大断面隧洞范文（精选7篇）
大断面隧洞 第1篇
1-1、工程概况
穿黄隧洞进口段位于隧洞进口建筑物以北, 根据所处位置分A、B两洞 (左侧为A洞, 右侧为B洞) , 两洞结构形式相同。隧洞分两期成型, 一期结构尺寸按满足盾构完成邙山隧洞掘进后出邙山要求设计, 二期结构尺寸按隧洞过流要求设计。本方案主要叙述穿黄隧洞进口段一期施工的方法与措施。
穿黄隧洞进口段长35m, 纵坡为4.91%。隧洞衬砌后断面为圆形, 进口渐变段长15m, 洞直径由11m渐变至9.4m, 洞身段长20m, 直径9.4m, 两段砼衬砌厚度均为0.8m, 洞身段末端另设1m厚砼堵头。
1-2、地质情况
穿黄隧洞进口段位于黄河南岸邙山岭, 原始地表高程为165~170m, 经开挖后形成150m、140m、130m、120m四级马道, 边坡坡比分为1:0.7和1:1两种, 马道宽度2~23m不等。根据招标文件提供的地质资料, 结合我部在隧洞进口区开挖情况, 隧洞进口区地质情况如下:地层结构上部为al Q3黄土 ( (6) 层、 (7) 层) , 厚25.65m, 浅层黄土具有弱湿陷性, 随深度的增大, 湿陷性降低, 具中等压缩, 抗剪强度较高, 发育有垂直节理。中下部为al Q3黄土状粉质壤土 ( (9) 上、 (9) -1、 (9) 夹、 (9) -2、 (9) 下层) , 层厚25.23m, 其中 (9) -1、 (9) -2两层为饱和软黄土状粉质壤土, 抗剪强度低。隧洞围土由Q3黄土状粉质壤土组成, 夹有 (9) -2黄土状粉质壤土软层, 强度较低;隧洞底部为al Q2粉质壤土, 土体致密, 承载力较高, 耐水性较好。隧洞进口区地下水位约140m, 高出隧洞底板约37m, 围土渗透系数为1.0×10-5cm/s~1.0×10-4cm/s, 具弱透水性。
1-3、施工特点
⑴隧洞开挖断面超过120m2, 且A、B洞净间距仅约16m, 施工难度大。
⑵渐变段顶部覆盖层薄, 属浅埋黄土隧洞, 对洞身变形控制要求高;
⑶洞身低于原始地下水位近40m, 受地下水影响;
2、施工方案
根据以上施工特点, 结合本工程实际情况以及借鉴类似本工程的成功经验 (郑西客运专线等大断面黄土隧道施工) , 确定穿黄隧洞方案为:施工降水 (深井真空降水, 轻型井点降水) 结合CRD法开挖。
3、施工方法
3.1 施工降水
⑴深井真空复合降水。在穿黄隧洞两侧130m马道、120m马道布置降水井8眼, 井深50m~80m;沿隧洞正面140平台及左侧130平台布置, 间距10~14m。井深:井底设计高程为77m, 低于洞底板25m, 所有降水井均为真空降水井, 孔径600mm, 其中井底 (高程:77~82m) 为5m沉淀管, 高程82~112m为无砂管段, 112m~126m (136m) 为砼实管段, 之上安装钢管。
⑵水平井。沿隧洞下半洞开挖线外侧布置水平降水井, 水平井深50m, 成孔孔径114mm, 孔内安装软式透水管及钢花管, 孔口密封后使用真空抽水, 以降低地下水位。A洞布置18孔, B洞布置12孔。
⑶轻型井点:残余底下水位在洞内采用轻型井点辅助降水。
3.2 CRD法
施工顺序说明:左右上导洞1、2部开挖, 再进行下导洞3、4部开挖, 完成后开挖仰拱, 完成仰拱后, 暂停开挖, 对掌子面进行封堵加固。然后进行砼内衬, 完成前一段砼衬砌至上半洞后, 恢复开挖施工, 重复上述步骤。整体推进至终点, 对掌子面进行钢筋砼衬砌 (砼厚度1m) 封堵。
3.2.1 上导洞施工工艺
(1) 左 (右) 拱部开挖及支护。在支护范围拱部135°范围, 采用KHYD155AB型电动变速岩石钻机干法钻孔, 一次性导向跟管钻进, 管棚钻进到位后注浆。注浆浆液采用水泥一水玻璃双液浆, 在管棚支护范围以外的洞周拱部及洞内临时导坑拱墙布置超前锚杆, 锚杆采用Φ25钢筋, 长度2.5m, 间距20cm。拱部开挖断面为半环形, 留核心土, 人工开挖, 充分发挥掌子面的约束作用, 增强开挖后的土体自稳能力。拱部台阶超前上导洞下部2~3m。并且每次开挖进尺与钢拱架间距相匹配。每次进尺开挖完毕后, 即刻快速进行钢拱架及中隔墙立柱支立, 钢拱架采用Ⅰ20a工字钢弯制, 分段加工, 拱架采用螺栓连接或钢板焊接。拱脚部位每侧两根Φ25锁脚锚杆, 锚杆外露部位与钢拱架焊接。钢拱架间采用Ⅰ16工字钢焊接连接, 连接间距1.2m。为保证荷载合理传递, 限制顶拱沉降, 采用扩大拱脚法, 即在钢拱架底部垫预制砼板或木板, 扩大基底受力面积。骨架间挂φ8@20×20cm钢筋网片, 钢筋网挂设应在钢拱架与土体之间。其搭接长度不应小于10cm, 与钢拱架点焊要牢固。喷射砼分层进行, 每层厚度5cm左右, 喷层总厚度要求达到20cm。
(2) 上导洞侧墙开挖支护。开挖高度3m, 采用小型反铲 (0.2~0.5m3) 开挖, 小型自卸汽车运输。双侧交错开挖支护, 先侧墙, 再中隔墙。每次开挖进尺原则为1榀型钢间距, 避免拱架同时悬空。每侧开挖完成后, 尽快接长钢拱架, 拱脚部位仍然垫预制砼块及安装锁脚锚杆, 然后挂网喷射砼。
(3) 临时仰拱封闭。每榀钢拱架接长至隧洞腰线后, 底部及时做临时仰拱封闭, 仰拱采用Ⅰ20a工字钢, 间距与洞身拱架一致, 并与洞身拱架焊接为一个整体。仰拱间使用Ⅰ16工字钢连接, 间距3m, 仰拱之间喷10cm厚C20砼。为改善支护结构受力, 上导洞底部两侧做Ⅰ16倒角。
(4) 轻型井点降水。在上导洞底板实施降水, 采用轻型井点, 根据开挖进尺向前推进。左导洞井点布置左右两排, 距边墙30cm, 纵向间距1.0m。井管采用Φ32.5mm钢管, 深度5~6m, 外倾15°, 底部3m钻花管, 花管孔径8mm, 开孔率不低于15%, 外包100目滤网。轻型井点采用JSJ-60型真空泵抽水。右侧导洞仅布置外侧墙一排轻型井点。
3.2.2 下导洞施工工艺
(1) 下半洞侧墙开挖支护。下导洞施工实际为台阶开挖。开挖高度3.5m, 施工工艺同上。采用小型反铲 (0.2~0.5m3) 开挖, 小型自卸汽车运输。双侧交错开挖支护, 先侧墙, 再中隔墙。每次开挖进尺原则为1榀型钢间距, 避免拱架同时悬空。每侧开挖完成后, 尽快接长钢拱架, 拱脚部位仍然垫预制砼块及安装锁脚锚杆, 然后挂网喷射砼。为确保台阶以上洞体稳定, 每榀钢拱架接长至下导洞底板后, 底部及时做临时仰拱封闭, 仰拱采用Ⅰ20a工字钢, 仰拱间使用Ⅰ16工字钢连接, 间距3m, 仰拱之间喷10cm厚C20砼。同时, 根据地下水位情况和开挖进尺, 确定在下导洞底板两侧布置轻型井点。
(2) 仰拱开挖支护。仰拱分左右两侧分别开挖, 先左后右, 逐榀进行。采用小型反铲结合人工快速开挖, 完成后立即施作钢拱架、中隔墙立柱、锚杆、喷砼等支护, 左右形成封闭后, 拆除下导洞临时仰拱。中隔墙及上导洞仰拱在开挖完成后不予拆除, 待砼衬砌完成后拆除, 目的一是稳定洞室, 二是作为砼衬砌施工平台。
