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摘要:隧洞在开挖前期,有的围岩会不同程度的出现超欠挖。本文结合某工程情况,进行了原因分析,并且制定了具有可操作性的对策和措施,提高工程的施工质量及投资控制。
关键词:隧洞工程;钻爆法;超欠挖;技术;分析;
一、工程的概况
某隧洞位于A水电站库区上游20km处,隧洞含有进口明渠段和隧洞段以及出口明渠段。洞段长1102.4m,是城门洞形断面,高4.5m、宽4m。进口高程为146m,出口高程为140m。岩石的溶蚀剧烈,出露的岩石面呈现犬牙交错状,地面高程155至588m。岩层的产状是340°至350°/SW∠40°~50°,走向和洞向夹角70°至80°。洞线的侧区内没有大的断层通过。总体上围岩的稳定性比较好。工程、水文地质方面存有的问题:溶岩和构造破碎带都有可能在深埋段产生岩爆。工程通过选择钻爆法来掘进的施工方案。
二、隧洞工程施工的地质评价
(一)隧洞的沿线,除了进出口段倾角卸荷裂隙及溶蚀裂隙较发育但完整性比较差以外,绝大部分都比较完整,成洞的条件好,但是需要局部破碎带及岩溶发育带进行处理。
(二)这个地区的岩溶发育中等,岩溶的形态在地表是溶蚀沟、落水洞、槽和漏斗出现,在岩体内以溶隙、溶洞和管道为主,局部可发育成地下河。
(三)洞线的沿线在施工的时候,不会有规模比较大的岩爆现象出现,局部地应力集中有小范围的岩爆。中上部岩溶发育,岩溶裂隙的承压水丰富,其所含的水层的分布空间受到岩层层面与断裂产状控制,可能和上部潜水含水层连通。掌子面和两侧先后多处出现了涌水,伴随开挖高程的降低,涌水点和水量都集中到了掌子面的附近。除了断层破碎带属Ⅳ类围岩以外,部分岩溶发育、地下水量丰富的Ⅲ类围岩降为Ⅳ类围
三、钻爆法施工产生超欠挖原因分析
为保证保留岩体按设计轮廓面成型并且防止围岩受到破坏,使用轮廓控制光面爆破技术。光面爆破是要先爆除掉主体开挖部位的岩体,起爆布置在设计轮廓线上周边孔药包,产生一个比较平整的开挖面。隧洞钻爆的开挖过程当中,因为种种原因,就会造成隧洞围岩出现超挖,超挖量在0至0.6米之间,平均超挖量是0.25至0.3米,岩壁上的半孔率低下,在0%-20%之间。特别是底边孔,一次也爆不到底,会产生0.3至1.2米的欠挖。主要有以下几方面原因:
(一)测量措施没有到位,测量布孔的精度较差。风钻开钻一次性确定位置和测量布孔位置发生了偏差。风钻在钻孔的过程中,确定的洞轴线和孔轴线没有平行,尤其是洞轴线和钻孔轴线平行的角度不好掌握,底边孔也不能一次爆到位。
(二)在确定光面爆破的设计参数时,没有随掌子面岩石情况及围岩变化对各孔装药量进行准确的调整。钻孔的堵塞材料选择不正确或者没有堵塞到位。导爆索在出孔口处的预留长度不够长,接反了部分炮孔的出线传爆方向。对爆破后的破碎和松散围岩,没有迅速的加固。
(三)操作人员的施工管理水平及作业水平比较差,对操作人员的纠错纠偏不到位。也没有对操作人员进行技术交底及技术培训,尤其是新上岗人员。同时,操作人员的稳定性较差,出现了超欠挖后,并没有迅速对操作人员用奖罚措施来约束。
四、钻爆法施工所产生超欠挖的后果
(一)超欠挖使得火工材料的用量和費用增大,出渣的运输量及费用也增加。出渣工序的时间延长,其生产管理的成本也大幅的上升。
(二)底部的周边孔一次爆不到底。尤其是遇到地下涌水的时候,给运输带来很大不便,继而影响施工的进度。同时也给底部欠挖爆破的处理工作带来困难。
(三)施工超欠挖会拖延工期,就会增加工程参建每一方的管理费用。
五、采取的措施
(一)认真执行DL/T 5099-1999《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》等规范。
(二)要不定期开展对管理人员及施工人员进行技能培训和教育,使其规范化、制度化,尤其是针对新人员,要做好上岗的各项培训,并且要保证施工队伍的稳定。树立安全第一的思想,在这个前提下,尽可能的加快施工的进度,以降低生产的成本。同时,要完善各项奖惩制度并抓好落实,确立现场的责任人制度,把责任明确到人。
