论文部分内容阅读
摘要：隧洞工程施工是水电站工程中必不可少的施工项目，隧洞的不同功能作用对隧洞施工提出不同的施工质量要求。针对不同要求的隧洞，需研究有针对性的开挖施工技术方案，以满足隧洞开挖质量、安全要求。本文结合猴子岩水电站工程实例，阐述一种有压隧洞开挖支护施工技术。
关键词：有压隧洞；开挖支护；施工技术
中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：
1.工程概况
猴子岩水电站泄洪放空洞有压洞段洞轴线全长为403.534m，隧洞分为喇叭口进口段、喇叭口为抛物线渐变段、矩形断面及圆形断面。隧洞围岩以Ⅱ～Ⅲ2类围岩为主，局部为Ⅳ～Ⅴ类围岩。
泄洪放空洞洞身围岩主要为白云岩、变质灰岩、白云质灰岩，围岩以Ⅲ类为主，成洞条件尚可。需注意随机分布的挤压破碎带、小断层与节理裂隙的不利组合问题，应加强支护措施，局部洞段可能有岩爆现象，应采取预防措施。洞口部位岩体卸荷较强，岩体破碎，裂隙发育，围岩以Ⅳ类为主，稳定性差，需加强支护处理措施。
2.施工方案确定
针对隧洞围岩条件，泄洪放空洞有压洞段采用钻爆法开挖。开挖主要采用全断面中部直孔掏槽方式进行钻爆施工，周边采用光面爆破成型，出渣设备选用3.0m3侧卸装载机配15～20t自卸汽车。根据围岩揭露情况确定支护型式，当围岩稳定条件较差时，采用支护施工紧跟开挖作业面与开挖作业交叉交替进行的方法，及时进行随机锚杆、超前锚杆或钢支撑等支护型式，支护紧跟钻爆掌子面；当围岩稳定条件较好、较完整时，采用支护施工略滞后开挖作业面30～50m的方式，进行系统锚杆和喷射混凝土支护。
3.施工方法
泄洪放空洞有压洞段洞身采用水平钻孔爆破全断面开挖，根据不同的围岩类别确定单循环进尺，Ⅲ类围岩洞段单循环进尺拟定为3.0m；局部Ⅳ类围岩洞段和进出口Ⅳ类围岩洞段单循环进尺拟定为2.0m。周边光爆孔间距为0.4m，采用Φ25乳化药卷间隔装药，药卷按照设计要求绑扎在竹片上，采用导爆索传爆。线装药密度根据围岩条件控制在300～350g/m。
3.1洞挖施工
3.1.1开挖方法
⑴全断面钻爆开挖采用中部直孔掏槽方式，底板和周边采用光面爆破。
⑵爆破钻孔采用人工在自制钻爆台车上控制钻机进行作业，人工装药，非电毫秒雷管分段起爆，微差爆破。
⑶爆破渣料用3.0m3侧卸式装载机配15～20t自卸汽车出渣，掌子面危石清除用侧卸式装载机或液压反铲配合人工作业。
⑷每一循环进尺爆破开挖完成后初喷砼和随机锚杆紧跟掌子面进行，系统支护滞后掌子面30m～50m。
⑸由于泄洪放空洞有压洞段为圆形开挖断面，为便于出渣运输车辆在洞内通行，拟在洞底板上回填1.5m厚石渣，待掘进至进洞口后用1.0m3液压反铲从进洞口向下游进行清理并装自卸汽车运输出渣。
3.1.2施工工艺流程
（1）测量放样
导线控制网测量采用Leica全站仪进行，施工测量采用Leica红外光电测距仪配Leica水准仪进行。
放样内容包括：隧洞中心线和顶拱中心线、底板高程、掌子面桩号（每隔5m在隧洞内侧打一条桩号线）、设计轮廓线、两侧腰线或腰线平行线、并按钻爆图破设计要求在掌子面放出炮孔孔位。
（2） 钻孔
钻孔设备主要包括自制风钻台车（气腿钻机）和手风钻机。钻孔作业应由熟练的台车技工和风钻手严格按照掌子面标定的孔位进行。造孔前先根据拱顶中心线和两侧腰线调整钻杆方向和角度，经检查确认无误后方可开孔。各钻手分区分部位定人定位施钻，熟练的操作手负责掏槽孔和周边孔。钻孔过程中要保证各炮孔相互平行，掏槽孔和周边孔严格按照掌子面上所标孔位开孔施钻，崩落孔孔位偏差不大于5cm，崩落孔和周边孔要求孔底落在同一平面上。
