斜切面大跨进洞开挖技术

1、二、项目简介二、项目简介 1)隧洞进口一般是正截面进洞，这样洞口施工容 易成洞和安全，但隧着洞口洞径或跨度越来越大 ，若正截面进洞，洞脸边坡开挖工程量越大，对 环境破坏和影响就越大；若采用斜切面进洞或有 些因受地形及上部结构限制，必须斜切面进洞， 洞脸边坡开挖工程量虽会减小，但进洞跨度隧之 变大，又加上地质情况复杂，这就给进洞开挖成 型和洞脸边坡稳定和安全成功带来更低，也给设 计和施工人员带来挑战和要求。 2)岩滩扩建工程尾水出口隧洞为城门型，断面尺 寸为宽高=21.8 m24 m；由于隧洞进口顶 部有一期进厂公路和500kv高压线铁塔及厂房办 公楼等结构物，开挖地形受限制，进口洞脸面与 与隧

2、洞轴线交角为31.8，即隧洞进口为斜切 面，进洞跨度增大到39m；进洞口顶部以上开 挖边坡高26 m，以1：0.301：0.15两个坡 度开挖到洞顶。虽然进洞边坡地质为辉绿岩2 类岩石，但夹带有强风化、弱风化两带，内充填 碎裂状少量方解石脉和风化碎屑充填胶结物， 地质复杂；但洞口边坡开挖后坡度较陡，保持进 洞开挖成型和边坡稳定及安全是设计和施工中必 须解决的问题。岩滩扩建工程尾水隧洞出口平面 布置图、尾水隧洞出口剖面示意图。 尾水隧洞出口平面布置图 尾水隧洞出口剖面示意图 岩滩水电站扩建工程尾水出口洞脸边坡 三、成果的主要用途和技术原理三、成果的主要用途和技术原理 1、成果的主要用途： 隧洞进

3、口、地下洞室开挖、 2、技术原理： 1)基本原理 为减少大跨度隧洞进口洞脸开挖工程量，采用斜切 面进洞，首先须对洞脸和洞脸顶部坡面进行综合 预支护包括锚杆、喷锚、锚索、锁口锚杆、固结 灌浆等，加强进口洞脸和坡面岩体稳定；在大跨 度进洞开挖时先挖左右两侧导洞，利用中柱墩做 支撑减少两侧洞挖跨度，先保证左右两跨洞顶， 安全，达左右已开挖的拱顶岩石进行锚杆和喷锚 支护，把表面松动圈岩石和深层岩石形成一个稳 定整体后，做为中柱墩两侧支撑再挖中柱墩，从 而最终达到大跨度进洞开挖安全；另两导洞先掘 进，拱顶应力逐步释放，对拱顶岩石稳定有利， 虽采用该法进洞工序多，复杂，而且成本高，进 洞缓慢，但不失为一种

4、大跨度进洞安全有效方法 。 2)主要施工程序和方法 (1)总体开挖程序和原则 洞脸156.40以上边坡开挖及支护洞脸 156.40以下洞脸面和洞口两侧边线预裂进 洞前层开挖及洞口周围锁口锚杆施工进洞口 层左右导洞挖进及支护，左挖10m右挖 40.9m到同一截面，即由斜切面挖进过度到正 截面挖进进洞口层中岩柱墩开挖支护到左右 导洞同一截面按洞内左右导洞挖进层及支护 并连通洞内洞挖、层开挖及支护。 进洞开挖原则：采用短进尺，弱爆破，强支 护、勤量测，左右两侧导洞先进，支护后挖中岩 柱，确保洞口成形及安全。 进洞口开挖平面示意图及斜切面进洞、正截面洞挖分层立面图 (2)洞脸156.40以上边坡开挖及

5、支护 进洞口上部边坡开挖高程从183.00 156.40，开挖高度26.6m，开挖坡度1：0.3 1：0.15，分层5层开挖，每层开挖厚度6 m ；开挖方法按常规方法进行，按从上往下分层开 挖，每开挖完一层按设计要求支护一层；为减少 爆破振动对边坡扰动影响，开挖边坡先进行预裂 爆破，预裂钻孔用100B钻机钻孔，一次钻深 12m，孔距为100cm，用32乳化炸药间隔装 药，线装密度250g/m350g/m，最大单响 药量控制在25kg。开挖梯段爆破由于受爆破振 动控制，最大单响药量也控制在25kg。 坡面开挖后初喷5cm8cm厚混凝土封闭岩 面，然后锚杆施工，为加快锚杆支护速度，锚杆 长度小于6

