资源描述
3#、4#施工支洞开挖方案
一、概述
1、布置概述
深圳抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅲ段共设置3条施工支洞,分别为3#施工支洞、4#施工支洞和尾闸运输洞。本标段施工支洞平面布置见附图9.1-01,施工支洞布置分别如下:
(1)、3#施工支洞前段
3#施工支洞在交通洞左侧分岔,是联系厂房系统及尾水系统其他施工支洞的干线通道,支洞前段长度为330m,最大坡度为6.616%,断面为城门洞型,开挖断面尺寸(宽×高)为7.7m×6.8m。3#施工支洞前段底板进行路面混凝土施工,与交通洞交叉处30m范围内边墙及顶拱衬砌混凝土。
(2)、4#施工支洞
4#施工支洞在3#施工支洞右侧分岔,转弯后与尾水隧洞的上游端相连接,通过扩挖后的3#尾水支管,进入厂房第Ⅵ层施工,4#施工支洞同时也是尾水岔支管、尾水隧洞、尾水调压井以及尾水闸门室的施工通道。支洞长度为315.871m,最大坡度为6.098%,断面为城门洞型,断面尺寸(宽×高)为7.7m×6.8m。开挖支护完成后进行路面混凝土施工。待本标段在完成主体工程后,进行4#施工支洞部分洞段的衬砌混凝土及封堵混凝土施工。
(3)、尾闸运输洞
尾闸运输洞为尾水闸门室与4#施工支洞之间的连接通道,连接尾水闸门室东侧端墙处的底板高程为-6.5m,连接4#施工支洞处的底板高程为-4.72m,平均纵坡1.6%,洞长111.13m、净宽6.7m,净高6.8m,城门洞型。底板衬砌混凝土路面。
4、施工支洞特征情况
本标段施工支洞特性见下表。
表9.1-1 施工支洞特性表
支洞名称
断面型式
断面
净尺寸
(宽×高m)
支洞
长度
(m)
最大
纵坡
(%)
起止高程
(m)
施工项目
施工范围
3#施工支洞前段
城门洞型
7.7×6.8
330
6.616
23.220
/3.000
开挖支护及混凝土工程
4#施工支洞、尾水隧洞等
4#施工支洞
城门洞型
7.7×6.8
315.871
6.098
5.54
/-13.7
开挖支护、混凝土及灌浆工程
尾闸运输洞、尾水隧洞等
尾闸运输洞
城门洞型
6.7×6.8
111.13
0.427
-4.72/-6.5
开挖支护及混凝土工程
尾水闸门室
9.1.2地质概述
通过阅读招标文件知, 3#施工支洞前段围岩类别以Ⅰ~Ⅱ类为主,局部为Ⅲ类。有三条断层与3#施工支洞前段相交,分别为f320N55~60W/NE∠70,f320N55~60W/NE∠70,f324 N50~55W/NE∠75~80。4#施工支洞围岩以Ⅰ~Ⅱ类为主,局部为Ⅲ类。有五条断层与4#施工支洞相交,分别为f324N50~55W/NE∠75~80,f337N75~80W/NE∠75,f341N75~80W/NE∠70,f341N70~75W/NE∠80,f344EW/N∠85。
3#施工支洞前段、4#施工支洞和尾闸运输洞岩性为角闪石黑云母花岗岩,岩体结构以整体—块状为主,围岩类别主要以Ⅰ~Ⅱ类为主,局部为Ⅲ类。。
9.1.3主要工程量概述
主要工程量见下表。
表9.1-2 主要工程量表
编号
项目名称及内容
单位
工程量
备 注
一
3#施工支洞前段
1
石方洞挖
m3
16190
/
2
喷射C20砼
m3
443
厚50mm
3
喷射C20砼
m3
45
厚80mm
4
锚杆Φ20,L=2.5m
根
138
外露80mm
5
钢筋网
t
2.55
/
6
路面砼C25
m3
475
厚200mm
7
衬砌砼C25
m3
433
含超挖20cm
8
衬砌砼钢筋
t
34.6
/
二
4#施工支洞
1
石方洞挖
m3
15524
/
2
喷射C20砼
m3
26
厚50mm
3
喷射C20砼
m3
443
厚80mm
4
锚杆Φ20,L=2.5m
根
221
外露80mm
5
钢筋网
t
0.34
厚200mm
6
锚杆Φ20,L=3.0m
根
100
外露150mm
7
喷C25砼
m3
50
厚100mm
8
衬砌砼C25
m3
525
W10F50外掺MgO
9
堵头砼C25
m3
411
W10F50外掺MgO,温控
10
砼C25
m3
9
/
11
衬砌钢筋
t
7
/
12
回填灌浆
M2
278
P=0.5MPa
13
灌浆钻孔
m
271
