第07章地下洞室开挖工程

越南老街省小中河水电站枢纽工程（XL—03）投标技术文件部分投标单位：中国水利水电第三工程局Ⅲ-7-17地下洞室开挖工程7.1工程概述7.1.1引水隧洞工程引水系统包括进水塔、引水隧洞、调压井和压力管道。引水隧洞为城门洞型，开挖断面2.4×2.4m，长约3697m，坡比3‰。砼衬砌段：衬厚20cm，进出口段采用钢拱架，长为1297m；锚喷段：喷厚5cm混凝土，长为920m。在整个洞线上布置三条支洞，长度分别是243m、212m、95m；支洞与主洞的相交桩号分别是1+171m、1+806m、3+351m。7.1.2调压井调压井井深35m，内径为5m，底部高程为1533.50m，井口平台高程为1571.50m；调压井衬砌厚度为0.75m，1557.0m高程以下部分采用钢衬，钢板厚度为10mm。7.1.3右岸导流洞导流洞也为城门洞型，开挖断面尺寸为2.4×2.5m，洞挖长约120m，衬厚20cm。洞挖支护工程量一览表表7-1序号部位施工项目单位工程量备注一引水隧洞1.1主洞1.1.1石方洞挖m3199601.1.2砂浆锚杆t27.21.1.3喷混凝土m2265.55cm1.1.4钢筋网制安t164.31.1.5钢支撑t371.2施工支洞1.2.1石方洞挖m323621.2.2砂浆锚杆t7.21.2.3喷混凝土m227505cm1.2.4钢支撑t9.7二导流洞2.1石方洞挖m37722.2砂浆锚杆t1.4三调压井石方开挖m385287.2工程地质条件越南老街省小中河水电站枢纽工程（XL—03）投标技术文件部分投标单位：中国水利水电第三工程局Ⅲ-7-2引水隧洞和导流洞进出口段洞室需加强支护，支护类型以衬砌为主，衬砌长度为1297m。洞身段围岩基本稳定，对部分稳定性差的洞段围岩采用锚喷支护，锚喷长度为920m。7.3洞挖施工特点、难点及措施（1）隧洞洞线长，洞径小，开挖钻孔、爆破、出渣、支护各工序交叉作业，相互干扰大，合理安排施工顺序、施工工艺、组织计划是保证隧洞开挖安全、质量和进度的关键。（2）隧洞进出口围岩段的爆破开挖需加强控制并及时支护。施工中需加强监测工作，并根据现场情况采用超前小导管灌浆或超前锚杆等方法提前支护。（3）主洞与支洞和洞井交叉位置处，应加强支护确保开挖质量与安全。7.4施工方案7.4.1引水隧洞和导流洞施工方案引水隧洞和导流洞开挖采用YT-28手风钻造孔爆破、全断面掘进。洞内铺设轨道，扒渣机配合动力牵引矿车出渣。为保证洞挖交通顺畅，每隔120-150m扩挖设一错车道，支护作业紧随开挖进行。洞口用装载机装渣，二次倒运。针对本工程工期较紧，单工作面掘进线长等特点，引水隧洞洞挖工程共分为7个作业区，从3个支洞和主洞进水口分别掘进。3#支洞下游工作面开挖至调压井底部后进行调压井开挖。作业分区详见表7-2。引水隧洞作业区划分表表7-2分区桩号范围长度m备注1区0+000-0+3203202区0+320-1+1728523区1+172-1+4723004区1+472-1+8063345区1+806-2+5056996区2+505-3+3518467区3+351-3+697346导流洞洞挖工程划分为2个作业区，从导流洞进出口分别掘进。7.4.3调压井开挖方案越南老街省小中河水电站枢纽工程（XL—03）投标技术文件部分投标单位：中国水利水电第三工程局Ⅲ-7-3调压井开挖采用先打导井，然后再扩挖的施工方法，导井采用潜孔钻一次成孔，自上而下分段进行爆破，形成直径为2.0m的导井。当导井贯通后再自上而下进行扩挖成井，通过底部引水隧道中的扒渣机装渣，矿车运输运至洞口。7.4.2作业循环作业循环见表7-2。开挖单循环作业时间计划表单位：h表7-3序号施工部位工作项目引水隧洞主洞导流洞及引水隧洞支洞调压井扩挖Ⅲ类围岩Ⅳ类围岩1风、水、电准备、测量放样11112钻孔2.52.52.563装药爆破1.51.51.524通风排险22215出渣33146支护25257单循环作业时间121510198日循环次数21.62.41.39单循环进尺（m）1.51.51.52.810日进尺（m）32.43.63.64注：表中支护为能保证围岩初期稳定、可进行下一循环钻爆作业的支护，可能包括锚杆、挂网、喷混凝土、格栅拱等，时间按多个循环平均时间考虑。