第05章隧洞开挖与支护

贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工1第05章隧洞开挖与支护05.1概述05.1.1工程概况本合同隧洞工程开挖与支护主要包括:引水隧洞桩号0+000.00m～3+080.00m段及1#、2#、3#施工支洞开挖与支护。引水隧洞采用全线圆形断面开挖。Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段开挖断面尺寸直径5.3m，采用锚网喷衬砌，其中Ⅱ类围岩洞段边、顶拱喷素混凝土10cm厚，局部地段采用挂网锚喷；Ⅲ类围岩洞段，边、顶拱挂网锚喷，喷混凝土厚10cm，挂网钢筋Φ6@15，锚杆Φ22，L＝3.0m，每排7/8根，排距1.5m；Ⅳ类围岩洞段开挖断面尺寸5.3m×5.2m(宽×高)，Ⅴ类围岩洞段开挖断面尺寸5.5m×5.3m(宽×高)，均采用钢筋混凝土衬砌，内断面尺寸均为直径4.5m，衬厚30cm。05.1.2工程地质本标段围岩基本稳定的Ⅱ类围岩洞段长约1220m，局部稳定性差的Ⅲ类围岩洞段长约1860m。05.1.3主要施工项目及工程量一、引水隧洞1、石方洞挖共为95355m3,其中Ⅱ类围岩洞挖石方为37770m3，Ⅲ类围岩洞挖石方为57584m3。2、锚杆支护(Φ22～Φ25，L=3.0m～4.5m)6506根。3、挂网钢筋(Φ6.5)149t；C20喷砼(10cm厚)7808m3。4、钢支撑227t。5、管棚1500m。6、钢筋1639.6t.7、混凝土13921.6m³。贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工2二、1#、2#、3#支洞1、石方洞挖共为2000m3,属Ⅱ类围岩。2、锚杆支护(Φ22～Φ25，L=3.0m～4.5m)2100根。3、挂网钢筋(Φ6.5)149t；C20喷砼(20cm厚)1250m3。05.2施工布置施工布置主要有施工通道布置、弃渣场地布置、施工排水及风、水、电布置等。05.2.1隧洞的施工通道布置引水隧洞的施工通道布置主要有3条：分别是1#、2#、3#施工支洞，另一条是3#施工支洞，具体布置根据现场实际位置而定。05.2.3施工风水电布置一、施工供风隧洞开挖与支护主要采用YT-28型手风钻开挖施工，需在1#、2#、3#施工支洞口各布置1台40m3/min固定式压风机。二、施工供水施工用水包括钻孔、除尘、岩壁基岩面冲洗及喷锚支护、混凝土养护等用水，由附近水源用主管接到支洞，再布置分管接至各用水点。主管采用DN108钢管，分管DN32钢管，沿洞壁敷设。三、供电及洞内照明施工用电，从附近的各变压器接入，利用架空塑铝线将380V电源接入到洞内的专用配电柜。各用电设备分别从配电柜引接，各个配电柜内都安装漏电保护器。施工低压用电采用36V低压电，由塑铝线从配电柜内引接，所有低压线路均采用绝缘电缆全部架空布设，动力与照明线路分开布置，用架线架有规则地固定在洞壁上。洞内沿线照明采用防水防尘节能型低压钠灯，应急照明部分选用带直流充电装置的应急照明灯，持续时间不小于60分钟，并指定专职电工经常对线路进行检查、维修，确保用电安全。四、洞内通风、排烟洞内施工通风排烟，采用机械混合接力方式通风，根据施工人员、爆贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工3破散烟、最小风速、燃油机械几种情况的风量估算，柴油机械需风量最大，通风量主要由洞内施工的柴油机机械所决定。五、施工排水、除尘引水隧洞为逆坡开挖时，采用排水沟自流排至洞口沉淀池。引水隧洞为顺坡开挖时，可在路面两侧设置临时排水管和集水井，采用潜水泵将洞内工作面的污水及地下渗涌水排入洞口污水沉淀池。洞内除尘从加强通排风能力着手，主要采用洒水除尘，对爆堆派专人按要求进行洒水。05.3施工支洞开挖与支护一、洞口土石方明挖施工支洞洞口土方明挖拟采用反铲PC-200剥土，手风钻松动爆破配合，开挖时先修简易施工便道至坡顶，自上而下分层剥离。石方拟采用手风钻钻孔，梯段爆破；出渣采用PC-200挖掘机配10t自卸车运输至附近弃渣场。二、石方洞挖支洞洞长100m，支洞断面尺寸为4m×4m（宽×高），由于支洞进口地质条件及洞身相对较差，为确保安全，施工时洞口锁口锚喷支护完成后再从洞口向里开挖施工。