泄洪洞进口20m渐变段开挖措施

四川省水电站泄洪洞进口20m渐变段开挖措施编写：校核：审核：批准：中国水利水电第工程局有限公司水电站项目部2011年7月目录1工程概况 页，共SECTIONPAGES10页1工程概况1.1工程概况泄洪洞进口洞脸边坡存在以下变形破坏类型：沿J2等陡倾角结构面发生倾倒～崩塌破坏；(J1，J3)构成倾向坡外的不利组合，在以J2及f10、f5′-1、f5′-2断层为后缘切割面的情况下，易产生楔形滑移拉裂破坏。泄洪洞进水口底板高程EL1418.5m，进口断面为高15.3m×16.65m的长方形，经20m渐变段（方变圆）渐变为内径16.8m的圆形主洞，经支护衬砌后内径13.5m的圆形有压洞，导流洞地层为强卸荷岩体，冲刷或暴雨后物理力学指标会在一定程度上降低，相应影响洞室的稳定性，给施工人员和设备带来巨大安全隐患，需加强支护和处理，并对边坡岩（土）体位移进行实时监测。所以每开挖完成一轮应及时的用钢支撑对锁口进行支护，以确保该渐变段不出现塌方、掉渣等不安全因素。根据《四川大渡河水电站工程建设四方工程现场确认单》（XCQR(2011)-16），泄洪洞进口20m渐变段（方变圆）按V类围岩开挖支护，其中C25喷砼厚度为25cm，拱架采用I20a型钢，拱架间距0.75m/榀，榻腔部位设置拱上拱，采用I20a型钢，并喷C25砼回填至初期支护设计断面。其他支护参数按设计图纸施工。1.2主要施工条件施工交通、施工用电、施工用水及弃料场和存料场均选用进口开挖场面附近的设施。1.3主要工程量进口20m渐变段主要工程量如下：表1-1进口20m渐变段主要工程量表序号项目名称单位工程量备注1石方洞挖m347312喷C25砼，d=25cmm32543挂钢筋网φ6.5@15×15t3.24系统锚杆φ32，L=9m根2905系统锚杆φ28，L=6m根290注：1、该表为蓝图计算工程量，发生量以现场实际发生计；2、钢支撑、超前锚杆、管棚等工程量按现场四方确认单计；3、增减工程量需经现场工程师同意。2施工程序为保证进洞施工安全，经过多方论证、计算，将进洞方案确定为：采用超前管棚和钢支撑联合超前支护的方案进洞，通过注浆将松散的围岩固结起来，利用超前管棚支护洞口围岩，超前锚杆支护每循环进尺，注浆体和管棚连成一个整体而受力，在开挖轮廓线外形成一个环向支撑体，有效的阻止松动圈出现坍塌，为渐变段洞身安全、方形洞口顺利进洞施工创造条件，达到了安全、快捷进洞的最终目的。2.1开挖原则泄洪洞进口20m渐变段洞挖地质是Ⅴ类为主，局部Ⅳ类围岩及不良地质段，因此先进行进洞挂口前加固，然后开挖方式采取分层开挖，共分三层。上层开挖高度7.2m，开挖与加固完成后，再进行中层和底板下卧开挖，并延伸钢支撑。前10m每个循环进尺为1.0～1.5m，后10m每个循环进尺为1.5～2m。洞身上部8m开挖采用YT-28手风钻钻孔爆破，洞身下部8m开挖采用YT-28手风钻水平钻孔，周边光面爆破，开挖用1.2m3挖机配20t自卸汽车出渣。开挖一轮后，立即用钢支撑进行加固；特殊地段根据实际情况可进行超前锚杆支护。开挖准备开挖准备测量放线超前支护钻孔装药爆破通风散烟，喷水除尘安全处理，平渣一次支护施工出渣，清底必要时混凝土衬砌延伸风水电管线，转入下一个循环图2-1进口渐变段施工工流程图图2-2进口渐变段开挖分层图2.2超前支护由于洞口段覆盖层较浅，采用超前管棚技术可加强支护，在超前管棚保护下进洞，与注浆同时进行。超前管棚采用D108×6mm热轧无缝钢管，长20m，环向间距60cm,管棚的设计仰角为2º。按4m和6m分节顶进，以便错开接头用20cm长连接套管用丝扣连接，套管采用内丝扣，钢管端采用外丝扣，以保证连接强度和顺直。