7.5施工布置2.5.1施工道路及通道布置根据现场地形及施工范围，结合现有施工道路为隧洞进出口及各支洞修建一条施工出碴道路。道路布置详见施工总平面布置图。通过出渣道路拉运渣料至指定堆放点。7.5.2风、水、电布置（1）供风：施工用风主要是工作面手风钻造及喷混凝土支护用风，在引水隧洞进出口和支洞进口各布置1-2台21m3/min电动空压机，用3″钢管和2″PVC管供风至作业面。（2）供水：施工用水主要是钻孔与除尘用水，由洞口高位水池供水，采用1.5钢管供水至作业面。（3）排水：洞内布置3主排水管至工作面附近，积水区域用2～3潜水泥浆泵抽水至主排水管排出洞外。越南老街省小中河水电站枢纽工程（XL—03）投标技术文件部分投标单位：中国水利水电第三工程局Ⅲ-7-4（4）供电：根据招标文件，通过我方与电力商业机构之间的供电合同，在现场区域的变电站处供应。可提前架设线路，施工用电采用电缆经500KWA变压器引至洞内。（5）照明：洞内照明线路采用电缆供电，分别敷设380V动力线和36V低压照明线。洞内已成洞段采用防水日光灯照明，每隔10m安装一盏60W防水灯，距离工作面30m处设置投光灯。（6）通风：为满足洞内环境卫生标准，保证洞内作业人员新鲜空气的供应，拟采用混合式机械通风：在引水隧洞进出口和支洞进口各布设1台22kw强力轴流风机向洞内送风，风筒为Φ80cm的柔性风筒，风筒长度保证出风口距工作面不大于30m。洞内接力，200m-300m布置一台接力风机。7.6施工方法7.6.1洞挖施工工艺框图见图7-1。洞挖施工工艺流程图Ⅲ类围岩上一循环系统锚杆施工视需要超前锚杆、钢支撑等下一循环初次支护Ⅳ类围岩处理危石、检查哑炮起爆、通风出碴施工准备装药、联网、警戒钻爆破孔测量放线图7-1越南老街省小中河水电站枢纽工程（XL—03）投标技术文件部分投标单位：中国水利水电第三工程局Ⅲ-7-57.6.2钻孔开挖采用光面爆破全断面开挖的方式一次成型，造孔采用YT-28型手风钻在自制平台上进行，孔径42mm。周边孔必须在测定出的轮廓线上开孔，孔间间距偏差不大于5cm，掏槽孔孔位偏差不大于5cm，其它爆破孔位偏差不大于10cm。洞内开挖风水电布置、施工方法、开挖布孔及爆破参数图附图7.6.3装药、爆破采用人工装药，掏槽孔及主爆孔药径均为32mm，周边光爆孔药径25mm。用潮湿的黄土或粉砂土堵孔，非电雷管毫秒微差起爆。7.6.4通风散烟出碴前和出碴过程中启动通风设备通风对开挖面爆破碴堆洒水除尘，所有进洞车辆均安装尾气净化器，使洞内有害气体和粉尘含量控制在规范允许范围内。7.6.5危石及欠挖处理（1）施工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。（2）欠挖地带岩石处理以人工手持钢钎撬挖或人工手持风镐撬挖。7.6.6出渣引水隧洞和导流洞均采用扒渣机装渣，洞内铺设轨道，动力牵引矿车出渣。7.6.7洞挖施工中拟采取的主要技术措施7.6.7.1洞口锁口在洞挖前先要对洞口进行修整并锁口锚固，然后才能进行洞挖施工。7.6.7.2洞口段石方开挖在洞口段岩体风化，整体性差，采取先挖导洞再扩挖成洞的方法，及时锚喷支护锁口，且采用短进尺、弱爆破、勤量测。7.6.7.3不良地质地段石方洞挖（主要是Ⅳ类围岩区）（1）根据现场围岩条件采取一定的预支护措施，如超前锚杆支护、超前小导管支护、管棚支护等；（2）开挖时按“短进尺、弱爆破、勤量测、强支护”的原则进行施工；（3）加强光爆质量、降低爆破单响药量，减小爆破振动对围岩的影响；（4）预先准备足够数量的钢格栅，以能及时对不稳定地段进行强支护。