(三)要提高测量放线布孔精度。钻孔孔位应该按照测量定出的中线和腰线以及开挖轮廓线来确定:周边孔应该在断面的轮廓线上进行开孔,沿轮廓线调整范围与掏槽孔孔位的偏差要小于5厘米,其它炮孔孔位的偏差不能超过10厘米。炮孔孔底应该落在爆破图规定的平面上。
(四)炮孔的堵塞使用30厘米硬泥封口,导爆索的出孔预留长度要在30至50厘米间,传爆方向要全部朝起爆的方向。洞室的岩石开挖一般不能欠挖,要尽量减少超挖,单边的超挖值不能超过20厘米。相邻的两孔之间岩面应该平整,孔壁不能有明显爆破的裂隙。相邻两茬炮间台阶或者光面的爆破孔的外斜值应不能超过20厘米。
(五)不同的围岩,其光面爆破的参数要通过试验来调整。在打侧墙的右侧孔时,操作的人员要尽可能的站在风枪的左侧持枪操作。如果有涌水,尤其是钻底边孔的时候,钻孔的方向一定要和洞轴线平行,计算出底孔的位置以及高程和相应钻孔的深度。同时,要在掌子面的上游附近设立临时的集水池,并且不要让水靠近掌子面底边孔的位置,以确保底边孔的钻孔有效深度及足够的装药量。
(六)在V类和Ⅳ围岩的施工时,要先打周边掘进孔,然后安装钢拱架。如果围岩破碎或者断层裂隙发育时,要先粗喷混凝土,再打周边的掘进孔,最后安装钢拱架。炮孔经过检查合格以后才能装药进行爆破。
(七)对爆破后出现的松散和破碎围岩,要先喷5厘米的混凝土,然后挂网把混凝土喷到位,最后再打钻安装锚杆。可结合具体的工程,增加随机的锚杆。除了因岩石因素造成的超挖以外,应该在承包合同中要明确的规定,超挖工程量不以计量来支付。
结 束 语
结合具体的施工,对水工隧洞工程钻爆法施工超欠挖控制技术进行了详细地分析,详细阐述了钻爆法施工所产生超欠挖的后果,并针对这些后果提出了可行性对策和措施,为此类工作提供了科学的借鉴。
参考文献:
[1] 胡跃华. 连拱隧道钻爆法施工控制技术[J]. 湖南交通科技, 2008,(03) .
[2] 孙树铭. 钻爆法施工山岭隧道资源配置探讨[J]. 铁道建筑, 2006,(09) .
[3] 张文虎,李峤. 谈釜山隧洞的钻爆法施工[J]. 南水北调与水利科技, 2005,(S1) .
[4] 杜先照,沈业仓. 水工隧洞钻爆法施工条件下岩爆机理与防治[J]. 中国水运(学术版), 2007,(09) .
关键词:隧洞工程;钻爆法;超欠挖;技术;分析;
一、工程的概况
某隧洞位于A水电站库区上游20km处,隧洞含有进口明渠段和隧洞段以及出口明渠段。洞段长1102.4m,是城门洞形断面,高4.5m、宽4m。进口高程为146m,出口高程为140m。岩石的溶蚀剧烈,出露的岩石面呈现犬牙交错状,地面高程155至588m。岩层的产状是340°至350°/SW∠40°~50°,走向和洞向夹角70°至80°。洞线的侧区内没有大的断层通过。总体上围岩的稳定性比较好。工程、水文地质方面存有的问题:溶岩和构造破碎带都有可能在深埋段产生岩爆。工程通过选择钻爆法来掘进的施工方案。
二、隧洞工程施工的地质评价
(一)隧洞的沿线,除了进出口段倾角卸荷裂隙及溶蚀裂隙较发育但完整性比较差以外,绝大部分都比较完整,成洞的条件好,但是需要局部破碎带及岩溶发育带进行处理。
(二)这个地区的岩溶发育中等,岩溶的形态在地表是溶蚀沟、落水洞、槽和漏斗出现,在岩体内以溶隙、溶洞和管道为主,局部可发育成地下河。
(三)洞线的沿线在施工的时候,不会有规模比较大的岩爆现象出现,局部地应力集中有小范围的岩爆。中上部岩溶发育,岩溶裂隙的承压水丰富,其所含的水层的分布空间受到岩层层面与断裂产状控制,可能和上部潜水含水层连通。掌子面和两侧先后多处出现了涌水,伴随开挖高程的降低,涌水点和水量都集中到了掌子面的附近。除了断层破碎带属Ⅳ类围岩以外,部分岩溶发育、地下水量丰富的Ⅲ类围岩降为Ⅳ类围
三、钻爆法施工产生超欠挖原因分析
为保证保留岩体按设计轮廓面成型并且防止围岩受到破坏,使用轮廓控制光面爆破技术。光面爆破是要先爆除掉主体开挖部位的岩体,起爆布置在设计轮廓线上周边孔药包,产生一个比较平整的开挖面。隧洞钻爆的开挖过程当中,因为种种原因,就会造成隧洞围岩出现超挖,超挖量在0至0.6米之间,平均超挖量是0.25至0.3米,岩壁上的半孔率低下,在0%-20%之间。特别是底边孔,一次也爆不到底,会产生0.3至1.2米的欠挖。主要有以下几方面原因:
(一)测量措施没有到位,测量布孔的精度较差。风钻开钻一次性确定位置和测量布孔位置发生了偏差。风钻在钻孔的过程中,确定的洞轴线和孔轴线没有平行,尤其是洞轴线和钻孔轴线平行的角度不好掌握,底边孔也不能一次爆到位。
(二)在确定光面爆破的设计参数时,没有随掌子面岩石情况及围岩变化对各孔装药量进行准确的调整。钻孔的堵塞材料选择不正确或者没有堵塞到位。导爆索在出孔口处的预留长度不够长,接反了部分炮孔的出线传爆方向。对爆破后的破碎和松散围岩,没有迅速的加固。
(三)操作人员的施工管理水平及作业水平比较差,对操作人员的纠错纠偏不到位。也没有对操作人员进行技术交底及技术培训,尤其是新上岗人员。同时,操作人员的稳定性较差,出现了超欠挖后,并没有迅速对操作人员用奖罚措施来约束。
四、钻爆法施工所产生超欠挖的后果
(一)超欠挖使得火工材料的用量和費用增大,出渣的运输量及费用也增加。出渣工序的时间延长,其生产管理的成本也大幅的上升。
(二)底部的周边孔一次爆不到底。尤其是遇到地下涌水的时候,给运输带来很大不便,继而影响施工的进度。同时也给底部欠挖爆破的处理工作带来困难。
(三)施工超欠挖会拖延工期,就会增加工程参建每一方的管理费用。
五、采取的措施
(一)认真执行DL/T 5099-1999《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》等规范。
(二)要不定期开展对管理人员及施工人员进行技能培训和教育,使其规范化、制度化,尤其是针对新人员,要做好上岗的各项培训,并且要保证施工队伍的稳定。树立安全第一的思想,在这个前提下,尽可能的加快施工的进度,以降低生产的成本。同时,要完善各项奖惩制度并抓好落实,确立现场的责任人制度,把责任明确到人。
(三)要提高测量放线布孔精度。钻孔孔位应该按照测量定出的中线和腰线以及开挖轮廓线来确定:周边孔应该在断面的轮廓线上进行开孔,沿轮廓线调整范围与掏槽孔孔位的偏差要小于5厘米,其它炮孔孔位的偏差不能超过10厘米。炮孔孔底应该落在爆破图规定的平面上。
(四)炮孔的堵塞使用30厘米硬泥封口,导爆索的出孔预留长度要在30至50厘米间,传爆方向要全部朝起爆的方向。洞室的岩石开挖一般不能欠挖,要尽量减少超挖,单边的超挖值不能超过20厘米。相邻的两孔之间岩面应该平整,孔壁不能有明显爆破的裂隙。相邻两茬炮间台阶或者光面的爆破孔的外斜值应不能超过20厘米。
(五)不同的围岩,其光面爆破的参数要通过试验来调整。在打侧墙的右侧孔时,操作的人员要尽可能的站在风枪的左侧持枪操作。如果有涌水,尤其是钻底边孔的时候,钻孔的方向一定要和洞轴线平行,计算出底孔的位置以及高程和相应钻孔的深度。同时,要在掌子面的上游附近设立临时的集水池,并且不要让水靠近掌子面底边孔的位置,以确保底边孔的钻孔有效深度及足够的装药量。
(六)在V类和Ⅳ围岩的施工时,要先打周边掘进孔,然后安装钢拱架。如果围岩破碎或者断层裂隙发育时,要先粗喷混凝土,再打周边的掘进孔,最后安装钢拱架。炮孔经过检查合格以后才能装药进行爆破。
(七)对爆破后出现的松散和破碎围岩,要先喷5厘米的混凝土,然后挂网把混凝土喷到位,最后再打钻安装锚杆。可结合具体的工程,增加随机的锚杆。除了因岩石因素造成的超挖以外,应该在承包合同中要明确的规定,超挖工程量不以计量来支付。
结 束 语
结合具体的施工,对水工隧洞工程钻爆法施工超欠挖控制技术进行了详细地分析,详细阐述了钻爆法施工所产生超欠挖的后果,并针对这些后果提出了可行性对策和措施,为此类工作提供了科学的借鉴。
参考文献:
[1] 胡跃华. 连拱隧道钻爆法施工控制技术[J]. 湖南交通科技, 2008,(03) .
[2] 孙树铭. 钻爆法施工山岭隧道资源配置探讨[J]. 铁道建筑, 2006,(09) .
[3] 张文虎,李峤. 谈釜山隧洞的钻爆法施工[J]. 南水北调与水利科技, 2005,(S1) .
[4] 杜先照,沈业仓. 水工隧洞钻爆法施工条件下岩爆机理与防治[J]. 中国水运(学术版), 2007,(09) .