地下洞室开挖施工技术及质量控制201511资料

1、水电站地下洞室开挖施工技术(jsh)及质量控制共一百五十三页目 录一 水电站地下洞室的类型及特点二 地下洞室钻爆设备及器材 三 地下洞室常用的爆破技术四 爆破震动(zhndng)控制五 地下洞室开挖施工技术六 地下洞室开挖设备七 地下洞室开挖质量的控制八 地下工程安全事故案例共一百五十三页一 水电站地下洞室的类型(lixng)及特点丰满水 一 水电站地下(dxi)洞室的类型及特点电站全面治理（重建）工程共一百五十三页一 水电站地下(dxi)洞室的类型及特点1、地下洞室的分类 （1）按工作性质可分为过水和不过水两大类； （2）按体型及布置形式可分为圆形、城门洞、马蹄形、平洞、斜井、竖井、大型(d

2、xng)洞室等。 （对结构为圆形的断面，设计不必考虑施工交通改变断面形状，而由施工单位自己根据施工特点确定洞内交通形式） （3）按结构特性可分为不衬砌结构、柔性支护结构（锚喷支护）、混凝土衬砌结构和钢衬结构等；共一百五十三页一 水电站地下洞室的类型(lixng)及特点共一百五十三页2、地下埋管 （1）地下埋管的特点及构造地下埋管是埋藏于地层岩石之中的钢管，其为抽水蓄能电站中应用最多的一种压力管道。主要解决渗漏(shn lu)和大HD值的硐室稳定问题。 钢衬与岩体之间用混凝土回填后共同受力的组合结构。（ （。一 水电站地下(dxi)洞室的类型及特点共一百五十三页一 水电站地下洞室的类型(lixn

3、g)及特点共一百五十三页（2）地下埋管的施工 地下埋管施工过程：开挖岩洞（清理石渣、支护等）安装钢管回填(hutin)砼各种灌浆(回填灌浆、固结灌浆、接缝灌浆)。一 水电站地下(dxi)洞室的类型及特点共一百五十三页 （3）压力钢管(gnggun)选材 在低合金高强度结构钢GB/T1591-2008中牌号质量等级CSiMnpSQ345A0.200.501.70+0.0350.035B0.0350.035C0.0300.030D0.180.0300.025E0.0250.020牌号质量等级试验温度/冲击吸收能量公称厚度（直径、边长）12mm150mm150mm250mm250mm400mmQ34

4、5B203427C027D-20E-40表7 夏比（V型）冲击(chngj)试验的试验温度和冲击(chngj)吸收能量一 水电站地下洞室的类型及特点共一百五十三页 锅炉(gul)和压力容器用钢板GB713-2008中6.1 牌号和化学成分6.1.1 钢的牌号和化学成分（熔炼分析）应符合表1的规定。 表1 化学成分6.1.1.4 根据需方要求，经供需双方协议，可规定Q345R和Q370R钢的P含量0.015%、S含量0.005%，14Cr1MoR和12Cr2Mo1R钢的P含量0.012%。6.4.1.2 根据需方要求，经供需双方协议，Q245R、Q345R和13MnNiMoR钢板可进行-20冲击

5、试验，代替表2中的0冲击试验，其冲击功值应符合表2的规定。牌号化学成分（质量分数）/%CSiMnCrNiMoNbVPSAlQ345R0.200.551.201.600.0250.0150.020一 水电站地下洞室的类型(lixng)及特点共一百五十三页 中华人民共和国国家标准批准发布公告 2012年 第15号 关于批准发布GB713-2008锅炉和压力容器用钢板国家标准第1号修改(xigi)单的公告表一更改为新表 表1 化学成分牌号化学成分（质量分数）/%CSiMnCrNiMoNbVPSAlQ345R0.200.551.201.600.0250.0100.020一 水电站地下洞室(dn sh)

6、的类型及特点共一百五十三页 表2 力学性能和工艺性牌号交货状态钢板厚度/mm拉伸试验冲击试验弯曲试验抗拉强度Rm/(N/m)伸长率A%温度/180b=2a不小于不小于Q345R热轧控轧或正火31651064034521041d=2a1636500630325d=3a36604906203156010049062030520100150480610285150200470600265一 水电站地下洞室的类型(lixng)及特点一 水电站地下洞室的类型(lixng)及特点共一百五十三页DLT5141 -2001 水电站压力钢管设计规范中6.1.2 钢管所用钢材应根据钢管结构型式、钢管规模(gum)

7、、使用温度、钢材性能、制作安装工艺要求以及经济合理等因素选定。 钢管主要受力构件（包括管壁、支撑环、岔道加强构件等）可采用下列钢种：Q235-C、D级碳素结构钢，Q345C、D级低合金结构钢；20R、16MnR、15MnNbR、15MnVR等压力容器钢；07MnCrMoVR、07MnNiCrMoVDR等高强度压力容器钢。明管宜采用容器钢。6.1.3 钢管主要受力构件所用钢材的保证条件，除应满足钢材国家标准规定的化学成分和力学性能等技术要求以外，还应满足下列条件： 3 冲击韧性指标、冲击试验温度和取样部位及取样方向等，应按相应钢材国家标准的规定执行，各工程亦可根据具体运行条件另提补充要求。一 水

