3#支洞开挖方案文档格式.docx
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1.4.4.爆破技术和方法16
1.4.5.主要工序作业17
1.4.6.质量检查与验收19
1.4.6.1.地下洞室开挖前检查19
1.4.6.2.地下洞室开挖质量的检查和验收19
1.5.施工进度计划19
1.6.投入本项目的人员及机械设备19
1.6.1.人员配置19
1.6.1.1.主要管理人员19
1.6.1.2.主要施工人员20
1.6.2.机械设备配置20
1.1.工程概况
1.1.1.工程概述
金水河四级水电站是金水河梯级开发的第四级电站,坝址位于南宋河出口下游约400m处金水河上,采用隧洞引水式发电,大坝正常蓄水位425.00m,电站首部建闸坝雍水,经左岸隧洞引水至金水河与藤条江汇合口上游约3.7km的金水河左岸建地面厂房发电,由挡水工程、引水工程、发电厂房工程、升压站等组成的以发电为单一开发目标的引水式电站。
大坝及厂房工程量相对较小,主要工程量集中在引水工程中的引水隧洞项目。
引水隧洞进水口布置在金水河干流四级拦河坝上游20m的左岸,末端接厂房压力钢管堵头,桩号为引洞0+000.000m~引洞7+203.351m,总长7203m。
引水隧洞共设置3个施工支洞,可供8个工作面开展隧洞开挖施工,其中3#支洞施工区包括:
3#支洞、支洞上游主洞段、支洞下游主洞段。
破碎带结构衬砌:
断层破碎带段均采用厚0.7m的C20钢筋混凝土全断面永久衬砌,并布置φ80排水盲管,间距3m,梅花型布置。
不良地质段的结构衬砌:
引水隧洞20%的局部较破碎的不良地质段,采用根长2.0m、间距2.0m梅花型布置的锚杆挂钢筋网,并喷厚0.1m的C20混凝土永久衬砌。
同时为便于加快施工进度及施工安全,对很破碎的不良地质段隧洞开挖时需采用18#槽钢拱架、超前锚杆、挂网喷厚0.1m的C20混凝土临时支护。
不衬砌段:
扣除前述衬砌段后其余不予永久衬砌,对该洞段的开挖须采用光面爆破施工。
1.1.2.工程地质
3#支洞施工区洞口及洞轴沿线未发现明显影响隧洞洞口稳定的泥石流、大的滑坡等物理地质现象,适用于开凿。
3#支洞施工区洞口覆盖层厚度0.5~3m,地形坡度约45°
,沿线分布Ⅲ~Ⅴ类围岩,局部洞段由于隧洞埋深较大,可能出现轻微~中等岩爆,影响深度0.5~1m,对施工有一定影响。
1.2.施工平面布置
1.2.1.施工道路
在左岸现有新建的乡村道路,起点为农场14队桥头,道路贯穿厂房、支洞及大坝。
修建3#支洞施工区临时施工道路接于此乡村道路之上,与其余各个工作面相接通。
施工道路纵坡约为10%,总长度0.5km,路基宽度6.5m,路面结构为泥结石路面。
1.2.2.风、水、电
1.2.2.1.施工用风
施工用风由电动空压机提供,隧洞施工通风排气由鼓风机、通风机提供。
3#支洞施工区共设置2台21m³
、135KW的电动空压机,3台55KW的轴流风机及3台30KW的射流风机。
1.2.2.2.施工用水
生活用水按对水质的要求不同,分为饮用水和其它用水,饮用水采用购买桶装水,其它生活用水采用山泉水。
3#支洞洞口位置有一常年流水的冲沟,水质较好,适合用于生活用水,可在此修建一个生活水池,容量为10m3,通过管路接通至各用水点。
生产用水主要以山泉水为主,采用就近原则在生活用水点水池附近山腰砌筑生产用水水池,容量30m3经沉淀处理后使用。
1.2.2.3.施工用电
3#支洞施工区施工用电主要由生产用电、生活用电、施工照明用电组成。
其中生产用电主要包括提供动力、供风、砼拌和等用电;
施工照明用电主要为隧洞内照明,同时要求洞内照明度不低于110度。
通过计算统计出3#支洞施工区的用电负荷大致为:
生产用电560KW,生活用电30KW,照明用电40KW,合计630KW。
故在3#支洞位置设置1台630KVA的变压器。
1.2.3.混凝土拌和系统
1.2.3.1.混凝土生产系统布置