孔径38mm,孔深3.0m
14
固结灌浆
m
191
入岩3.8m, P=2.0MPa
15
固结灌浆
m
79
入岩5.0m, P=2.0MPa
16
帷幕灌浆钻孔
m
232
孔径50mm,孔深8.0m
17
帷幕灌浆
m
232
入岩8.0m, P=2.0MPa
18
接触灌浆
M2
209
P=0.5MPa
19
止水铜片
m
61
h=1.2mm,b=600mm
20
回填C10砼
m3
19
/
三
尾闸运输洞
1
石方洞挖
m3
4791
/
2
锚杆Φ20,L=2.5m
根
99
外露100mm
3
喷射C20砼
m3
163
厚50mm
4
钢筋
t
1
/
5
回填混凝土C25
m3
5
地质原因塌方引起的回填
填
6
底板混凝土C25
m3
138
抗渗W2,抗冻F50,二级配
9.2 施工支洞作用及辅助规划设计
根据招标文件提供的条件、类似工程经验及本工程的特点,确定本标施工支洞的作用及辅助规划设计如下。
9.2.1施工支洞作用
1、施工支洞是为满足尾水系统和尾水闸门室的施工要求,在形成尾水系统和尾水闸门室施工的相对独立性的同时有机联系各个系统,为各主要洞室平行作业创造条件,实现多工作面连续施工;
2、施工支洞有利于本标通风系统的设置,有效解决地下洞室的通风散烟,确保施工人员的身心健康,充分体现以人为本,构建和谐社会,并兼顾提高施工效率,以满足施工进度的要求。
9.2.2辅助规划设计
1、在施工支洞内合理布置避车洞、变压器洞、排水沟、集水坑等辅助洞室,满足施工要求。
2、在各施工支洞间相交处、各施工支洞与尾水隧洞和交通洞相交处考虑合理扩大开挖,保证交通顺畅,减少交通运输的安全隐患。
9.3 施工原则
9.3.1施工技术原则
1、3#施工支洞前段开口前先进行锁口支护,进口段1.5倍洞径范围内短进尺、弱爆破开挖,确保洞室开口处稳定;
2、不良地质段开挖遵循“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量”的原则进行;
3、开挖过程中,要随时观察围岩类别、地质条件、节理裂隙、地下水渗漏等情况,进行必要的监测,及时记录并整理,以备查。
4、地下渗水、涌水等主要采用引、排、堵结合的方案,将积水集中至低处,由排水系统集中抽排至洞外;
5、施工支洞施工在确保安全的前提下,要体现快速、及时形成的原则,以便尽早形成主体工程施工的工作面;
6、开挖过程中,要根据地质条件的变化及时调整爆破参数和支护形式,确保施工安全和质量要求。
7、施工支洞封堵混凝土施工时,应充分考虑主体工程的施工;混凝土封堵施工应严格按温控措施进行,防止入仓混凝土温度过高,影响封堵混凝土质量。
9.3.2施工重点、难点及对策
1、施工重点、难点
(1)施工支洞的风、水、电布置应兼顾尾水系统和尾闸运输洞的施工,为增加施工进度,洞室开挖长度在100m以后的爆破烟尘和施工设备废气排放量制约施工时间,特别是4#施工支洞和尾闸运输洞位置距离交通洞口较长,通风散烟是本工程施工的重点和难点。
(2)在各施工支洞间相交处、各施工支洞与尾水隧洞和交通洞交叉部位间应力集中,围岩稳定及施工安全问题突出,应采取措施确保施工安全和围岩的稳定,这也是本工程施工的重点和难点。
(3)防止两条施工支洞断层、裂隙及地下水等都对施工产生不利的影响。做好洞内地下水引排和处理是本工程施工的重点和难点。
(4)如何优化爆破参数,控制爆破单响药量,特别是在不良地质洞段,控制爆破质点振动速度,确保围岩稳定、确保施工安全是本工程施工的重点和难点。
(5)支护和开挖在不同围岩中的施工方法控制,是保证施工支洞安全,使施工正常进行的关键,也是本工程施工的重点和难点。
2、施工技术对策
针对上述重点、难点,根据施工技术总体规划,施工中主要采取以下对策:
(1)严格按招标文件《技术条款》要求,合理设计在不同围岩时的开挖方案,施工生产由专人进行协调,确保洞室的整体稳定,减小围岩塑性变形。合理安排开挖与支护,保证各类围岩开挖后按要求得到及时支护,确保洞室的安全。
(2)采用妥善的排烟措施。
3#施工支洞前段、4#施工支洞和尾闸运输洞均采用压入式机械通风方法,改善施工条件。