4、隧洞砼衬砌。
隧洞衬砌分段进行, 在设计两段基础上分段, 进口渐变段分两段, 每段长度7.5m, 标准段分两段, 每段开挖完成后, 暂停隧洞开挖, 先进行该段砼衬砌。砼分层施工, 大致按开挖分层自下而上进行共分四层:底拱、下半洞侧墙、上半洞侧墙、顶拱。
5、体会。
(1) 施工降水结合CRD法开挖, 适用于地下水富余及开挖断面大的粉质壤土隧洞。 (2) 在对富水、粉质壤土隧洞施工时, 要严格遵循"先降水、短台阶、少进尺、弱开挖、勤观测、强支护、早成环"的原则。 (3) 地下水位高的土质隧洞开挖时, 要注意保留核心土, 同时也要做临时仰拱, 这样可以有效的保持拱顶稳定, 确保施工人员安全。 (4) 对于这种开挖断面大的土质隧道, 二次砼衬砌要跟紧, 一定要做到开挖一段衬砌一段的原则。
参考文献
浅谈小断面输水隧洞塌方处理 第2篇
导读:如果在小断面输水隧洞开挖施工中, 忽视了对隧洞的支护和处理, 极易导致隧洞塌方。文章首先对小断面输水隧洞的塌方形成原因进行分析, 并对塌方的形态进行总结, 最后针对不同的小断面输水隧洞中可能出现的塌方现象的处理方法进行探讨, 为小断面输水隧洞的塌方处理提供资料参考。
小断面输水隧洞开挖中的塌方, 不仅会威胁施工安全, 还会给工程进度带来极大影响, 并带来资金的浪费。如何有效地处理小断面输水隧洞的塌方, 对保证小断面输水隧洞的施工安全和工程如期完工有重要意义。
一、塌方形成的原因
㈠不良地质原因
小断面输水隧洞在开挖过程中, 经常会遇到砂土层、煤矸石层、风化变质岩体、裂隙发育岩体、崩塌岩堆地区、断层带、溶洞、滑坡、泥石流、膨胀性地层等不良地质, 这些不良地质的围岩稳定性极不稳定, 一旦在开挖施工中马虎大意, 极易发生隧洞塌方, 给工程施工带来影响。
㈡施工不当导致隧洞塌方
小断面输水隧洞开挖通常会采用钻进爆破的方法, 并对隧洞提前进行支护, 以增加围岩的稳定性。如果在钻进爆破过程中, 对爆破的参数计算错误, 导致爆破的装药量过大或者爆破位置错误, 将会导致整个隧洞失去稳定性, 最终导致隧洞塌方[1]。针对不良地质的隧洞施工, 如果支护工作出现问题, 也会导致隧洞塌方。例如在施工中架设钢支撑的间距掌握不当, 钢支撑的支护位置选择错误等。除此之外, 锚杆长度、喷射混凝土厚度、挂网位置等也会导致小断面输水隧洞塌方。
㈢低压原因导致隧洞塌方
低压是导致隧洞塌方的重要原因, 如果在隧洞口施工没有注意对低压的计算和检测, 极易导致隧洞口因为偏压和滑坡塌方。在隧洞开挖施工过程中, 由于塑性低压引起隧道挤出性破坏也是隧洞塌方的重要原因。另外, 在高应力地区, 完整的岩体还可能发生岩爆, 如果不注意预防和治理, 也会导致隧洞塌方。
㈣地下水原因
地下水将会导致围岩稳定性降低, 一旦遇到断层出现涌水, 将会对隧洞开挖带来极大的威胁, 导致隧洞塌方。
二、塌方的形态分析
㈠洞内小范围局部塌方落石
洞内小范围局部塌方落石多发生于硬岩中洞室开挖后, 由于硬岩不稳定结构体, 在开挖时岩体滑落, 导致小规模塌方。这种塌方多发生于隧洞顶部或侧壁, 预防可以采用局部喷锚支护的方法。
㈡洞内大范围塌方或冒顶
对不良地质的隧洞进行施工, 很容易发生大范围塌方或冒顶, 特别是当隧洞穿越沟谷地形时大范围塌方和冒顶最易出现。如果隧洞埋深比较浅, 洞顶围岩稳定性不足, 也经常会导致冒顶事故发生。所以, 对不良地质和浅埋隧洞的施工一定要及时进行初期支护, 避免出现大范围塌方和冒顶, 给隧洞工程带来无法挽回的损失。
㈢特殊地质结构塌方
溶洞等特殊地质也经常会导致隧洞塌方, 这种特殊地质结构塌方的治理一般采用双侧壁支护法或中壁支护法, 保证特殊地质结构的隧洞不会因为偏压发生塌方。
㈣洞口大变形塌方
洞口大变形塌方是由于洞口的偏压造成的, 洞口大变形塌方一般表现为洞顶地表开裂、变形或下沉。为了避免洞口大变形塌方的出现, 需要及时对隧洞口进行喷锚加固, 并做好排水处理, 避免洞口围岩由于水流侵蚀稳定性下降发生坍塌。
三、小断面输水隧洞的塌方处理
㈠对强风化带和煤层带塌方的处理
强风化带和煤层带地层稳定性较差, 因而也经常出现塌方。开挖遇到强风化带或煤层带时, 要以预防塌方为主。为了保证隧洞围岩稳定性, 需要采取边掘进边支护的方法, 谨慎施工。为了避免开挖过程中隧洞塌方, 可以采用先开挖上半洞, 并做好支护, 再开挖下半洞, 并将上下洞支护连接的方法逐渐推进。
㈡对平洞开挖砂土层发生冒顶塌方的处理
砂土层稳定性极差, 极易发生冒顶塌方。一旦隧洞开挖经过沙土层, 我们一定要选择好施工季节。砂土层的隧洞开挖应尽量选在少雨季节, 并在掘进过程中及时采用拱钢架支撑。为了保证掘进中的安全, 可以采取边掘进边衬砌的方法, 稳步推进, 并用花拱架加密为衬砌钢筋, 减少支护费用并提升隧洞围岩的稳定性。
㈢对砂土层开挖竖井塌方的处理
砂土层开挖烟尘较大, 必须开挖竖井疏散烟尘。为了避免竖井开挖塌方, 可以采用沉管工艺, 保证竖井整体稳定性, 避免竖井开挖塌方。
㈣对大方量塌方或冒顶的处理
如果在开挖中出现大方量塌方和冒顶, 首先应该停止冒顶部位的出渣, 避免塌方扩大, 并人工进行洞口清理, 用工字钢做好支护。拱架顶部每隔10厘米打入长1米锚杆 (φ25螺纹钢、一头削尖) ;出渣推进50厘米后再安设工字钢拱架钢支撑, 并纵向连接, 上下与锚杆、管棚焊接形成一完整受力体;推进4米后作钢筋砼衬砌;衬砌好洞段顶部若有空洞, 做缓冲层处理;进行监控量测;循序渐进, 循环推进。
㈤对洞口大体积滑塌的处理
洞口塌方进行处理时, 要以减压和设置滑坡支挡物为主。一旦洞口发生大体积滑塌, 需要立即停止掘进, 避免发生人员伤亡和财产损失, 并于滑坡边缘稳定地带设置排水沟, 拦截地表水, 防止地表水下渗入洞顶围岩, 扩大滑坡规模。为了给洞顶围岩减压, 可以将洞顶滑体清除一部分, 并作洞口相连钢筋砼箱涵25米, 回填恢复原坡;抗滑挡墙;回填边缘建混凝土抗滑挡墙;坡面挂网喷护。
㈥洞内溶洞的处理方法
小断面输水隧洞开挖遇到洞内溶洞时, 首先要清除溶洞内填充物和钟乳石, 并做好溶洞支护。为了避免溶洞塌方, 需要进行溶洞的排水降压。为防止落渣, 可在钢筋砼做好后, 在顶部堆1.5米弃渣做缓冲层。在对溶洞进行处理时, 应尽量不破坏溶洞的原由结构, 并进行有效的支护。溶洞施工要秉持坚持快挖、快支、快喷的原则, 避免溶洞受到外力作用稳定性下降, 发生塌方[2]。
进行小断面输水隧洞的开挖施工时, 一定要以预防塌方为主, 做好爆破点的设计并控制好爆破装药量, 并对隧洞进行及时有效的支护和衬砌。一旦开挖过程中出现塌方, 要根据塌方的原因和地质构造 (地形情况) 进行有效的塌方处理, 避免塌方的扩大, 降低塌方对工程施工进度的影响。
参考文献
[1]王矿, 吴家冠, 张磊.隧洞开挖引起地下水运动的子模型法数值模拟[J].水电能源科学, 2010, (11) .