（3） 裝药爆破
以人工装药为主，必要时采用可移动平台车配合装药。钻孔工序开始时，按照爆破设计要求提前进行光爆药卷的加工、炮孔堵塞物加工成型（把砂灌入塑料袋并绑扎好）、各种规格药卷以及各种段别雷管的准备。
（4）安全处理
⑴通风散烟后，采用反铲或装载机站在渣堆上对顶拱和掌子面上的松动危石和岩块进行撬挖清除。
⑵钻孔前由人工站在台车作业平台上手持刚钎敲帮问顶，撬挖排除松动岩块，确保钻孔安全。
⑶钻孔完成后采用人工对掌子面进行清理，清除由于凿岩造成的松动围岩，以确保装药安全。
（5）出渣
⑴采用1.0m3液压反铲和3.0m3侧卸装载机装渣为主，主要采用15～20t自卸汽车运输出渣。
⑵出渣完毕后，采用装渣设备配合人工对掌子面进行撬挖，把松动岩石处理干净，最后将底部浮渣清除干净，以利下一个循环造孔。
（6）通风散烟
整个洞室开挖施工过程中，配置的通风设备必须保持一直启动通风状态，并根据通风时段要求动态控制通风量。待洞内通风散烟完成后方可允许工作人员进入进行下一个循环施工。
3.2锚喷支护施工
在开挖过程中，根据设计和开挖揭示围岩地质状况，确定支护跟进方式。当围岩稳定条件较差时，采用支护施工紧跟开挖作业面与开挖作业交叉交替进行的方法，及时进行随机锚杆、超前锚杆或钢支撑等型式的支护；当围岩稳定条件较好、较完整时，采用支护施工略滞后开挖作业面30～50m的方式，进行系统锚杆和喷射混凝土支护。
无钢支撑支护施工程序为：隧洞洞壁危石清理→断面测量→素喷混凝土→随机锚杆支护（系统锚杆）→挂网喷射混凝土。
有钢支撑支护施工程序为：隧洞洞壁危石清理→断面测量→素喷混凝土→钢支撑架设→随机锚杆支护（系统锚杆）→挂网喷射混凝土。
4实施效果及存在的问题
4.1进度方面
该有压洞段计划工期为90天，根据围岩类别不同，调整单循环进尺，加快了施工进度，实际施工工期为86天，满足施工进度计划要求。
4.2质量方面
洞段开挖完成后及时对洞身断面进行测量，检查超欠挖情况，经过数据统计，除地质缺陷外，整个洞身段最大超挖15cm，无欠挖，满足超欠挖要求。
4.3安全方面
整个洞段施工过程中无安全事故发生。
4.4成本方面
该施工技术提高了钻爆施工效率，通过科学的爆破设计，爆破效率提高，降低了施工成本。
5.结语
总结该工程施工技术，其主要特点为：
（1）根据围岩稳定条件调整单循环进尺。满足质量安全的前提下可加快施工进度。
（2）支护及时跟进开挖掌子面。当出现自稳能力差的围岩时，在开挖形成临空面后极易自行塌落。因此。按常规要求处理的一次支护一定要及时，这是避免坍塌发生的最有效、最经济、最安全的手段；二是塌方出现后必须尽快确定处理方案，及时进行支护加固，避免塌方范围扩大，增大支护难度、增加投资、延长工期；三是二衬砌混凝土要及时跟进，这是防止围岩变形失稳造成一次支护失效的最后保障，必须尽早完成。
（3）预防为主。结合设计单位提供的地质预报，做好围岩预判工作，对有出现地质较差的洞段，提前做好超前支护，如超前锚杆或超前小导管注浆的措施。
经实践证明，该施工技术针对性强，具有合理性、可靠性高、操作方便，安全可靠、成本低等特点，在同类工程中具有推广和借鉴价值。
参考文献：
[1].SL279-2002,水工隧洞设计规范.
[2].DL/T5195-2004,水工隧洞设计规范.
[3].DL-T5135-2001水电水利工程爆破施工技术规范.
[4].DL5099-2011水工建筑物地下工程开挖施工技术规范.
[5].刘英丽,刘晓娟,赵文海.隧洞施工技术方法探讨[J].黑龙江水利科技，2008,36(4).
