钻爆法接应TBM优化方案.doc

钻爆接应TBM优化施工方案 1.工程概述2.钻爆法接应的必要性TBM设备于XXX开始进行工地组装，XX组装结束并开始步进，XXX步进至掌子面并进行洞内调试，XXX首次整机联动调试完成，XXX开始试掘进，截至XXX累计完成X，TBM运行X最高月进尺X，设备利用率在逐步提高，从目前的施工状况及实际工程施工需要出发，我部对施工进度进行了科学合理的分析：X段总长X，剩余X，按X强度计算，计划工期X，预计X前开挖完成；TBM设备中间检修及转场（1.5个月）后进入X段开挖，X段长X，按X强度计算，计划工期X个月，预计X开挖完成。TBM净掘进时间需要X，TBM在支洞转场检修X，TBM施工段全段贯通需要X，XTBM掘进作业能够全部完成，距工程通水还有X。由于TBM施工，主洞掘进、衬砌、灌浆采用顺序作业，TBM开挖结束后才能对X段进行模筑混凝土施工及灌浆施工， 1#支洞扩大洞室衬砌前准备及衬砌施工需要5.5个月时间，包括：TBM设备拆除、边顶拱衬砌、底板混凝土、回填灌浆等，因此主洞采用TBM法单独开挖作业无法满足通水条件工期要求。另外，主洞进口截至X日剩余X，预计X末开挖完成。后续的衬砌、灌浆工作需1X，预计X底施工结束，但受TBM的制约，进口连接建筑物施工将推迟至X中旬，也无法满足通水工期目标要求。因此，为满足通水工期目标的实现，采用钻爆法接应TBM施工是必要的。3.钻爆接应方案为满足通水工期目标的实现，利用主洞进口以及X支洞上下游共X个工作面采用钻爆法接应，以缓解TBM掘进工期的压力，钻爆法接应TBM施工方案如下：（1）主洞进口接应X，即桩号：，TBM掘进月平均进尺，钻爆法接应可节省个月工期，同时增加衬砌工作量，采用边开挖边衬砌施工，提前进行衬砌施工。另外，进口增加交通洞，连接井施工时保证主洞衬砌施工有运输通道。（2）支洞下游接应即桩号：上游接应，即桩号：；支洞共接应，TBM掘进月平均进尺，钻爆法接应可节省个月工期，同时增加衬砌工作量。3.1钻爆接应概况主洞进口接应，即桩号：，洞室岩性为黑云母花岗岩，设计图纸围岩类别见表3-1，采用原断面型式开挖，即马蹄形，开挖断面及支护参数详见图3-1，主要工程量见表3-2。支洞下游接应，即桩号：，上游接应，即桩号。洞室岩性为黑云母花岗岩，设计图纸围岩类别见表3-1，采用通过洞段断面型式开挖，即圆拱斜墙形，开挖断面及支护参数详见图3-2，主要工程量见表3-2。表3-1 围岩类别划分表工程部位桩号长度（m）设计围岩类别岩性备注表3-2 主要工程量表工程部位项目名称规格型号单位数量备注项目名称规格型号单位数量备注3.2编制依据（1）水利水电工程锚喷支护施工技术规范（SL377-2007）（2）水工建筑物地下开挖工程施工技术规范（SL378-2007）（3）爆破安全规程（GB6722-2003）（4）水利水电工程施工通用安全技术规程（SL398-2007）（5）水利水电工程施工组织设计手册（6）工程建设标准强制性条文3.3施工总布置3.3.1供风系统主洞进口接应段施工时主要用风设备为12台气腿式凿岩机，1台TK600A型混凝土湿喷机，其中YT-28气腿式凿岩机每台用风量：3m3/min， TK600A型混凝土湿喷机用风量为：10m3/min，经综合分析选用3台23m3/min电动空压机，备用1台23m3/min电动空压机，供风管道选8钢管。1#支洞接应段开挖时，在主、支洞交叉部位设立三通和球型阀控制向上游或下游供风（此处管路拐弯半径不小于3.54倍管径），开挖施工主要用风设备为12台气腿式凿岩机，1台TK600A型混凝土湿喷机，其中YT-28气腿式凿岩机每台用风量：3m3/min，TK600A型混凝土湿喷机用风量为：10m3/min，经综合分析选用1台23m3/min电动空压机、 1台40m3/min电动空压机，备用1台23m3/min电动空压机，供风管路采用8钢管。