小型断面隧洞快速衬砌施工的方法 第3篇
云龙河三级电站引水系统长全长4105.34 m, 其中引水隧洞长2490.74 m (至压力钢管起点) , 纵坡为8‰, 断面直径为3.5 m。设计引水隧洞开挖直径为4.0 m, 衬砌厚度25 cm。根据开挖围岩揭露情况, 引水隧洞以Ⅲ类围岩为主。
根据设计, 引水隧洞Y0+00~Y2+490.74为全断面钢筋混凝土衬砌, 衬砌后断面直径均为3.5 m。在开挖过程中, 为便于施工, 在引水隧洞桩号Y 1+1 3 0 7.6 8 (1#) 和Y2+643.05 (2#) 处各开挖了一条施工支洞, 其中1#施工支洞由于进场道路极其险恶, 衬砌时各种设备、材料均无法进场, 故只能采用进水口和2#施工支洞作为衬砌设备和材料入口, 引水隧洞衬砌也采用进水口和2#施工支洞两个作业面同时施工。
2 施工条件
(1) 隧洞开挖于2008年12月底完成, 业主要求衬砌于次年4月底完工, 隧洞固结及回填灌浆于5月底完工!
(2) 整个工程在隧洞进口外0.5 km处和2#支洞出口外1 km处各设有一个拌和站, 均布置有一台JS500的拌和站, 用于隧洞砼衬砌。
(3) 施工用风、水、电。施工开挖时, 施工用的风、水、电全部铺设完成, 可以满足洞内混凝土浇筑施工的需要。
(4) 由于2#支洞承担着压力管道的浇筑施工任务, 因此, 进水口段承担2000 m的浇筑任务, 引水洞下游部分的490 m由2#支洞进行浇筑。
3 实际施工时采取的技术及组织措施
3.1 进水口段混凝土浇筑
3.1.1 混凝垂直平运输
由于进水口段的洞口位于悬崖上, 无成形施工道路, 进水口段混凝土浇筑采用自卸汽车运输, 通过真空溜槽进入储料斗, 由出料口卸至混凝土搅拌车。
3.1.2 混凝土水平运输
混凝土拌合物卸至混凝土搅拌车内, 混凝土搅拌车运至混凝土泵, 由混凝土泵泵送至仓内。
3.1.3 施工方法
由于进水口段引水隧洞衬砌工期紧、任务繁重、作业面狭小、作业面少, 故拟采取四部衬砌台车全断面分两次衬砌的施工方案, 第一次先浇筑下部1/3的部分, 再浇筑上部2/3的部分 (如图1) 。
由于洞径较小, 且是底部为圆形, 施工车辆无法行走。因此在底部混凝土衬砌完成6小时后铺设碎石细砂混合料作为路面, 铺设厚度48 cm, 宽2.4 m, 刚好用于3M3的混凝土搅拌车的进洞道路。
衬砌时, 每个作业面均采用跳跃式浇筑方法 (如图1) 。
衬砌时, 每120 m作为一个循环单元, 每一单元先同时进行三个仓位 (同一作业面, 下同) 的钢筋安装和模板安装。如上图所示, 在第一个循环单元作业时, 先进行Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3Ⅰ-6仓位的钢筋安装和模板安装, 每个仓位长为12 m, 钢筋安装采用全断面一次完成, 第一次浇筑时模板先安装下部的2/3部分, 待Ⅰ-6下部备仓完成后, 立即进行Ⅱ-1、Ⅱ-2Ⅱ-6仓位的钢筋安装和下部模板安装。以上仓位每仓备好后立即进行浇筑。
Ⅱ-6下部仓位备好后, 立即进行Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-6仓位上部的立模, Ⅰ-6仓位上部立模完成后即进行Ⅱ-1、Ⅱ-2Ⅱ-6仓位上部立模工作, 同样, 以上仓位每仓备好后立即进行浇筑。
第一循环单元备仓全部完成后, 即进行第二循环单元的备仓工作, 为不与第一循环单元最后一个仓位发生干扰, 第二循环单元先进行Ⅱ-1、Ⅱ-2Ⅱ-6仓位的钢筋安装和下部模板安装, 施工步骤同第一循环单元。
依次类推, 按每循环单元顺序施工直至该作业面衬砌全部完成。
3.2 下游段混凝土浇筑
3.2.1 混凝土水平运输
受地形条件限制, 下游段设置拌合站距离浇筑仓位较远, 配置混凝土搅拌车3台, 不间断的运至混凝土泵, 由混凝土泵泵送至仓内。洞内无成形道路, 故铺设碎石细砂拌合物作为混凝土搅拌车运输道路。
3.2.2 混凝土浇筑
受经济条件影响, 下游段混凝土模板采用自己加工而成的异形模板 (如图2) 。
模板支撑件材料采用Φ48的脚手架钢管制作, 模板采用30150、15150、60150三种型号模板混合而成, 既保证了混凝土的成形, 也保证了混凝土浇筑的强度要求。由于混凝土厚度较薄, 模版支撑件间距保持在45~55 cm。
混凝土浇筑仓位12 m/段, 三段同时间隔浇筑。拆除模板时先拆除下部模板, 再拆除上部模板。混凝土待凝时间清除掉洞内道路弃渣, 准备下一仓位浇筑。如此反复进行。
3.3 洞内钢筋材料运输
进水口段钢筋材料运输:进水口段钢筋由塔吊吊至洞口, 水平运输至洞内加工车间。由于洞径较小, 无法运加工成形的钢筋至作业面, 钢筋必须在洞内加工。
洞内每150~200 m设置错车道一处, 此处既可作为运输出渣的错车位置, 也可作为移动钢筋加工场所, 随着混凝土浇筑进行, 钢筋加工站不断前移。
3.4 洞内超欠挖处理
根据技术规范及业主指导性文件要求, 洞内围岩欠挖控制在10 cm以内, 以致混凝土浇筑时还要处理洞内欠挖岩石。受洞内环境限制, 不能进行爆破作业。我部配置3立方的移动空压机两台, 采用风镐处理局部欠挖。进水口段处理的洞渣作为混凝土搅拌车路面弃渣, 铺设于洞内。
3.5 洞内灌浆及弃渣清理
由于时间紧迫, 作业面有限, 我部投入大量的人力、机具及小型设备进行灌浆、弃渣及路面清理。洞内灌浆实行分段灌浆, 分段清理, 随灌随清, 分段负责的制度。
灌浆及清理共分为五段, 每段长约计500 m。路面及灌浆弃渣清理每段配置小型移动时皮带机一台, 翻斗车三部, 小型皮带机的长度大约在8 m左右, 整机总宽皮带宽0.6 m, 皮带机的下面安装车轱辘, 可以随时移动。清渣卸至小型机动翻斗车内, 由翻斗车水平运至洞外。
4 结论
经过我部精心组织施工, 引水洞的混凝土浇筑及灌浆工程于6月中旬顺利完工, 单月平均浇筑隧洞约计450 m, 也满足了云龙河电站的顺利下闸蓄水要求, 保证了业主的工期要求。
本文通过云龙河水电站引水隧洞施工的实际案例, 详细的介绍了小型断面隧洞施工有效技术措施及施工方法, 可为相关的技术及管理人员参考借鉴。
摘要：本文通过湖北省云龙河水电站工程引水隧洞衬砌施工的亲身体验, 对小断面隧洞的砼衬砌施工的方法进行总结和分析, 为相同条件下的工程施工提供参考依。
关键词：小断面隧洞,快速,衬砌施工
参考文献
[1]混凝土质量控制标准GB50164-92[S].
