导流洞洞挖施工技术措施.docx

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导流洞洞挖施工技术措施

黔中水利枢纽一期工程“三通一平”及导流洞工程施工标段

导流洞开挖工程施工组织设计

贵州省水利机械化实业总公司

黔中水利枢纽工程项目部

二0一0年七月二十八日

一、导流洞施工程序、施工方法及说明

本导流洞同身长904.875m，洞身为城门形断面，开挖断面8.7*11.1m、7.7*10.1m。

二、导流洞洞身开挖

（1）隧洞挂口施工

隧洞挂口施工严格按照“短循环、弱爆破、紧封闭、强支护”的原则进行施工。

根据地质条件可采取超前棚杆＋格栅钢支撑＋钢筋网＋喷混凝土联合支护体系施工，进口采取预先加固并架立明拱再开挖的方法进行。

为了早挂口，早进洞开挖掘进，保障工程工期，拟定在洞脸基本稳定、安全的条件下进行隧洞挂口进洞。

洞脸的永久支护工作与洞身掘进平行作业，必须保证隧洞进口的安全，主要保障措施如下：

隧洞挂口后及时喷混凝土以保护洞脸的安全。

（2）石方洞挖施工

1石方洞挖施工程序

测量放样→钻孔→爆破防护→警戒→装药→联网起爆→解除警戒→通风与防尘→排险→锚杆挂网喷混凝土支护→装渣运输→爆破后质量监测→下一掘进循环。

2施工方法及说明

根据招标文件和按照我单位制定的施工组织设计，导流隧洞工程采取双面掘进方式施工。

前期从导流隧洞的进口往出口方向进行开挖；待导流隧洞出口便道修通后，由出口同时向进口方向开挖。

根据隧洞围岩的类别、岩石级别、断面尺寸，隧洞洞挖掘进拟定采用两台阶式开挖法施工。

隧洞采取光面爆破，秒差导爆管起爆。

石渣运输采用ZL50侧翻式装载机装渣，自卸汽车进行运输。

（3）测量放样

由于洞线较长，隧洞的控制测量直接影响施工质量、施工进度以及成本控制，控制测量是隧洞施工的一个重要环节。

为保证隧洞施工贯通精度，本施工组织拟定如下测量控制方案：

1）地表平面控制

为保证进出口洞口投点的相对精度，平面控制网根据设计提供的控制点和实地地形情况布设精密控制网；并保证洞口附近有一个精密控制网点，且至隧洞口距离保证在50～200m间。

地表控制网应根据实地地形进行布设并应注意控制网的图形强度；地表水准控制网根据设计单位提供的水准控制点组网，利用精密水准仪进行测量，观测结果经严格平差后作为施工水准测量依据。

2）洞口联系测量

为保证地面控制测量精确传递到洞内控制点，拟定采用如下洞口控制测量方案：

在洞口仰坡完成及洞口施工至设计标高后，在洞口埋设二个、洞口附近埋设一个稳固洞口导线控制点。

为保证方向传递精度，洞口控制点与地表控制点进行联测。

洞口控制点埋设在不与施工相干扰且在施工过程中不受破坏的洞轴线方向上。

洞口附近应在基础稳定处埋设2～4个水准点，与地表水准控制网组网观测及平差计算，以便于隧洞进洞水准测量。

3）洞内施工测量

洞内施工测量根据隧洞施工进度及时进行引伸测量工作，一般按隧洞每掘进50～100m进行一次洞内精密导线引伸测量工作。

洞内导线的布设按主附导线的形式进行敷设，并在适当地段进行闭合检查。

隧洞施工过程中应经常利用相邻点检查各平面及高程控制点的准确性，以保证其精度。

4）隧洞贯通误差的调整

隧洞开挖贯通后，由测量人员对全隧洞进行一次贯通误差的测定。

在贯通面附近预留一段长度不进行衬砌，以作为贯通误差的调整地段。

当贯通误差较小时，可按原设计资料进行衬砌，并在未衬砌段逐段调整贯通误差的影响，保证衬砌断面圆顺过渡。

（4）造孔

气腿支架式风钻进行湿式造孔，分层同时作业，每一工作面同时打12把钻，光爆孔造孔时先进行顶拱中心光爆孔造孔，然后在该孔内插入标准杆，其它周边孔平行该孔方向依次向两边展开。

光爆孔开孔孔位距设计周边线5～6cm，炮孔方向向周边呈16°外插，孔深3.9m，这样在炮孔底部形成超出设计边线6～8cm，爆破后将孔口段进行适当修整达到设计开挖断面。

对司钻人员进行分工定位，以保证造孔质量。

开挖采用上、下两部台阶法施工，为满足机械设备的适用空间，上台阶开挖高度为7.5m，下台阶开挖高度为3.6m。

①施工工艺流程图见图3-10所示。

a、根据围岩条件和施工机械配置情况合理确定台阶长度和台阶高度，其各部位形状应有利于围岩稳定的前提下尽量便于机械作业。

图1-1两台阶法施工工艺流程图

b、当围岩自稳能力较好，隧洞开挖跨度不大时，为方便作业，台阶长度控制在10～50m内；围岩稳定性较差时，台阶长度控制在3～10m。

c、上部断面使用钢架时，采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆等措施，防止拱下部下沉变形。