洞身开挖采用全断面开挖，先搭设移动平台车作为钻孔作业平台，由手风钻钻孔爆破，全断面开挖，周边光面爆破。开挖钻孔Ф32mm，选用乳化炸药。崩落孔药卷Ф28mm，连续装药，周边孔选用Ф28光爆药卷，不连续间断装药。因支洞进口约40m段以Ⅴ类围岩为主，开挖后及时进行初期喷锚支护及设置型钢钢架支撑，开挖循环进尺为1.2m。洞身地质以Ⅳ类围岩为主，一次开挖长度为2.0m，循环进尺2.0m。每天2.0个循环，平均月进尺118m。出渣采用STB120扒渣机(见下图)，配10t自卸车装运，经洞口已有的联系道路至3#弃渣场区。贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工4STB120扒渣机锚杆采用“先注浆后插杆”的施工方法，人工插杆，YSB-2B砂浆泵注浆；喷射混凝土料采用拌和站集中拌制，3.0m3混凝土搅拌车运输,TK-961型湿喷机喷混凝土。锚喷支护工作面根据开挖过程揭露的实际地质情况滞后开挖工作面10~20m，地质不良洞段则紧跟开挖面或采用超前支护。施工支洞开挖与支护施工方法见下图：(1)钻爆作业(2)出渣施工方向STB120扒渣机10t自卸车贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工5施工方向3m砼搅拌车3喷砼移动平台车挂网(3)初期支护全断面开挖支护施工示意图05.4引水隧洞开挖与支护05.4.1施工方案由于引水主洞较长，断面尺寸不大等特点，根据工程实际情况，将本标隧洞工程开挖施工划分为4个开挖工区，每个开挖工区既可独立作业，又可相互调配机械设备的使用，促进工程的顺利进行。05.4.2隧洞洞身开挖隧洞洞身开挖方法与施工支洞相同，采用手风钻钻孔，移动式脚手架形成施工平台作为钻孔作业平台，采用全断面一次性掘进方式施工，为了保证围岩的稳定，及考虑到超、欠挖量的控制，对洞的周边均采用光面爆破。开挖出渣：采用STB120扒渣机配10t自卸车装运。一、石方洞挖施工工艺流程贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工6石方洞挖施工工艺流程见下框图。石方洞挖施工工艺流程框图二、主要工序施工方法要点1、测量放线(1)洞外控制测量在洞外测量平面控制网布置为四等导线、四等三角高程控制网点，导线点设置于支洞口附近、标石埋设稳固、便于日常放样。(2)洞内施工放样洞内施工测量仪器采用具有红外激光功能的全站仪、测距仪、激光经纬仪。开挖放样以施工导线标定的轴线为依据，掌子面上标定中心、腰线和开挖轮廓线。开挖准备测量放线钻孔装药爆破通风散烟、洒水除尘安全处理出渣、清底延伸风水电线路超前支护(视需要)支护贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工72、钻孔爆破采用激光经纬仪定向，每循环测量放样、手风钻钻孔。Ⅱ～Ⅲ类围岩每次钻孔深度3.5m左右，掏槽孔钻孔深度3.1m，平均循环进尺3.0m左右，掏槽孔采用平行直孔掏槽或双空孔菱形的方式，周边均采用光面爆破，断面周边孔孔距不大于60cm，崩落孔梅花形布置，装药采用装药台车进行。Ⅳ～Ⅴ类围岩钻孔深度及一次开挖长度需作相应的调整。3、钻孔爆破参数(1)光面孔爆破参数①孔径：Ф48mm②孔距：a=50～60cm③最小抵抗线：w=45～55cm④药卷直径：d=22mm⑤不偶合系数：k=1.4～1.6⑥线装药密度：Ⅰ～Ⅱ类围岩：300～350g/m；Ⅲ类围岩：200～250g/m；Ⅳ～Ⅴ围岩：150～200g/m。(2)其他孔①崩落孔：孔径：Ф48mm孔距：a=70～80cm排距：b=80～90cm②掏槽孔：孔径：Ф48mm孔距：a=15～25～40cm4、装药结构和起爆：周边光面孔采用细药卷，周边炮孔的底脚孔装一个Ф32药卷，以克服岩体的挟制作用。爆破顺序由内到外分段起爆，先爆掏槽孔，再爆崩落孔，贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工8最后爆周边光面孔。光爆孔分段，边墙先于顶拱起爆，保证光面爆破效果。