【水利水电】陈灵利 教材精讲班教案 23-第1篇-第3章-3.1.3-石方开挖技术-3.1.5-地下工程施工

3.1.3石方开挖技术一､开挖方法1.爆破法开挖石方的基本工序有: 1.钻孔､ 2.装药､ 3.起爆､ 4.挖装 5.运卸等｡2.爆破类型方法概念特点适用范围优点缺点(1)浅孔爆破孔径小于75mm､深度小于5m

的钻孔爆破操作简单,便于控制开挖

面的形状和规格生产效率较低适应各种地形条件(2)深孔爆破孔径大于75mm､孔深大于5m

的钻孔爆破钻孔工作量较小,单位耗

药量低,劳动生产率高,

并可简化起爆操作过程及

劳动组织钻孔设备复杂,设备费高大型基坑开挖和大

型采石场开采的主

要方法,深孔爆破

法一般适用于Ⅶ~XⅣ级岩石深孔爆破的主要参数有:台阶高度H､钻孔直径d､底盘抵抗线Wd､炮孔间距a和排距b､超钻深度△H､钻孔深度L､堵塞长度L2及单孔装药量Q｡爆破类型—其他方法洞室爆破法专门设计开挖的洞室或巷道内装药爆破严禁在设计建基面､设计边坡附近采取洞室爆破法或药壶爆破法施工预裂爆破法沿设计开挖轮廓钻一排预裂炮孔,在开挖区未

爆之前先行爆破,从而获得一条预裂缝达到保护保留岩体或邻近建筑物免

受爆破破坏目的光面爆破法光面爆破是利用布置在设计开挖轮廓线上钻一排光面爆破炮孔,在进行主体开挖部分的爆破,然后爆破设计开挖轮廓线上的光面爆破炮孔,将作为围岩保护层的“光爆层”

爆除,从而获得一个平整的洞室开挖壁面｡二､基础开挖1)基础保护层厚度岩石基坑开挖遵循“自上而下分层开挖”的原则,主要采用深孔爆破｡设计边坡轮廓面采用控制爆破｡由于爆破不可避免地对保留岩体产生损伤,形成爆破损伤影响区,故在建基面(与水工建筑物直接相连的基岩面)以上应留有一定厚度的基础保护层｡保护层厚度由台阶爆破孔底以下的破坏深度的爆破试验确定｡不具备试验条件时,可以参考《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》DL/T53892007所列值,见表｡基础保护层厚度岩体特性完整和坚硬的岩体较完整､较破碎和较坚硬的岩体破碎和较软的岩体H/D253040注:H为保护层厚度,D为台阶爆破孔底部的装药直径｡2)保护层分层爆破开挖岩体特性完整和坚硬的岩体较完整､较破碎和较坚硬的岩体破碎和较软的岩体第一层爆破孔孔底距水平建基面不应小于1.5m,药卷直径应小于40mm;应采用浅孔台阶爆破法第二层爆破孔孔底距水平建基面不宜小于0.5m爆破孔孔底距水

平建基面不宜小于0.7m第三层爆破孔不应穿过水平建基面爆破孔不应穿入距水平建基面0.2m的范围内,剩余0.2m厚的岩体应进行撬挖爆破孔与水平建基面的夹角不应大于60°,药卷直径不应大于32mm｡应采用单孔起爆方法｡《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》DLT53892007推荐的保护层一次爆破开挖法有三种:(1)沿建基面采用水平预裂爆破,上部釆用水平孔台阶爆破或竖直浅孔台阶爆破｡(2)沿建基面采用水平光面爆破,上部采用水平孔台阶爆破｡(3)孔底无水时,可采用垂直(或倾斜)浅孔,孔底加柔性或复合材料(锯末､发泡材料等)垫层的台阶爆破｡三､爆破后检查爆破后人员进入工作面检查等待时间应按下列规定执行:1.明挖爆破时,应在爆破后5min进入工作面;当不能确定有无盲炮时,应在爆破后15min进入工作面｡2.地下洞室爆破应在爆破后15min,并经检查确认洞室内空气合格后,方可准许人员进入工作面｡3.拆除爆破应等待倒塌建(构)筑物和保留建(构)筑物稳定之后,方可准许人员进入现场｡四､爆破有害效应控制1)爆破有害效应为防范和控制爆破飞石､爆破振动､空气冲击波,一般根据情况对安全控制距离进行计算,以便确定警戒范围和安全保护措施｡衡量爆破振动强度的参数包括位移､速度和加速度等,质点峰值振动速度与建筑物的破坏程度关联性较强,故普遍采用质点峰值振动速度作为安全判断指标｡锚索灌浆､锚杆灌浆､喷混凝土的强度达到设计强度的70%以前,其20m范围内不允许爆破｡冲击波包括空气冲击波和水中冲击波｡空气冲击波超压达到一定量值后,会导致影响范围内的建筑物破坏和人体器官损伤｡空气冲击波的破坏范围比爆破振动飞石破坏范围要小,故工程爆破安全距离是由爆破振动和飞石控制｡水下爆破产生的水中冲击波对影响范围内的水中人员､船舶､水生物有损害｡