3.3.2施工通风主洞进口接应段施工总通风长度4259m，均采用全程压入式通风方式。桩号：X至洞口通风管换成国产优质1.8m软风管，每节风管长X，桩号：X向洞内采用1.5m优质软风管。洞口选用1台2132kW轴流通风机，桩号：X选用1台2110kW轴流通风机接力通风。 1#支洞接应段施工通风包括：支洞X、上游X、下游X。通风系统采用全程压入式通风方式，支洞采用一套2110kW轴流风机通风，主支洞交叉位置布置1台255kW轴流风机接力通风，同时向上下游供风。风管采用国产1.5m优质软风管，百米漏风率1.0%，摩阻系数0.015，每节长50m，悬挂在洞顶部位，风管转弯段采用刚性风管。3.3.3施工供水用2寸潜水泵从洞外供水井通过主供水管路向洞内水箱供水，再由水箱内潜水泵向开挖作业面供水。洞内供水的干管采用100mm钢管，供水钢管采用法兰连接，在干管上每150m设一个50mm带闸阀支管，以方便沿线喷射混凝土施工用水，支线采用50mm胶管。3.3.4施工排水洞内采用集中排水，每隔150m设立一个6m集水井，井内安装排污泵与主排水管道相联，主管路采用150钢管，水泵与主排水管道间安装逆止阀，防止弃水逆流。在洞口建污水处理池一座，施工污水排至污水处理池内，经处理达标后排放，达标水排到就近的河道内。3.3.5施工供电主洞进口接应段洞外用电采用在洞口附近的2台315kVA变压器，为满足洞内施工用电，高压电缆进洞，每1000m布置1台225kVA变压器。1#支洞接应段洞外用电采用布置在洞口附近1台315kVA、1台630 kVA变压器，为满足洞内施工用电，高压电缆进洞，在桩号：Z1+220.00m位置布置1台225kVA变压器。为满足特殊条件下用电需要，施工洞口各配备1台75kW柴油发电机。3.3.6喷射混凝土拌和系统（1）主洞进口接应段结合混凝土衬砌施工，主洞进口拆除原JS750型拌和站，在施工区重新安装一套HZS50型强制混凝土搅拌站，在搅拌站附近安装1座120t水泥罐、1座50t粉煤灰罐，由螺旋输送机送入搅拌站内。（2）支洞接应段混凝土搅拌采用JS750型强制式搅拌机拌制，混凝土运输采用6m3混凝土搅拌车，人工进行喷射。3.4钻爆开挖3.4.1爆破参数确定3.4.1.1光面爆破参数选择采用“新奥法”施工，全断面开挖，光面爆破技术。根据有关资料和施工经验确定本工程爆破参数，开挖前根据试验调整。光面爆破参数见表3-3，本工程岩石以中硬岩为主，施工时根据围岩类别不同进行适当调整。表3-3 光面爆破参数表岩石类别周边孔间距（cm）辅助孔间距（cm）周边孔抵抗线（cm）线装药密度（g/m）3.4.1.2爆破使用的炸药和雷管的类型本工程炸药主要选用2#岩石乳化炸药，爆破药卷直径为32mm。采用导爆管传爆，主爆孔由毫秒雷管引爆，周边孔由导爆索引爆。3.4.1.3装药方式、炮孔堵塞及起爆网络掏槽孔、辅助孔装药采用反向连续装药方式，周边孔采用反向不耦合装药。人工用木杆将药卷送入孔内，装好药后用粘土或其他符合规定的材料堵塞炮孔，堵塞长度不低于1/3炮孔深度。所有炮孔都装好药后，根据起爆顺序连网，最后汇总到一起与塑料导爆管绑扎在一起。3.4.1.4爆破钻孔的布置和爆破参数在钻爆施工前，首先进行爆破设计，根据施工段地质条件和施工方法，对钻孔直径、掏槽方式、钻孔角度、钻孔深度、炮孔间距、炮孔排距、光爆参数、装药量、起爆网络等进行设计，并选择有代表性的洞段35循环进行爆破试验，根据试验效果对爆破参数进行调整。