8、电站地下洞室的类型(lixng)及特点共一百五十三页SL281-2003 水电站压力(yl)钢管设计规范中4.1.2 钢管管壁、支撑环、岔道加强构件等主要受力构件应使用镇静钢。宜用的碳素结构钢有Q235的C、D级钢板；低合金高强度结构钢有Q345、Q390的C、D、E级钢板；压力容器用钢板有20R、16MnR、15MnNbR等。 明管、岔管宜采用压力容器用钢。4.1.4 主要受力构件用钢材夏比冲击试验（V形缺口）的温度和取样方向，应根据工程具体运行条件提出要求。水电站压力钢管选材从检验标准、可焊性、使用性能、重要性等方面应选用容器钢，主要承担防渗作用的钢衬可以根据结构特点使用普通低合金钢。一

9、水电站地下(dxi)洞室的类型及特点共一百五十三页（4）压力钢管的抗外压稳定问题 地下埋管钢衬的外压失稳问题比内压问题更需注意，因为： 地下埋管是一种薄壳结构，有围岩联合作用，其承受内压的潜在安全度相对较高，但管道放空时所受外压力容易造成管道外压失稳。 钢衬的外压荷载包括地下水压力、钢衬与混凝土之间接缝灌浆压力等。 防止埋管钢衬受外压失稳的措施：地下埋管钢衬的严重失稳事故多发生在地下水作用的情况。工程(gngchng)上一般可以采用：1) 降低地下水水压力。此为防止钢衬失稳的根本方法，排水廊道结合排水孔及排水管等措施。 2) 精心施工，做好钢衬与混凝土之间的接缝灌浆，减小缝隙。3) 设加劲环、

10、锚筋的方法来提高稳定性 4）施工过程做好灌浆孔封堵，避免漏封和渗漏。 一 水电站地下洞室的类型(lixng)及特点共一百五十三页一 水电站地下(dxi)洞室的类型及特点3、地下洞室的施工特点 （1）由于地质条件的不可预见性，施工方法直接受到工程地质、水文地质和施工条件的制约，因此，施工中强调随机应变的能力。 （2）地下工程主要采用钻爆法开挖，在同一工作面表现为周期性的循环，可能遇到不良地质地段(ddun)而发生塌方、有害气体逸出及地下涌水等突发事件。因此，施工中必须备有充分的应急措施。 （3）施工环境和条件相对较差，作业空间狭窄，工序交叉多，干扰大，通风散烟和地下排水困难，安全问题比较突出。共

11、一百五十三页一 水电站地下洞室的类型(lixng)及特点4、施工支洞布置(bzh)施工支洞:应根据地下建筑物的布置、进度安排、地形、地质、施工方法、经济、环保确定进口位置和明挖方案等。在保证安全的前提下最大程度减少对林地、耕地的破坏，利于环境保护，通过加强支护尽早进洞减少明挖。施工支洞洞口可根据地形进行明拱回填恢复植被的型式达到工程与自然的和谐。施工交通道路中采用地下施工交通洞型式也是应发扬的保护环境的设计型式。共一百五十三页一 水电站地下(dxi)洞室的类型及特点共一百五十三页一 水电站地下(dxi)洞室的类型及特点共一百五十三页一 水电站地下洞室(dn sh)的类型及特点共一百五十三页一

12、水电站地下洞室(dn sh)的类型及特点共一百五十三页一 水电站地下洞室的类型(lixng)及特点共一百五十三页一 水电站地下洞室(dn sh)的类型及特点共一百五十三页二 地下(dxi)洞室钻爆设备及器材二 地下洞室(dn sh)钻爆设备及器材共一百五十三页二 地下(dxi)洞室钻爆设备及器材地下洞室施工的主要手段是钻孔、装炸药、爆破以形成所需要的规定尺寸和形状的地下空间，简称“钻爆法”，其主要钻爆设备和器材有：1、凿岩钻孔设备（1）手风钻手风钻应用较为灵活。由于手风钻轻便小巧，人工钻头定位十分容易，实施周边孔光面爆破时，炮孔残留率高，洞室成型好。（2）凿岩台车台车最适宜的工作高度为8.5m

13、，适用(shyng)于大断面洞室的开挖。多臂钻造孔可大幅减少钻孔人力投入，对安全有利，但由于多臂钻造孔对周边孔超欠挖控制难度大，机械费用高，现在在国内地下硐室施工中应用仍不够广泛。但应用洞内支护对质量安全均有利。共一百五十三页二 地下洞室钻爆设备(shbi)及器材 2、爆破器材(qci) （1）炸药 1）起爆药 2）乳化炸药特点品种应用范围感度高，加热、摩擦或撞击易引爆主要有二硝基重氧酚、雷汞、氮化铅等用于制作起爆器才如雷管、非电雷管特点品种应用范围威力高、感度高、抗水性好、安全性好，对冲击、摩擦、撞击感度低。岩石型、露天型、煤矿许用型。岩石型适用无沼气、无粉尘爆炸危险、有水的岩石爆破。共一百

14、五十三页二 地下洞室钻爆设备(shbi)及器材（2）起爆材料种类 1）导火索：导火索是一种(y zhn)以黑火药为药芯，外面缠有棉、麻纤和防潮层的索绳状点火材料，它的用途是在一定时间内将火焰传给火雷管使之引爆。 2）导爆索：是一种以黑索金为芯药的绳索状的起爆材料，用以传递爆轰波，起爆药包。 3）塑料导爆管：是一种以奥克托金等炸药涂在内壁中中空塑料细管，它的作用是传递爆轰波。共一百五十三页二 地下(dxi)洞室钻爆设备及器材4）雷管：电雷管：瞬发电雷管一般电爆网络用。 延期雷管延期以秒计数(j sh)的间隔分段爆破。 毫秒雷管毫秒微差爆破。 抗杂电雷管用于杂散的电流危害的施工点。非电毫秒雷管：是

