全引水隧洞与临时设施施工方案-隧洞开挖施工方法

引水隧洞与临时设施施工方案-隧洞开挖施工方法1.隧洞开挖施工方法1.1.工程特性本工程承担引水隧洞总长5400m，隧洞桩号0+550.00m～5+950.00m（其中2+098.712～2+236.237为倾角50º的斜井），隧洞坡度以斜井为界限，斜井进口上游i=0.003、斜井出口至下游i=0.00381；围岩类别以Ⅲ类为主，Ⅳ、Ⅴ类次之；Ⅲ类围岩断面为4.1×5.6m（宽×高）、衬厚20cm的马蹄形；Ⅳ、Ⅴ类衬砌为圆形，直径4.5m，衬厚分别为：Ⅳ类围岩40cm、Ⅴ类围岩60cm。安宁河东支断裂带采用钢管衬砌，长500m，内径4.0m，砼衬砌厚60cm。为完成本标段的工程内容，分别设计1#、2#及3#施工支洞，并于栗冶公路连接。1#及2#施工支洞已由我单位承担施工，3#支洞设计长度为529m，断面尺寸为4.5m×4.0m（宽×高）的直墙圆拱型。各施工支洞承担的主洞工程量见下表各施工支洞承担主洞工程量表项目单位1#2#3#支洞长度m376399529主、支洞交点桩号m1+657.6733+113.6965+294.253支洞坡度%0.670.270.5控制段长度上游1107.675877.459700下游578.5621480.557655.7471.2.施工方法及资源配置根据本隧洞的施工条件和工程特点，拟采用钻爆法无轨运输施工方案，实施掘进（钻眼、装、运），支护（拌、运、锚、喷射砼）、砼衬砌（拌、运、灌、捣）一条龙机械化施工作业。在施工中贯彻“光面爆破是基础，锚喷支护保安全，围岩量测明情况，施工通风出效率”的工作思路。按“新奥法”施工技术组织施工，采用光面爆破。施工中边挖边护，加强施工监控量测和超前地质预报，并根据量测反馈的围岩变形信息，及时按工程师指示调整支护参数。开挖采用YT-28气腿式风钻钻孔，人工装药、采用2#岩石硝铵炸药，毫秒雷管、塑料导爆管非电起爆，光面爆破法施工；地质条件较差部位施工遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”的施工原则。出碴采用装载机配自卸运输车，直接运输至指定弃碴场。计划每个施工区各投入自卸运输车6台、装载机2台、挖掘机1台。根据本隧洞开挖断面的特点，钻孔采用自制钻孔台架人工钻孔。每个作业区开挖作业共分两个作业组（即上、下游）、每个作业组按三班制施工。每个工区开挖计划投入人力共126人，其中含后勤及队级管理人员。每个掌子面配YT-28气腿式风钻20台。1.3.施工工艺流程1.3.1.Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖施工引水隧洞工程围岩以Ⅲ类为主，岩石完整性较好。施工时采取全断面一次爆破开挖成型，爆破后视围岩具体情况，采取随机锚喷支护。Ⅳ类围岩偏好地段，拟采用全断面一次爆破开挖成型，爆破后视具体情况进行相应的支护。此两种情况下开挖作业流程如下图《隧洞Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖作业流程》所示。隧洞Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖作业流程相应的施工作业循环时间项目名称（Ⅲ/Ⅳ）持续时间（Ⅲ/Ⅳ）累计时间测量放样60/60min60/60min钻孔300/240min360/300min装药爆破60/60min420/360min通风散烟60/60min480/420min安全处理及支护120/180min600/600min出碴120/120min720/720minⅢ、Ⅳ类围岩采用2.5m长钻杆造孔，平均钻孔深度分别为2.3m、2m每排炮进尺分别为2m、1.7m；从上表看出每天完成2个循环，则每天进尺分别为4m、3.4m，综合不可预见因素对施工的影响，拟计划安排每月进尺100m。1.3.2.Ⅳ类破碎地段、Ⅴ类围岩开挖施工本标段Ⅳ～Ⅴ类围岩出现在过紫马沟地段和表浅部围岩，开挖时一般地段采用全断面法开挖，但在施工时严格遵循“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、及时封闭”的施工原则，开挖后及时进行系统锚喷支护。在遇到结构及稳定性差、成洞条件困难的特殊地段时，开挖采用上下断面台阶法施工；首先进行上半断面开挖，开挖后立即进行支护，支护完成后，再进行下半断面开挖。必要时采用本部分4.6节不良地质地段的施工方法（见后述）。其作业流程如下图《隧洞Ⅳ类破碎地段、Ⅴ类围岩开挖作业流程（全断面）》所示。隧洞Ⅳ类破碎地段、Ⅴ类围岩开挖作业流程Ⅳ、Ⅴ类围岩一般地段开挖作业循环时间见下表：Ⅳ、Ⅴ类围岩一般地段开挖作业循环时间项目名称持续时间累计时间测量放样60min60min钻孔300min360min装药爆破60min420min通风散烟60min480min安全处理及支护180min660min出碴120min780minⅣ、Ⅴ类围岩采用平均钻孔1.5m，每排炮平均进尺1.2m；每天约完成2个循环，则每天进尺2.4m，综合涌水等不可预见因素对施工的影响，拟计划安排每月进尺60～70m。