2)飞石安全距离《爆破安全规程》GB6722-2014对飞石安全距离规定了最小值,部分指标见表｡爆破飞石对人员的安全运行距离(露天岩石爆破)爆破方法最小安全允许距离(m)棵露药包爆破法破大块400浅孔爆破法破大块300浅孔台阶爆破200(复杂地质条件下或未形成台阶工作面时不小于300)深孔台阶爆破按设计,但不小于200洞(硐)室爆破按设计,但不小于300爆破公害的控制与防护措施有4个方面:(1)在爆源上控制,削弱公害强度｡(2)在传播途径上控制,削弱公害强度｡(3)在保护对象上进行防护,防止公害损伤(破坏)｡(4)在管理措施上进行控制,防止公害损伤(破坏)｡【强化练习】重要建筑物附近的基坑岩石采用爆破开挖时,应先进行()｡【2016】A.浅孔爆破B.深孔爆破C.预裂爆破D.光面爆破答案:C解析:预裂爆破是沿设计开挖轮廓钻一排预裂炮孔,在开挖区未爆之前先行爆破,从而获得一条预裂缝｡水工建筑物岩石建基面保护层可采用()爆破方法施工｡【2020】A.分层B.分段C.分区D.分块答案:A解析:本题考查的是建基面保护层爆破｡建基面保护层可采用水平预裂､柔性垫层一次爆破法或分层爆破方法｡可适应各种地形条件,便于控制开挖面的形状和规格的爆破方法是()｡A.浅孔爆破法B.深孔爆破法C.洞室爆破法D.光面爆破法答案:A解析:浅孔爆破法能均破碎介质,不需要复杂的钻孔设备,操作简单,可适应各种地形条件,而且便于控制开挖面的形状和规格｡小结3.1.4锚固技术一､锚固技术(一)方法在天然地层中的锚固方法以钻孔灌浆的方式为主｡在人工填土中的锚固方法有锚锭板和加筋土两种方式｡二､锚固的应用领域边坡稳定工程､深基坑工程与抗浮工程､抵抗倾覆的结构工程､地下工程和冲击区的抗浮与保护等｡三､地下洞室的锚固锚喷支护包括:锚杆支护､喷射混凝土支护､钢筋网支护､预应力锚索支护等｡【强化练习】在天然地层中的锚固方法以()的方式为主｡A.钻孔灌浆B.帷幕灌浆C.固结灌浆D.接触灌浆答案:A解析:在天然地层中的锚固方法以钻孔灌浆的方式为主｡3.1.5地下工程施工1.规模分类水工地下洞室按照倾角(洞轴线与水平面的夹角)可划分为平洞､斜井､竖井三种类型｡平洞:倾角小于等于6°斜井:倾角6°〜75°;6°<缓斜井≤48°;48°<斜井<75°竖井:倾角大于等于75°地下工程按其断面大小可分为小断面､中断面､大断面和特大断面五类｡表3.1.4地下工程按断面尺寸的洞室分类断面分类断面面积A（m2）跨度B（m）特小断面≤10≤3小

断

面10<A≤253<A≤5中断面25<A≤1005<A≤10大断面100<A≤22510<A≤15特大断面>225>152.洞口开挖洞口开挖洞口开挖前,应对洞口岩体稳定性进行分析,确定开挖方法､支护措施和洞口边坡加固方案｡洞口削坡应自上而下分层进行｡洞脸开挖前应对开挖范围外影响安全的危石进行处理,设置排水设施,必要时可在洞脸上方设置柔性防护网或加设挡石栏栅｡随坡面下挖,做好坡面和洞脸加固｡ 3.平洞开挖平洞开挖应根据围岩类别､工程规模､工期要求､支护参数､施工条件､出渣方式等确定｡采用预先贯通导洞法施工情况:(1)地质条件复杂,需进一步查清;(2)为解决排水或降低地下水位;(3)改善通风和优化交通开挖循环进尺应根据围堰情况､断面大小和支护能力､监测结果等条件进行控制,在Ⅳ类围岩中一般控制在2m以内,在Ⅴ类围岩中一般控制在1m以内｡4.竖井和斜井开挖斜井与竖井开挖斜井开挖应综合分析地质条件､结构布置､断面尺寸､坡度､长度､交通条件等因素选择开挖方法和施工设备｡斜井倾角为6°~30°时,宜采用自上而下全断面开挖｡倾角为30°~45°时,可采用自上而下全断面开挖或自下而上开挖;采用自下而上开挖时,应有扒渣和溜渣设施｡倾角为45°~75°时,可采用自下而上先挖导井､再自上而下扩挖,或自下而上全断面开挖｡5.掘进机开挖全断面隧洞掘进机(简称TBM)是一种专用的开挖设备,它利用机械破碎岩石的原理,完成开挖､出渣､衬砌､回填灌浆等工序的平行连续流水作业,连续不断地进行掘进｡按照破碎岩石的方法,