[2]水利水电工程技术术语标准SL26-92[S].
[3]水工建筑物滑动模板施工技术规范SL25-92[S].
[4]水利水电工程钻孔压水试验规程GB50086-2001[S].
[5]锚杆喷射混凝土支护技术规范GBJ107-87[S].
[6]砼强度检验评定标准GB/T19001-2008[S].
[7]质量管理体系要求SL73-95[S].
大断面隧洞 第4篇
2007年我公司中标承建安徽响水涧抽水蓄能电站地下厂房工程，排水廊道是地下厂房工程中的非关键性项目，但是由于要进行厂房变形观测仪器的埋设、避免与岩锚梁混凝土施工的干扰，上层排水廊道要求在厂房第一层开挖前完成;中层排水廊道必须与厂房第二层开挖同时结束，为岩锚梁混凝土施工创造条件，施工时间紧迫。
排水廊道的开挖断面较小，断面尺寸为2.53.2m，城门洞形，属于小型洞室，穿越地层大部分为花岗岩。上层排水廊道长度为1079m，中层排水廊道593m，下层排水廊道549m。洞内锚喷支护，底板浇筑20cm厚素混凝土路面。
施工中先后尝试了“钻爆-人工出渣”和“钻爆-机械出渣”两种方案，经过实际操作比较分析，最后采用了钻爆-机械出渣。在现场克服了小断面设备布置困难、长距离通风、运输困难等不利因素，顺利的完成了施工任务，单头平均月进尺156m，工程质量符合要求，安全无事故。
2 施工方案的选择
2.1 钻爆
由于是小断面，采用全断面一次光爆掘进。全断面共布置炮孔47个，爆破孔单孔深度2.4m，直径42mm，爆破孔起爆选用Φ32200mm乳化炸药，周边光爆孔采用导爆索间隔装药，非电导爆管引爆，全断面共用了9个段位的非电导爆雷管。
2.1.1 掌子面炮孔数目的确定
根据经验公式先确定掏槽和崩落孔的数目：
公式中
N：掏槽和崩落孔的数目(个)
r：乳化炸药取0.16
L：炮孔深度(m)
L0：炮孔的起算深度，取1.5m
K0：单耗(kg/m3)
A：掘进断面面积(m2)
△线：实际线装药密度(kg/m)
a：炮孔装药系数。
通过计算得出掏槽和崩落孔的数目为28只，加上周边光爆孔19只，共有爆破孔47只。
2.1.2 掏槽方式的确定
在隧道掘进中，爆破效果的好坏受到岩石性质、掏槽方式、爆破工艺及参数的影响，但在一定岩石条件下，掏槽方式及由此确定的凿岩爆破参数对爆破效率、循环进尺影响最大。经过现场的多次比较分析采用了“V字形”掏槽。由于花岗岩坚硬难爆，岩石的夹制作用明显，传统的“V字形”掏槽在掏槽孔起爆后，难以为其它炮孔的爆破提供充分的膨胀空间，从而影响了循环进尺。为此，我们对传统的“V字形”掏槽进行了优化：在原有6孔掏槽方式的基础上，增加布置一对交错分布的水平倾斜孔，并将中间一对掏槽孔相互凿通，这4只孔按1、2、3、4的顺序先爆，为后续掏槽孔的爆破提供了自由面，同时也有利于岩石的破碎。在掏槽孔顺序起爆时，各段之间的延时以大于100ms为宜。
2.1.3 钻爆参数的确定
1）钻孔及炮眼布置
钻孔采用YT-28气腿式风钻，钻杆选用φ22六角空心工具钢，钻头选用D42.0mm一字形合金钻头。根据围岩、断面、工期及采用的施工方法，循环进尺2.1m。按87.5%爆破效率考虑，周边孔深2.1m÷87.5%=2.4m。掏槽孔深取2.5m，按SDJ212-83规范要求，取周边孔距E=42cm，周边孔抵抗线W=50cm，周边孔密集系数M=E/W=0.86，符合要求。经计算炮孔总数为47个，其中周边孔19个，底板孔5个(2只边角孔)，辅助孔17个，掏槽孔8个。周边孔和底板孔在断面轮廓线上开孔，孔底落在设计轮廓线外5cm处，其它孔的布置误差不大于10cm。
2）装药量
掏槽孔共8只，每孔装药量1.5kg/孔计算，总装药量12kg。
第一圈辅助孔6只，每孔装药量1.2kg/孔计算，总装药量7.2kg。第二圈主辅助孔11只，每孔装药量0.9kg/孔计算，总装药量9.9kg，周边孔共19只，每孔装药量0.35kg/孔计算，总装药量6.65kg。底孔共3只，每孔装药量0.75kg/孔计算，总装药量2.25kg。合计总装药量为38kg。
在施工中对炮孔布置、炮孔质量、装药结构和起爆顺序进行了认真的设计，经过多次的现场调整，达到了比较理想的爆破效果，爆破效率稳定在87.5%以上，爆破块度均匀适中，有利于出渣。
2.2 出渣
采用国产P-30B型耙斗装岩机配1.0吨自卸农用车，每100m开挖一个避车道，作为会车和掉头的场所，提高出渣工效。每个循环爆破后由当班班长进入工作面，检查爆破效果、洒水降尘、安全检查，确认无误后耙渣机进入工作面开始耙渣作业。
2.3 随机支护
由于隧洞位于花岗岩层中地质条件较好，对于局部破碎的岩层采用锚喷随机支护。对于系统支护，整个隧洞掘进贯通后再分一个工序进行。
3 快速施工的措施
3.1 施工组织措施
采用混合作业班组，滚班作业，风钻工、炮工和耙渣机操作手定人定岗，专人操作。针对作业面狭小，风钻摆不开的现状，每个班分成前后2个小班，每个小班2名风钻工，前面班负责掏槽孔和崩落孔的钻设，后面班负责周边孔和底孔的钻设。维修班负责机械设备和电器的日常维护保养。
掘进作业班实行承包制，工资同爆破进尺、光爆效果、设备日常维护、安全生产挂钩。维修班组的工资同掘进作业班的工作量挂钩。
3.2 设备维护保养
为保证隧洞正常施工，必须要确保设备的完好率，使设备一直处于最佳状态，为此，我们采取了以下措施：首先，操作手专业化，负责所用设备的使用、清洗、日常维护;其次，安排专人专职负责设备的管理工作，有问题直接同项目经理汇报;最后，操作手同维修工充分配合好，发现问题及时通知维修工，消除设备运行中的故障隐患。
3.3 钻爆出渣措施
在开始施工时，曾出现因钻爆质量差导致爆破进尺少、掌子面不平整、钻孔无法定位、卡钻现象严重等，这样既减少了开挖进尺，又打破了正常循环的作业程序。经采用全站仪激光放孔位、装药前验收孔深等措施，扭转了不利局面，进入了正常的循环作业。
出渣作业在小断面洞室是最困难的一道工序。空间狭小、战线长，开始时由于自卸小车司机的驾驶习惯，后倒车速度慢、伸头向后嘹望的安全风险大，出渣效率低，后来采用增加洞内照明度、每100米开挖一个避车道、耙渣机装渣点派专人临时指挥倒车等办法，大大提高了出渣效率，规避了倒车的安全风险。
4 结语
在工程施工期间，由于我公司精心组织，合理调配资源，排水廊道小断面洞室开挖的月进尺平均达到156m。其中上层排水廊道106天贯通;中层排水廊道73天开挖完成，创造了月进尺187m的成绩。上中层排水廊道的及时贯通，为厂房第一、二层的围岩变形观测仪器埋设打下了基础，及时采集到了变形数据，为确定厂房一、二层的最终支护方案提供了依据，得到了建设方和设计的好评。
摘要：2007年我公司中标承建安徽响水涧抽水蓄能电站地下厂房工程, 排水廊道是地下厂房工程中的非关键性项目, 施工中先后尝试了“钻爆-人工出渣”和“钻爆-机械出渣”两种方案, 经过实际操作比较分析, 最后采用了钻爆-机械出渣。
关键词：小断面隧洞,爆破设计,掏槽方式,快速掘进
参考文献
[1]龙维祺, 霍永基.爆破工程.中国力学学会工程爆破专业委员会编[M].北京:冶金工业出版社, 1996.
