引水隧洞老煤窑方案施工方案Word文档下载推荐.docx
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针对该老煤窑采空区的特点、难点，选调公司具备该类工程丰富施工经验的队伍组织施工，选调一名项目副经理主抓生产，抽调测量、试验、质检、安全等精干人员作好质量、安全的全过程的控制工作。
劳动力组合表
名称
单位
数量
备注
管理人员
人
4
技术人员
2
电工
1
空压司机
汽车司机
采购仓管员
开挖班
3
出碴班
立架喷砼班
试验工
注浆班
电焊工
钢筋班
3.3机械设备投入
拟投入本工作的主要施工设备表
设备名称
规格及
型号
功率、容量及能力
完好程度
电动空压机
10m3/min70KW
台
良好
自卸三轮车
1m3
凿岩机
YT-28
钻孔直径5mm
砼干喷机
TK961
15m3/h
双液注浆泵
2TGZ-60/120
60L/min
12MPa
浆液搅拌机
2×
200L立式
电焊机
BX2-500
45KW
水泵
IS80-50-315
50m3/min
扬程125m
31.5KW
潜水泵
250JQK80-20
10KW
全站仪
topcan
2″/3.5Km
±
2mm+2PP·
D
水准仪
DSZ2
1.5mm
钢筋调直机
钢筋切断机
喷砼封闭掌子面、上下左右前方打超前探孔
第四章隧洞开挖、支护施工方案
超前预支护及预加固施工
洞身开挖
通风、排险、出渣
初喷5cmC25混凝土
安装钢拱架
钻孔，安装锚杆，安装注浆小导管、挂钢筋网
复喷混凝土，覆盖钢拱架
老煤窑采空区施工流程图
4.1超前探孔
首先对掌子面采用钢筋网片并喷射15cm厚混凝土进行封闭，必要时采用铺挂双层钢筋网进行封闭，确保掌子面稳定，以及注浆时掌子面安全。
使用6米炮钎对隧洞上下左右各个方向进行超前探孔，以确定前方岩石状况。
4.2超前预支护及预加固施工
4.2.1超前小导管施工方法
超前支护采用双层φ42mm、壁厚3.5mm的无缝钢管，第一层长度为3.5m，第二层长度为4.5m，超前小导管呈梅花型布置，洞身上部周边240度布设。
无缝钢管采用气腿式凿岩机钻孔，成孔后用气动锤振入，并将小导管与隧道钢拱架焊接牢固。
钢管前端做成尖形,钢管上钻注浆孔孔径10mm,孔间距15cm，尾部留置50m不钻孔作止浆段。
第一层钢管沿拱架中心线布置，外插角为5°
～10°
角，环向间距20cm，纵向间距1.5m，且纵向相邻两排超前小导管水平搭接长度不小于1.5m。
第二层钢管沿开挖轮廓线布置，且与第一层钢管呈梅花型布置，外插角为20°
～30°
角，横向间距20cm,纵向间距1.5m，纵向相邻两排超前小导管水平搭接长度不小于1.5m。
超前支护纵断面图
超前支护横断面图
超前小导管施做完毕后进行注浆,将水泥浆注入导管，根据实际地质情况作出调整,一般情况下压力为1Mpa，在特殊情况下也不能少于0.5Mpa,应同时满足周围吸浆量,注浆完毕2小时以后等水泥浆凝固后形成较稳定的加固圈，才进行隧洞开挖。
超前小导管施工工艺流程图
4.2.2小导管施工流程
1）小导管加工
小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。
中间部位钻φ10mm溢浆孔，成梅花型布置（防止注浆出现死角），间距150mm，尾部0.5米范围内不钻孔，防止漏浆，末端焊φ6环行箍筋，小导管加工成形图
2）小导管安装：
小导管采用气腿式凿岩机钻孔，成孔后用气动锤振入，并将小导管与隧道钢拱架焊接牢固。
3）注浆
浆液选择、配制及注浆
a浆液的选择：
根据设计图纸采用水泥砂浆（水灰比1.1～1:
1.1，注浆压力为0.5～1Mpa。
）。
b初选配合比后，用凝胶时间调节、测定固结体的强度，确定最佳配合比。
c注浆压力由现场试验确定。
严格控制注浆压力，按设计要求，保证浆液的渗透范围。