尾部与0+0.000桩号的钢支撑焊接成一体，共同承受围岩压力及侧压。钢管壁加工注浆花孔，孔径φ8mm，间距15cm，一周4排，呈梅花形排列，前端为尖形，尾端2.5m不钻孔。采用PH150液压钻机钻管棚孔，采用先钻后下钢管法施工。导向架固定准确并经技术人员检查合格后即开始钻孔，钻完孔后进行清孔，经技术人员检查合格即可安装钢管，孔底第1节钢管用4和6m间隔安装，以使接头错开，采用高压风清管。若无法正常成孔，则采用D150×6mm热轧无缝钢管（按孔径φ8mm，间距15cm，一周4排加工）进行跟管施工，之后作为注浆管。超前管棚安设后，用速凝砂浆封口，并用喷射混凝土封闭工作面，采用MZ-1灌浆泵注浆。注浆参数为：⑴、水泥浆水灰比：1：1⑵、注浆压力：0.5～1.0Mpa⑶、注浆前进行注浆试验，并根据试验的情况调整注浆参数。⑷、注浆顺序两侧对称向中间，自下而上逐孔注浆，强度达到设计后方能开挖。每一轮爆破完成后，即采用I20a型钢，拱架间距0.75m/榀，钢支撑采用φ25钢筋与顶拱锚杆焊接连接（局部增设φ25，L＝3m加固锚杆），纵向采用φ25钢筋与钢支撑连接成整体，连接钢筋为φ25@1.2m，L=0.75m。设计系统锚杆及喷砼支护工作随后施工。榻腔部位设置拱上拱，采用I20a型钢，并喷C25砼回填至初期支护设计断面。最外侧钢拱架与管棚管采用φ14钢筋连接成整体，并焊接牢固。其它支护参数按设计图纸施工，同时视围岩情况，并经现场监理工程师确认，施工超前锚杆，参数为：φ28@0.4m，L=4.5m。锚杆采用YT-28手风钻钻孔，孔径为40~42mm，孔深等于锚杆长度。锚杆入孔后，再利用MZ-1灌浆泵将水泥砂浆灌注密实并胶结岩体。管棚支护用于大范围不良地质洞段，钢支撑和超前锚杆用于小范围不良地质洞段。管棚和小导管均应与钢支撑联合使用。2.3开挖施工（1）开挖准备：洞内风、水、电就绪，施工人员、机具准备就位。爆破参数选用有压段爆破参数，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。（2）测量放线：洞内导线控制网测量采用全站仪和水准仪进行。施工测量采用全站仪进行。测量作业由专业人员实施，每排炮钻孔前进行设计开挖线测放。每排炮后对洞轴线及坡度的全面检查、复测，确保测量控制工序质量。（3）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。各钻手分区、分部位定人定位施钻，实行严格的钻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。（4）装药爆破：炮工在装药平台上按钻爆设计参数装药。崩落孔采用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，联接爆破网络，撤退工作面设备、材料至安全位置，隧洞开挖采用电毫秒雷管起爆、电传爆网络，周边光面爆破。（5）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，并辅以迎头面喷水雾降尘等综合治理措施。（6）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。（7）出碴及清底：采用1.2m3铲装载机装2t自卸汽车运输至规划的弃渣场。出碴完毕后，用挖机处理掌子面安全，并清除掌子面下部残碴，为下一循环的开挖创造条件。（8）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，结合现场情况，经现场工程师确认，采用钢拱架支护，钢支撑与开挖线间的空隙采用C20砼回填密实，再按要求进行喷护处理。