上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固。

d、围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面应在上部断面支护到一定强度后开挖。

e、底板混凝土应及时施工，使支护及早闭合成环。

②施工方法见图1-1所示

1-上部开挖；2-下部开挖；3-捡底；Ⅰ-上部初期支护；Ⅱ-下部初期支护；Ⅲ-底板及混凝土衬砌；Ⅳ-顶拱混凝土衬砌

图1-1两台阶法施工方法示意图

1）Ⅲ、Ⅳ类围岩光面爆破参数设计

a、掏槽方式

采用楔形掏槽方式

b、爆孔直径

采用φ38钻头造孔，炮孔直径为D=40mm。

c、炮孔深度L的选定：

选L=0.45B=0.45×8.7=3.9m。

Ⅲ类围岩循环进尺3.5m，掏槽孔和第一圈助爆孔深4.1m，其它助爆孔深4.0m，光爆孔深3.9m；

Ⅳ类围岩循环进尺3.0m，掏槽孔和第一圈助炮孔深3.6m，其它助爆孔深3.5m，光爆孔深3.4m。

一次掘进中的炸药用量Q=KSL

式中Q――一次掘进中的炸药用量，kg；

K――单位炸药消耗量，kg/m3,根据经验取0.926kg/m3。

S――开挖断面面积，m2；

L――助爆孔炮孔深度，m。

QⅢ类围岩=KSL=0.926×61.85×4=229.09kg；

QⅣ类围岩=KSL=0.926×61.85×3.5=200.46kg；

d、光爆孔间距、抵抗线及不偶合系数

光面爆破参数表

坚固系数f

不偶合系数

k

线装药密度△（g/m）

炮孔间距

（cm）

最小抵抗线ω（cm）

4～6

1.5～2.4

100～200

45～35

60～70

①间距a取45cm，底板取70cm

②最小抵抗线ω取60cm

③线装药密度Δ：

Ⅲ类围岩取0.25kg/m、Ⅳ类围岩取0.15kg/m

④不耦合系数k取1.6

⑤光爆孔单孔装药量计算（封堵长度为35cm）

Ⅲ类围岩单孔装药量为：

（3.9-0.35）×0.25=0.888kg。

Ⅳ类围岩单孔装药量为：

（3.4-0.35）×0.15=0.458kg。

⑦光爆孔总装药量计算

Ⅲ类围岩总装药量为：

0.888×41=36.41kg。

Ⅳ类围岩总装药量为：

0.458×41=18.78kg。

e、助爆孔单孔装药量计算

Ⅲ类围岩助爆孔单孔装药量：

（229.09-36.41）÷（104-41-17+17×1.3）=2.83kg

Ⅲ类围岩助爆孔总装药量：

2.83×46=130.18kg；

Ⅳ类围岩助爆孔单孔装药量：

（200.46-18.78）÷（104-41-17+17×1.3）=2.67kg

Ⅳ类围岩助爆孔总装药量：

2.67×46=122.82kg；

f、掏槽孔单孔装药量

Ⅲ类围岩掏槽孔单孔装药量：

2.83×1.3=3.68kg。

Ⅲ类围岩掏槽孔总装药量：

3.68×15=55.20kg。

Ⅳ类围岩掏槽孔单孔装药量：

2.67×1.3=3.47kg。

Ⅳ类围岩掏槽孔总装药量：

3.47×15=52.05kg。

图1-2炮孔布置示意图

（5）装药连线起爆

造孔完毕后，用高压风进行洗孔，清除孔内石粉和掉渣，使炮孔畅通以便装药。

洗孔完毕后立即进行装药连线，装药时同一延时的炮孔由一个爆破员作业，以免产生连线错乱。

光爆孔装药采用不偶合装药结构，导爆索引爆，掏槽孔和助炮孔采用连续装药，装药完毕后再进行孔口封堵。

起爆顺序依次为：

掏槽孔→助爆孔→周边孔。

图1-3分段起爆联线示意图

（6）排烟

起爆后，爆破员确认爆破结束后立即通知通风排烟，采用压入式和抽出加压混合式通风进行排烟。

掘进进尺在200m范围内采用单向压入式排烟，当进尺超出200m后采取抽出加压入结合的混合通风方式。

压入式通风机布置在距洞口10～15m范围，风袋接至距开挖工作面20～30m；洞内通风机布置在距开挖工作面30～50m范围，采用Φ600mm抽风管将洞内废烟排出，随隧洞掘进逐步推进。

进行混合通风时先起动洞内风机再起动洞外风机。

（7）排险

炮烟排出后，爆破安全员到爆破工作面进行检查排险、敲帮，确认无安全隐患后，才能允许下一工序的施工作业人员、机械进入工作面。

（8）围岩保护

导流隧洞工程若遇泥质白云岩时，若开挖暴露后不进行即时封闭，遇水后会很快软化或风化，同时不利于洞内安全作业。

为此，考虑围岩段开挖揭露后及时进行顶拱混凝土喷护封闭工作，喷护工作面滞后掘进工作面20～30m，结束后再出渣保证喷射混凝土工作结束后距下一轮炮放炮时间在3个小时后进行。