注浆过程中防止出现跑浆、串浆现象的发生。
d注浆：
注浆管联接好后，先压水检验管路是否畅通，然后开动注浆泵，通过小导管把浆液注入岩层。
e浆液必须在规定的时间内用完。
4）注浆检查：
单根小导管的固结直径不小于400mm；
特殊情况下采用双液浆电动注浆机压注时，压力宜为0.3～0.5MPa，当注浆完毕后，将管口封堵，防止浆液倒流，未达到要求时，应进行补注浆。
4.3隧洞开挖
4.3.1主要的施工方法：
3#隧洞老煤窑采空区开挖与支护遵循管超前、短进尺、强支护、多循环的施工原则。
隧洞施工过程中全面贯彻新奥法施工原则，充分利用围岩的自承能力和开挖面的约束作用，采用超前小导管及喷混凝土为主要施工支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导施工。
其施工程序详见图《新奥法施工工艺流程图》。
3#隧洞老煤窑采空区开挖以人工开挖为主，弱爆破开挖为辅，由于隧道围岩稳定性较差，所以采用新奥法施工，先开挖拱顶范围，每次循环进尺0.5～1m，开挖后立即素喷一层C20混凝土厚5cm。
然后先施作拱顶超前小导管并注浆，再架立钢拱架，钢架通过Φ20纵向连接筋连接，挂φ6.5@150X150钢筋网片，钢拱架拱脚处每侧打2根长2.5mΦ25锁脚锚杆，稳定后开挖下台阶。
4.3.2洞身开挖施流程
1）洞身施工严格遵守先支护，后开挖，短进尺，快封闭的原则。
2）在开挖中主要采用工开挖并铺以风镐开挖，有必要时采用弱爆破开挖，开挖尽可能减少超挖及减轻对围岩的扰动和破坏。
3）洞身开挖采用分两台阶法施工。
上台阶高度为1.1m～1.6m，保持合理开挖循环进尺和圆顺的开挖轮廓线，减少对周围岩体结构的扰动。
4）上台阶开挖后立即施做初期支护，初期支护中注意锁脚锚杆的施工，不得遗漏，以防出现掉拱现象。
紧跟开挖工作面及时施做施工支护，必要时先护顶后开挖，或采取其他辅助施工措施稳定开挖工作面，以控制围岩的变形，保证施工安全。
5）下台阶的开挖应在上台阶的施工支护基本稳定后进行，并认真加固拱脚支护，使上部施工支护与围岩形成完整的体系。
下台阶采用人工并铺以风镐开挖，以减少对周边的扰动，并严格控制开挖边线，严禁超挖欠挖。
下部开挖完成后及时进行支护，尽早成环。
上下台阶步距为2～4m。
开挖步距：
施工步距为0.5～1.0m。
开挖横断面图开挖纵断面图
4.4钢拱架施工
4.4.1钢拱架施工方法
钢拱架采用I20工字钢，施工主要由钢拱架加工、钢拱架架设、钢拱架喷砼等工序组成。
架立钢拱架，钢架通过Φ20纵向连接筋连接，挂φ6.5@150X150钢筋网片，再喷30cm厚C25砼。
为防止上台阶面钢拱架下沉，架立钢拱架时，一要预留下沉量5～8cm，二要在钢拱架拱脚处每侧打2根长2.5mΦ25锁脚锚杆。
下部开挖结束后及时进行支护,尽早施做仰拱封闭成环,并随时进行观察、测量。
钢拱架横断图钢拱架纵断图
钢拱架施工工艺流程图
4.4.2钢拱架施工流程
1）钢拱架加工
钢拱架加工质量的好坏直接影响到结构的安全和稳定，要把好各道加工工序的质量关。
①加工准备
a钢材采购。
根据设计图纸，合理采购各种型号钢材，钢材进场时按批量和型号分批试验，检验内容包括对标志、厂家、品种、数量、外观检查，并按规定抽样做力学性能试验，符合要求才能使用。
b人员组织。
钢拱架加工人员主要由电焊工和辅助工组成，人员数量根据钢拱架的类型、进度要求、加工机械等因素综合考虑。
c加工场地。
加工场地应进行硬化处理。
d机械设备。
钢拱架加工机械主要有冷弯机、电焊机、台钻、切割机。
②加工
a根据钢拱架的设计图，合理设计钢拱架的节段数目，节段数目越小，承载能力就越大；
反之，节段数目越大，承载能力就越小。
因此，在考虑架设难度的同时，对钢拱架的节段数目尽量小些。
b制作钢拱架加工平台，根据线型制作加工模具，除端头节外，其它每节钢拱架法兰均要求能对齐。