(3)对于断层和结构面影响带、不良地质段,以及经分析可能存在潜在的不稳定块体和掉块,在开挖前采取超前支护,先导洞兼探洞开挖,后扩挖成形,开挖完成后及时进行喷锚支护;对特殊(不可预见)的不稳定围岩,可根据设计及监理的要求及时进行加强支护。
(4)地下水防治措施
地下水活动较严重地段,加强地质预报,采用截、堵、引、排的综合治理措施。
1)一般地下水压力下的地下水处理
施工中采用超前排水的方法。一种方法为在地下水丰富区先开开挖导洞兼探洞,使地下水超前在导洞中排出,这样掌子面附近的地下水就会迅速减少。另一种方法是在掌子面上,沿洞轴线方向,使用水平大口径钻机(也可用地质钻)超前造孔,使大部分地下水沿造孔集中排出,改善掌子面前后的恶劣环境。
2)高地下水压力下的地下水处理
对于一般排水方法无法满足要求的高地下水压力下的地下水,结合本工程特点,根据地质超前预报成果,主要采取超前注浆封堵的方法,争取在开挖前封闭地下水通道。
3)涌水时的安全措施
在施工过程中应有专职的安全员对施工现场进行查看,一旦出现涌水情况应及时撤离现场,关掉高压电源;并及时处理涌水后的现场。
4)涌水处理预案
超前预注浆处理地下水是建立在超前地质预报基础上的。但是,隧洞工程地质复杂多样,单靠目前的技术手段和方法,并不能对施工期所有地质情况做到精确预报,特别是对施工影响最大的地下水的预报,尚没有一种完全可靠的预测手段,因此,对超前探测未探知的涌水、涌泥等地质灾害性给予足够重视,应事先准备好遭遇突发性涌水的施工预案。
(5)在各施工支洞间相交处、各施工支洞与尾水隧洞和交通洞交叉部位开挖时,采取合理的施工程序,保证洞室围岩的稳定。具体程序如下:
1)排水系统超前完成,降低围岩裂隙水压力,提高主体洞室围岩稳定性。
2)相交的洞室间的开挖进度安排应合理,并视交叉口围岩情况做好锁口锚喷支护、径向预裂和洞室支护等工作。
3)除在开口前按设计要求做好锁口和超前支护外,还要在交叉口二倍洞径洞段内采取浅孔多循环、从小到大扩挖的方式开挖,以确保安全。
(6)为减小爆破对稳定性较差洞壁围岩影响,保证边墙的成型质量,采取措施针对围岩的开挖方式,并采用控制爆破技术,经过爆破试验确定合理的开挖方案,严格控制装药量,使爆破对岩石的影响减少到最低限度,确保岩壁不欠挖,超挖不大于招标文件要求。岩壁开挖后,清除爆破产生的裂隙及松动岩石,清洁岩壁面,及时进行下一工序施工。
(7)洞口开挖应及时进行相应的支护施工,确保洞口成形稳定。
9.3.3施工布置
1、施工道路及通道布置
3#施工支洞前段、4#施工支洞是联系尾水系统与其他施工支洞的干线通道,是尾水系统主洞、尾水支管、尾水岔管及锥管、尾水调压井等的施工通道。尾闸运输洞是尾水闸门室的施工通道。
2、施工临时布置
(1)施工供水
在3#施工支洞前段、4#施工支洞和尾闸运输洞施工期间,施工用水取自铜锣径水库,采用焊接钢管将施工用水运送至工作面。
上述各工作面选用的供水支管采用明敷和暗敷相结合的敷设方式(穿越道路部分暗敷),管道采用焊接钢管法兰连接。
供水主管与开挖施工同步施工,并距离工作面保持30m的安全距离,剩余管线采用胶管布置。
(2)施工排水
3#施工支洞前段、4#施工支洞和尾闸运输洞均为下坡洞,施工排水利用排水沟排至临时集水坑,经处理合格后排放。
(3)施工供风
3#施工支洞前段、4#施工支洞和尾闸运输洞施工用风均由交通洞口空压机站提供。采用焊接钢管将施工用风运送至工作面。
各施工支洞供风主管布置方法与供水主管相同。
(4)施工通风
1)在交通洞洞口布置1台SDA1128-2F75型轴流风机向洞内通风,采取压入式通风方式,主通风管采用直径1.2m,随着3#施工支洞前段开挖作业进尺延伸主通风筒,随3#施工支洞前段、4#施工支洞和尾闸运输洞开挖工作面的进展再设一台SDA1128-2F75型轴流风机进行接力通风。
2)洞内通风管沿洞室顶部安装布置,用锚杆固定,锚筋应固定牢固,风管应平、直、牢、稳、紧。风管转弯半径应大于管径的3倍,主管进入支管时应有“人”字接头,风管单节长度为25~30m,风管端口距掌子面距离不大于30m。
(5)施工供电
1)3#施工支洞前段电源点
在进厂交通洞洞口附近适当的位置配置1台ZBW20-400kVA-10/0.4 kV型的箱式变压器(配无功功率补偿装置和计量装置),自交通洞高压电缆分接箱已预留的高压电缆接口引10KV电缆至此变压器。
2)4#施工支洞电源点