[6].赵长海，郑沛溟. 水工隧洞的锚喷支护[J].水利水电技术，2000,4
[7].薛新利，水利工程中隧洞开挖施工中的技术问题和对策.城市建设理论研究
关键词：有压隧洞；开挖支护；施工技术
中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：
1.工程概况
猴子岩水电站泄洪放空洞有压洞段洞轴线全长为403.534m，隧洞分为喇叭口进口段、喇叭口为抛物线渐变段、矩形断面及圆形断面。隧洞围岩以Ⅱ～Ⅲ2类围岩为主，局部为Ⅳ～Ⅴ类围岩。
泄洪放空洞洞身围岩主要为白云岩、变质灰岩、白云质灰岩，围岩以Ⅲ类为主，成洞条件尚可。需注意随机分布的挤压破碎带、小断层与节理裂隙的不利组合问题，应加强支护措施，局部洞段可能有岩爆现象，应采取预防措施。洞口部位岩体卸荷较强，岩体破碎，裂隙发育，围岩以Ⅳ类为主，稳定性差，需加强支护处理措施。
2.施工方案确定
针对隧洞围岩条件，泄洪放空洞有压洞段采用钻爆法开挖。开挖主要采用全断面中部直孔掏槽方式进行钻爆施工，周边采用光面爆破成型，出渣设备选用3.0m3侧卸装载机配15～20t自卸汽车。根据围岩揭露情况确定支护型式，当围岩稳定条件较差时，采用支护施工紧跟开挖作业面与开挖作业交叉交替进行的方法，及时进行随机锚杆、超前锚杆或钢支撑等支护型式，支护紧跟钻爆掌子面；当围岩稳定条件较好、较完整时，采用支护施工略滞后开挖作业面30～50m的方式，进行系统锚杆和喷射混凝土支护。
3.施工方法
泄洪放空洞有压洞段洞身采用水平钻孔爆破全断面开挖，根据不同的围岩类别确定单循环进尺，Ⅲ类围岩洞段单循环进尺拟定为3.0m；局部Ⅳ类围岩洞段和进出口Ⅳ类围岩洞段单循环进尺拟定为2.0m。周边光爆孔间距为0.4m，采用Φ25乳化药卷间隔装药，药卷按照设计要求绑扎在竹片上，采用导爆索传爆。线装药密度根据围岩条件控制在300～350g/m。
3.1洞挖施工
3.1.1开挖方法
⑴全断面钻爆开挖采用中部直孔掏槽方式，底板和周边采用光面爆破。
⑵爆破钻孔采用人工在自制钻爆台车上控制钻机进行作业，人工装药，非电毫秒雷管分段起爆，微差爆破。
⑶爆破渣料用3.0m3侧卸式装载机配15～20t自卸汽车出渣，掌子面危石清除用侧卸式装载机或液压反铲配合人工作业。
⑷每一循环进尺爆破开挖完成后初喷砼和随机锚杆紧跟掌子面进行，系统支护滞后掌子面30m～50m。
⑸由于泄洪放空洞有压洞段为圆形开挖断面，为便于出渣运输车辆在洞内通行，拟在洞底板上回填1.5m厚石渣，待掘进至进洞口后用1.0m3液压反铲从进洞口向下游进行清理并装自卸汽车运输出渣。
3.1.2施工工艺流程
（1）测量放样
导线控制网测量采用Leica全站仪进行，施工测量采用Leica红外光电测距仪配Leica水准仪进行。
放样内容包括：隧洞中心线和顶拱中心线、底板高程、掌子面桩号（每隔5m在隧洞内侧打一条桩号线）、设计轮廓线、两侧腰线或腰线平行线、并按钻爆图破设计要求在掌子面放出炮孔孔位。
（2） 钻孔
钻孔设备主要包括自制风钻台车（气腿钻机）和手风钻机。钻孔作业应由熟练的台车技工和风钻手严格按照掌子面标定的孔位进行。造孔前先根据拱顶中心线和两侧腰线调整钻杆方向和角度，经检查确认无误后方可开孔。各钻手分区分部位定人定位施钻，熟练的操作手负责掏槽孔和周边孔。钻孔过程中要保证各炮孔相互平行，掏槽孔和周边孔严格按照掌子面上所标孔位开孔施钻，崩落孔孔位偏差不大于5cm，崩落孔和周边孔要求孔底落在同一平面上。
（3） 裝药爆破