c经对钢拱架图纸重新确认无误后，进行实地放样，先加工一榀完整的钢拱架现场进行拼装。
检查其尺寸、焊接质量、平整度等，符合要求后再批量加工。
d加工完后，对成品尺寸、焊接质量进行检查，发现问题及时解决处理，保证钢拱架合格，然后进行分类堆放。
2）钢拱架架设
①隧道开挖后，应及时检查开挖断面尺寸，如有欠挖，应立即予以处理。
②进行中线、高程放样，放样中线要准确，掌子面要有明显的中线标记，避免钢拱架偏离中线造成严重的超欠挖现象。
③对拱脚处的虚碴进行处理，拱脚必须放在牢固的基础上。
拱脚标高不足时，不得用块石、碎石砌垫，而应设置钢板进行调整，或用砼浇筑。
④架设时，要及时检查榀与榀之间的间距及每榀钢拱架与隧道中线的垂直晴况，要符合施工规范要求。
按间距50cm设置一榀钢架,钢架要连接牢固,并与环向小导管加以连接。
⑤钢拱架连接完并检查后，焊接纵向连接筋，其用材与环向间距要符合要求。
钢架间采用Φ20钢筋连接,顶部180度间距20cm,下部180度连接筋间距30CM，钢架与纵联Φ20钢筋间用满焊联接,钢架间先用M20螺栓联接,再用点焊加固。
钢架与岩面间的空隙必须用喷射混凝土填塞密实,以免钢架出现点支撑,受力不均。
⑥每榀钢拱架按要求进行锁脚锚杆的施工。
锁脚锚杆必须与钢拱架进行焊接，使锚杆和钢拱架形成一个共同承载体系。
型钢钢架安装前必须先打锚杆,挂网后先喷一层混凝土,然后再安装型钢钢架,型钢钢架与环向砂浆锚杆或中空注浆锚杆相焊接,焊接后按设计要求厚度分层喷射混凝土。
⑦钢拱架应在弧形槽开挖后立即架立钢拱架，喷砼应先喷钢拱架与轮廓之间的间隙，再喷钢拱架周围，最后喷钢拱架之间，每一循环的施工应在仰拱完成后按设计要求喷护成全环封闭体系，覆盖钢拱架的砼厚度不小于4cm。
4.5砂浆锚杆及注浆小导管施工
4.5.1施工方法
锚杆及注浆小导管按洞身上部240度布置，环向间距50cm，纵向100cm，梅花形布置，布设时应尽量垂直岩面。
锚杆采用Ф25砂浆锚杆，长度2.5m；
注浆小导管采用Ф42无缝钢管，长度2.5m。
砂浆锚杆及注浆小导管横断面图
锚杆施工工艺流程图
4.5.2施工流程
4.5.2.1砂浆锚杆施工流程
砂浆选用32.5普通硅酸盐水泥；
砂子用粒径不大于3mm的中粗砂，用前应过筛；
水泥砂浆配合比一般控制水灰比：
W：
C＝0.5：
1～1：
1，注浆压力为0.5～1.0Mpa。
速凝剂使用前应作速凝效果实验，一般要求初凝不大于5分钟，速凝剂掺量占水泥重量的3%左右。
在锚杆注浆前用高压风将孔清理干净，然后进行注浆。
注浆时，以水引路，将砂浆充满注浆器和管路，并用高压将水泥砂浆由导管压入钻孔中。
保证砂浆锚杆全粘结措施：
砂浆配合比根据实验确定，砂浆配料准确并应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆必须在初凝前用完；
注浆开始或中途暂停超过30min时，应用水润滑灌浆管道，注浆孔口压力不得大于1.0Mpa，注浆管应插至距孔底5～10cm处，随水泥砂浆的注入缓慢均匀拔出。
随即迅速将杆体插入，锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%，若孔口无砂浆流出，应将杆体拔出重新注浆。
锚杆施工控制措施：
钻孔深度严格控制，采用顶进钻机打入，孔径φ35，保证锚杆外露100mm以便安设垫板，采用高压风清孔；
然后注浆。
注浆压力控制为0.5～1.0Mpa。
4.5.2.2注浆小导管施工流程
中间部位钻φ10mm溢浆孔，成梅花型布置（防止注浆出现死角），间距100mm，尾部0.5米范围内不钻孔，防止漏浆，末端焊φ6环行箍筋，小导管加工成形图
当采用双液浆电动注浆机压注时，压力宜为0.3～0.5MPa，当注浆完毕后，将管口封堵，防止浆液倒流，未达到要求时，应进行补注浆。
4.6喷射混凝土施工
4.6.1喷射混凝土施工方法