在4#施工支洞洞内0+245.00配置1台S11型500kVA变压器,10KV电源点取自交通洞高压电缆分接箱,采用高压电缆引入,主要供给尾水系统各施工作业面用电。
3、尾闸运输洞电源点
尾闸运输洞的供电系统由4#施工支洞延伸至工作面。
9.3.4 施工运输
锚杆、钢筋及其它钢结构件由钢筋加工厂制作,5t载重汽车运至施工现场;模板在加工厂制作,5t载重汽车运至施工现场;混凝土由混凝土拌合站制作,6m3混凝土搅拌车运至施工现场;其它材料采用5t载重汽车运至施工现场;开挖出渣采用3m3侧卸装载机装20t自卸车运至弃渣场。弃渣场为通风洞口附近的碎石生产系统的毛料堆放场,3#施工支洞前段运距约为3.6km(洞内运距约为1.3km),4#施工支洞运距约为3.9km(洞内运距约为1.6km),尾闸运输洞运距约为4.0km(洞内运距约为1.7km)。
9.4 开挖及支护施工
9.4.1施工简述
本标段共需开挖的施工支洞3条,由于围岩为I~III类围岩,开挖支护可采用大体相似的开挖方式。开挖支护严格遵循“短进尺、多循环、强支护、勤观测”的原则进行施工。
施工支洞开挖支护工艺及方法见附图9.4-01。
9.4.2 开挖支护施工方案
1、I类围岩由于结构完整,采用多臂钻造孔,全断面掘进的方式进行开挖。毫秒微差起爆,开挖边线周边光面爆破的方式,每循环进尺2.5m。爆破孔连接详见附图9.4-02~03。
I类围岩主要支护形式有:随机锚杆,Ф20,L=2.5m,入岩2.42m;随机挂网,边墙及顶拱系统喷5cm厚混凝土。
2、II类围岩由于结构较完整,采用多臂钻造孔,全断面掘进的方式进行开挖。毫秒微差起爆,周边光面爆破的方式,每循环进尺2.5m。爆破孔连接详见附图9.4-02、03。
II类围岩主要支护形式有:随机锚杆,Ф20,L=2.5m,入岩2.42m;随机挂网、边墙及顶拱系统喷8cm厚混凝土。
3、III类围岩由于结构较完整,采用多臂钻造孔,全断面掘进的方式进行开挖。毫秒微差起爆,周边光面爆破的方式,每循环进尺2.5m。爆破孔连接详见附图9.4-02、03。
III类围岩主要支护形式有:系统锚杆,Ф20@150×150,L=2.5m,入岩2.42m;随机挂网、边墙及顶拱系统喷8cm厚混凝土。
4、采用3m3侧卸装载机装渣,20t自卸汽车运输至弃渣场。
开挖支护施工方案见下表。
表9.4-1 开挖支护方案一览表
围岩类别
/部位
施工方案
洞挖方法
支护程序及方法
I类围岩
采用多臂凿岩台车全断面开挖,循环进尺2.5m,周边光面爆破,毫秒微差起爆。3m3侧卸装载机装20t自卸车出渣
手风钻(通过喷锚台车)或多臂凿岩台车造孔安装随机锚杆;湿喷机边墙及顶拱系统喷混凝土。
Ⅱ类围岩
采用多臂凿岩台车全断面开挖,循环进尺2.5m,周边光面爆破, 毫秒微差起爆。3m3侧卸装载机装20t自卸车出渣
手风钻(通过喷锚台车)或多臂凿岩台车造孔安装随机锚杆;湿喷机边墙及顶拱系统喷混凝土。
Ⅲ类围岩
采用多臂凿岩台车全断面开挖,循环进尺2.5m,周边光面爆破, 毫秒微差起爆。3m3侧卸装载机,装20t自卸车出渣
手风钻(通过喷锚台车)或多臂凿岩台车边拱角及顶拱造孔安装系统锚杆;随机挂网、湿喷机边墙及顶拱系统喷混凝土。
隧洞平面
交叉口
采用多臂凿岩台车开挖,YT28手风钻辅助开挖,循环进尺1.0~1.5m;采用小药量、弱爆破、多循环的方法,周边密孔小药量光爆, 毫秒微差起爆。3m3侧卸装载机,装20t自卸车出渣。
施工前,先进行锁口锚杆(或超前锚杆)支护,喷锚支护紧跟掌子面。
施工支洞及尾闸运输洞开挖支护断面图见附图9.4-04、05。
9.4.3 开挖支护施工程序
开挖支护施工程序见下框图。
进厂交通洞开挖至桩号1+050以后
3#施工支洞开挖支护至桩号0+330
4#施工支洞开挖支护至桩号0+220以后
尾闸运输洞开挖支护
4#施工支洞剩余洞段开挖支护
9.4.4 开挖支护工艺流程
三条施工支洞均采用多臂凿岩台车造孔,手风钻辅助造孔,开挖边线光面爆破,I、Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全断面掘进的施工方法施工,先进行掌子面安全处理,而后由装载机将石渣装入20t自卸车运输至弃渣场。出渣完毕后进行施工测量,再转入下一个循环。