6、m用液压钻钻孔，6m以上用多臂钻 孔；注浆插锚杆后，挂6.515cm15cm钢 筋网，再喷锚混凝土至设计厚度。 锚索施工：按设计要求，洞脸以上边坡有四 排锚索支护，锚索施工在锚杆和喷锚支护后进行 ，用回旋式风动冲击钻机造孔，孔径130mm 锚索制作在加工场进行，平板汽车运到现场， 16t吊车配合人工下索；锚索下索完成后马上进 行锚墩施工，锚墩采用现场浇筑砼，并预埋钢垫 板；锚索灌浆采用全孔一次性灌浆，注入砂浆和 锚墩砼达到设计强度75%后进行锚索张拉和锁 定，整个洞脸支护完成后才进行洞脸开挖施工。 (3)进洞口156.40以下洞脸面和洞口两侧边 线预裂 为减少洞口外基坑向下开挖时，爆破对开挖

7、边面破坏影响，开挖到洞顶面高程后，测量放出 洞脸线及洞口两侧边线，然后用100B钻机沿洞 脸面边线打预裂孔一次到底，预裂孔间距80cm 100cm，预裂爆破后才向下分层开挖。 (4)进洞开挖和支护 洞口外层开挖及洞口锚杆锁定及支护 由于洞脸面及两侧边线已预裂，洞口外基坑 开挖利用液压钻按间排距1.5m*2m钻爆破孔， 导爆管分段微差爆破；洞脸面外层下挖到分层 高程后，用多臂钻在洞口周围按设计要求快速施 钻锁口锚杆孔，然后吹孔，采用先插杆后注浆( 因锚杆长9m)，确保锚杆砂浆饱满密实，并对洞 口周边外岩石进行喷锚支护封闭，锁口锚杆完成 且砂浆强度达到70%后才可进洞洞挖；锁口锚 杆是确保洞口周围

8、岩石的稳定，是进洞成形安全 保障之一，必须高度重视。 进洞第层开挖及支护 进洞层开挖按左右两侧导洞先进，每循环 进尺控制在1.5 m以内，平行于洞脸线挖进，每 开挖二循环，随即对岩石进行锚杆和喷锚支护， 左挖10m停挖，达右挖40.9m到同一桩号截面 在掘进中由斜切面挖进慢慢过度到正截面挖进， 两侧导洞支护完成后，开始挖中柱墩，循环进尺 控制在2.5m，两循环后也要及时对中岩柱拱顶 部份岩石进行锚杆和喷锚支护。在开挖中隧时对 岩石进行观察和测量观测，发现下沉过大立即进 行预综合支护加固及调整爆破方案，确保进洞每 一循环开挖安全。在挖到预定桩号后，洞外挖进 暂停，改从洞内开挖，并按洞内左右两导洞

9、掘进 方法挖除剩余部份。改从洞内开挖主要原因是洞 外基坑、层是闸墩基础，因年渡防洪需 要需及早向下开挖完成，为浇筑闸墩混凝土提供 。 尾水出口进洞前开挖 尾水出口5#洞进口开挖 尾水出口6#洞进口开挖 条件。 洞挖第、层开挖支护 可从洞外和洞内同时进行，优先抢洞外；开 挖方法：测量放出边线，用100B钻机一次钻孔 预裂到设计面高程，钻孔深度20m，孔距80cm 100cm，先对边线进行预裂爆破，以减小洞 挖梯段爆破时对隧洞两侧面振动破坏。第、 层梯段爆破按常规方法进行，钻孔用液压钻钻孔 ，孔间排距1.5m*2m布置，每3至5排孔爆破一 次，挖完一层支护一层。 洞挖第层开挖支护 第层开挖为保护层

10、开挖，开挖高度4m，底 部开挖高程面采用手风钻钻水平光爆孔爆破进行 ，孔距控制在50cm左右，循环进尺为2.8m， 设计高程面以上分层钻爆破孔，间排距为1.2 m *1.2 m计三排孔；采用水平钻孔比垂直钻孔爆 破，可减少超欠挖和对基面破坏。 尾水出口5#洞进口层以下开挖 尾水出口6#洞进口层以下开挖 尾水出口进洞开挖效果 尾水出口进洞口浇筑闸墩砼后效果 四、关键技术和创新点概述四、关键技术和创新点概述 1、关键技术： 综合预加固支护技术包括锚杆、喷锚、锚索、 锁口锚杆、固结灌浆、锚筋桩、钢轨桩等 2、创新点： 斜切面大跨度进洞开挖中，采用左右两侧导洞 先进，锚杆和喷锚等预支护后再挖中柱墩，这