以人工装药为主，必要时采用可移动平台车配合装药。钻孔工序开始时，按照爆破设计要求提前进行光爆药卷的加工、炮孔堵塞物加工成型（把砂灌入塑料袋并绑扎好）、各种规格药卷以及各种段别雷管的准备。
（4）安全处理
⑴通风散烟后，采用反铲或装载机站在渣堆上对顶拱和掌子面上的松动危石和岩块进行撬挖清除。
⑵钻孔前由人工站在台车作业平台上手持刚钎敲帮问顶，撬挖排除松动岩块，确保钻孔安全。
⑶钻孔完成后采用人工对掌子面进行清理，清除由于凿岩造成的松动围岩，以确保装药安全。
（5）出渣
⑴采用1.0m3液压反铲和3.0m3侧卸装载机装渣为主，主要采用15～20t自卸汽车运输出渣。
⑵出渣完毕后，采用装渣设备配合人工对掌子面进行撬挖，把松动岩石处理干净，最后将底部浮渣清除干净，以利下一个循环造孔。
（6）通风散烟
整个洞室开挖施工过程中，配置的通风设备必须保持一直启动通风状态，并根据通风时段要求动态控制通风量。待洞内通风散烟完成后方可允许工作人员进入进行下一个循环施工。
3.2锚喷支护施工
在开挖过程中，根据设计和开挖揭示围岩地质状况，确定支护跟进方式。当围岩稳定条件较差时，采用支护施工紧跟开挖作业面与开挖作业交叉交替进行的方法，及时进行随机锚杆、超前锚杆或钢支撑等型式的支护；当围岩稳定条件较好、较完整时，采用支护施工略滞后开挖作业面30～50m的方式，进行系统锚杆和喷射混凝土支护。
无钢支撑支护施工程序为：隧洞洞壁危石清理→断面测量→素喷混凝土→随机锚杆支护（系统锚杆）→挂网喷射混凝土。
有钢支撑支护施工程序为：隧洞洞壁危石清理→断面测量→素喷混凝土→钢支撑架设→随机锚杆支护（系统锚杆）→挂网喷射混凝土。
4实施效果及存在的问题
4.1进度方面
该有压洞段计划工期为90天，根据围岩类别不同，调整单循环进尺，加快了施工进度，实际施工工期为86天，满足施工进度计划要求。
4.2质量方面
洞段开挖完成后及时对洞身断面进行测量，检查超欠挖情况，经过数据统计，除地质缺陷外，整个洞身段最大超挖15cm，无欠挖，满足超欠挖要求。
4.3安全方面
整个洞段施工过程中无安全事故发生。
4.4成本方面
该施工技术提高了钻爆施工效率，通过科学的爆破设计，爆破效率提高，降低了施工成本。
5.结语
总结该工程施工技术，其主要特点为：
（1）根据围岩稳定条件调整单循环进尺。满足质量安全的前提下可加快施工进度。
（2）支护及时跟进开挖掌子面。当出现自稳能力差的围岩时，在开挖形成临空面后极易自行塌落。因此。按常规要求处理的一次支护一定要及时，这是避免坍塌发生的最有效、最经济、最安全的手段；二是塌方出现后必须尽快确定处理方案，及时进行支护加固，避免塌方范围扩大，增大支护难度、增加投资、延长工期；三是二衬砌混凝土要及时跟进，这是防止围岩变形失稳造成一次支护失效的最后保障，必须尽早完成。
（3）预防为主。结合设计单位提供的地质预报，做好围岩预判工作，对有出现地质较差的洞段，提前做好超前支护，如超前锚杆或超前小导管注浆的措施。
经实践证明，该施工技术针对性强，具有合理性、可靠性高、操作方便，安全可靠、成本低等特点，在同类工程中具有推广和借鉴价值。
参考文献：
[1].SL279-2002,水工隧洞设计规范.
[2].DL/T5195-2004,水工隧洞设计规范.
[3].DL-T5135-2001水电水利工程爆破施工技术规范.
[4].DL5099-2011水工建筑物地下工程开挖施工技术规范.
[5].刘英丽,刘晓娟,赵文海.隧洞施工技术方法探讨[J].黑龙江水利科技，2008,36(4).
[6].赵长海，郑沛溟. 水工隧洞的锚喷支护[J].水利水电技术，2000,4
[7].薛新利，水利工程中隧洞开挖施工中的技术问题和对策.城市建设理论研究