开挖采用空孔、直孔、掏槽的型式,根据隧洞开挖的断面结构尺寸和地质条件,及时调整布孔和装药量。掏槽孔、辅助孔以及周边孔造孔孔径均为ф50mm。Ⅰ~Ⅲ周边孔间距约60cm,装ф25mm药卷、乳化炸药,采用非电导爆雷管起爆。其它孔装ф35mm药卷,采用非电毫秒导爆雷管联网起爆。开挖石渣采用装载机、20t自卸车运至弃渣场按要求堆放。
为尽量减少爆破烟尘量,缩短通风排烟时间,爆破后实施水雾降尘等措施。
I、II、Ⅲ类围岩全断面开挖支护施工工艺流程见下图。
施工准备
测量放线
已开挖段随机和系统支护施工
造孔
装药爆破
通风散烟、洒水除尘
安全监测
安全清撬、危石支护
出渣、清底
延伸风、水电线路,转入下一个循环
I、II、Ⅲ类围岩全断面开挖支护工艺流程框图
9.4.5开挖支护施工措施
1、开挖施工措施
(1)施工准备
为满足设计断面要求,每个循环造孔前必须采用全站仪对开挖掌子面进行全断面测量放样,测出断面开挖轮廓线,用红油漆标在开挖面上,并测出洞顶中心线、两侧起拱点(腰线)及造孔方向点等施工控制点,测量人员向施工人员进行交底,并在断面上标出,同时将上个循环断面的超欠挖情况说明,欠挖立即处理,严格控制超挖。
测量完成后,将多臂钻就位,接好电源,准备开钻。采用手风钻施工处应做好施工支架等准备。
出渣完后,立即采用装载机对工作面进行清理,人工清理底孔炮位,清理距离满足凿岩台车工作要求,同时布置好排水设施等。采用装载机人工配合修路,使凿岩台车能够就位。
(2)测量放线
洞内导线控制网测量采用全站仪进行。施工测量一般采用全站仪配水准仪进行。测量作业由专业人员实施,每排炮后进行洞室中心线、设计规格线测放,并根据爆破设计参数点布孔位。开挖断面测量在喷混凝土前进行,测量间距3m。定期进行洞轴线的全面检查、复测,确保测量控制工序质量。同时,随洞室开挖、支护进度,每隔5m在两侧洞壁及洞顶设一桩号标志。洞内测量控制点埋设牢固隐蔽,作好保护,防止机械设备破坏。
(3)造孔作业
爆破工程师根据揭露的岩石情况、测量交底、原爆破参数以及爆破监测成果,填写爆破参数表,交底至现场技术员、钻爆队,并组织布孔。炮孔孔位用红油漆在开挖面上标出,一切交底确认无误后进行开钻。
由合格钻工严格按照测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线和测量布孔进行造孔作业。实行严格的钻工作业质量经济责任制。技术人员现场旁站,便于及时发现和解决现场技术问题。每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查,做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个铅直断面上;为了减少超挖,周边孔的外偏角控制在设备所能达到的最小角度。光爆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。
采用光面爆破是控制洞室开挖质量的重要手段,光爆的好坏将直接决定洞室开挖规格的优劣,因此合理选用优良的造孔设备、挑选熟练的钻工,严格造孔精度是保证开挖质量的前提。
造孔过程中,施工人员要逐一检查每个造孔角度、深度及间排距等控制要求,经检查不符合要求的造孔,需要进行处理或重新造孔。造孔完成后,由质检人员抽检炮孔孔深、间排距、角度等,查看与设计是否相符,填写炮孔检查记录,上报爆破工程师。
(4)装药、联线、起爆
装药前用高压风冲扫孔内,炮孔经检查合格后,方可进行装药爆破;炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结,由考核合格的炮工严格按批准的钻爆设计进行施作,装药严格遵守爆破安全操作规程。
掏槽孔由熟练的炮工负责装药,光爆孔用小药卷捆绑于竹片上间隔装药。掏槽孔、扩槽孔和其它爆破孔装药要密实,堵塞良好,严格按照爆破设计图(爆破参数实施过程不断调整优化)进行装药、用非电雷管联结起爆网络,爆破网络要处于松弛状态,不要拉得太紧,要有一定的拉伸余地。联网结束后,要检查复核整个网络,避免漏装漏联,最后由炮工和值班技术员复核检查,确认无误,撤离人员和可移动设备,其它机械设备做好安全防护。爆破前进行清场警戒,施工人员撤离洞口,并预警三次,第三次预警结束,确认一切准备工作完毕后,由爆破员负责起爆。
光面爆破须达到以下要求:
1)残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布;
2)孔眼残痕率:对微风化岩体达到80%;对弱风化中、下限岩体不小于50%,对弱风化上限岩体不少于10%;
3)相邻两孔间的岩面不平整度,不得大于15cm,孔壁没有明显的爆震裂隙;
4)相邻两排炮之间的台阶最大外斜值不应大于10cm。
(5)通风散烟及除尘
洞室开挖施工过程中一直启动通风设备通风,利用已形成的通风系统进行排烟除尘,保证在放炮后规定时间内将有害气体浓度降到允许范围内。爆破散烟结束后,对开挖面爆破渣堆洒水除尘。
(6)爆破后安全检查及处理
待烟尘消散后,爆破员进入作业面进行检查,发现瞎炮、拒爆及时处理。
用反铲(或人工)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厚混凝土,出渣后再次进行安全检查及处理。在施工过程中,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。
待安全后解除警报、警戒,进行安全处理,最后出渣。
(7)出渣及清底
爆破的石料采用侧翻装载机装20t自卸车运至渣场,出渣完毕后,用反铲或人工清出工作面积渣,为下一循环钻爆作业做好准备。
(8)其他
爆破技术参数见下表。
表9.4-2 爆破技术参数表
隧洞名称
围岩类别
孔深(m)
爆破效率
循环进尺(m)
单位消耗(kg/m3)
3#施工支洞前段
4#施工支洞
尾闸运输洞
I
2.7
93%
2.5
0.84
Ⅱ
2.7
93%
2.5
0.84
Ⅲ
2.7
93%
2.5
0.84
单工作面开挖循环作业时间见下表。
表9.4-3 开挖循环作业时间表
围岩
类型
时间单位
测量放线
超前支护
造孔
装药爆破
通风散烟
安全处理
围岩支护
出渣
其它
循环时间
I
全断面
h
1.0
0
4.0
1.5
1.0
1.0
滞后
4.0
1.0
13.5
Ⅱ
全断面
h
1.0
0
4.0
1.5
1.0
1.0
滞后
4.0
1.0
13.5
Ⅲ
全断面
h
1.0
0
4.0
1.5
1.0
1.0
滞后
4.0
1.0
13.5
备注
I、Ⅱ、Ⅲ类围岩支护与开挖平行作业,支护尽量不占直线时间,每循环进尺2.5m;日循环1.77次,支护尽量不占直线时间,日进尺预计为4.44m/日。
2、支护施工措施
主要支护形式有:3#施工支洞前段和4#施工支洞系统锚杆Ф20@1.5×1.5m,L=2.5m,入岩2.42m;喷混凝土8cm(或5cm),随机挂网。尾闸运输洞系统锚杆Ф20@1.5×1.5m,L=2.5m,入岩2.40m;喷混凝土8cm(或5cm),随机挂网。
(1)砂浆锚杆施工
砂浆锚杆形式主要用于系统锚杆和锁口锚杆的施工,采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工。
1)材料
锚杆:选用Ⅱ级螺纹钢筋。
水泥:采用标号不低于42.5级的普通硅酸盐水泥,并按规范检验。
水:取自发包人的施工供水系统。
砂:采用中、细砂,最大粒径不大于2.5mm。
外加剂:采用不含有对锚杆产生腐蚀作用成分的外加剂。
水泥砂浆:强度等级不低于25MPa。水泥砂浆配合比由试验室确定。
2)施工工艺流程
造 孔
清 孔
验 孔
孔内注浆
安装锚杆
等 强
锚杆制作
制 浆
施工准备、测量
无损检测、拉拔试验
3)施工工艺要求
①施工准备、测量定孔:首先将风水管、照明设施布置到位,准备钻具开钻,测量人员测放锚孔点,另一方面准备注浆设备,水泥、锚杆、砂等原材料。
②造孔:在钻爆平台或脚手架搭设的平台上利用手风钻造孔,边造孔边逐一检查,其钻孔的孔径、孔位、孔轴方向、孔深必须符合设计要求,否则进行处理或重钻。
③清孔、验收:钻孔完成后,采用吹管利用风水将孔内积水和岩粉吹洗干净。
④锚杆制作和运输、制浆、孔内注浆、安装锚杆:选用除锈、除油、没有其它有害物质的平直钢筋按设计尺寸下料,采用5t自卸车至工作面。锚孔验收合格后,搅拌机搅拌水泥砂浆进行孔内注浆。注浆前,检查注浆器具的性能,采用水或稀水泥浆润滑注浆管路。将砂过筛后,严格按重量配合比配制,搅拌机搅拌砂浆,干拌料不少于三次,砂浆要搅拌均匀,随拌随用,一次拌和的砂浆要在初凝前用完,要严防石块、杂物混入。注浆时,将注浆管插至距孔底50~100mm处,注浆管头部制成45º斜口,随砂浆的注入缓慢匀速拔出注浆管,严防拔管过快。钻孔内砂浆达到距孔口10~50cm时停止注浆,随之插入杆体,位置居中。注浆中途停止超过30min时,要用水或稀水泥浆润滑注浆器具及其管路。对于顶拱或上倾锚杆,杆体插入后用木楔或铁楔临时居中固定。