15、用塑料导爆管延期时间以毫秒数量级计量的雷管。它与毫秒延期电雷管的区别在于：不用毫秒电雷管中的电点火装置，而用一个与塑料导爆相连接的塑料连接套，由塑料导爆管的爆炸波来点燃延期药。数码雷管，一般应用于精细爆破，误差在千分之一毫秒，单价是普通雷管的几十倍。（丰满非电毫秒雷管甲供3.2元/发，数码雷管最少150元/发）共一百五十三页二 地下洞室钻爆设备(shbi)及器材段号第1毫秒系列10225103501047510511010615020720020825020931025103804011460451255050136505014760501588075二毫秒延期雷管(ligun)的段别及毫秒范

16、围：共一百五十三页二 地下(dxi)洞室钻爆设备及器材共一百五十三页三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术共一百五十三页三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术1、预裂爆破技术进行石方开挖时，在正式爆破开挖之前，预先沿着设计的轮廓线爆破出一条一定宽度(kund)的贯穿裂缝，这一裂缝能反射或吸收随后起爆的主炮孔的应力波，起到屏蔽作用，从而能最大限度地减少对要保留岩体的破坏，使之获得较平整的开挖轮廓，此种爆破技术为预裂爆破。共一百五十三页三 地下(dxi)洞室常用的爆破技术（1）预裂爆破技术特性 1）预裂孔先爆，一般超前50ms以上，其爆破参数有孔径(76

17、-90手风钻45）、孔距（80-120）、装药结构(jigu)（间隔装药，下部加强）、线装药密度（0.4-0.6kg/m)、堵塞长度(0.8-1.2m)等。 2）底部装药量适当增加，上部应适当减少装药，且孔口做好堵塞。 3）预裂面与最近一排主炮缓冲孔之间的距离(1-1.5m)为主炮孔间距(2.0-3m)的一半，并减少装药量。共一百五十三页三 地下洞室常用的爆破(bop)技术（2）预裂爆破质量主要影响因素 1）所选爆破参数是否适当，应通过爆破试验选定参数。 2）地质条件，尤其是节理(jil)裂隙组合情况与预裂面的关系。 3）钻孔质量及爆破作业人员的经验。共一百五十三页三 地下洞室常用的爆破(bo

18、p)技术（3）地质条件对预裂爆破的影响1）一般而言，岩石越完整均匀则越有利于预裂爆破，非匀质、破碎和多裂隙的岩层则不利于预裂爆破，特别是岩石的层理产状裂隙发育程度和裂隙主要方向对预裂爆破效果的影响极大(j d)。2）岩石裂隙大的，会使开挖面不平整度增加，甚至造成超挖；3）走向平行于预裂缝的裂隙比横穿过预裂缝的裂隙对预裂爆破的影响要小；4）与预裂线平面交叉成锐角的裂隙，最有可能使壁面不平整和超挖；5）通常认为：当岩石裂隙率较多时，难形成预想的裂缝，开挖边缘的岩石遭到强烈破坏，形成超挖，可采用小孔距预裂爆破以收到良好的预裂效果。共一百五十三页三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术（4）预裂爆破质

19、量控制标准 1）预裂缝要贯通且在地面有一定的开裂宽度；对于中等坚硬岩石(ynsh)，缝宽不宜小于1.0cm ，坚硬岩石缝宽应达到0.5cm左右；但在松软岩石中，缝宽达到1.0cm时，减震作用并未显著提高，须经试验确定。 2）预裂面开挖后，不平整度小于15cm（建基面）. 3）预裂面上的炮孔痕迹保留率应不低于80%（II、III类围岩），且炮孔附近岩石不出现严重的爆破裂隙。共一百五十三页三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术（5）施工(sh gng)要点要使预裂爆破达到预期的效果，应首先根据地质条件进行爆破设计，并进行实地爆破试验，以取得最佳爆破参数。尤其须对炮孔直径、间距、孔深、超深、钻孔精

20、度、装药结构、线装药密度、不偶合系数、岩石极限抗压强度、裂隙发育情况及堵塞、起爆网络布置等爆破参数，需通过初步设计并经爆破试验调整后确定，施工过程中严格按工艺参数要求实施。共一百五十三页三 地下(dxi)洞室常用的爆破技术（6）预裂爆破参数的确定（经验公式）1）炮孔间距 a=（712）D a炮孔间距（mm） D钻孔直径（mm） 712系数，当孔径小时取大值，孔径大时取小值，当岩石完整时取大值，岩石破碎时取小值。2）不偶合系数 Dd=D/d=25 或D=（25）d Dd不偶合系数，坚硬岩石选较小值，松软岩石选大值。 D、d分别为钻孔、药卷直径（mm).3）线装药密度 线装药密度可采用(ciyng

21、)工程类比法或经验公式选定 当岩体较为坚硬，其抗压强度为20.0MPa200.0MPa时： Qx=0.0420.5a0.6 当岩体较为坚硬，其抗压强度为10.0MPa150.0MPa时： Qx=9.320.53r0.6Qx 线装药密度，g/m,以全孔长度计；a炮孔间距，cm,适用45120cm; 岩石极限抗压强度，MPa，r 预裂孔半径，mm共一百五十三页4)、洞挖主爆单耗确定单位耗药量q的值与岩石性质、炸药性质、自由面条件、炮孔直径、孔深、孔向、孔倾角、地质构造等多种因素相关，由于爆破条件多变，炸药爆轰反应及岩石破碎过程的复杂性至今尚无完善的理论计算方法。人们长期实践积累经验建立的经验公式，