1.3.3.光面爆破施工工艺流程在隧道洞挖施工中，均采用光面爆破施工技术。它是一种主要控制周边孔的间距和装药量来有效控制超欠挖的施工技术。施工中，周边孔间距按40cm设置、采用竹片间隔装药。光面爆破施工工艺流程见下图《光面爆破施工工艺流程框图》。光面爆破施工工艺流程框图1.4.施工工艺要点1.4.1.施工测量在隧洞开挖时，除每隔20～50m设置中心桩及水准基点外，每排炮钻孔前，按设计断面尺寸进行施工放样，采用红铅油划出开挖轮廓线并按钻爆设计图布设炮孔，同时在两侧边墙及拱顶标注腰线（水平线）和中心线作为指导开挖的依据。1.4.2.施工控制测量1、洞内控制测量采用以下两种导线：（1）施工导线：在开挖面向前推进时，用以放样指导开挖的导线（中心线），每个20～50m设一砼固定桩。（2）复合导线：当隧道掘进100～300m时，为了检查隧洞的方向是否与设计相符，设置边长50～300m精度较高的复合导线，与施工导线进行闭合测量。2、测量作业实施计划（1）选派具有丰富测量经验的测量工程师负责隧洞测量。（2）洞内联测选在无风、无烟尘、无干扰视线良好的情况下进行。（3）洞外三角网或导线测量采用闭合环精密平差法测量并计算测量成果，高程按二级标准测量、测量时选择无风及气压稳定的天气进行。（4）测量成果坚持换手复测制，洞内控制测量采用闭合环方式。3、贯通测量隧洞贯通后，组织同一标段及其它不同标段测量人员一起到现场进行贯通测量，进行平差后，按监理工程师指示，共同协商误差调整方案。1.4.3.钻爆工艺采用全断面光面爆破法开挖，施工的关键工艺是光面爆破。光面爆破按照我公司“隧洞全断面开挖光面爆破工法”作业，此工法能够有效地控制周边开挖轮廓，减少对围岩的扰动，保持围岩稳定，有效控制超欠挖，提高工程质量和进度，确保施工安全。1.4.3.1.钻爆设计Ⅲ类围岩拟采用全断面预留光爆层光面爆破法开挖，Ⅳ～Ⅴ类围岩一般采用“短进尺、弱爆破，全断面开挖”的方法，特殊地质地段采用上下断面短台阶法开挖，上、下断面间隔3～4m，示意图见下图《短台阶法开挖侧面示意图》。软弱围岩段开挖坚持“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测，稳妥前进，不留隐患，确保安全”的施工原则。短台阶法开挖侧面示意图1、钻爆设计的原则（1）炮孔布置适合钻孔台架钻孔。（2）减少炸药用量，提高炸药的爆破效果。（3）采用光面爆破，尽量减小对围岩的扰动，控制好开挖轮廓。（4）在保证安全的情况下，提高隧洞掘进速度，缩短施工工期。2、爆破器材的选定炸药：根据岩石强度不同选用不同爆速的炸药，有水地段用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。雷管：采用毫秒雷管、塑料导爆管非电起爆。3、炮眼布置及装药结构根据开挖断面大小，为施工方便，均采用楔形掏槽，Ⅲ类围岩及Ⅳ类围岩偏好地段拟钻孔深2～2.3m，Ⅳ类地质破碎地段及Ⅴ类围岩拟钻孔深1.7m；周边光爆、孔距40cm。周边眼的装药结构采用两种形式：掏槽孔、掘进孔采用偶合装药，周边孔采用不偶合装药结构，使用φ25×200小直径炸药间隔绑扎装药结构，炮眼直径为40mm，不偶合系数一般在1.4～2.0范围内，在比较破碎的围岩地段，采用双传爆线。另一种装药结构为间隔装药结构，装药后将炮泥堵塞在与炸药相接的部位。根据本标段的地质及断面类型的划分情况，拟采用的钻爆设计。1.4.3.2.爆破作业1、钻孔钻孔严格按照测量点出的炮眼位置及数量进行施工，特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及个数，未经主管工程师的许可不得随意改动。准确定位凿岩机钻杆，确保钻孔位置及孔向，其中孔位偏差不大于5cm，孔向偏差不大于3º。同类炮眼钻进深度要达到设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。同时认真进行清孔，将所有炮孔中的残碴积水排除干净，用高压风吹净尘沫。钻孔完成后由质检人员对孔数、孔位、孔向及孔的清洗情况进行检查，不满足要求的重新钻孔。确保两排炮错台控制在10cm以内，超挖控制在15cm以内，无欠挖。为控制底板超挖，对于Ⅳ～Ⅴ类围岩拟采取预留30cm左右的保护层，在底板砼施工时处理。2、装药爆破（1）成立光面爆破小组，实行定人、定位、定标准、定段别的岗位责任制，不准乱装药。（2）装药时严格按照设计的装药结构和装药量施作。（3）掏槽眼和辅助眼采用连续装药，周边眼采用间隔装药或不偶合装药，底部装加强药卷。（4）炮眼均采用炮泥堵塞密实，堵塞长度不小于最小抵抗线。（5）严格按设计的联接网络实施起爆，注意导爆索的连接方向和联接点的牢固性。1.4.4.通风降尘通风降尘采用我公司引进同类施工单位已经有成熟经验的风水混合型水幕降尘器并经我公司通过使用进行了改进的设备。在掌子面附近设置风水混合型水幕降尘器。此设备的工作原理是利用风水混合型水幕降尘器使水充分雾化，迫使粉尘迅速降尘。从而可以加快粉尘的沉降速度。水幕降尘器设置在边拱上，放炮前10min打开水幕开关，放炮20min后关闭。水幕降尘器