⑤质量检验:采用无损检测与拉拔试验相结合的方式,以无损检测为主,辅助以适当数量拉拔试验。一般支护锚杆检测比例不低于总锚杆数的10%,且每单项或单元工程不少于10根;拉拔试验每300根(包含总数少于300根)抽样一组,每组不少于3根,当地质情况复杂和原材料变动时,要增抽一组做试验。
(2)水泥卷锚杆锚杆施工
水泥卷锚杆主要采用锚固剂锚杆形式,主要用于随机锚杆施工。
①施工工艺流程
测量放线
基面清理
造孔
清洗
浸泡锚固剂卷
锚杆制作
手送锚固剂入孔
安插锚杆
检查验收
②锚固剂数量控制
锚固剂数量计算:单位长度锚固剂个数n
n=1.3*(R2-r2)/V
式中1.3为损耗系数,R为锚杆孔半径,r为钢筋半径,V为一支锚固剂的体积。
③控制要点
在施工中为保证内锚段的锚固力,速凝锚固剂可适当增加3~5支,但不可过多,以免堵管;
锚固剂应用清水浸泡,浸泡时间应符合锚固剂技术参数说明的要求;
施工中锚杆推进时,应缓慢转动杆体,搅拌锚固剂。
(3)喷混凝土施工
1)材料
水泥:采用水泥强度等级不低于42.5级的普通硅酸盐水泥。
水:取自发包人的施工供水系统。
骨料:细骨料采用坚硬耐久的粗、中砂,细度模数为2.5,使用时的含水率控制在5%~7%;粗骨料采用耐久的卵石或碎石,粒径不大于15mm;喷射混凝土中不得使用含有活性二氧化硅的骨料,喷射混凝土的骨料级配满足下表的规定。
表9.4-4 喷射混凝土用骨料级配表
项目
通过各种筛径的累计重量百分数(%)
0.15mm
0.3mm
0.6mm
1.2mm
2.5mm
5mm
10mm
15mm
%
4~8
5~22
13~31
18~41
26~54
40~70
62~90
100
外加剂:速凝剂的质量符合施工图纸要求并有生产厂的质量证明书,初凝时间不大于5min,终凝时间不大于10min,选用的外加剂需经监理人批准。
2)施工工艺流程
施工工艺流程框图
砂石料
施工准备、基面处理
验收合格
喷混凝土
检查合格
养 护
混凝土喷射机
水
水泥
拌和站拌和、运输
空压机供风
速凝剂
喷头
外加剂
3)施工工艺
①施工准备、基面处理、验收
清除开挖面的浮石、墙脚的石渣和堆积物;处理好光滑岩面;用高压风水枪冲洗岩面,对遇水易潮解的泥化带,使用高压风清扫岩面;埋设好厚度检验钢筋条;作业区要有良好的通风和充足的照明;对机械设备、风水管线及电源线等进行检查和试运行。在受喷面滴水部位按设计要求预先埋设导管排水,导水效果不好的含水层设排水盲沟,对淋水处可设截水圈排水。
②混凝土拌和、运输
按室内试验和现场试验选定的配合比配料,在拌和站进行搅拌,混凝土搅拌车运输。混凝土在存放过程中,要严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入。
③喷混凝土
在作业平台上进行,喷混凝土时要分段分片依次进行,每段长度一般不超过6m,洞内先喷边墙,后喷顶拱,喷射顺序自下而上。分层喷射混凝土,后一层在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h再行喷射,要先用风水清洗喷层面。喷射开始时,要先送风,后开机,再给料;结束时要待料喷完再关风。喷射时,喷嘴要正对受喷面作均匀的螺旋转动,螺旋直径以30cm为宜,喷头与受喷面保持0.60~1.0m的距离。当岩面有较大坑洼时,应先喷凹处,然后找平。喷射时,要保证喷头处0.1MPa的稳定风压,连续均匀地向喷射机供料,在机器正常运转时料斗内要保持足够的存料。喷射作业完毕或因故中断喷射时,必须将喷射机和输料管内的积料清除干净。
④在受喷面滴水、淋水部位采用如下方法控制
滴水地段如岩石节理裂隙较发育,地下水压力较小,施工中采用以堵为主方针,进行喷混凝土时,分两次进行,第一层喷射只要求将混凝土射入岩石节理裂隙中,提高岩块间的凝结作用,止住滴水,第二层施喷紧跟第一层喷射面,适当增加混凝土用量,并达到设计要求;对地下水压力较大,则采取在穿越透水层部位布置一定数量的排水孔,插入导管,将水沿岩壁导出。导管与排水孔岩壁间用掺速凝剂的沙浆封闭。在地下水集中于导管后,即可进行喷混凝土。