（1）设计原则1）炮孔布置应有利于钻孔作业；2）充分提高炸药能量的利用率，减少炸药的使用量；3）采用光面爆破，控制周边孔的装药量，控制好开挖轮廓线；4）控制好起爆顺序，提高爆破效果；5）严格控制一次起爆药量，减小对围岩的破坏；6）控制好爆破石渣的块度及堆积度，提高装运效率。（2）主洞进口接应段爆破参数主洞进口接应段开挖断面为马蹄形，开挖洞径7.4m，采用钻孔台车配备YT28钻机钻孔。类围岩按每循环进尺3.0m设计，双层楔形掏槽方式，爆破参数见表3-4，炮孔布置形式见图3-3；类围岩按每循环进尺2.8m设计，单层楔形掏槽方式，爆破参数见表3-5，炮孔布置形式见图3-4。表3-4 主洞进口接应段类围岩爆破参数表炮孔名称起爆顺序孔径mm孔深m孔距mm药卷直径mm线装药密度g/m单孔装药量kg孔数个总装药量kg备注图3-3 主洞进口接应段类围岩炮孔布置图（单位：mm）表3-5 主洞进口接应段类围岩爆破参数表炮孔名称起爆顺序孔径mm孔深m孔距mm药卷直径mm线装药密度g/m单孔装药量kg孔数个总装药量kg备注图3-2 主洞进口接应段类围岩炮孔布置图（单位：mm）（3）支洞接应段爆破参数支洞接应段开挖断面为圆拱斜墙形，开挖洞径8.5m，采用钻孔台车配备YT28钻机钻孔。类围岩按每循环进尺3.0m设计，双层楔形掏槽方式，爆破参数见表3-6，炮孔布置形式见图3-5；类围岩按每循环进尺2.8m设计，单层楔形掏槽方式，爆破参数见表3-7，炮孔布置形式见图3-6。表3-6 1#支洞接应段类围岩爆破参数计算表炮孔名称起爆顺序孔径mm孔深m孔距mm药卷直径mm线装药密度g/m单孔装药量kg孔数个总装药量kg备注图3-3 1#支洞接应段类围岩炮孔布置图（单位：mm）表3-7 1#支洞接应段类围岩爆破参数计算表炮孔名称起爆顺序孔径mm孔深m孔距mm药卷直径mm线装药密度g/m单孔装药量kg孔数个总装药量kg备注掏槽孔1423.2350322.11429.4全断面开挖面积61.5m2，循环进尺2.8m，炸药单耗1.36kg/m3。辅助孔2423.0800321.9535.85辅助孔3423.0732321.651735.7辅助孔4423.0763321.652552.5周边辅助孔5423.0765321.653267.2周边孔6423.0553322400.6754429.7底板孔7423.0746321.95713.65合计158234图3-6 1#支洞接应段类围岩炮孔布置图（单位：mm）3.4.2主要施工方法隧洞开挖按照“新奥法”施工，采用光面爆破技术和锚护支护技术，并在施工中对围岩及时进行监控量测，以便采取其它合理的支护方式。开挖采用自制钻爆台车作为工作平台，电动空压机供风，YT-28型气腿式凿岩机钻孔，简易钻爆台车分为三层，各层根据钻孔数量来布置凿岩机。侧卸式装载机装渣，20t自卸汽车出渣，反铲清理开挖掌子面，推土机整平渣场。3.4.3爆破试验方案在进行隧洞开挖前期，选择23个循环作为爆破试验段，用于验证爆破参数与开挖效果的关系，以求得最佳爆破效果时的爆破参数，指导爆破作业。每次试验爆破后，检测光爆效果、开挖平整度、洞壁爆破裂缝、超欠挖情况、石渣粒径，及时调整爆破参数，以获得最佳爆破参数。3.4.4控制超欠挖措施选择合理的钻爆参数，制定严格的技术标准，保证隧洞超欠挖控制在技术规范允许的范围内。（l）根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配各种爆破器材，完善爆破工艺，不断提高爆破质量。