喷射混凝土按先拱部再边墙部，分块由上向下进行。
喷射混凝土采用干喷工艺，以保证喷射混凝土的质量。
降低回弹目标：
拱部不超过30%，边墙不超过20%。
降低喷射混凝土回弹措施：
熟练喷射手施作、喷前清理岩面粉尘杂物、初喷厚度3～5cm、喷射距离0.6～1.2m、喷嘴应垂直受喷面、从而消除水平分力。
根据经验，初喷按试验室配合比，以增大混凝土与岩面的粘结力，达到降低回弹的目的。
喷射混凝土选用的水泥应该是加入速凝剂后，凝结快，保水性能好，早期强度发展快，收缩较小。
喷射混凝土选用的砂子中砂或中粗砂，砂子的含水率控制在5%～7%。
喷射混凝土选用的石子级配为5～20mm。
喷射混凝土选用的速凝剂掺量为2%～4%。
当施工温度低于5度时喷射混凝土不能正常施工，喷射混凝土的配合比根据试验室配合比确定。
喷射混凝土工艺流程图
4.6.1喷射混凝土施工流程
1）喷头操作在喷射混凝土作业中是一个重要环节。
混凝土的厚度匀质性、密实程度以及减少回弹量等，都同正确而熟练的喷头操作技术分不开的。
①喷射机安装调试好后，先注水再送风，清通机筒和管路，同时高压风吹受喷表面。
②喷射手拿起喷头,首先要检查水环眼孔，如果堵塞，用小针疏通，若不疏通，会使射水不匀，喷出的混凝土流束出现灰一条白一条的现象，既影响混凝土质量,也增加回弹量。
此外，喷射手还要检查水眼是否安装合适，若安得不正，部分水流不经由水眼而直接进入喷嘴同拌合料混合，会出现沿岩壁淌浆的现象，也影响混凝土质量。
③喷射时，先注水（喷嘴要朝下,避免水流入输料管内），后送风，然后上料。
喷射前,先把喷头处的水阀开动一点，即先给喷头一股水，待混合料送至喷头后，调整水阀就可把水灰比找好（正常工作中,水阀一般不宜经常变动）。
调整水阀寻找合适的水灰比时或喷射中供料突然中断时,喷头应对着岩壁底脚,待水灰比正常后，方可把喷头对准要喷射的地点。
④拿喷头的姿势，首先应保证喷射方向与受喷面垂直，其次要使喷头操作省力、方便和灵活。
当喷射侧墙的较低部位时，可将输料管夹于腋下，以减轻手腕的负担。
当喷射较高部位时，可将输料管夹于两腿间或担在肩上，那样较为省劲。
⑤输料管宜顺直放置或以尽可能大的半径弯曲。
⑥连续上料，保持机筒内料满。
在料斗口设置15mm孔径的筛网，避免超径骨料进入机内。
⑦严格控制加水量。
当看到喷混凝土成团，发亮，表面呈现湿润暗灰黑色光泽，无干斑，不流淌，表面平整且无异常回弹和粉尘，说明加水量合适。
若有干斑，回弹和粉尘大，则是加水量偏小，若流淌，则是加水量过大。
⑧视岩面潮湿程度酌情调整水灰比。
岩面干燥,水灰比可稍大一点,岩面较湿,水灰比要小一点。
⑨喷射要分段、分片进行，隧道内按纵向3～5m为一段,先高后低，每片高约2m，每片均自下部开始向上移行，喷射料束环形旋转,转速均匀,以2S左右喷一圈为宜，一圈压半圈。
喷射第二行时,依顺序由第一行终点上方开始,行间搭接2～3m。
料束运动轨迹见下图。
一次喷至以不坠落时的临界状态或所需厚度时,才向前方移动,一般喷厚不应小于5cm。
厚度可采用标桩法或针探法控制。
全片喷完一层后再喷第二层,两层喷射时间间隔约20～30min。
喷射前个别受喷面有坑洼的、应先喷坑洼再找平。
喷射料束运动轨迹图
⑩喷嘴口至受喷面以距离0.6～1.0m为宜，喷嘴以垂直于受喷面为最佳。
合适的喷射距离和喷射角度可使回弹率最低，见下图。
喷射完毕，闭紧水阀门，喷头出口朝低处放置,以免水阀漏水倒流入输料管内。
喷射距离对回弹的影响
喷射角度对回弹的影响
2）喷射混凝土的养护
喷射混凝土层一般较薄，当空气干燥时，若不及时养护，极易发生早期干缩裂纹，掺入的速凝粘稠剂在一定程度上抑制了水泥的化学反应进程，影响混凝土强度的发展,所以，要加强养生，在终凝后1～2h内喷雾，之后，经常保持潮湿状态，养生时间不应少于14d。
3）控制措施
检查开挖断面尺寸，清除杂物、松动岩体；