大断面隧洞 第5篇
宁夏固原地区城乡饮水安全水源工程1# (北山) 隧洞位于泾源县城郊北山上, 龙潭水库~中庄水库段的14+954~16+916, 总长1962m。隧洞采用马蹄形断面, 底拱弦长1.80m, 侧拱半径3.505m, 圆心角21.77°;顶拱半径1.15m, 圆心角180°;最大净高2.45m, 最大净宽2.30m;设计水深1.48m, 比降i=1/2750。隧洞设计采用C25、F100、W10钢筋混凝土衬砌, 顶拱衬砌厚30~35cm, 侧拱衬砌厚35cm, 底拱找平后的最大衬砌厚43.8cm。隧洞初期支护形式根据围岩类别分为喷锚支护、拱架支护和管棚支护三种方式。受实际地形地貌限制, 隧洞不具备支洞施工条件, 需从进出口两个工作面掘进, 单个工作面掘进长度接近1000m。
工程地质条件:隧洞进口段围岩为第三系始新统砂质泥岩、砾岩, 中后段主要为白垩系下统乃家河组、马东山组泥岩夹泥灰岩, 为软岩, 易软化、崩解和风化。洞长1962m, Ⅴ类围岩长度1221m, 约占总长的62.27%;Ⅳ+Ⅴ类围岩长度741m, 约占总长的37.73%。围岩条件总体较差, 而且隧洞埋深较大。
2 施工布置
2.1 施工道路布置
施工道路可考虑以隧洞基础作为洞内出碴道路, 洞外与场区内临时施工道路连接至弃渣场。洞内每间隔200m设置一个错车道方便出渣车辆交错行进。
2.2 开挖施工设备选择
手持式YT-27型气腿式凿岩机钻孔, WZG-80型履带式扒渣机配合2T自卸翻斗车装岩运输出渣。
2.3 施工供风
隧洞用风分施工机械用风和空气对流用风。施工机械用风主要是凿岩机和风钻用风。机械用风采用洞口附近设置一台75kw空气压缩机供风站集中供风, 风力输送管采用@125钢管送风。空气对流用风依据洞内的施工设备、施工人员、爆破规模计算洞内通风量为471r/min, 在考虑施工距离对通风量的影响, 距离增加1km用风量在基础用风量的基础上乘以5的保证系数, 既471*5=2355r/min。根据实际用风量采用旋式轴流风1台SDDY/2*22 (2900r/min、供风量35000m3/h~22000m3/h) , 隧洞前500m施工段通风管采用￠600拉链式帆布软管, 500m之后采用￠500拉链式帆布软管, 经实践证明通风效果良好, 完全满足施工需求。
2.4 开挖工作面
根据本工程的实际情况考虑无法打支洞, 只能从隧洞进出口两个工作面同时开挖。
3 隧洞开挖
3.1 隧洞总体开挖方案
隧洞开挖采用钻爆法 (其工艺流程见图1) , I、Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全断面开挖, Ⅳ类围岩采用微台阶开挖, 光面爆破。采用直线型掏槽, 按设计开挖轮廓线布置周边炮眼, 间距为45-55cm, 辅助眼间距为60-80cm。工作面同时开动3~4台YT-27型气腿式凿岩机钻眼作业。2#岩石硝铵炸药 (有水地段采用乳化炸药) , 周边眼采用中φ25光爆小药卷, 8#纸雷管簇联非电毫秒导爆雷管起爆。
3.2 起爆方式
3.2.1 隧洞开挖按光面爆破要求进行钻爆设计, 周边眼使用小直径光爆炸药, 炮眼间距45-55cm, 采用间隔装药, 导爆索起爆, 孔口堵塞长度足够。炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布, 炮孔痕迹I、Ⅱ类围岩保存率达到90%以上, Ⅲ、Ⅳ类围岩保存率达70%以上, 保证开挖面与设计轮廓线一致, 径向超挖值和开挖岩面的起伏差均小于200mm, 平均100mm。围岩中不得有明显可见的爆破震动裂隙, 不能有欠挖。
3.2.2 掏槽眼、辅助眼采用连续装药, 毫秒延期导爆管雷管起爆, φ32*200、2#岩石销按炸药, 装填系数0.7-0.85。
3.2.3 掏槽方式
考虑围岩的夹制力, 每循环进尺控制在1.5米左右, 掏槽型式采用直线方式, 确保掏槽效果。
3.3 钻孔作业
3.3.1 钻孔前准确测画开挖轮廓线, 点出掏槽眼和周边眼的位置。
3.3.2 钻孔采用YT-27型风动凿岩机, 钻孔深度2.0m, 每个工作面配3~4台风钻同时作业, 司钻手按设计划定的区域和炮眼顺序钻孔。
3.4 爆破
按照钻爆设计图准备好爆破材料, 装药前先用高压风清孔, 检查钻孔是否堵塞或坍孔, 然后接划定的区域装药连线。装药顺序先上后下, 先两侧后中间。导爆管连线采用“一把抓”法, 配两个起爆雷管, 装药结束经安全检查后起爆, 各步骤按《塑料导爆管非电起爆操作原则》进行。 (见图2)
3.4.1 装药及其炸药使用性能
掏槽眼:φ32mm2#岩石硝铵炸药
辅助眼:φ32mm2#岩石硝铵炸药
底板眼:φ32mm2#防水乳化炸药
光面眼:φ25mm2#岩石硝铵炸药
施工中遇水现象, 将改用防水乳化炸药。
3.4.2 起爆网络
(1) 材料:采用MS1~15段非电毫秒导爆管雷管, 8#纸质火雷管, 导火索、导爆索。
(2) 起爆方法:周边眼采用导火索及8#纸质火雷管引爆非电豪秒导爆管雷管。通过导爆索传爆起爆炸药;其它眼采用导火索及8#纸质火雷管引爆非电毫秒导爆管雷管, 非电毫秒导爆管雷管起爆炸药。
(3) 起爆顺序:为先掏槽孔, 再辅助孔, 辅助孔起爆后再起爆周边孔, 底孔最后起爆。
3.5 钻爆设计
3.5.1 炮眼数目
炮眼数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺、洞成型的好坏。暂按下式计算炮眼数目, 在施工中, 根据具体情况再作调整, 以达到最佳爆破效果。
炮眼数目N, 按下式计算:
式中:q-炸药单耗量, 取q=1.5kg/m3
S-开挖面积, S=9.12m2
R-每米长度炸药的重量, 2号岩石销铵炸药r=0.78kg/m
η-炮眼装药系数, 取η=0.7
经计算, N=25, 光面爆破需多增加周边眼13只, 共计38只。
3.5.2 每个炮眼的装药量
(1) 掏槽眼
式中:η-炮眼装药系数, 取η=0.8
L-眼深, L=2.0m
r-每米长度炸药量, r=0.78kg/m
经计算Q1=1.25取Q1=1.2kg
(2) 辅助眼
3.5.3 光面爆破参数
针对各类岩石初次选用如下爆破参数, 在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果, 测量半孔率和轮廓不平整度, 不断调整光爆参数。
周边孔间距a= (15~10) d= (15~10) *43mm=645~430mm
密集系数m=a/W=0.65~1.0
最小抵抗线W=600~400。
3.5.4 装药起爆
光面爆破宜采用细药卷, 起爆时注意以下事项: (l) 周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果; (2) 对起爆顺序为先掏槽孔, 再辅助孔, 辅助孔起爆后再起爆底孔, 周边孔最后起爆; (3) 周边孔的底孔应该装一个φ32毫米药卷, 以克服岩体挟制作用; (4) 为了减少超挖和降低工程造价, 开挖过程中, 加强断面量测, 并及时处理欠挖部位, 修整开挖断面, 获得良好的经济效果。
3.5.5 炮眼布置图
设计的炮眼布置图及爆破参数见图3、表1。
3.5.6 出渣运输
隧洞双向掘进距离较长, 出碴运输的关键是:选择装运配套的机械设备, 布置合理的会让线路, 组织有序的调车作业, 保障有力的出渣道路维护, 才能确保洞内运输忙而不乱, 有条不紊。为了解决隧洞运输的困难, 提高施工进度, 拟采用WZG-80型履带式扒渣机配合2T自卸翻斗车装岩运输出渣, 洞内每200米岩性较好段落设置倒车平台。
4 结束语
文章对1#北山隧洞工程风、水、电布置、出渣设备配置、爆破开挖控制等进行详细的分析计算, 经实践证明, 在施工中隧洞钻爆开挖效果控制良好, 通风设备及出渣设备均能有效的保证隧洞掘进进度和施工期质量安全, 可供类似工程借鉴参考。
参考文献
[1]GB6722-2011.爆破安全规程[S].