（2）根据最近一轮爆破中得到的经验，对周边爆破的各项参数进行调整，以获得最佳效果。（3）提高画线打眼精度，尤其是周边眼的精度（周边眼精度直接影响超欠挖值）。因此，要认真准确测画轮廓线，测量误差控制在20mm以内。（4）提高装药质量，杜绝随意性，防止雷管混装。（5）断面检查及信息反馈：为了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖原因，配专职测量人员检查开挖断面，及时修正爆破设计，纠正误差。（6）建立严格的施工管理制度：在解决好超欠挖技术问题的同时，必须有一套严格的奖罚制度，用经济杠杆来调动施工人员的积极性，营造人人关心超欠挖，人人为控制超欠挖而努力。3.4.5质量保障措施（1）做好施工测量，严格按照设计图纸放样，操作手严格按照施工放样的孔位及设计坡度造孔，保证钻孔质量。（2）为更好地搞好光面爆破，对开挖质量进行严格的全方位检查。开挖前，对隧洞测量放样成果检查，开挖过程中，定期检测隧洞中心线误差。开挖完毕后，对洞室开挖断面的规格和开挖质量进行检查和验收。在开挖过程中，详细做好施工记录和施工大事记。施工记录的内容包括每遍炮的工作面进尺和爆破参数，实际开挖断面的测量成果与设计开挖断面的轮廓对比，每班的设备运行情况和检修记录，突发事件记录等。（3）严格执行合同文件中有关爆破的各种规定及相关的规范规定。（4）施工前及时进行爆破试验，选择合理的爆破参数进行施工。（5）在进行支护前对岩石开挖面用高压水冲洗，或用高压风冲干净，清除岩石碎片、尘埃、碎屑和泥粉，以便查清围岩中的软弱结构面，供地质编录及采取支护措施。冲洗作业紧随开挖进度进行，但冲洗面离工作面不小于10m。3.4.6安全保障措施（1）认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。（2）所有参加施工的人员必须接受岗前培训，否则不准上岗，特种作业人员必须持证上岗。（3）采用光面爆破技术，严格按设计装药量、结构进行装药，堵塞要密实，堵塞长度满足要求。洞室爆破个别飞石的安全距离，不得小于200m。（4）爆破作业统一指挥，统一信号，专人警戒并划定安全警戒区。爆破完成后，待有害气体浓度降低至规定标准时，方可进入现场处理哑炮并对爆破面进行检查，清理危石。清理危石应由有施工经验的专职人员负责，在施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。（5）设置足够的照明系统，照明要符合技术规范要求。（6）如在开挖的过程中出现少量的坍塌，在型钢和喷混凝土的上部决不允许出现空腔，空腔要及时采用混凝土进行回填处理。（7）交通频繁的施工道路、交叉路口按规定设置警示标志，开挖、弃渣场地设专人指挥。（8）定期召开安全生产会议，坚持每周班组安全活动。（9）在开挖工作面每班设置兼职安全员，检查施工安全工作。3.5支护施工在进行洞内、类围岩开挖施工时，由于此类围岩自稳能力较好，一般无需进行预支护，故采用“先挖后支”的程序，支护与开挖并行或随后进行。洞室开挖后，对洞室局部不稳定岩块或不利结构面，按照图纸要求，采用局部锚杆、钢筋网加固，然后进行喷射混凝土施工。3.5.1支护材料（1）水泥：喷射混凝土水泥采用42.5等级的普通硅酸盐水泥，并符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB175-2007标准的要求。（2）骨料细骨料：喷射混凝土采用坚硬耐久的中砂，细度模数为2.53.0，含水率控制在56%。粗骨料：喷射混凝土粗骨料采用耐久的碎石，粒径不大于10mm。