埋设短节钢筋，标志砼应喷厚度，喷射作业时分段、分片、分层，自下而上依次进行，喷射砼紧跟工作面。
喷射混凝土的配合比按设计要求通过试验确定，粗骨料最大粒径不宜大于12mm，喷射混凝土的顺序应自下而上，喷头与受喷面距离宜控制在0.6～1.0m范围内，射流方向垂直指向喷射面，但在钢筋部位应先喷填钢筋一方后再侧向喷填钢筋的另一方，防止钢筋背面出现空隙；
喷射混凝土完成初凝2h后方可进行下一道工序，此后采取喷水养护措施不少于7d。
4.7采空区空腔处理
4.7.1空腔处理方法
纵向长度小于2m的空腔
采空区空腔中部预留一根φ50注浆钢管，注浆钢管两侧设置两根φ42长1m,两根长2m的观测管。
初期支护基本稳定后对空腔进行注浆回填。
纵向长度大于2m的空腔
采空区空腔中部每2m预留一根φ50注浆钢管，注浆钢管两侧设置两根φ42长1m,两根长2m的观测管。
2、施工操作工艺措施及主要做法要求
埋设注浆管
终止注浆
灌注浆液
浆液配制
检查注浆设备
注浆回填工艺流程图
4.7.2空腔处理施工流程
1）注浆管及观测管的安装
小导管采用Ф50x3.25mm热轧钢管，长度为300㎝。
注浆管在钢筋格栅安装时预先埋设于拱部,共1根，纵向间距2m，注浆钢管两侧设置两根φ42长1m,两根长2m的观测管，与钢拱架焊接牢固。
注浆分三次进行，第一次注浆高度约为1m，第二次注浆高度约为2m第三次注浆高度约为3m。
注浆前应清理预埋的注浆管,将管内杂物和混凝土清理干净初支背后注浆，必须待喷砼完成28天才能进行。
1.1，注浆压力为0.3～0.5Mpa。
注浆过程中防止出现跑浆、串浆。
注浆管与注浆机连接好后,排除管内空气,调整好注浆压力，启动注浆机开始注浆,注浆应在距封闭成环的掌子面5m外进行。
注浆压力一般为0.3～0.5Mpa，注浆终压力0.5MPa。
注浆时，随时观测压力和流量变化。
当压力逐渐上升，流量逐渐减少，注浆压力达到终压时，稳定3min，可结束本次注浆。
当两根相同长度的观测管都有浆液流出时，将管口封堵，防止浆液倒流，停止注浆。
第五章开挖中预防塌方的方法
5.1坍塌的原因分析
老煤窑采空区施工的关键是确保围岩地层及支护结构的稳定，根据工程实践总结，支护结构较可靠，一般不会坍塌，坍塌较多为开挖面的围岩失稳。
一般引起坍塌的原因或因素有：
1）地层预加固效果不佳。
老煤窑采空区开挖方案是以地层预加固为前提的一种施工技术，对松散地层，开挖的过程更主要的是支护的过程，地层加固是开挖成败的关键。
地层预加固效果不佳，极易引起坍塌。
2）开挖面暴露时间长。
在预加固后开挖过程中，围岩土体会出现一个短暂的稳定。
随着暴露时间延长，坍塌的可能性也越大。
5.2预防措施
5.2.1做好围岩加固
超前支护是安全开挖的重要保证。
根据老煤窑地质特点采取超前小导管注浆进行围岩加固。
另外，为保证掌子面稳定，必须对掌子面进行喷砼封闭。
5.2.2开挖后及时封闭
封闭分两层意思：
一为开挖面的封闭；
二为结构断面的封闭。
开挖面的及时封闭就是尽可能减少开挖面的暴露时间。
据统计，很多坍塌都出现在班组交接时，上个班组正在开挖过程中，下个班组未能迅速进人工作状态，秩序紊乱，延误了开挖面的封闭，从而造成坍塌。
必须协调好工序及班组衔接。
另外在特殊段施工时可以缩短开挖步距，以减少暴露时间，达到早封闭的效果。
封闭后及时注浆回填，回填密实围岩和初支空隙。
结构断面的及时封闭就是尽量让结构早封闭成环，形成闭合的结构体。
一般台阶法施工上下台阶以2～4m为宜，太长不利于控制沉降变形，太短可能造成整个掌子面失稳。
5.2.3加强监测、反馈施工
信息反馈是暗挖施工的重要组成部分。
通过施工监测掌握地质、围岩地层、支护结构、地表环境等变化情况，及时采用对应措施，保证施工安全。
5.2
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