22、基本上是体积公式，它的基本原理是装药量与岩石对爆破作用成正比，这种抵抗力主要是重力作用，各种经验公式的适用范围存在局限性，对于新进入开挖爆破的区域，合理(hl)的单耗q值应从现场爆破试验中取得。单位耗药量q的确定方法初期试验，参考条件相似的经验公式、经验数据；参考国家有关消耗定额；结合生产进行试验爆破，根据爆破效果，进行合理调整参数获得合理的q值；爆破施工过程，同一爆区、同一种岩石，风化程度不同，孔位、孔向与构造节理分布不同、自由面的条件及孔网参数不同，取得同一要求的爆破效果q值不完全相同，需在爆破施工中不断总结调整，才能取得合理采用q值的效果。A、掘进断面小于20m2的q值经验计算式可用刘清

23、荣经验计算式： 式中：q岩石单位耗药量，kg/m3； f普氏岩石坚固系数； Sx相对断面积，Sx= ，S平洞断面积，m2； dx装药相对直径，dx= ，mm,d装药直径，mm；e炸药类型系数， ，ex炸药爆力，cm3(毫升)；h炸药猛度，mm，ex与h值，可从厂家获得。 L x孔深对炸药耗量系数，当孔深1m 时，L x=1.05；孔深1.52.5m时，L x=1.0；孔深3m，L x=1.1；孔深3.5m, L x=1.15。三 地下洞室常用的爆破(bop)技术共一百五十三页B、掘进断面2050m2经验计算式 可用戈斯帕扬经验计算式： 式中：q单位岩石(ynsh)耗药量，kg/m3；k1炮孔装

24、药充填系数，一般为（0.70.8）L，L 孔深； n炮孔利用系数，即有效爆深与孔深之比的值；k2等效炸药换算系数，k= ，Q炸药释放的爆热，千焦/千克，可从厂家获得，Q0标准炸药爆热，千焦/千克；k3岩石裂隙率的修正系数，（0.71）；Fs自由面系数，一个自由面Fs=1，两个自由面Fs=0.60.7；S平洞断面积，m2；断面大于50m时上式乘 为该断面掘进单位耗药量。C、坚硬岩石大断面掘进经验计算式瑞典经验计算式 ：三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术共一百五十三页三 地下洞室常用(chn yn)的爆破技术 （7）预裂爆破(bop)实例共一百五十三页三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术

25、共一百五十三页三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术共一百五十三页三 地下(dxi)洞室常用的爆破技术共一百五十三页孔内延时预裂爆破(bop)网络共一百五十三页孔外延时预裂爆破(bop)网络共一百五十三页孔内孔外延(wiyn)时组合预裂共一百五十三页三 地下洞室常用的爆破(bop)技术2、光面(un min)爆破施工技术光面爆破也是控制开挖轮廓的爆破方法之一，它与预裂爆破不同之处在于光面爆破是在开挖主爆孔的药包爆破之后进行的，而预裂爆破是在岩体开挖之前进行的，它是在主体爆破后，利用布置在设计开挖轮廓线上的光爆炮孔，准确地把预留的“光爆层”从保留岩体上切下来，形成平整的开挖壁面。这种爆破技术只

26、能控制临近开挖轮廓的最后一层岩石（即“光爆层”），爆除时对保留岩体不产生大的破坏，以形成比较规整的开挖壁面，减少超挖和欠挖。共一百五十三页三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术（1）光面爆破的优点 1）光面爆破对围岩的破坏要轻微得多，声波探测表明，采用光面爆破时，围岩松弛带的范围只是普通常规爆破方法的1/31/2；2）光面爆破可以大大地减少隧道的超欠挖量，提高工程质量，加快施工进度，并能大量减少混凝土浇筑量；3）采用光面爆破，围岩的壁面平整、危石少、撬顶工作简单，增加了围岩的稳定和施工安全，并为锚喷支护的使用(shyng)创造了有利条件。共一百五十三页三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术

27、（2）衡量光面爆破的质量指标 1）开挖轮廓面成型规则，岩面平整，无欠挖，相邻两炮孔涧的岩面不平整度小于15cm，径向(jn xin)超挖20cm。 2）岩壁上半个炮孔痕迹应均匀分布，残留孔痕迹保留率对节理不发育岩体在80%以上，对节理裂隙较发育和发育岩体，应达到5080%；对节理极发育的岩体，应达到2050%。 3）岩壁上观察不到明显的爆破裂隙，对围岩只有轻微的破坏。共一百五十三页三 地下(dxi)洞室常用的爆破技术（3）施工特点 1）做到布孔准确，深度相同，方位及孔斜率一致，开孔位置偏差不大于3cm。 2）严格控制装药量，保证合理的装药结构；一般均采用特制小药卷不偶和间隔装药。在经过试验后，

28、也可采用特别(tbi)低密度低威力炸药全孔装药。3）孔口堵塞材料要符合要求并用炮棍捣实。粘性土等。共一百五十三页三 地下洞室常用的爆破(bop)技术 （4）光面爆破主要参数的确定1）最小抵抗线W,通常采用13m,或用下式计算： W=（720）D2）炮孔间距 a=(0.60.8)W3）单孔装药量，用线装药密度Qx表示，即 Qx=qaW D钻孔直径 q松动爆破单位耗药量光面爆破的药包结构以及施工工艺与预裂爆破基本相同，光面层的爆破一般在主体爆破之后进行(jnxng)，起爆可用即发非电雷管或导爆索引爆，以达到同时齐爆。共一百五十三页三 地下(dxi)洞室常用的爆破技术（5）光面爆破实例 光爆孔间距：