（3）外加剂喷射混凝土外加剂满足GB50086-2001中的相应规定。在使用速凝剂前，做速凝剂与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验；采用几种外加剂复合使用时，遵照生产厂家使用说明书，做相应的性能试验和使用效果试验，经现场试验确定掺量。（4） 钢筋锚杆材料选用级螺纹钢筋，钢筋网采用直径8mm、屈服强度235MPa的光面钢筋焊接制成，钢筋网间距150200mm。（5） 水泥卷式锚固剂水泥基强度不低于42.5级，具有快凝、快硬、高强、微膨胀性能，提供的锚固力：半小时达到50KN以上、1小时达到80KN以上，后期强度稳定。3.5.2施工工艺及施工方法3.5.2.1岩石锚杆的施工岩石锚杆均采用快硬水泥卷锚杆，按施工图纸先测量放样，确定锚杆孔位，然后采用YT-28型气腿式凿岩机钻孔，孔向和孔深同设计要求，钻孔孔径42mm，根据孔长度，将一根锚杆所需的水泥卷式锚固剂，在药卷一端扎12个透气孔，一次性集中浸入清水中，6090s（以不冒气泡为准）后取出，地下水发育段，浸水3040s后取出。将浸水后的锚固剂依次装入锚孔中，钻孔内装满后，将锚杆插入。半小时后安装垫板，拧紧螺栓。3.5.2.2钢筋网的施工按施工图纸的要求和监理人的指示，在指定部位喷射混凝土前布设钢筋网。钢筋网在洞外采用8mm、屈服强度235MPa的光面钢筋（级钢筋）加工成片，网格尺寸为150150mm、200200mm，加工后运至洞内作业面，人工安装至洞壁上，距洞壁3050mm，钢筋网搭接长度不小于20cm，喷砼后，保护层厚度在40mm以上。3.5.2.3型钢钢架的施工钢架支撑均为HW150型钢型式，按照设计尺寸采用型钢冷弯机弯制，每榀钢支撑分5节加工制作，每节钢架两端设1501358mm连接钢板，各节钢架间用M22螺栓连接；钢架在测量断面后架立并与围岩贴靠紧密，空隙采用钢楔子楔紧，两侧底脚固定在1501358mm钢板上；对于钢架两榀之间设置25钢筋连接，间距不大于2.0m。每榀钢支撑设置不少于4点的锁定（含锁脚）锚杆，每点至少2根，锚杆与钢架支撑焊接成整体。型钢钢架施工工艺见图3-7。钢架加工欠挖处理准备测量锁脚锚杆25钢筋前期准备断面检查测量定位钢架拼装架立就位锁定设置纵向连接楔紧结束图3-7 型钢钢架施工工艺流程图3.5.2.4喷混凝土施工用TK600A型湿喷机按湿喷工艺进行喷射作业，分段分片依次进行，喷射顺序自下而上，侧墙喷混凝土层厚在10cm、拱部8cm以内可一次喷射完成，喷混凝土层厚边墙大于10cm、拱部大于8cm时，分二层喷射，下层在上层喷混凝土终凝后进行。钢筋网、钢支撑喷射混凝土保护层厚度不小于40mm，型钢钢架与围岩之间用喷射混凝土充填密实。喷射作业开始时，先送风，后开机，再给料；结束时，待料喷完后，再关风。向喷射机供料应连续均匀，机器正常运转时，料斗内应保持足够的存料，保持喷射机工作风压稳定，满足喷头处的压力在0.1MPa左右；喷射作业完毕或因故中断时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。喷射手应经常保持喷头具有良好的工作性能，使喷头与受喷面垂直，且保持在0.61.0m的距离。锚喷施工工艺流程见图3-8。钢筋网安装型钢钢架加工型钢钢架安装钢筋网制作初喷混凝土测量、布点钻孔锚杆加工锚杆施设复喷混凝土检 验图3-8 锚喷施工工艺流程图3.5.3质量保证措施（1）锚杆施工1）锚杆采用的钢筋型号和材质符合设计要求。2）锚杆孔的开孔按施工图纸布置或监理人现场指定的钻孔位置进行，其孔位偏差不大于100mm。