地下洞室开挖施工方案及技术措施

地下洞室开挖施工方案及技术措施1.1洞挖施工方案1.1.1洞口30m范围开挖（1）施工程序洞脸边坡开挖及支护完成后，即开始洞挖施工。首先对洞口进行加固，本标段导流洞进出口以Ⅲ类围岩为主，因此在进洞前做好洞口的锁口锚杆施工，必要时采用锁口锚桩。由于洞口埋深较浅，开挖前须进行超前支护，视现场地质情况采用超前锚杆、小导管及管棚等超前支护手段。在完成每循环的超前支护后，才进行循环洞挖。每循环进尺后，立即进行系统支护，保证成洞稳定。（2）施工方法洞口段开挖断面尺寸为4.5×5.5m（宽×高），采用人工钻爆法全断面开挖，钻孔设备为YT-28手风钻。出渣采用ZL15装载机端渣出洞后装车运输。（3）洞挖作业循环为保证安全和成洞段稳定，支护施工需要紧跟开挖工作面。因此开挖作业和支护施工的总时间需要作为一个整体施工循环。每完成一个开挖循环后需要进行洞内的系统支护和下一循环的超前支护。导流洞口30m范围洞挖，单循环时间按18.5小时控制，平均月进尺80m。初拟的洞口段开挖循环时间见表1.5-1。表1.5-1洞口30m范围洞挖单循环时间表工序测量钻孔装药爆破排烟安全处理出渣支护及其他合计时间(h)0.56.02.00.50.53.06=SUM(LEFT)18.5单循环进尺2.5m，月平均进尺80m。（4）钻爆参数钻爆参数根据本工程的地质条件和工程特点，结合以往类似工程的施工经验进行选定。循环进尺暂定为2.5m。掏槽形式为十字四空孔掏槽，掏槽孔间距30cm，主爆孔间排距75×90cm，周边孔间距60cm。爆破器材选用乳化炸药、非电毫秒雷管起爆、联网微差爆破。初拟的洞口段爆破参数见表1.5-2。洞口段爆破设计见图YLNY-2012-002-SG-SK-07-02表1.5-2洞口段开挖爆破参数表参数类别钻孔机械孔深（m）孔径（mm）孔距（cm）排距(cm)药径（mm）单孔药量掏槽孔YT-282.7Ф4230/Ф321.8kg主爆孔YT-282.5Ф427590Ф321.7kg光爆孔YT-282.5Ф4260/Ф25120g/m底孔YT-282.5Ф4260/Ф25140g/m1.1.2洞身段Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖（1）施工程序本标段导流洞围岩情况较好，基本属于Ⅱ、Ⅲ类围岩。其中Ⅱ类围岩占总洞长的87%。对于Ⅱ、Ⅲ类围岩洞挖施工，掘进中可不进行超前支护，系统支护施工滞后开挖掌子面30～50m。这样既可保证洞室稳定又减小了开挖和支护的交叉干扰，达到提高掘进速度的目的。（2）施工方法洞身段典型的开挖断面尺寸为4.3×5.3m（宽×高），采用人工全断面钻爆开挖，钻孔设备为YT-28手风钻。出渣采用ZL15装载机配3t农用自卸汽车出渣。农用车出洞后，倒装至15t自卸车运输至指定渣场。（3）洞挖作业循环洞身段Ⅱ、Ⅲ类围岩岩石圈自稳能力较强，支护施工可滞后开挖掌子面一定距离，从而减小开挖和支护之间的施工干扰。洞挖循环进尺仅需考虑开挖作业循环时间，支护施工不占直线工期。Ⅲ类围岩洞段开挖，单循环时间按13小时控制，平均月进尺115m。初拟的洞身段开挖循环时间见表1.5-3。表1.5-3洞身段洞挖单循环时间表工序测量钻孔装药爆破排烟安全处理出渣支护及其他合计时间(h)0.56.02.00.504.00=SUM(LEFT)13.0单循环进尺2.5m，月平均进尺115m。