29、45cm 光爆孔线装药密度：0.15kg/m 单耗：0.9kg/m3 主爆孔间距：1.0m 主爆孔与缓冲(hunchng)孔距离：0.8m共一百五十三页三 地下(dxi)洞室常用的爆破技术（6）光面爆破(bop)实际效果图共一百五十三页三 地下洞室(dn sh)常用的爆破技术共一百五十三页孔内延时光面(un min)爆破网络共一百五十三页孔外延时光面爆破(bop)网络共一百五十三页孔内孔外延时结合(jih)光面爆破网络共一百五十三页四 爆破(bop)控制四 爆破(bop)控制共一百五十三页4. 1 爆破控制内容1） 爆碴按用途要求，确保破碎度和获得率；2）爆破地震效应(xioyng)，确保边坡

30、稳定、建基面岩体完整、新浇砼及附近建（构）筑物的质量不受损害。3）边坡预裂光爆爆破的质量；四 爆破(bop)控制共一百五十三页4.2 爆破震动控制 爆破振动控制技术在国内外已非常成熟，对各类建筑有着严格的控制标准，爆破振动测试是爆破施工的重要环节，一方面爆破的方法和爆破的参数影响爆破地震的振动强度，通过监测指导爆破施工，增进爆破施工效率，另一方面确保被保护物(工区周围(zhuwi)人员和建筑物)的安全性。 爆破振动测试设备主要是通过监测质点振动速度的三个分量值（水平、切向、垂直）、主振频率及振动速度随时间的衰减变化曲线。四 爆破(bop)控制共一百五十三页(1) 爆破振动监测目的 a. 通过对

31、石方开挖爆破工艺试验项目进行振动监测，对爆破振动在地表建构筑物确定的地面位置测点的质点运动速度的实时监测，获得有效可靠的实测数据。 b.了解和掌握开挖区域爆破地震波的基本传播规律，重要被保护建筑物和保护设备对爆破地震波的动力响应特性(txng)。监测被保护建（构）物的安全；验证爆破工艺试验参数设计，指导爆破工艺试验有效进行（如保证试验安全、控制试验质量、改进试验工艺等）。 c.对爆破试验参数进行适应性评估和优化。 d.及时对爆破振动的强度提出控制措施，从而确保地面被保护建（构）筑物基础性和结构性的安全。 e.提出反馈开挖合理开挖方案和钻、爆参数。四 爆破(bop)控制共一百五十三页(2) 保护

32、建筑物地表质点(zhdin)振速控制指标四 爆破(bop)控制序号保护对象类别安全允许振速（cm/s）10Hz10Hz50Hz50Hz100Hz1土窑洞、土坯房、毛石房屋a0.51.00.71.21.11.52一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物a2.02.52.32.82.73.03钢筋混凝土结构房屋a3.04.03.54.54.25.04一般古建筑与古迹b0.10.30.20.40.30.55水工隧道c7156交通隧道c10207矿山巷道c15308水电站及发电厂中心控制室设备0.59新浇大体积混凝土d：龄期：初凝3d2.03.0龄期：3d7d3.07.0龄期：7d28d7.012注1：表列频

33、率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。注2：频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据：硐室爆破20Hz；深孔爆破10Hz60Hz；浅孔爆破40Hz100Hz。a、选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。b、省级以上（含省级）重点保护古建筑与古迹的安全允许振速，应经专家论证选取，并报相应文物管理部门批准。c、选取隧道、巷道安全允许振速时，应综合考虑构筑物的重要性、围岩状况、断面大小、深埋大小、爆源方向、地展振动频率等因素。d、非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速，可按本表给出的上限值选取。共一百五十三页(

34、3) 衰减规律分析 爆破振动传播规律测试：在爆破区域布置振动监测测点，第1个布置在距离爆区最近10m处，第2至5个测点距离爆区的水平距离分别为25m、50m、80m、140m（测距可适当调整），测线布置在爆区的后冲向，测试2至3次后统计出爆破振动传播规律，后期每层开挖完成后补充监测资料对爆破振动传播规律进行定期修正，以提高预报的正确性。 工程中通常采用以炸药量和爆心距为主要影响因素的萨道夫斯基经验公式对质点峰值振速的衰减特性进行描述，其表达式为： V=K（Q1/3/R）式中：Q为最大单响药量，kg；R为爆心距，m；K为与岩石性质、爆破参数等有关的因子；为振动衰减系数； 为比例药量Q1/3/R。

35、采用上式对多次爆破试验的实测振动数据(shj)进行回归分析，分别得到水平切向、水平径向及垂直向爆破振动衰减规律。四 爆破(bop)控制共一百五十三页四 爆破(bop)控制为比例(bl)药量Q1/3/R共一百五十三页(4) 爆破单段药量控制 获取K值、值后根据式(1)推算得到最大单响药量公式如下： Qmax=R(V允/K)1/3 (2) 式中，Qmax为最大允许单响药量、kg， V允为控制点处允许的安全(nqun)振速值。 根据式(2)，若规定了允许的安全振速值，且某一点至爆源的距离R已知，则可推算出以该点为控制点的最大允许爆破单响药量。爆区不同岩性的K、 参考值四 爆破(bop)控制岩性K坚硬

36、岩石501501.31.5中硬岩石1502501.51.8软岩石2503501.82.0共一百五十三页 振动监测(jin c)波形图（离爆破区20m） 振动监测波形图（离爆破区100m） 四 爆破(bop)控制共一百五十三页(5) 地表(dbio)质点振速控制 1) 降低单响药量是控制爆破振动最直接、有效的措施，因爆破振动强度与药量成正比关系。通过采用孔间微差起爆网络技术，实现单孔单响，其次在装药结构上采用间隔装药、不隅合装药等技术手段，使单孔药量减少。最大限度地控制单响药量，可显著降低地震波峰值。 控制重点： a. 严格审查爆破设计，优化起爆网络，充分考虑非电毫秒雷管误差，采用间隔较大的雷管