2.4塌方预防及塌方处理（1）塌方技术处理方法深入现场观察研究，分析塌方原因，弄清塌方规模、类型及发展规律，核对塌方段的地质构造和地下水活动状况，尽快制定切实可行的塌方处理方案。在未制定塌方处理方案前，切忌盲目地抢先清除塌方体，否则将导致更大的塌方。对一般性塌方，在塌方暂时稳定之后，立即加固塌体四周围岩，及时支护结构物，托住顶部，防止塌穴继续扩大。有地下水活动的塌方，宜先治水再治塌方。认真制定塌方处理中的安全措施，加强安全教育。认真组织塌方处理专业队伍，指定有经验的专职干部领导。充分保证处理塌方的必须器材设备供应，避免中途停工。（2）塌方处理施工安全措施保证塌方处理工作面照明良好，道路畅通，场地无积水，少噪声。动力电线、照明和起爆线路不得挂在坍塌体缝隙中或危岩处，以免塌石砸断线路造成事故。撬挖清理危石时，无关人员应撤离工作面，作业人员应有安全保护措施，用撬棍进行作业。发现险情预兆时，人员及设备立即撤离现场。支护排架必须背实塞牢。不能拆除的支架要采用钢结构或其它永久性结构。在处理过程中，如发现个别岩块可能坠落，且暂时又不能处理时，要用临时支柱顶住危石。塌方体开挖过程中，必须经常检查支护，以保证良好的受力状态。如发现支撑破损、弯曲、折断、倒塌，应及时修复加固。应尽量避免在雨季处理塌方，否则应考虑地下水对塌方体的影响。3施工质量控制措施3.1主要质量控制爆破参数的合理选择是开挖质量控制的重要环节，施工时应根据拟定的爆破参数进行工艺性爆破参数实验，从而总结出适合各个开挖工作面的爆破参数，用于指导各作业面的施工，但各作业面在每个爆破循环之前均应根据地质超前预报探明的围岩情况及已开挖成型地段的地质揭露情况绘出爆破参数设计图，始终保持每个循环的爆破作业的单耗控制在最优工况范围内。对于钻孔环节严格控制钻进的孔深、孔斜，保证孔口落在设计开挖轮廓线上，孔底落在拟定面上。为达到以上要求，必须做到定人定孔定钻，严格实施工艺控制，以确保钻孔精度。对于隧洞光爆孔和预裂孔要求做到孔向互相平行，孔底处于同桩号或同一高程；特殊要求控制的孔做到边钻孔，边检测，不合格的孔补钻，严禁在不合格的孔中装药放炮。不合格的孔在爆破前采用水泥砂浆封堵。装药是控制开挖质量的最后环节，要确保装药质量达到爆破参数要求的标准，装药前对各钻孔进行认真清理，以确保设计孔深。在进行光爆孔及预裂孔的药卷安装时，确保药卷位于孔的中心线上，除采用竹片间隔绑药外，还在竹片上间隔设置定位装置(如隧洞顶拱光爆孔)，确保达到设计效果。爆破后厂队责任工程师组织作业人员对爆破后的岩面进行勘察，仔细检查爆裂面的爆破情况，做到预裂孔要连成一条线，孔壁无裂纹；光爆孔孔壁无裂纹，孔间岩石层面平顺、光滑，通过认真分析每循环爆破的效果，为下循环的爆破参数的拟定提供理论依据。为了避免爆破振动对浇注混凝土的影响，对所有周边孔爆破的时间、爆破质点振速、单响药量等进行严格的控制；后续开挖必须采取有效措施(如打减震孔、预留保护层、减少药量等)减轻爆破对混凝土的影响。3.2超挖控制措施洞室开挖不允许欠挖。为满足钻孔时的操作空间，采用循环控制超挖的方式钻孔，开口在设计轮廓线外2cm左右。钻孔前做到布孔准确，深度相同、方位及孔斜率一致，角度偏差不大于1度，开孔位置偏差不超过3cm。根据我局地下洞室施工经验和本工程实际地质情况，本工程地下洞室平均径向超挖控制在15cm内。钻孔超挖控制见如下示意图。图3-1钻孔超挖控制示意图4安全控制措施严格按照国家安全生产的有关法律、法规、规程、规范及招标文件中有关安全生产的要求来组织施工生产，施工中严格遵守施工前所审定的施工程序进行施工，杜绝盲目追求进度而违反施工程序，在各工序的施工中严格按照所拟定的各工序安全过程控制措施来组织生产。