[2]DL/T5389-2007.水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范[S].
大断面隧洞 第6篇
1. 1 工程概况
山西中部引黄工程某标段, 位于山西省吕梁市以北约6 km处, 工程以上小断面隧洞为主, 全标段长、中、短隧洞共有7 座, 其中包含3. 915 km小断面分水洞退水洞隧洞1 座, 开挖断面仅15. 7 m2。合同工期共计38 个月。
1. 2 工程地质水文
1) 水文气象。工程区内各气候要素分述如下:
a. 气温: 山西省吕梁市多年平均气温7 ℃ ~ 10. 9 ℃ 。b. 降水: 区内降水量分布不均, 多年平均降水量为438. 4 mm ~ 569. 9 mm, 汛期降水量占全年的70% , 最大月降水量多发生在7 月、8 月两个月。c. 蒸发: 区内20 cm蒸发皿年蒸发量1 537 mm ~ 2 195. 6 mm。d. 其他: 初霜期10 月上旬~ 11 月上旬, 终霜期3 月下旬~ 4 月上旬, 无霜期130 d ~ 190 d左右, 最大风速10 m/s ~ 27 m/s, 最大冻土深79 cm ~ 131 cm。
2) 工程地质条件。山西中部引黄工程某标段小断面隧洞分水退水洞主要穿过寒武系上统长山组薄板状灰岩、夹竹叶状灰岩及上统崮山组薄板状灰岩、夹竹叶状灰岩、页岩; 穿越奥陶系中统下马家沟组下段泥灰岩夹灰岩, 该段岩溶地下水位位于洞底以下; 多为软~ 较软岩。岩溶地下水位于洞底以下, 局部洞段存在层间水的可能, 基岩洞岩溶较发育, 可能遇溶洞。地质条件较为复杂, 施工难度较大。
施工支洞埋深为60 m ~ 230 m, 局部地段埋深仅4 m。
2 工程特点
山西中部引黄工程某标段隧洞开挖掘进断面小, 衬砌后隧洞宽度为2. 8 m, 高度为3. 735 m, 导致开挖与衬砌工作不能形成流水作业, 必须完成全部隧洞开挖支护后, 方可进行隧洞二次衬砌施工; 受前期征地影响, 小断面开工时间为2014 年7 月1 日, 为保证工程于2016 年5 月31 日竣工, 隧洞掘进必须于2015 年7 月31 日完成, 其中考虑冬休1 个月。单洞掘进1 617 m, 日平均掘进量4. 06 m, 工期紧; 围岩较差, 隧洞开挖过程中发现, 隧洞所处围岩较差, 以泥灰岩、泥岩为主, 隧洞围岩多为水平薄层布置, 围岩自稳性差, 多为Ⅴ类围岩。且隧洞多次穿越沟壑, 围岩变化频繁;洞内通风除尘难度大, 断面小导致无法布置大管径通风管, 供风量有限; 洞口受地形制约, 无法集中布设施工场地。
2. 1 小断面隧洞
1) 小断面隧洞断面图见图1。
2) 隧洞进度指标表见表1。
2. 2 工程难点
隧洞断面小, 无法通过增加施工人员和机械设备提高工作效率、加快施工进度, 各种大型设备也无法进洞作业。另外, 由于断面小, 无法及时施工隧洞衬砌, 为保证隧洞结构及洞内作业人员安全, 对初期支护工程质量要求高。
洞内风水管道较多, 影响隧洞出渣设备运行。隧洞独头掘进长度大, 断面小, 洞内通风效果差。
3 影响该隧洞快速掘进的关键因素
1) 必须确定合理的加宽段距离。由于隧洞断面小, 无论采用装载机或耙渣机进行装渣, 都必须设置加宽段, 加宽段设置的间距过大, 导致装渣时间长, 影响工程进度。加宽段设置的间距小, 增加了加宽段数量, 隧洞开挖支护量大, 不经济, 另外加宽段断面较大, 施工难度大, 导致进度较慢。因此必须合理的确定加宽段距离。
2) 工序多、衔接频繁、相互干扰大。由于隧洞断面小, 不能及时进行衬砌施工, 隧洞围岩差, 为确保安全, 必须按照开挖一循环, 支护一循环, 从而导致超前支护、钻爆开挖、装渣出渣、立架、喷锚等工序交替作业频繁, 准备工作多、时间长, 任何一道工序的不及时、不规范, 都将影响下道工序施工, 最终影响整体工程进度目标的实现。
4 小断面隧洞快速施工措施
本标段采用技术成熟的钻爆法施工, 确定的施工工序为: 洞身开挖→排险和出渣→安装钢拱架、锚杆及钢筋网→喷浆→下一循环施工。
4. 1 合理配置施工要素
1) 超前支护、开挖、立架班施工要素配置。山西中部引黄工程某标段, 施工现场小断面隧洞, 根据现场作业环境, 每掌子面设置两个隧洞施工班, 每班配备4 名工人, 为减少超前支护、开挖与立架作业之间的相互干扰, 超前支护、开挖、立架等工序均由隧洞施工班负责施工, 从而做到谁开挖谁支护, 如此, 可有效的杜绝开挖班和立架班之间的相互推诿、扯皮。另外为保证立架工作能快速完成, 开挖班会自觉提高光面爆破质量, 减少超欠挖, 变相的提高了工程质量。
为减少每次施工前的准备工作和完工后的收尾工作, 压缩开挖、立架工序的作业时间, 项目部为每个作业面配备1 台自行式作业台车, 由农用汽车改装而成 ( 如图2, 图3 所示) , 台车上布置好风管、水管, 分别与风枪连接牢固, 仅预留一组风管、水管的主接口与供风、供水管道连接, 施工完成后, 只需拆除风管、水管的主接口处接头即可。风枪直接放置在台车上一并撤出作业区。台车上布置3 台风枪, 1 台置于台车上部, 主要施工上部辅助眼及周边眼。2 台置于台车两侧, 主要施工掏槽眼及下部辅助眼、周边眼及底板眼。分别由3 名工人操作, 1 名工人配合施工。
2) 出渣作业施工要素配置。山西中部引黄工程某标段, 由施工支洞掘进至分水退水洞较长点后, 分别向上下游两个方向掘进, 为保证机械设备合理搭配, 项目部对每个掘进掌子面配备了1 台40 装载机装渣, 4 辆载重为15 t的农用汽车运渣。
3) 喷混凝土作业施工要素配置。由于分水退水洞断面小, 喷层厚度仅为12 cm, 每延米喷射混凝土数量为1. 2 m3, 项目部根据现场实际情况, 对上下游分别安排了一个喷锚作业班, 每班由5 人组成, 1 名喷射手, 4 名上料工。喷射混凝土由洞外搅拌机集中拌合, 由自卸汽车运至作业面。
喷混凝土作业, 项目部配备了0. 5 m3搅拌机1 台, 30 装载机1 台, 10 t农用汽车2 台, 喷混凝土机2 台, 20 m3空压机3 台。
4. 2 合理确定加宽段距离
山西中部引黄工程隧洞内项目限速为5 km/h, 假定装载机装渣过程中行驶速度为3. 6 km/h ( 1 m/s) , 轻重车同速, 分水退水洞每延米开挖量为15. 7 m3, 需40 装渣机装渣20 铲, 即为装渣机装渣约20 趟, 每趟铲渣需固定时间为8 s, 装车需固定时间为12 s。根据现场的施工能力, 每循环开挖时间为3. 5 h, 每循环立即支护时间为3 h, 其中包含了施工准备时间。假定加宽段至掌子面距离为L, 在L位置出渣时间为t1, 每次开挖进尺为2 m, 由加宽段施工至掌子面距离为L时出渣所用的时间总计为t, 则有:
山西中部引黄工程分水退水洞加宽段为保证出渣需要, 合理的加宽段长度为16 m, 根据设计要求, 加宽段必须安装拱架, 喷锚支护, 结合现场的施工能力, 加宽段施工需8 d完成, 总时间t2为:
现场规定, 当t1= t2时, 应再次施工加宽道, 由此有t1- t2= 0时, 得出的L为每个加宽道施工后, 可控制的正洞长度。
通过上述计算, 则分水退水洞加宽段间距应为176. 17 m, 两个加宽段中心距离应为: 176. 17+16 =192. 17 m。项目部最终确定的两个加宽段中心距离间距为200 m。两个加宽段中心距离直接的施工时间为:
4. 3 缩短工序衔接, 减少搭接时间
为缩短工序衔接, 减少搭接时间, 山西中部引黄工程某标段, 对每工作面安排1 名现场管理人员, 主要负责炸药申领和上下班通知。为减少职工就餐等待时间, 项目部职工餐厅实施24 h供餐, 无固定就餐时间, 确保上下班工人任何时候都有饭吃。
根据工作内容, 上道工序施工完成前, 下道施工人员提前进场, 提前准备材料、机具, 检修机械, 确保本工序结束后下道工序能够迅速展开。例如隧洞开挖爆破完成后, 爆破人员进行排险时, 出渣人员、车辆必须到位, 交接班在施工现场进行; 出渣完毕前, 立架班做好准备, 拱架、钢筋网片以及连接筋、锁脚锚杆等全部装车, 运至施工现场等待, 确保出渣完成后, 立即进行拱架安装, 工作面不等待; 立架工作完毕前, 喷锚作业人员已经搅拌好喷锚料, 喷锚机等已经就位, 待立架完成后, 立即进行喷混凝土支护。
为减少进场施工现场搭建作业台架时间, 项目部给各个掌子面分别配备1 台自行式作业台架。
4. 4 合理压缩各工序作业时间
1) 钻爆开挖。根据分水退水洞隧洞断面形状, 山西中部引黄工程某标段, 在开挖的过程中应遵循“石变我变”的原则, 对爆破钻孔进行了详细设计, 通过设计, 分水退水洞隧洞每循环爆破钻孔40 眼~ 43 眼。其中: 周边眼间距为55 cm ~ 65 cm, 17 眼~20 眼; 采用斜眼掏槽, 掏槽眼间距40 cm, 8 眼, 辅助眼间距40 cm ~90 cm, 10 眼; 底板眼间距为65 cm, 5 眼。由3 台28 型高压风钻机钻孔, 每钻机施工13 个~ 14 个眼。按照爆破设计进行钻爆施工, 减少了钻孔数量, 提高了钻爆效果, 严格控制循环进尺和隧洞超欠挖, 减少了出渣和喷锚回填量, 缩短了循环作业时间。
为减少施工干扰, 项目部采用激光导向仪导向, 取消了钻孔作业前测量放样作业, 对激光的调整复核安排在隧洞钻孔作业期间进行, 减少了测量放样时间。
2) 排险及出渣作业。山西中部引黄工程某标段, 排险工作由开挖班负责, 钻孔爆破开挖后, 爆破人员待通风排烟后, 对爆破区进行检查, 消除哑炮后, 钻孔作业人员进行找顶、找帮危石清理, 消除安全隐患。
隧洞出渣由出渣班组负责, 采用40 型装载机装渣、农用载重汽车运渣, 根据掌子面距装渣加宽段距离, 灵活调整运渣车辆, 在保证出渣连续的情况下, 减少等待时间和人员设备浪费。
3) 初期支护。分水退水洞初期支护立架、安装锚杆等作业采用自行式作业台架进行施工, 在自行台车上固定安放2 台电焊机, 台车就位后, 只需对电焊机接线后, 即可开始施工。为减少立架班与钻爆开挖班因隧洞欠挖等原因造成的相互扯皮, 立架作业由钻爆开挖班一并完成。分水退水洞拱架较轻, 立架作业定员4 人, 拱架拼装后, 2 名工人负责焊接, 2 名工人负责运送、传递连接筋、钢筋网片、锚杆等材料物资。
为连续施工, 项目部将系统锚杆和锁脚锚杆安装时间调整至喷锚完成之后, 与隧洞开挖钻孔作业一道进行, 如此, 可节省钻孔作业班组上下班次数, 减少搭接时间。在下一循环喷锚作业时, 仅需要对上一循环锚杆位置进行补喷处理。
5 小断面隧洞快速施工安全、质量保障措施
5. 1 安全保证措施
1) 组织保证措施。成立项目经理领导的安全生产领导小组, 全面负责本项目的安全生产工作, 主管安全生产的副经理为安全生产的直接责任人, 总工程师为安全生产的技术负责人。未经安全教育培训, 并经考试合格的管理人员及生产人员不准上岗。通过组织保证, 杜绝安全事故发生。
2) 制度保存措施。项目部为保证施工安全, 加强现场控制, 编制一系列的安全管理制度, 具体包括: 安全巡查制度; 安全责任制度; 特种作业持证上岗制度; 爆破器材安全运输、使用管理制度等各种安全管理制度, 通过制度的落实, 确保施工作业安全受控。
3) 技术保证措施。首先, 项目部为确保施工安全, 编制了详细的安全技术交底、应急预案、安全管理办法等安全质量管理文件, 通过技术资料的编制、学习, 使得施工人员对作业环境具备详尽的了解, 在正式施工前已经具备了应对各种突发事件的能力。其次, 项目在施工过程中, 尽量选用技术成熟的施工方案, 降低安全风险。最后, 加强人员技能培训, 提高全员的安全意识和操作水平, 杜绝冒险作业、违章施工。
5. 2 质量保障措施
1) 测量放样控制措施。项目部为施工现场安排专门的测量班, 负责测量导向任务, 及时对成型的洞段进行复测, 分析数据, 确定超欠挖值, 用以指导施工, 调整开挖参数, 控制开挖质量, 减少隧洞超欠挖, 确保后期衬砌厚度符合设计要求。
2) 试验控制措施。对每批进场材料进行进场试验检查, 确保用到结构物上的所有材料合格。定期对施工现场锚杆、喷射混凝土等进行取样检测, 控制工程实体质量。
3) 技术控制措施。现场技术主管编制详细的技术交底, 对作业人员进行交底。现场技术人员跟班作业, 开挖前亲自画轮廓线、布置钻孔位置, 根据围岩类别, 及时调整爆破参数, 尽最大可能减少超欠挖。
6 总结
山西中部引黄工程某标段, 通过加强对施工现场加宽道的合理布置, 对各工序之间的有效衔接, 对各工序作业时的最大压缩, 经过12 个月完成小断面隧洞独头掘进1 617 m。平均月进尺134. 75 m, 日掘进量达到4. 42 m, 实现了小断面隧洞快速掘进, 按期完成了隧洞开挖任务, 为后续二次衬砌施工赢得了时间, 也保证了总体目标任务的完成。
7 结语