37、进行网络连接，孔内孔外延时结合爆破网络详细计算各孔起爆时间，避免串段、重段，同时应考虑单段（组）起爆时间差小于70ms的爆破地震波峰值叠加问题。 b. 在具有敏感设备爆破区（运行中发电设备等），在控制最大单响药量同时控制总装药量，长时间扰动易对敏感设备造成破坏。四 爆破(bop)控制共一百五十三页 2) 炸药能量在最小抵抗线（W）方向的主要表现形式为破碎岩石的位移和空气冲击波的传播，而在反方向的主要表现形式是地震波。即在地质、地形条件及爆破参数相同的条件下，振动作用最强烈的方向是最小抵抗线（W）的后方。所以深孔梯段爆破采用V形起爆网络，可有效分散和减弱地震波强度。 3) 采用斜孔爆破，使爆破地

38、震波尽可能多的向地心方向传播，降低面波强度，控制地表质点振速。 4) 采用预裂爆破、打减震孔和挖减震沟，预裂缝能使爆破地震波大都产生全反射，减震孔及减震沟能部份产生全反射。实践表明，预裂缝降震率可达到2040%以上(yshng)，减震孔降震率可达510%，预裂爆破已成为控制爆破振动强度的有效措施。四 爆破(bop)控制共一百五十三页四 爆破(bop)控制间隔10ms ,爆破(bop)振动峰值叠加共一百五十三页 四 爆破(bop)控制重段共一百五十三页4.3 震动(zhndng)监测技术四 爆破(bop)控制动态记录仪远程距离实时传输技术无线震动监测设备冲击波及地震波监测设备共一百五十三页四 爆

39、破(bop)控制炮被覆盖(fgi)炮被+布鲁克网覆盖水平预裂孔装药水平预裂孔装药、联网共一百五十三页4.4 建基面质量控制措施 建基面岩体质量及超欠挖的质量指标，一般为超欠挖在20cm内，建基面无明显爆破裂隙、岩石抗压强度损失不超过规定要求。 建基面质量通过严格控制保护层钻爆来实现，保护层钻爆，目前主要有下述方法： (1) 常规分层钻爆法 保护层的常规分层钻爆，通常用手风钻对保护层自上而下分层进行钻爆, 每层钻孔前，均发生用大量人力对钻孔场地进行清理，最后一层钻孔至建基面或距建基面小于20cm范围。这个方法人力用量大、成本消耗(xioho)大、工期耗用多。 (2) 水平预裂法与水平光爆法 水平

40、预裂或水平光爆一次性爆除保护层岩体，质量好、进度快、成本低，是常用方法。四 爆破(bop)控制共一百五十三页 （3）柔性垫层法 柔性垫层法爆除保护层岩体，是目前采用的先进方法之一，但是孔底下(d xi)部仍有一定的破坏深度，且建基面平整度难以控制。 （4）柔性垫层与水平光爆相结合法 即柔性垫层的炮孔孔底距建基面一定距离，柔性垫层爆破并挖碴后，对余下的保护层用手风钻造水平孔或近似的缓倾角钻孔，一次钻爆至建基面，确保建基面的质量。四 爆破(bop)控制共一百五十三页五 地下洞室开挖施工(sh gng)技术五 地下洞室开挖(ki w)施工技术共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术开挖形式适

41、用条件特点由洞外向洞内开挖洞口施工条件好；洞外有良好的通道；地质条件较差，洞口先支护稳定后，步步为营向洞内掘进必须先处理好洞口边坡；通风散烟条件好。由洞内向洞外开挖洞口有建筑物或施工干扰；洞口无场外道路；洞口在水下；地质条件较差时，有时也用该方法；洞口明挖量大，工期不允许等待洞口处理完毕再进洞；旁侧有条件开挖施工支洞。减少洞外施工干扰；避开洞外水下作业或洞外减少大工程量的挡水围堰；由洞内向洞外逐步加固可减少边坡滑塌的因素；通风条件差，运距可能会增加。1、地下洞室常规(chnggu)开挖施工程序1）洞口开挖共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术2）洞室开挖(ki w)施工工艺流程见

42、如右框图：共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术2、工艺要求及作业方法 对洞口段10m范围，采用短进尺、多循环、弱爆破，一般(ybn)进尺为0.81.0m，以防止爆破震动造成洞顶山坡和洞口岩石发生震裂、松动和塌方。进洞10m以后，根据各断面形式，采用不同的开挖方法。根据开挖断面的大小，确定开挖设备的型号及施工人数。共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术（1）爆破设计根据设计图纸、地质情况、爆破器材性能及钻孔机具等条件初步确定光爆孔间距、线装药密度、缓冲孔及主爆孔间距、单耗、钻孔深度、掏槽方式、联网方式等。掏槽孔爆破是隧道、洞室爆破的关键技术，其排列方式有很多种，归纳起来

43、可分成(fn chn)斜孔掏槽、直孔掏槽和混合掏槽。掏槽孔比其它炮孔加深1520cm，药量增加15%20%。共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术（2）爆破试验在进行洞身开挖之前，要进行爆破开挖试验，以确定炸药的单耗量及爆破效率，及爆破震动、爆破对邻近建筑物的影响等。爆破试验的内容应包括炮孔布置（主要指掏槽孔和周边孔）、钻孔深度、装药量以及起爆网络和爆破器材的选用等。钻孔、装药、起爆等相关技术参数按各洞室开挖支护施工措施执行。试验过程(guchng)中，从布孔钻孔到爆后效果分析的每道工序、每个环节都必须认真做好记录，以利分析比较和改进。共一百五十三页五 地下洞室开挖施工(sh g