3）锚杆孔向满足施工图纸要求，系统锚杆的孔向垂直于开挖面，局部加固锚杆的孔向与可能滑动的倾向相反，其与滑动面的交角大于45。4）锚杆孔深度达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于50mm。（2）喷射混凝土1）喷射混凝土配合比，通过室内试验和现场试验选定，并符合施工图纸要求，喷射混凝土的强度符合施工图纸要求。2）喷射顺序自下而上，分层喷射时，后一层在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再行喷射，先用风水清洗喷层面；喷射作业紧跟开挖工作面，混凝土终凝至下一循环放炮时间不少于3h。（3）型钢拱架施工1）立柱不得置于浮渣上，支撑与围岩之间必须楔紧，相邻钢支撑连接牢固；2）钢支撑与围岩之间的空隙必须用喷射混凝土充填密实；3）先喷钢支撑与围岩之间的混凝土，后喷钢支撑之间的混凝土；4）钢支撑必须被喷射混凝土全部覆盖，并具有40mm以上保护层。3.5.4安全保证措施（1）施工前，认真检查和处理锚喷支护作业区的危石，施工机具布置在安全地带。（2）施工中，定期检查电源线路和设备的电器部件，确保用电安全。（3）喷射机、水箱、风包等进行密封性能和耐压试验，合格后方可使用。喷射混凝土在施工作业中，要经常检查出料弯头、输料管和管路接头等有无磨薄、击穿或松脱现象，发现问题，及时处理。（4）处理机械故障时，必须使设备断电、停风；向施工设备送电、送风前，通知有关人员。（5）喷射作业中处理堵管时，将输料管顺直，必须紧按喷头，疏通管路的工作风压不得超过0.4MPa。（6）喷射混凝土施工用的工作台架牢固可靠，设置安全栏杆。（7）非操作人员不得进入正进行施工的作业区。施工中，喷头和注浆管前方严禁站人。（8）检验锚杆锚固力遵守下列规定：1）拉力计必须固定可靠；2）拉拔锚杆时，拉力计前方或下方严禁站人；3）锚杆杆端一旦出现颈缩时，及时卸荷。（9）防尘1）喷射混凝土施工采用湿喷工艺；2）加强作业区的局部通风；3）喷射混凝土作业人员，采用个体防尘用具。（10）洞内电、气焊作业区，设有防火设施和消防设备。4.进度计划4.1循环进尺根据本工程工期要求、围岩类别、工程地质条件及配备的施工设备，分别确定各类围岩的循环进尺，不同围岩的循环进尺见表4-1。表4-1 各类围岩循环进尺表围岩类别备注4.2计划安排1#支洞下游接应1050m，即桩号：D136+507137+557，设计图纸为类围岩，计划2013年9月15日开始钻爆施工，锚喷支护及时跟进，至2014年4月16日施工结束，历时214天，月开挖强度150m。1#支洞上游接应450m，即桩号：D136+037135+587，设计图纸为a类围岩，计划2013年10月12日开始钻爆施工，锚喷支护及时跟进，至2014年1月9日施工结束，历时90天，月开挖强度150m。主洞进口接应1000m，即桩号：D130+437131+437，设计图纸为、b类围岩，计划2014年1月16日开始钻爆施工，锚喷支护及时跟进，至8月15日施工结束，历时212天，月开挖强度143m。5.强制性条文摘录5.1水工建筑物地下开挖工程施工规范SL378-200711.1.1 地下洞室开挖施工过程中，洞内氧气体积不应少于20%，有害气体和粉尘含量应符合表11.1.1 的规定标准。12.4.5 洞内电、气焊作业区，应设有防火设施和消防设备。13.2.11 爆破完成后，待有害气体浓度降低至规定标准时，方可进入现场处理哑炮并对爆破面进行检查，清理危石。清理危石应由有施工经验的专职人员负责实施。5.2水利水电工程土建施工安全技术规程SL