引水工程小断面隧洞快速施工不仅仅取决于机械配置, 还与施工模式、管理有关, 但我们应当认识到施工管理是整个隧洞施工的基础, 施工中尽量压缩各工序的衔接时间, 在大断面隧洞的施工中, 出渣车辆、装渣车辆等均可以在掌子面附近装渣, 出渣作业可压缩的作业时间有限, 而针对引水工程等小断面隧洞, 装渣、出渣制约工程进度, 可挖掘的潜力较大, 因此, 合理的确定加宽道施工间距是影响隧洞施工的重中之重, 保证各工序施工平行作业, 竭力避免流水作业的发生, 再配以合理适当的机械配置, 我们就能取得较为快速的小断面隧洞的施工, 大大的保证了工期。
摘要：结合山西中部引黄工程的水文地质条件, 分析了小断面隧洞快速掘进的施工难点及关键因素, 并从施工部署、加宽段距离、工序衔接等方面, 阐述了具体的施工方法, 总结了施工安全、质量保障措施, 实现了小断面隧洞的快速施工。
大断面隧洞 第7篇
如南水北调釜山隧洞,在未使用光面爆破地段平均每米超挖4.2 m3,若按开挖2 600 m隧洞计算,其额外出碴量就相当于开挖一座300 m长相同断面隧洞的出碴量。如欠挖严重,不处理势必影响工程质量;若进行处理不仅影响开挖速度,而且又增加了相应的投资。因此,选取适宜的光面爆破参数及采取有效的防治措施使超欠挖控制在预定的范围内,在隧洞开挖施工中具有很现实的应用价值。
1 工程概况
釜山隧洞是南水北调中线京石段应急供水工程的重点工程,其进口位于河北省徐水县北河庄村东南0.5 km处,出口位于易县 东楼山村西南0.5 km处,设计流量100 m3/s,加大流量120 m3/s,为Ⅰ级建筑物,采用双洞线布置方案,两洞之间岩体厚度为18 m,轴线走向NE4°40′26.5″。
隧洞工程起始桩号394+205,终点桩号396+869,全长2 664 m,其中洞身段长2 509 m,进口明槽段70 m,出口明槽段85 m。进口段起始桩号为394+205,终点桩号为395+569,全长1 364 m,其中进口明槽长70 m,洞身段长1 294 m,采用无压流圆拱直墙型断面(2洞7.3 m×7.807 m)。洞内Ⅱ类围岩754 m,Ⅲ类围岩440 m,Ⅳ类围岩100 m。
隧洞根据地质条件和围岩类别,分别采用锚喷支护、钢筋混凝土全断面衬砌和减糙混凝土衬砌。其中中硬以上围岩占95%,地下水活动中等,埋深为30 m～120 m。
2 光面爆破施工工艺流程
光面爆破受多种因素影响,包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素,现场围岩地质结构千变万化,爆破参数进行现场设计动态调整。
同一类围岩经试爆取得的技术参数,作为初步依据,每一循环爆破作业都要由有经验的爆破工程师根据上一循环爆破效果,以及本循环围岩特征进行适当调整,选择一组最佳技术参数。上一循环是下一循环的预设计和试爆破。光面爆破设计工艺流程见图1。
3 光面爆破参数的确定
3.1 进尺的确定
从3 m深眼爆破和2.5 m深眼爆破的经济效益来看,3 m优于2.5 m,应该取大值。但是,根据施工所配备钻眼机械的最大钻眼深度、钻眼的效率及与之配套装运设备的装运能力、岩体所承受的爆破地震动强度、循环作业能力等综合考虑,本隧洞循环进尺定为2.5 m。
3.2 钻眼直径的确定
一般来说炮眼直径越大,钻眼数量越少,但相对来说岩碴块度要大一些。根据施工所配备的YT28型气腿式凿岩机来说,选取钻眼直径为40。
3.3 炮眼布置
1)炮眼数量的确定。
本隧洞根据岩层的好坏,取炮眼数量为120个～140个。
2)炮眼布置的原则。
a.掏槽眼布置原则。 b.周边眼布置原则。c.扩槽眼、内圈眼、底板眼布置原则。d.掘进眼布置原则。
4 炮眼布置图式
本隧洞各种炮眼布置见图2。
5 装药量的确定及炸药量的分配
本隧洞周边眼单孔装药量按理论公式Qk=1/4π·di2·β·L·ρ0(其中,β为炮眼装填系数;ρ0为炸药密度,g/cm3;L为炮眼深度;di为炸药直径)及以往经验:起拱线以上的炮眼装药量取0.3 kg～0.45 kg;起拱线以下的炮眼装药量取0.75 kg～0.9 kg。
其他炮眼的装药量按下式计算:
q=K·a·w·L·λ。
其中,q为单眼装药量,kg;w为抵抗线,m;K为炸药单耗,kg/m3;L为炮眼深度,m;a为炮眼间距,m;λ为炮眼所在部位系数。
6 装药结构
隧洞爆破炮眼中的炸药采用正向或反向起爆,有人曾做过试验研究,结论是仅装瞬发雷管的那些炮眼应该采用反向起爆,其他炮眼则应采用反向装药起爆。
本隧洞采用装药结构如图3所示。
7 合理段间隔时间的选择及爆破主要参数
隧洞爆破,实际质点推动速度测试得到的曲线波形图表明,每段间隔时差大于50 ms时,波形基本无叠加现象。从减振观点看来,每段起爆间隔时差应大于50 ms,但每段起爆间隔时间又不宜过长,如间隔时间太长,能量不能相互利用,后段爆破不能起补充前段爆破的破碎作用和抛掷作用。为达到理想的爆破效果,本隧洞采用的间隔时间为50 ms,爆破主要参数见表1。
8 体会
该单位在釜山隧洞光面爆破开挖施工中取得了较好的成绩,多次受到建设、设计、监理等单位的一致好评,下面谈几点体会:
1)围岩裂隙发育的部位可适当缩小炮眼间距、减小线装药密度等周边眼参数,这样有利于成型,减少爆破对围岩的扰动。反之,则适当放稀。
2)为取得较好的光面爆破效果,在每次测量放样时,在掌子面上用红油漆准确标记每个炮眼的位置。
3)深眼爆破时,特别应注意钻眼角度,炮眼愈深,眼底偏差愈大。为了克服钻眼角度出现的大偏差,可以采取培训熟练的钻工,或采取先凿一个标准眼,插入炮棍,其他眼平行钻进的办法进行操作。
4)实践证明,爆破冲击波随不偶合系数D的增大而减小,因此周边炮孔宜采用专用于光面爆破的小直径药卷,间隔装药,才能使炮眼残余率达到预期的目的。
5)在不偶合系数较大的情况下,应绑扎一根传爆线,以免由于沟槽效应而引起熄爆现象。
6)掏槽失败、起爆顺序混乱、堵塞质量、装药结构,这些都将影响光面爆破的效果。
总之,隧洞光面爆破要达到较好的效果,每个工序、每个环节都必须严谨,且要不断的积累经验。
摘要：结合釜山隧洞工程概况,提出掏槽形式采用大断面深眼掏槽技术中的V形掏槽方案,阐述了光面爆破施工工艺流程,着重介绍了光面爆破参数的确定,并得出了一些有益于施工的结论,对隧洞开挖施工具有重要的参考价值。
关键词：光面爆破,隧洞,炮眼,围岩地质结构,爆破参数
参考文献
[1]王林成.光面爆破在隧道开挖中的应用[J].山西建筑,2007,33(7):80-81.