44、ng)技术（3）测量放样对于网络控制测量，根据业主给定的网络控制点，测量人员对网络控制点进行加密，使测量网络延伸到施工区域附近。洞室开挖时，将洞口附近的网络控制点延伸至洞口，沿隧洞轴线作导线控制测量。（4）开挖钻孔前的准备工作场地已进行了平整。围岩(wi yn)的危石已进行了处理。供风、供水、供电线路延伸到工作面。钻孔开挖设备已做好检修。技术员对各班操作手进行技术交底，技术交底的内容包括：工作面部位；所开挖的隧洞、洞室的结构尺寸；开挖爆破参数，包括孔深、孔距；造孔的技术要求。并对钻进设备的操作性能及注意事项进行交底。共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术（5）钻孔根据监理工程师批准的

45、该部位施工措施中的爆破(bop)孔布置图，用多臂钻或手风钻进行钻孔，由熟练的多臂钻机长或手风钻操作手进行钻孔作业。1）钻孔要求“平、直、齐”，周边孔偏差不大于5cm，爆破孔偏差不大于10cm。 2）炮孔的底孔应落在爆破图规定的平面上，炮孔孔径应符合报监理工程师批准的钻爆设计要求，多臂钻孔径为F50mm，手风钻孔径为F45mm。3）炮孔装药之前，监理和质检员对掌子面上的炮孔进行检查，如有遗漏，则要补钻；并对周边光爆孔进行仔细检查，以控制欠挖和过量超挖。对炮孔的各项指标检验合格后，方可装药。共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术（6）装药、连线、起爆 装药、连线完成监理检查验收后签发

46、准爆证。（7）通风散烟及喷水除尘（8）安全处理通风、洒水除尘之后，进行爆破后检查，包括有无哑炮及四周围岩的安全处理，以确保(qubo)进洞人员和设备的安全。（9）出渣、清底（10）支护共一百五十三页3. 洞挖主要施工缺陷 1）钻孔偏斜较大 2）超欠挖大，洞壁欠挖影响衬砌断面尺寸和结构安全稳定 3）半孔率低 控制措施： 1）选择性能优良合适钻机 2）放点后逐一检查，实行开孔许可证 3）设后视点，校正钻孔方向 4）缩短(sudun)进尺 5）改进钻爆台车设计，方便操作钻机 6）优化爆破设计，调整孔间距、线状药密度、联网方式等 7）建立考核机制，促进操作工人质量意识。五 地下(dxi)洞室开挖施工技

47、术共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术4、新奥法施工新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称,它是以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础,将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护(zh h)手段的一种施工方法。 4.1 新奥法施工特点（1）及时性新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，在隧洞爆破后立即施工以锚喷混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展，并控制应力降低区的伸展而减轻支护的承载，增强岩层的稳定性。共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术（2）封闭性由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密

48、粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。隧洞开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面。很好的充填(chn tin)围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填(chn tin)物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术（3）粘结性喷锚支护同围岩能全面粘结。（4）柔性 新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手

49、段，因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层，与围岩紧密粘结的可缩性支护结构，允许围岩有一定的协调变形，可以和围岩共同产生(chnshng)变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生(chnshng)越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生(chnshng)过大变形，防止围岩发生松动破坏。共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术4.2新奥法理论要点及施工要点（1）新奥法与传统施工方法的区别,充分利用围岩的自稳能力传统方法认为围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩

50、。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。达到充分利用围岩的自稳能力。新奥法将围岩视为隧洞承载构件(gujin)的一部分，因此采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意隧洞表面尽可能平滑，避免局部应力集中。新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合，形成比较薄的衬砌层，即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩，使喷射层与围岩紧密结合，形成围岩-支护系统，保持两者的共同变形，故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力。共一百五十三页五 地下

51、洞室(dn sh)开挖施工技术（2）适时支护允许围岩有一定量的变形，以利于发挥围岩的固有强度。围岩的变形是控制在一定范围内的，必须避免围岩变形过大，从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。（3）加强监测在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态和支护结构工作状态进行监测。并用监测结果修改初步设计，指导施工。量测的结果可以作为施工现场分析参数和修改设计的依据，因而(yn r)能够预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然。由上所述，新奥法的支护原则是：围岩不仅是载物体，而且是承载结构；围岩承载圈和支护体组成围岩的统一体，是一个力学体系。共一百五十三页五 地下洞室开挖(ki w)施工技术5 、主

52、要支护手段与施工顺序（1）开挖开挖作业的内容依次包括：钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行，为保护围岩的自身支撑能力，第一次支护工作应尽快进行。根据地质(dzh)条件和断面形状尽量采用全断面开挖，地质(dzh)条件较差时可以采用分块多次开挖。如导洞法、台阶法、分区开挖、预留核心柱法等，一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。岩质条件好时，长度可大一些，岩质条件差时长度可小一些。共一百五十三页五 地下洞室开挖(ki w)施工技术导洞预留保护层开挖(ki w)共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术 （2）支护 第一次支护作业包括：一次喷射混凝土、打锚杆

53、、挂网、立钢拱架、复喷混凝土，在隧洞开挖后，应尽快地喷一层薄层混凝土（3-5mm）。 按一定系统布置锚杆，加固深度围岩，在围岩内形成承载拱，由喷层、锚杆及岩面承载拱构成(guchng)外拱，起临时支护作用，同时又是永久支护的一部分。复喷后应达到设计厚度（一般为10-15mm）,并要求将锚杆、钢筋网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。完成第一次支护的时间非常重要，一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三小时内完成，主要由施工条件决定。共一百五十三页五 地下洞室开挖(ki w)施工技术1）锚杆按锚固型式分全长黏结型（水泥砂浆锚杆、树脂(shzh)锚杆）、端