5、作业循环参数根据岩性及地质情况，引水主洞Ⅱ～Ⅲ类围岩掘进每循环（16.0小时一循环）进尺按3.0m考虑，两天3个循环。每循环施工工序及时间见表05.4-1：表05.4-1Ⅱ～Ⅲ类围岩开挖循环时间表工序测量超前支护钻孔装药爆破排烟危岩清除初期支护出渣合计时间（h）1.04.02.01.01.03.04.016.0循环进尺3.0m，两天3个循环，正常月进尺120mⅣ类围岩平均每循环（16.5小时一循环）进尺按2.0m考虑，两天3个循环。每循环施工工序及时间见表05.4-2：表05.4-2Ⅳ类围岩开挖循环时间表工序测量超前支护钻孔装药爆破排烟危岩清除初期支护出渣合计时间（h）1.03.02.01.71.01.03.83.016.5循环进尺2.0m，两天3个循环，正常月进尺60mⅤ类围岩平均每循环（16.5小时一循环）进尺按1.2m考虑，两天3个循环。每循环施工工序及时间见表05.4-3：表05.4-3Ⅴ类围岩开挖循环时间表工序测量超前支护钻孔装药爆破排烟危岩清除初期支护出渣合计时间（h）1.04.01.51.71.01.04.32.016.5循环进尺1.2m，两天3个循环，正常月进尺40m6、钻孔作业由熟练手风钻技工严格按照钻爆设计图进行钻孔作业。各钻手分区、贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工9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，控制钻孔的偏差，周边孔孔位偏差不得大于5cm/m，爆破孔孔位偏差不得大于10cm。7、装药爆破炮工按钻爆设计参数认真进行，炸药选用硝铵或乳化炸药。掏槽孔由熟练的炮工负责装药，一般崩落孔药卷直径35mm，连续装药，周边孔选用25mm直径药卷，间隔装药，均用砂袋堵塞严实。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，导火索起爆、导爆管传爆，毫秒微差爆破，周边光面爆破。8、初期支护开挖爆破通风散烟以后，及时进行支护。9、洞内出渣各工作面配置一台STB120扒渣机集料、装渣，运输由10t自卸车运往附近的弃渣场。10、清底及支护在下一个工作循环之前，利用STB120扒渣机对掌子面进行彻底清理，把危石处理干净，并清除底部松渣，对边顶拱进行锚喷支护。对于Ⅳ类和Ⅴ类围岩需采用钢筋格栅、型钢支撑、管棚等临时支护。05.4.3隧洞支护洞室支护涉围岩的稳定和施工安全，随着开挖面的进展，支护工作及时进行，穿插在开挖工序中，并贯穿整个开挖过程。为保证工程的安全和施工进度顺利进行，成立专业支护队，专门负责对洞内支护的各项工作，确保支护工作能及时保质保量地完成。本工程洞身采取边开挖边支护的方法，根据不同围岩情况选择不同支护手段，对于Ⅱ类和Ⅲ类围岩采用砂浆锚杆、挂网喷混凝土等临时支护措施，Ⅳ类和Ⅴ类围岩需采用钢筋格栅、型钢支撑、管棚等临时支护措施。一、砂浆锚杆施工工艺本标段锚杆主要为普通砂浆锚杆隧洞支护采用移动式脚手架形成施工贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工10平台进行锚喷支护工作，锚喷支护须紧随隧洞掘进进行，锚喷工作面距开挖面距离30m左右。本工程锚杆(Φ22～Φ25，L=3.0m～4.5m)，采用YTP-26型手风钻钻孔，移动式脚手架形成施工平台施工高位锚筋孔，采用先注浆后插锚杆的工艺施工，钻孔直径大于锚杆直径15mm。锚杆施工工艺流程见下图：二、挂网混凝土喷射施工1、施工工艺流程洞身开挖面设计采用挂钢筋网喷射混凝土护面，喷混凝土层厚为10～15cm，钢筋网规格为φ6.5@15×15cm，按规范和施工要求施工，具体采用挂--喷--喷的程序施工，其施工工艺流程见下框图：2、钢筋网铺设钢筋经加工厂调直、除锈等处理后运至施工现场按设计的孔网参数直接采用人工现场绑扎，网片支撑高度距开挖岩面4～5cm，要求挂设平整、并与已插设的锚杆(锚杆较少处，设置架立钢筋)焊接牢固。开挖面检查验收架立筋加工断层面清理、清洗第一层喷砼第二喷砼施工钢筋网挂设架立筋安装检查、验收孔位放样钻孔吹、洗孔制浆注浆安装锚杆封孔贵州安顺市紫云县黄家湾电站引水隧洞施工113、喷砼施工砼由附近的临时拌和站供应，3m3搅拌车运至施工现场，采用TK-961型砼喷射机按湿喷法工艺喷射