喷护混凝土厚度为5cm，在进行喷护工作前，先对开挖断面进行检查，确认无欠挖后进行受喷面清洗，且对渗水点进行处理后才进行喷护作业。

（9）出渣

顶拱围岩喷护作业结束后即进行出渣作业。

采用ZL50侧卸式机装渣，15t自卸车运输，弃渣运至弃渣场堆放。

洞内出渣作业示意如图3-14所示。

图1-4洞内出渣作业示意图

做好爆破设计工作，严格按照设计要求及相应规程规范进行施工，指派专业技术人员进行爆破质量监测，建立一套完整的质量保证体系，确保工程质量符合要求。

（10）锚杆及喷混凝土施工

1锚杆施工

锚杆支护采用普通砂浆锚杆。

1）施工主要材料

钢筋：

锚杆选用φ25螺纹钢筋。

水泥：

标号选用不低于P.O32.5级普通硅酸盐水泥。

砂：

采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。

其质地坚硬、清洁。

2）施工方法及要点

锚杆采用“先注浆，后插杆”的方法施工，其施工程序：

施工准备→钻孔→吹、洗孔→注浆→插杆→补注浆。

钻孔之前先清除开挖面上松动岩块，按要求钻孔孔位偏差不大于10cm，孔深偏差不大于5cm，系统锚杆的孔轴方向垂直于开挖面，局部加固锚杆的孔轴线方向应与可能滑动面的倾角相反。

注浆锚杆的水泥砂浆必须经过试验室进行配合比试验。

采用灌浆泵注浆。

在注浆之前，采用压力水将锚杆孔彻底清洗干净。

“先注浆，后插杆法”，将注浆管插至距孔底50～100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，浆液注满后立即插杆。

“先插杆，后注浆法”，先插入锚杆和注浆管，锚杆应插入孔底并对中，注浆管插至距离孔底50～100mm，注浆至孔口溢出浓浆后缓慢将注浆管拔出。

注浆锚杆完成后，立即在孔口加楔固定，并将孔口作临时性堵塞确保锚杆插筋在孔内居中。

锚杆施工完成后，三天内严禁敲击、碰撞拉拔锚杆和悬挂重物。

三、洞内风水电布置及说明

根据本章施工风、水、电布置，均已进行了说明，在此不再赘述，只对洞内布置情况进行说明：

Ⅰ工区供风站内配置上海生产英格索兰螺杆式压缩机EP200型（电动）二台和EP100型（电动）一台。

Dn150无缝钢管为供风主管，Dn100高压供风支管，φ25高压胶管引至工作面。

风管配法兰盘沿洞壁接管进洞，在洞内每隔100～150m设一支管，支管设φ50球阀，供洞内清洁岩面用风、处理欠挖或锚喷等作业时接风用，隧洞出口布置与进口一致。

图1-5隧洞通风系统布置示意图（单位：

mm）

洞内施工用水由1#、3#蓄水池供应，导流隧洞输水主管均采用φ75无缝钢管进洞，支管采用φ50无缝钢管引至各洞内各工作面。

洞内施工用电经洞口配电箱后进洞，从配电箱均采用3×50mm2+1×25mm2和3×16mm2+1×10mm2（照明电缆）防水绝缘电力电缆引线入洞。

施工照明是在施工支洞与导流隧洞中每5m设一36V/200W白炽灯，采用防水灯头和防水灯罩安装，掌子面设一220V/1000W碘钨灯。

洞内所用电开关均采用防潮、防爆、漏电保护装置，以保证洞内作业安全。

照明电应三相均衡接线，避免产生偏相。

施工期排水布置

导流隧洞坡度很小，导流隧洞进出口施工期排水均沿隧洞出渣通道两侧开挖50cm×50cm×50cm的排水沟，顺排水沟每隔100m设一长3m宽2m深1m的集水坑，每一集水坑安六台潜水泵，通过φ75排水总管接力将洞内作业集水、洞壁渗水和汛期洪水排出洞外，均能保证风管风口的压力和作业点的足够风量，能有效地为掌子面提供新鲜空气，同时保证洞内油尘能及时排出。

隧洞通风系统布置示意如图1-5示。

洞内供电与照明：

洞内供电线路分照明用电和动力用电线路，单独布设，均采用防潮电缆。

照明线采用3×16mm2+1×10mm2电缆，照明电应三相均衡接线，避免产生偏相，沿洞线方向每隔10m布设一颗150W白炽灯，采用防水灯头和防水灯罩安装，在作业工作面采用碘钨灯照明，确保照明度满足要求。

动力线采用3×35mm2+1×16mm2电缆接入，主要作洞内喷浆机、潜水泵、电焊机等电动机械作业用电。

贵州省水利机械化实业总公司

黔中水利枢纽工程项目部

2010年7月28日