（4）钻爆参数钻爆参数根据本工程的地质条件和工程特点，结合以往类似工程的施工经验进行选定。循环进尺暂定为2.5m。掏槽形式为十字四空孔掏槽，掏槽孔间距30cm，主爆孔间排距75×90cm，周边孔间距60cm，。爆破器材选用乳化炸药、非电毫秒雷管起爆、网络微差爆破。初拟的洞身段爆破参数见表1.5-4。Ⅱ、Ⅲ类围岩洞身段爆破设计见图YLNY-2012-002-SG-SK-07-03表1.5-4洞身段开挖爆破参数表参数类别钻孔机械孔深（m）孔径（mm）孔距（cm）排距(cm)药径（mm）单孔药量掏槽孔YT-282.7Ф4230/Ф321.8kg主爆孔YT-282.5Ф427590Ф321.7kg光爆孔YT-282.5Ф4260/Ф25120g/m底孔YT-282.5Ф4260/Ф25140g/m1.1.3断层和破碎带洞挖（1）施工程序导流洞断层和破碎带洞段采用全断面钻爆开挖，视围岩揭露情况，采用超前锚杆、超前小导管、管棚等超前支护形式。系统锚杆、钢支撑等施工紧跟开挖掌子面，做到每进尺一循环完成系统支护一循环。对于地质条件太差的洞段，为保证安全可采取“先放炮，后支护，再出渣”的施工程序。（2）施工方法破碎带洞段开挖断面尺寸为4.6×5.5m（宽×高），采用人工全断面钻爆开挖，钻孔设备为YT-28手风钻。出渣采用ZL15装载机配3t农用自卸汽车出渣。农用车出洞后，倒装至15t自卸车运输至指定渣场。（3）洞挖作业循环为保证安全和成洞段稳定，支护施工需要紧跟开挖工作面。每循环开挖前，需根据地质情况选择不同的超前支护类型。每循环开挖完成后立即进行系统支护。因此，循环进尺需考虑超前支护的作业时间。破碎带洞段开挖，单循环时间按20小时控制，平均月进尺45m。初拟的破碎带洞段开挖循环时间见表1.5-5。表1.5-5断层和破碎带洞段开挖单循环时间表工序测量钻孔装药爆破排烟安全处理出渣支护及其他合计时间(h)0.56.01.50.50.53.08=SUM(LEFT)20.0单循环进尺1.5m，月平均进尺45m。（4）钻爆参数钻爆参数根据本工程的地质条件和工程特点，结合以往类似工程的施工经验进行选定。循环进尺暂定为1.5m。掏槽形式为楔形掏槽，掏槽孔间距50cm，主爆孔间排距80×100cm，周边孔间距50cm。爆破器材选用乳化炸药、非电毫秒雷管起爆、网络微差爆破。初拟的断层和破碎带洞段爆破参数见表1.5-6。断层和破碎带洞段爆破设计见图YLNY-2012-002-SG-SK-07-04。表1.5-6断层和破碎带洞段开挖爆破参数表参数类别钻孔机械孔深（m）孔径（mm）孔距（cm）排距(cm)药径（mm）单孔药量掏槽孔YT-281.7Ф4250/Ф321.2kg主爆孔YT-281.5Ф4280/Ф321.0kg光爆孔YT-281.5Ф4250/Ф25100g/m底孔YT-281.5Ф4250/Ф25120g/m1.2石方洞挖施工工艺1.2.1施工工艺（1）施工准备出渣完成后，立即对工作面进行清理，清理距离满足钻孔要求，同时布置好排水设施等。（2）施工测量为满足设计断面要求，每个循环钻孔前必须采用全站仪对全掌子面进行全断面测量放样，测出断面开挖轮廓线，用红油漆标在开挖面上，并标记导流洞中心线水平和垂直两条线及钻孔方向点等施工控制点，测量人员向施工人员进行技术交底，并在断面标出。将上一个循环断面的超欠挖情况予以说明，欠挖立即处理，危石及欠挖处理以人工手持钢钎撬挖或人工手持风镐撬挖，严格控制超挖。