11、一 施工方法对隧洞开挖成型、安全和进度较有保障 ；同时在洞脸边坡和洞内拱顶设置观测点。 五、推广应用情况及前景简介五、推广应用情况及前景简介 隧洞斜切面进洞在公路隧洞施工中已有采用，但 公路隧洞比较偏平，开挖洞脸和坡面工程量不是 很大；在水电隧洞进口中，绝大部份采用正截面 进洞，采用斜切面进洞很少，故水电隧洞进口洞 脸开挖量比较大，为了达到正截面进洞目的，往 往顺着河道挖一段明渠，洞径大的隧洞洞脸边坡 开挖工程量达到一百多万方；隧着隧洞支护手段 日趁完善和成熟，若顺着河流地形斜切面进洞， 洞脸边坡开挖工程量相对较少，施工时间也相对 减小。我国坝后河床式水电站已基本做完，现在 施工的电站一半以上

12、为隧洞引水式及尾水隧洞排 式，都有可能采用斜切面进洞，故在水电站施工 中斜切面进洞还是有一定应用前景的。 六、经济效益和社会效益六、经济效益和社会效益 1、经济效益： 尾水隧洞出口原按正截面进洞，洞脸边坡开挖 工程量为236042m3，后优化为斜切面进洞，洞 脸边坡开挖工程量为180600m3，工程量减少了 55442 m3，按每方开挖单价25元计，共节约资 金138.61万元；减少工期1个月。 2、社会效益： 我国现在的水电资源开发大部份已转西部地带 ，准备在建的电站不少于10座，由于地质地形 条件狭窄，山高坡徒，所建电站大部份都有隧洞 包括发电隧洞和公路隧洞；采用斜切面进洞，可 减少洞脸边

13、坡开挖量，减少对原有地形地质等环 境破环，达到节能保护环境目的。 七、主要完成人员情况汇总表七、主要完成人员情况汇总表 序 号 姓名性别年龄 文化 程度 职务 积称 工作单位 对本项成果做出的 主要功献内容 汇报完毕，谢谢大家汇报完毕，谢谢大家! ! 二、项目简介二、项目简介 1)隧洞进口一般是正截面进洞，这样洞口施工容 易成洞和安全，但隧着洞口洞径或跨度越来越大 ，若正截面进洞，洞脸边坡开挖工程量越大，对 环境破坏和影响就越大；若采用斜切面进洞或有 些因受地形及上部结构限制，必须斜切面进洞， 洞脸边坡开挖工程量虽会减小，但进洞跨度隧之 变大，又加上地质情况复杂，这就给进洞开挖成 型和洞脸边坡

14、稳定和安全成功带来更低，也给设 计和施工人员带来挑战和要求。 尾水隧洞出口剖面示意图 (2)洞脸156.40以上边坡开挖及支护 进洞口上部边坡开挖高程从183.00 156.40，开挖高度26.6m，开挖坡度1：0.3 1：0.15，分层5层开挖，每层开挖厚度6 m ；开挖方法按常规方法进行，按从上往下分层开 挖，每开挖完一层按设计要求支护一层；为减少 爆破振动对边坡扰动影响，开挖边坡先进行预裂 爆破，预裂钻孔用100B钻机钻孔，一次钻深 12m，孔距为100cm，用32乳化炸药间隔装 药，线装密度250g/m350g/m，最大单响 在掘进中由斜切面挖进慢慢过度到正截面挖进， 两侧导洞支护完成后，开始挖中柱墩，循环进尺 控制在2.5m，两循环后也要及时对中岩柱拱顶 部份岩石进行锚杆和喷锚支护。在开挖中隧时对 岩石进行观察和测量观测，发现下沉过大立即进 行预综合支护加固及调整爆破方案，确保进洞每 一循环开挖安全。在挖到预定桩号后，洞外挖进 暂停，改从洞内开挖，并按洞内左右两导洞掘进 方法挖除剩余部份。改从洞内开挖主要原因是洞 外基坑、层是闸墩基础，因年渡防洪需 要需及早向下开挖完成，为浇筑闸墩混凝土提供 。 条件。 洞挖第、层开挖支护 可从洞外和洞内同时进行，优先抢洞外；开 挖方法：测量放出边线，用100B钻机一次钻孔 预裂到设计面高程，钻孔深度20m，孔距80cm 100