第9章 施工支洞、引水隧洞及压力管道土石方开挖及支护

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⑷洞内测量

① 隧道轴线控制,直线段在隧洞的两侧各安装1台激光指向仪,利用两条平行于隧洞轴线的激光进行轴线的控制。

②在洞内掘进时,曲线段用曲线偏角法进行测设,用导线法给掘进面进行对中,画出轴线和开挖轮廓线的位置,以便于施工。

③ 高程随洞的进尺,在洞口进去每100m的位置设水准点一个。

③ 导线点选定后,在每个点位上要埋设标志,洞底标志是在洞底钻孔深 0.3m,用混凝土灌入钢筋,锯—“十”字,上加保护盖。 9.5.3 隧洞开挖施工 9.5.3.1 隧洞开挖施工程序

凿岩台车就位→钻孔→装药车就位→装药、堵塞→爆破网络敷设和起爆→通风排烟→安全支护→出碴→进入下一循环钻爆施工。 9.5.3.2 开挖施工方法

隧道洞室开挖以“新奥法”为准则,采用光面爆破、喷锚支护和施工测量等手段进行全断面开挖。并及时实施支护,同时加强对支护的变形监测。

开挖爆破采取“采用柱状掏槽”方式,利用Rocket boomer 281凿岩台车进行钻孔。

装药采用BCJ-2装药车(生产能力为15~20kg/min)进行装药和堵塞,毫秒微差爆破网络的起爆方式进行钻爆施工,出碴采用LZL-120履带式立爪装载机装碴配合V型轨道式矿车辅助轨道式电瓶车以提高和加快出碴速度,爆破开挖的合格石料用于混凝土粗细骨料的加工,不合格的爆破石碴根据工程师的指令运送到指定的弃料场按要求进行堆放。为加快出碴速度和避免流水作业各工序穿插的相互干扰,洞外卸碴平台和洞内距离开挖面100~150m的范围内设置上下行双线轨道,以解决交通运输的矛盾。

同时,在出碴前应对工作面进行检查和清理,检查是否存在有未爆炸的炸药存在,清除所有危岩和松动的岩块以及未爆炸的瞎炮,即进行排险处理,以避免造成人身伤害和以外事故的发生。并且及时绘制工程地质详图。 9.5.3.3 循环作业时间

开挖作业循环按照钻孔爆破、出碴及支护等各工序间采用流水交叉作业方式进行施工。以II类围岩、开挖面积为13.84m2的洞身段为例,其隧道开挖作业循环时间见下表。

隧道洞室开挖作业循环时间表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 作业项目 凿岩台车就位 钻孔 凿岩台车退出 装药台车就位 装药 装药台车退出 爆破散烟 清理撬挖 出碴 时间(60min/h) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 备注 30min 180min 30min 15min 60min 30min 30min 30min 240min 10 11 支护 其他(轨道铺设) 60min 15min ① 循环作业主要参数:循环进尺2.5m,循环作业时间720min(12h); ② 施工进度指标:日循环数2循环/day,日进尺5m。 9.5.3.4 钻爆设计

爆破设计原则:尽量提高炸药能量利用率,以减少炸药用量;为减少对围岩的破坏,采用光面爆破,控制好开挖轮廓;控制好起爆顺序,提高钻爆效果;在保证安全的前提下,尽可能提高掘进速度,缩短工期。

本工程隧洞以II、III类围岩为主。本爆破设计以II类围岩进行设计。 ⑴爆破方法

爆破采用由塑料导爆管串、并联形成爆破网络,以毫秒延发雷管实现微差爆破。炸药采用2#岩石铵梯炸药。开挖爆破设计见附图。

⑵掏槽方式:采用柱状掏槽,进行全断面开挖。 ⑶计算炮眼数:

其中:开挖面积S=13.84m2

单位耗药量取q=1.2kg/m3,炸药单耗取值应经过实地爆破后进行修正。 α=0.5 γ=0.78

N≈42(个)。 ⑷炮眼孔径及深度

采用1个大直径中空直眼掏槽,孔径为φ110。其余爆孔直径采用φ40孔,上下、左右炮眼间的距离40cm。每一循环计划进尺为2.5m,故掏槽眼及底眼深度=2.6m,辅助眼、周边眼深度=2.5m。

⑸光面爆破参数

最小抵抗线W=(7~20)D=(7~20)40=280~800mm,W取70cm。

周边孔炮孔间距a=(0.6~0.8)W=(0.6~0.8)700=420~560mm,a取50cm。 单孔装药量:线装药密度Qx=qaW=1.2×0.5×0.7=0.42kg/m

⑹辅助眼按等间距布置,最小抵抗线W约为炮眼间距的60%~80%。辅助眼间距取90cm。

⑺每一循环装药量Q的计算及炮眼装药量的分配

Q=q·V; q=1.2kg/m3 V=13.84×2.5=34.6m3 Q=1.2×34.6=41.52kg

根据施工经验及相关数据参考,N取46个。其中掏槽孔4个,辅助孔15个,周边孔20个,底板孔7个。

掏槽孔的炸药用量:=1.13kg/孔

周边孔的平均炸药用量:qp=aWlp(0.5~0.9)q=0.525~0.94kg/孔,取0.94kg/孔 底板孔的平均炸药用量:qf=(1.1~1.2)Q/N=0.99 kg/孔 辅助孔的炸药用量:qn=0.75kg/孔 ⑻装药结构:

本工程爆破主要采用2#岩石硝铵炸药,爆力为320cm3,猛度为12mm。掏槽孔及主爆孔使用Φ32mm标准药卷,周边孔为增加不耦合系数,使用Φ25mm小药卷。在装药结构方面,主爆孔及掏槽孔均为连续装药,周边孔用小药卷间隔装药。为了克服孔

底部位的阻力,使光爆层能较容易脱离岩体,可在周边孔孔底放1节Φ32mm的标准药卷。

1.堵塞段 2.中间装药 3.底部增强装药

光爆孔装药结构图

⑼爆破顺序

起爆顺序:由掏槽孔→辅助孔→周边孔→底孔的顺序分段起爆。

以上爆破参数的选定仅供参考,施工中还需通过实地进行爆破试验并报工程师批准后确定,洞挖施工按照爆破试验确定的参数进行钻爆施工。IV类围岩洞身段可根据其爆破参数做相应的调整。

⑽A型断面炮孔布置图

9.5.3.5 施工工艺

隧洞开挖及支护施工工艺见如下框图。

II、III类围岩开挖及支护施工工艺流程:

施工准备

测量放样

钻孔爆破

出 碴

随机支护

下一循环

9.5.3.6 主要开挖作业措施

1)II、III类围岩开挖工艺作业措施

开挖准备:洞内风、水、电就绪,施工人员、机具准备就位。并提前进行爆破参数试验,以确定适宜的爆破参数,爆破参数在实际施工中,还要不断通过生产爆破的具体情况予以优化、调整,以达到良好爆破效果。

测量放线:洞内导线控制网测量采用全站仪进行。施工测量采用光电测距仪配水准仪进行。测量作业由专业人员实施,每排炮后进行设计规格线测放,断面测量滞后开挖面10~15m,按5m间距进行,每个月进行一次洞轴线及坡度的全面检查、复测,确保测量控制工序质量。同时,随隧洞开挖、支护进度,每隔20m在两侧洞壁及洞顶设一桩号标志。

钻孔作业:由熟练的钻孔技工严格按照测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线和钻爆设计参数进行钻孔作业。钻孔分区、分部位定人定位施钻,实行严格的钻孔操作手作业质量经济责任制。每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查。周边孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm,其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。

装药爆破:隧洞断面较大,炮工在钻孔平台上按钻爆设计参数装药。辅助孔采用φ32mm药卷连续装药,周边孔采用φ25mm药卷间隔装药;孔口用砂袋或炮泥堵塞严实,装药完成后,由技术员和专业炮工分区分片检查,联结爆破网络,撤退工作面设备、材料至安全位置。

通风散烟及除尘:由风机通风,把爆破后产生的烟尘、废气排出洞外,并辅以掌子面喷水雾降尘等综合治理措施。

安全处理:爆破后,用反铲清除掌子面及边顶拱上残留的危石及碎块,保证进入人员及设备的安全,岩面破碎洞段在进行安全处理后,可先喷一层5cm厚砼,出碴后再次进行安全检查及处理。在整个施工过程中,设专职安全员每天进行安全检查,发现问题及时处理。

出碴及清底:洞内出碴采用LZL-120履带式立爪装载机装碴配合V型轨道式矿车辅助轨道式电瓶车以提高和加快出碴速度,洞外ZL50装载机配15t自卸汽车运输至弃碴场(周期性)。出碴完毕后,人工处理迎头面安全,并清除掌子面下部残碴,为下一循环的开挖创造条件。

围岩支护:每排炮开挖结束后,对稳定性差的岩体及时进行随机砂浆锚杆支护,III类围岩设计系统锚杆、挂钢筋网及喷砼支护滞后开挖作业面20~30m。II类围岩不大于150m。

安全监测:开挖5~10m后,随开挖进度设置围岩收敛监测断面,Ⅲ类围岩观测断面间距50m,观测频次按规范要求进行,观测成果及时整理分析,发现异常情况,及时上报发包人、设计及监理研究处理。对特控爆破的区域,设置动态观测点,对爆破振动情况进行监测,每次爆破后及时整理观测成果,以指导爆破施工。

2)Ⅳ类围岩开挖工艺作业措施

Ⅳ类围岩除按II、III类围岩施工工艺和方法施工外,还需采取以下措施: 地质探察:在开挖过程中,加强地质跟踪及超前预报,利用Ⅰ部开挖工作面超前或钻勘探孔进行勘探摸清围岩性状,以便采取恰当的施工程序及措施,保证围岩稳定,勘探孔最小长度15m,孔径不小于54mm。

超前支护:Ⅳ类围岩开挖钻孔前,应采取超前锚杆或超前注浆小导管进行超前支护。

钻爆作业:按照“短进尺、弱爆破、少扰动”的原则施工。开挖按浅孔、小药量、多循环钻爆,循环进尺IV类围岩按1.0~1.5m。爆破崩落孔采用φ32mm药卷装药,周边孔采用φ25mm药卷间隔装药。

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