（3）布孔爆破工程师根据所揭露的岩石情况、测量技术交底，原爆破设计参数以及爆破效果填写爆破参数表，对现场施工员、钻工进行交底，并组织布孔。孔位用红油漆在开挖面上标出，同时由施工员组织施工。（4）钻孔、验孔一切交底确认无误后开始钻孔。钻孔过程中，施工员要逐一检查每一个钻孔的角度、深度及间排距等是否符合设计要求，不符合要求的钻孔，需进行处理或重新钻孔。钻孔完成后进行清孔，由质检员抽检钻孔深度、角度及间排距等，查看与设计是否相符，填写钻孔验收记录报爆破工程师。周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廊线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm，炮孔外偏斜率不应大于50mm/m；其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm。（5）装药、联网、起爆钻孔验收合格后，由爆破人员严格按照爆破设计要求进行装药，采用柔性材料对炮孔进行堵塞，并用木棍轻轻捣实。装药、堵塞完成后，按设计联网。爆破网络要处于松弛状态，有一定的拉伸余地。联网结束后，检查复核整个网络，避免漏装漏联。爆破前进行清场警戒，施工人员撤离警戒区，机械设备做好安全防护，确认一切准备工作完毕后，由爆破人员起爆。掏槽孔及主爆孔药径均为32mm，周边光爆孔药径25mm，非电雷管毫秒微差起爆。光面爆破效果应达到以下要求：1）残留炮孔痕迹应在开挖轮廊面均匀分布；2）炮孔痕迹保存率：完整岩石在90%以上，较完整和完整性差的岩石不少于50%，较破碎和破碎岩石不少于20%；3）相邻两孔间的岩面平整，孔壁不应有明显的爆震裂隙；4）相邻两茬炮之间的台阶最大外斜值，应小于10cm；（6）爆破后安全检查爆破后立即进行通风排烟30分钟，烟尘消散后爆破人员进入作业面检查，发现瞎炮、拒爆及时处理。确认安全后，其他人员及设备方可进入作业区。（7）出渣本标段导流洞出渣采用ZL15装载机配3t农用自卸汽车出渣。农用车出洞后，倒装至15t自卸车运输至指定渣场。1.2.2工艺流程洞挖钻爆循环工艺流程见下图1.5-1。洞挖钻爆循环工艺流程图Ⅳ、Ⅴ类围岩Ⅳ、Ⅴ类围岩Ⅱ、Ⅲ类围岩施工准备测量布孔钻孔、光爆药卷加工装药、联网、警戒起爆、通风检查哑炮、危石处理出渣、清底系统支护前循环的系统支护超前支护、加强支护1.3爆破试验与洞室监测1.3.1爆破试验（1）爆破试验的内容1）爆破材料性能的试验检测和材料选择；2）爆破参数选择试验；3）爆破对已建临近建筑物及喷锚区影响试验；4）爆破效果检测；（2）爆破材料性能试验正确选择炸药和雷管等爆破器材，为爆破设计和预测、分析爆破效果提供依据。1）对炸药进行殉爆距离、传爆速度、密度及爆力进行测定。对乳化炸药还需要进行抗水性试验；2）对非电雷管进行准爆率测定，对塑料导爆管毫秒雷管还要进行传爆可靠性、起爆延时时间的测定。3）对导爆索进行传爆速度测定。试验时间：对每批爆破材料，在使用前或接近保质期时，都应进行性能试验。试验方法：按炸药规范要求的方法进行现场试验。（3）爆破参数选择试验1）试验目的：通过试验确定合理的循环进尺、掏槽方式、钻孔及装药参数。优化洞室石方开挖爆破参数，为提高洞室开挖效率和保证开挖质量提供技术保证。2）试验方法：根据以往的施工经验结合工地现场的实际情况，拟定爆破试验参数，严格按照爆破试验的参数进行钻孔、装药、起爆网络的联结，对所有施工过程进行记录，爆破后组织爆破小组人员对爆破试验效果进行评价。