣在井下平洞内进行，用装载机装自卸汽车出渣，运至左岸下游弃渣场。
⑶钻爆设计
压力管道斜井为圆形井，斜井开挖直径为8.0m。
斜井的炮孔布置见图7.2-6，炮孔特性见表7.2-5，作业循环分别见表7.2-6。
7.2-6斜井炮孔布置图
表7.2-5压力管道斜井炮孔特性表
孔类
孔深
（m）
孔径
（mm）
数量
孔距
（cm）
抵抗线
（cm）
药径
（mm）
单孔药量
（kg）
起爆段
单耗
kg/m3
1段孔
1.5
42
18
70
32
0.57
1
1.03
3段孔
1.5
42
27
70
80
32
0.5
3
5段孔
1.5
42
35
70
80
32
0.5
5
周边孔
1.5
42
50
60
70
25
0.45
7
注：
断面面积60m2，炸药量Q=61.8kg，
表7.2-6压力管道斜井开挖作业循环表
小时
项目
小
时
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
测量、准备
1
钻孔
5
装药爆破
2
安全处理
2
出渣
5
支护
5
20h一个循环,进尺1.2m,月进尺36m；
⑷出渣
压力管道斜井开挖石渣从溜渣井溜渣到压力管道下平段，在压力管道下平段使用ZL50C侧卸装载机装10t自卸车，运往左岸下游弃渣场。
7.2.4.3不良地质段施工和塌方预防及处理
⑴不良地质段施工
不良地质段主要指岩体松散，软弱破碎、膨胀、多水等，施工时，在地质预报的基础上，坚持预防为主的方针，在确保安全的前提下，制定切实可行的施工方案，按照“短进尺、弱爆破、勤量测，强支护”原则，经四方现场踏勘鉴定后，及时采取相应的技术措施进行。
⑵塌方的预防措施
防止塌方，是保证安全施工和快速进尺的关键。
在洞挖施工过程中，拟采用下列预防塌方的措施：
①勤观测：
在施工过程中，随时观察和量测现场工程地质和水文地质变化情况，研究变异规律，据以拟定施工对策。
在地质构造复杂、地下水丰富处，按设计要求埋设观测仪器，随时量测围岩变形，及时预报岩体稳定情况。
②短进尺：
在不良地质地段施工时，严格控制进尺，以保证围岩不受过分扰动和减少因爆破造成的局部应力集中。
③弱爆破：
即根据炮孔布置图，采用最小装药量，控制爆破对围岩的扰动。
④强支护：
利用系统锚杆，钢拱架，必要时采用钢管棚。
⑶塌方处理
在地下洞室开挖中，我公司积累了丰富的施工经验，施工中会采取一系列有效的措施防止塌方。
万一在施工过程中发生塌方，我公司拟采取以下处理措施：
①深入现场观察研究，分析塌方原因，弄清塌方规模、类型及发展规律，核对塌方段的地质构造和地下水活动状况，尽快制定切实可行的塌方处理方案；
②在未制定塌方处理方案前，不可盲目地抢先清除塌体；
③对一般性塌方，在塌顶暂时稳定之后，立即加固四周围岩，及时支护结构物，托住顶部，防止塌穴继续扩大；对于较大塌方或冒顶事故，应该妥善处理地表陷坑；
④有地下水活动的塌方，先治水再治塌方；
⑤认真组织塌方处理专业队伍，指定有经验的专职干部领导负责；
⑥充分保证处
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