越南老街省小中河水电站枢纽工程（XL—03）投标技术文件部分投标单位：中国水利水电第三工程局Ⅲ-7-67.7支护施工工艺根据围岩类型的不同，采用以下三种支护方式：第一种：隧道进出口段，断层及其影响带，I16a=50cm的拱桥进行加固。第二种：隧道5f7洞段采用锚喷支护，喷厚为5cm,，锚杆16，L=1.6m。第三种：用于f7的隧洞段，锚杆16，a=100cm7.7.1砂浆锚杆施工（1）砂浆锚杆施工工艺流程砂浆锚杆施工工艺流程见图7-3。砂浆锚杆施工工艺流程图图7-3（2）锚杆施工工艺1）锚杆预先在洞外按设计要求加工制作；施工时采用YT-28气腿钻造孔，锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。2）验孔后，清除洞内岩屑，然后采用MZ-1注浆机将配制合格的砂浆注入孔内，再人工利用作业平台将加工好的杆体插入锚孔，采取先注浆后插杆。7.7.2喷砼施工（1）施工方法及要求1）喷射砼分初喷和复喷二次进行。初喷在每循环炮后立即进行，以尽早封闭暴露岩面，防止表面风化剥落。复喷砼在锚杆安插和挂网后，以20～30m为一个单元集中进行，尽快形成喷锚支护整体受力，以抑制围岩变位。2）洞室内均采取潮喷法施工，喷砼料采用拌和站集中拌制，混凝土罐车运输至作业区，喷射砼采用P3喷射机，人工持喷头在可移动作业平台车上施喷。备料：水泥、砂、早强剂搅拌、制备砂浆标出锚杆位置钻孔、验孔注浆插锚杆封口清洗、整理调直、除锈锚杆加工越南老街省小中河水电站枢纽工程（XL—03）投标技术文件部分投标单位：中国水利水电第三工程局Ⅲ-7-73）砼喷射前做好如下工作：撬去表面危石和欠挖部分，用高压水、高压风清除杂物，用高压水冲洗岩面；按照设计厚度在岩面上打入短钢筋，标出刻度，做为控制喷层厚度的标记。（2）喷砼施工工艺流程喷砼施工工艺流程见图7-4。喷砼工艺流程图图7-47.7.3钢支撑施工隧洞软弱围岩地段、断层破碎带地段采用钢支撑支护。钢支撑在洞外按设计加工成型，洞内安装在初喷砼之后进行，与定位锚筋焊接。钢支撑间设纵向连接筋，钢支撑间以喷砼填平。钢支撑拱脚必须安放在牢固的基础上，架立时垂直隧洞中线。当钢支撑和围岩之间间隙过大时设置砼垫块，用喷砼喷填。7.8塌方的预防及地下水处理7.8.1塌方的预防及处理严格按照设计图纸及设计标准等组织施工，根据地质条件因地制宜的采取合理的开挖支护施工方案。开挖前提早预报、超前支护，开挖后及时进行支护施工，少量水砂豆石水泥混合料拌和自卸车运料砼喷射机空压机速凝剂养护水喷嘴受喷面养护越南老街省小中河水电站枢纽工程（XL—03）投标技术文件部分投标单位：中国水利水电第三工程局Ⅲ-7-8勤观测，发现围岩变化异常情况，立即采取有效的措施进行处理。7.8.2地下水的处理若遇到较为富集的地下水时，采用超前导孔法在掌子面范围贴近壁面或两边墙降低掘进区的地下水位，壁面孔距3m，外倾角2～3°,仰角5°，孔距底板1.5m。掘进3个循环时打一次超前排水孔，排水孔孔径为Φ42。7.9地质超前预报地质超前预报主要通过进行地质素描完成，部分有疑问的破碎地段还可打超前探洞了解围岩变化情况。根据围岩地质变化，技术管理人员提出相应的施工方案、建议。7.10资源配置施工机械配置表表7-4序号设备名称型号单位数量备注1手风钻YT-28台502钻孔平台6自制3电动空压机XP750台1021m3/min4装载机ZLC-50台45自卸车10t辆106轴流风机22KW台157潜水泵2″～3″台68泥浆泵台39全站仪莱卡301台210扒渣机台1011矿车套1011混凝土喷射机套10越南老街省小中河水电站枢纽工程（XL—03）投标技术文件部分投标单位：中国水利水电第三工程局Ⅲ-7-9劳动力组成表表7-5序号工种人数备注1钻工602炮工103装载机司机44汽车司机105水电工66测量工67机修电焊工58普工309管理人员310技术人员411扒渣机司机10合计148主要材料汇总表表7-6序号材料名称规格单位数量备注1炸药2#岩石、乳化t73.02非电管MS1～MS15万发5.53导爆索万m8.44火雷管8#工业万发0.