4.1制定施工现场安全控制措施（1）施工场地应做出详细的部署和安排，出碴、进料及材料堆放场地应妥善布置，对风、水、电、路等设施做出统一安排，并设立施工场地总体布置一览图。（2）开挖洞口前应先作好锁口锚杆工作，洞口形成后必须及时做好混凝土锁口工作，并使相邻洞室做到错洞施工，爆破工作也错时段进行，以尽量减少对围岩的扰动。（3）所有隧洞各工作面施工人员必须充分熟悉工作面的情况，作业人员未经允许不得到不熟悉的工作面，夜班的施工作业人员必须熟悉所施工的工作面情况，新员工不得安排在夜间作业。（4）在开挖期各隧洞施工技术人员必须随时掌握隧洞地质情况、施工技术要求及施工安全技术要求，每班并以书面的形式向作业人员交底。未完成安全处理的地段应标识清楚。（5）爆破作业除按照规定的时间外，还必须统筹做出每天各洞室的爆破时间安排，尽量控制每班爆破的单响药量。（6）开挖期对于已施工的混凝土部位要做好混凝土的防护工作，除采取控制爆破防止振动外，对于爆破飞石，采取在混凝土表面覆盖木板，木板上设置橡胶轮胎等缓冲物削弱飞石的冲击力。（7）遇有不良地质地段时，应按照“先治水，短开挖，弱爆破，先护顶，强支护，早衬砌”的原则稳步前进。（8）对在施工过程中安全工作中会随时出现新的情况，安全部门将制定一些针对性的特殊规定，以适应安全生产在不同阶段的要求。4.2施工期开挖、钻孔及爆破的安全控制措施（1）开挖作业人员到达工作地点时，应首先了解相邻工作面的当前工序情况，并检查所施工的工作面是否处于安全状态，检查支护是否牢固，顶拱和边墙是否稳定，如有松动块体或裂缝时应先予以清除或支护。（2）施工机械进入各洞工作面时要有专人指挥，认真检查道路状况和安全界限，并在交叉洞口设指示标志。（3）钻孔时严禁在残眼中继续钻眼，并禁止钻孔和装药平行作业。（4）爆破器材加工房设在洞口50米以外的安全地点，如确须在隧洞内加工爆破器材时，其加工洞室的设置应符合国家现行的《爆破安全规程》(GB6722-86)的有关规定，并注意与相邻洞室的关系，做到随加工随用，不得有库存。（5）爆破作业和爆破器材加工人员严禁穿着化纤衣物，并严禁烟火。（6）装炮时使用木质炮棍装药，严禁火种。无关人员与机具均撤离至安全地点。（7）进行爆破时，所有人员应撤离现场，其安全距离为：①导洞且有避炮位置的隧洞不少于200米；②相邻的平行坑道，横通道及横洞间不少于50米；③上下行隧洞有一个工作面放炮时，另一个工作面施工人员必须撤出；④全断面开挖进行深孔爆破时，不少于500米。（8）爆破后必须经过30min通风排烟后，检查人员方可进入工作面，检查照明线路是否安全；检查有无“盲炮”及可疑现象；顶拱及边墙有无松动石块；支护有无损坏与变形。在进行安全处理并确认无误后，其他工作人员才可进入工作面。“盲炮”的处理主要有几种方法：①重新起爆法；②打平行炮眼装药爆破法；③聚能诱爆法；④风、水吹管法。具体使用方法由安全员或技术主管同意后进行。（9）在未曾埋设监控量测点的地段，施工安全员必须注意观测围岩的变化情况，在施工过程中必须能够预见塌方，以避免塌方造成的损失，塌方前的预兆主要表现在以下几个方面：①岩石风化和破碎程度加剧，有粘土、岩屑等断层充填物；②当岩石节理密集且方向一致时，前方可能有与节理走向大致相同的断层；③岩石强度降低，纯钻进度增大，但超钻困难甚至出现卡钻的现象；④爆破后岩石多沿风化面破裂，块度相对减小，部分石块表面附有黄色或褐黄色含氧化铁等物质；⑤供水沿节理、裂隙漏走，回水量相对减少，并逐渐浑浊；⑥原来干燥的岩体突然出现地下水流，或渗水量突然增大，或产生渗流