54、头锚固型（胀壳式、倒楔式）、摩擦型。 水泥卷及树脂锚杆可达快速锚固作用，适用对洞室开挖随机锚杆及破碎岩体的快速支护。 端头锚固型可快速锚固岩体。 2）锚杆按受力状态分张拉型、非张拉型 张拉锚杆对有层状节理面，通过张拉锚杆达到加固岩体的作用 预应力锚索主要应用大型洞室深层岩体稳定。3）管式锚杆和自钻式注浆锚杆，在岩石破碎容易塌孔使用该类型锚杆共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术自钻注浆锚杆预应力锚杆中空注浆锚杆共一百五十三页五 地下洞室(dn sh)开挖施工技术 4）超前锚杆 爆破前，将超前锚杆打入掘进前方稳定岩体内，末端支撑在拱部围岩内专为超前锚杆提供支点的径向悬吊锚杆，或与支

55、撑在作为支护的结构锚杆上，使其起到支护掘进进尺范围内拱部上方岩体，有效约束围岩在爆破后的一定时间内不发生松弛和坍塌。 5）锚筋桩 锚筋桩主要对边坡，隧洞，坝体进行主动加固。锚筋桩作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中其功能是将锚固体与岩层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至岩体深处。锚筋桩一般采用长9m的3根或5根直径32mm的钢筋焊接组成。施工(sh gng)时在岩石或土质边坡上钻孔，将注浆管与锚筋桩绑扎后一起插入孔中，利用注浆管全孔一次灌注水泥浆液。共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术6）锚杆控制要点：锚杆长度：通过验收孔深，无

56、损检测控制。锚杆方向：对施工期安全尤为重要，作业工人手风钻作业时造孔方向水平向容易操作，而锚杆方向应垂直开挖轮廓线，或穿过不利节理裂隙面。 锚杆锚固剂密实度：除随机(su j)锚杆外，尽量采用注浆型式，锚固剂（树脂和水泥卷）应重点控制锚固剂按使用说明书施工并保证填充数量。共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术 7）钢支撑 钢构架支撑有格栅构架和型钢构架两类在洞口、岔洞段、软弱破碎岩体部位根据需要使用钢支撑加固岩体避免坍塌。 钢支撑构件应与围岩结合紧密，通过锁脚锚杆和喷混凝土形成拱肋8）超前灌浆(gungjing) 在软弱、破碎地层中凿空后极易塌孔，且施作超前锚杆比较困难或者结构断面较

57、大时，采取超前小导管灌浆配合钢拱架使用。在条件允许时，也可在地面进行超前注浆加固；在有导洞时，也可在导洞内对隧洞周边进行径向注水泥浆或水泥水玻璃浆液、化学浆液(聚氨酯类、丙烯酰胺类)加固。共一百五十三页 五 地下洞室开挖(ki w)施工技术钢拱架安装(nzhung)共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术（3）监测在安装锚杆的同时，在围岩和支护中埋设仪器或测点，进行围岩位移和应力的现场测量：依据测量得到的信息来了解围岩的动态，以及支护抗力与围岩的相适应程度。一次支护后，在围岩变形趋于稳定时，进行第二次支护和封底，即永久性的支护（或是补喷射混凝土，或是浇注混凝土内拱），起到提高安全度和整

58、个支护承载能力增强的作用(zuyng)，而此支护时机可以由监测结果得到。新奥法的基本思想是充分利用围岩的自稳能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，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加监控来指导地下工程的设计与施工。共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术（4）施工的基本原则(yunz)1） 管超前：指采用超前小导管注浆防护，实际上就是采用超前支护的各种手段，提高掌子面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌；2）严注浆：指在导管超前支护后，立即进行压注水泥浆或其它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围形成一个具有一定强度的壳体，以增强围岩的自稳

59、能力；3）短开挖：指一次注浆，多次开挖，即限制一次进尺的长度，减少对围岩的松弛；4）强支护：指在浅埋的松软地层中施工，初期支护必须十分牢固，具有较大的刚度，以控制开挖初期的变形；5） 快封闭：指在台阶法施工中，如上台阶过长时，变形增加较快，为及时控制围岩松弛，必须采用临时仰拱封闭，开挖一环，封闭一环，提高初期支护的承载能力；6）勤量测：指对隧道施工过程进行经常性的量测，掌握施工动态，及时反馈，是浅埋暗挖法施工成败的关键。共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术6、不良地质条件预加固和预支护技术 （1）小导管超前注浆注浆小导管采用38mm50mm的焊接钢管制成，导管沿上半断面周围轮廓线布

60、置，间距0.20.5m，仰角控制在1015，注浆小导管管头为2530的锥体，管长3m5m，其中端头花管长2.0m2.5m，花管部分钻有6mm10mm的孔眼，每排4个孔，交叉排列，间距10cm20cm左右。注浆小导管用风钻打入。注浆材料及配合比应根据(gnj)地质条件和施工要求，通过现场实验确定。水泥浆或水泥水玻璃浆液、化学浆液(聚氨酯类、丙烯酰胺类)。 （2）开挖面深孔注浆对于断面比较大隧洞，因注浆小导管加固范围有限，故一般采用开挖面深孔注浆。共一百五十三页五 地下(dxi)洞室开挖施工技术小导管(dogun)共一百五十三页（3）管棚超前支护 当隧洞通过自稳能力很差的地层，可采用管棚法。 所谓