⑤检查、养护
喷射混凝土完成并终凝后,即进行厚度检查,厚度检查以预埋的厚度检验控制钢筋为主,造孔检查为辅,经检查,喷射混凝土厚度未达到施工图纸要求的厚度,按监理指示进行补喷,检查合格后割除检验钢筋条残余段。喷射混凝土与岩石间的粘结力以及喷层之间的粘结力,按监理的指示钻取直径100mm的芯样作抗拉试验,试验成果资料应报送监理。所有钻取试件的造孔,施工人员用干硬性水泥砂浆回填。喷射混凝土与围岩间的粘结力:Ⅰ、Ⅱ类围岩不应低于0.8MPa,Ⅲ类围岩不应低于0.5MPa。喷层之间的粘结力不应低于0.8MPa。经检查如喷射的混凝土中有鼓皮、剥落、强度偏低或有其它缺陷的部位,施工人员及时予以清理和修补。喷射的混凝土终凝2h后喷水养护,当喷射混凝土周围的空气湿度达到或超过85%时,经监理同意,可进行自然养护。
(4)挂网喷混凝土施工
1)施工工艺流程
挂网喷混凝土施工工艺流程框图
施工准备
岩面处理
验收合格
分层挂网施喷
养护
质检验收
2)挂网喷混凝土施工工艺
初喷混凝土后,进行钢筋网的安装,安装完后再进行分层复喷至设计要求,并作好养护工作。
喷射混凝土采用的钢筋网应按监理人的指示,在指定部位进行布设钢筋网。钢筋采用直径为6.5mm、8mm及12mm,屈服强度为240MPa的光面Ⅰ钢筋。钢筋网在场外按2~4m2一块进行编焊,运至工作面后,人工在平台上铺挂,利用锚杆头点焊固定,中间用膨胀螺栓加密固定,使钢筋网紧贴壁面,网间用铁丝扎牢。
喷混凝土材料采用普通硅酸盐水泥;细砂采用坚硬的粗、中砂,细度模数大于2.5;粗骨料采用坚硬的碎石,粒径<15mm;并掺速凝剂,配合比由试验确定,经工程监理批准后使用。
喷混凝土前用高压水或高压风冲(洗)干净岩面,对遇水易潮解的泥化岩层,采用高压风清扫岩面;在受喷面滴水、淋水部位设截水圈,埋设导管排水,导水效果不好的含水层设盲沟排水。紧跟开挖面的喷混凝土终凝至下一循环放炮时间不少于3h,喷混凝土终凝2h后喷水养护,养护时间不少于7昼夜。喷射工艺参数通过生产试验确定,在保证喷混凝土密度的前提下,尽量减少回弹量。喷射混凝土强度采取现场喷混凝土取样试验检查,厚度通过预埋钢筋作厚度标志或造孔测深检查,外观质量通过肉眼检查评价。
3#施工支洞前段、4#施工支洞和尾闸运输洞开挖支护施工方法详见附图。
9.5 混凝土施工
施工支洞混凝土施工主要包括路面混凝土、衬砌混凝土、封堵混凝土施工,施工时严格按照设计图纸的分缝等技术要求进行施工。
9.5.1路面混凝土施工
3#、4#施工支洞及尾闸运输洞的底板进行混凝土路面施工。为确保施工期间车辆通行,洞内路面混凝土沿路面中心线分半幅进行施工,车辆单行。分段长度拟定为4m,如设计图纸有分缝等技术要求,则按要求进行施工。施工中先进行各施工支洞左侧的单幅路面施工,之后进行右侧的单幅路面施工,在单幅路面施工时根据施工进度的实际需要,可几段同时进行施工。
在路面混凝土施工前按路面设计要求,做好混凝土材料试配工作。试验结果递送监理工程师审批同意后,再用于施工。路面混凝土强度标号为C25,厚20cm。
路面混凝土施工前按设计做好路面地基层施工、测量放线、安装导向绳并用三点法引线至路外,固定在打入基层的钢桩上。路面混凝土模板采用普通组合钢模板,手风钻打插筋进行固定。
路面混凝土施工程序见下框图:
路面混凝土施工程序框图
施工准备→测量放样→立模支模→混凝土运输→摊铺混凝土→混凝土振捣 →接缝施工→收水抹面及表面拉毛→养护→拆模
混凝土由混凝土拌和站生产,6m³混凝土搅拌运输车运至施工现场,直接入仓,人工平整摊铺,插入式振捣器振捣,面层用振动梁往返振动找平。混凝土铺筑连续进行,若因故停工半小时以内,将已捣实的混凝土表面用湿麻布袋盖好,当恢复施工再将混凝土加以扒松后继续铺筑;如停工半小时以上,按施工缝处理。
插入式振捣器振捣后,启动振动梁,使表面泛浆,并赶出气泡。然后进行人工抹面,先用铝合金长刮尺进行表面找平,将多出部分刮下来,局部有塌陷处及
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