提出改进措施，进行第二次试验，直至取得较好的效果，提出优化后的爆破参数。（4）爆破对已建临近建筑物及喷锚区影响试验1）试验目的：确定不同爆破类型爆破振动速度传播经验公式：V=K（Q1/3R）a中的参数K和a值；按照上述公式进行计算作为爆破设计最大单响药量的依据，预报振动速度。针对爆破距各被保护建筑物的距离确定爆破设计最大单响药量的控制指标。2）试验方法：在开挖爆破区周围布置测点，设置拾振器，测试仪器与起爆雷管同步启动进行测试；对所测的数据进行回归分析，获得爆破振动速度的衰减规律，并得出适合本标段开挖爆破的K和a值。3）振动监测：石方开挖爆破期间经常对爆破振动进行监测，对K和a值进行进一步修正，以保证开挖爆破对周围其它建筑物的影响见效的最小程度。（5）爆破效果检测1）试验目的：根据爆破试验确定的爆破参数，进行爆破后，对已经开挖成形的结构面，进行效果检测，从而科学的评价爆破参数和爆破效果，最终指导施工，达到保证安全和质量的前提下，加快施工进度。2）试验方法：①对基岩的表面调查和描述。②对基岩内部采用钻孔声波法检测。即在爆破前后测试其内部同一测点的声波波速，进行对比，按技术规范有关标准，判断有无爆破破坏影响。1.3.2洞室监测（1）地质和初期支护状态观测地质和初期支护状态观测在每次爆破及初期支护后进行，由施工技术人员会同监理工程师及地质人员，对围岩地质条件和初期支护状态予以定性评价，并现场确定：1）是否需要进行随机支护及随机支护类型与参数；2）系统支护施作时间的确定；3）是否需要进行超前支护及超前支护类型与参数；4）对已支护地段是否需要进行补强支护。（2）地质超前预报地质超前预报主要通过进行地质素描完成，部分有疑问的破碎地段还可打超前探洞了解围岩变化情况。地质素描由专职地质人员负责完成，地质素描后立即将地质资料反馈给技术管理人员，并提出相应地施工方案建议。地质素描应包括以下内容的描述：1）岩石名称、结构、颜色；2）层理、片理、节理裂隙、断层等各软弱面的形状、宽度、延伸情况、连续性、间距等，各结构面成因类型，力学属性、粗糙程度，充填的物质成分和泥化、软化情况；3）岩脉穿插情况及其与围岩接触关系，软硬程度及破碎程度；4）岩体风化程度、特点、抗风化能力；5）地下水的类型、出露位置、水量大小；6）围岩内鼓、弯折、变形、岩爆、掉块、坍塌的位置、规模、数量和分布；7）特殊地质条件描述；8）地质断面展开图或纵横剖面图。（3）周边位移量测周边位移量测通过收敛计量测，主要对洞身断层和破碎带进行监测，每个断面布置3个测点3条测线，特殊部位根据监理工程师指令和施工要求可作增减断面数目和调整断面位置。1.4塌方的预防及地下水处理1.4.1断层和破碎带处理为了保证开挖后导流洞的稳定，在洞进、出口及开挖遇到不良地质段开挖时，必须谨慎施工。为了查清岩石的地质情况，及时选定开挖方法及支护措施等，先进行勘探孔或导洞领先的开挖方法，提前了解开挖工作面前的地质条件，依据超前勘探资料和监测资料等，分析导流洞围岩的稳定性，及时进行相应的支护施工，对导流洞稳定有影响的地段，及时采取快速支护措施，同时备用足够的钢支撑，保证导流洞施工安全及施工质量。开挖时遇到断层及岩石破碎地段，严格按“短进尺、弱爆破、勤量测、强支护”原则进行施工。加强光爆质量、降低爆破单响，减小爆破振动对围岩的影响；加强安全监测工作，为围岩变化状态及时分析，为开挖和支护提供依据；预先准备钢支撑或格栅