在3#支洞洞口布置1台0.5m3简易拌和站,主要拌和洞喷砼材料,用于隧洞衬砌砼及锚喷砼等。
1.2.3.2.混凝土生产工艺流程
图1-1混凝土生产工艺流程图
1.2.4.弃渣场
通过计算3#支洞施工区的弃渣量(弃渣量111308万m³
,占地面积8500m2),并结合现场的地形、地质情况,可将此工区内弃渣弃至3#支洞口处冲沟,其平均运距为150m。
1.3.土石方明挖工程
1.3.1.概述
本工区土石方明挖为支洞洞脸开挖,开挖工程量:
土方及覆盖层约180m³
,石方约50m³
。
1.3.2.开挖施工程序
按照自上而下由高到低的施工顺序,分梯段逐层进行开挖。
在分梯段作业时,按由里向外,先抽槽、后两侧开挖的原则。
施工弃渣直接装车后运输至弃渣场。
根据设计坡比及地层岩性情况,明挖段的开挖按每3m一层,分层开挖、分层支护。
施工工艺流程:
测量放样→砍伐植被→定位放样→临时道路施工→覆盖层剥离→边坡预裂爆破→台阶爆破→台阶松散碴集料、转(挖)运料→边坡支护→建基面清理与保护。
1.3.3.开挖施工方案
1.3.3.1.开挖原则
1、所有土石方明挖必须从上而下分层分段进行。
2、一次爆破的区域和深度在爆破前应根据爆破试验及岩层等确定。
优化爆破参数,减少大块率,满足挖装原则的要求。
3、临近水平建基面,预留岩体保护层,采用水平预裂或水平光爆施工;
边坡保护层采用预裂爆破施工。
1.3.3.2.土石方开挖施工方法
支洞洞口岩石较为破碎,开挖边坡需进行喷砼支护,因此采用分层分区开挖,水平每两排锚杆施工作业高度为一个开挖层,台阶高度约为3m。
利用实际地形条件,将开挖工作面左右两个区,形成流水作业,有利于加快施工进度。
1、采用全站仪,现场测控网加密。
2、现场放样采用交样单进行放样交底,计算机校核测量网点。
3、场地清理。
开挖区边线放样后,人工对开挖范围内的无用料、弃料、有害物质等进行全面清理,并按监理工程师指定的方法进行处理。
4、土方开挖:
开挖采用1.5m3反铲开挖,0.8~1.0m3反铲削坡,人工配合修整边坡。
开挖料全部运至弃渣场。
按照测量放样开口线自上而下分层开挖,层高3~4m。
同一层面开挖施工按照“先土方开挖,后石方开挖,再边坡支护”的顺序进行,使开挖面同步下降。
开挖土料翻落至下部装渣平台,对崩积层中的块石,则采用手风钻浅孔小炮清除。
采用2m3液压反铲挖掘机装料,15t自卸汽车运输至渣场。
土方边坡开挖接近设计坡面时,按设计边坡预留0.2~0.3m厚度的削坡余量,再人工整修,至设计要求的坡度和平整度。
雨天施工时,施工台阶略向外倾斜,以利排水。
在开挖施工过程中,根据施工需要,经常检测边坡设计控制点、线和高程,以指导施工,并在边坡地质条件较差部位设置变形观测点,定时观测边坡变形情况,如出现异常,立即向监理工程师和业主报告并采取应急处理措施。
5、石方开挖:
岩石开挖采取分层、分块、分序进行,每层开挖须先进行边坡预裂钻爆施工。
采取深孔梯段微差爆破,由上至下分层开挖,一般梯段高度3~6m左右。
在接近马道和建基面时,底部预留1.5~2.0m保护层。
坡面采取预裂爆破,预裂深度按马道高程控制,每两马道间作为一个预裂面,当马道高差超过10m时,预裂深度按梯段高度控制;
马道和建基面采取水平预裂或水平光面爆破。
(1)深孔梯段爆破
1)钻孔
梯段爆破以CM-351高风压潜孔钻机造孔为主,QZJ-100B支架式潜孔钻机造孔为辅。
临近预裂面两排爆破孔,其孔径、装药量及孔网参数按缓冲爆破要求控制。
为了提高爆破效率、降低成本,采用大孔距、小抵抗线的布孔方式,不耦合间断装药结构和孔间微差,使爆破出来的石渣粒径均匀。
钻孔过程中,专人对钻孔的质量及孔网参数按照作业指导书的要求进行检查,如发现钻孔质量不合格及孔网数不符合要求,立即进行返工,直到满足钻孔设计要求。
2)装药、联网爆破
采取人工装药,炮孔以2#岩石硝铵炸药为主,采取全耦合柱状连续装药;
缓冲及拉裂孔采用条形乳化炸药,采取柱状分段不耦合装药。
岩石爆破单位耗药量暂按0.30~0.35kg/m3考虑,最终单耗根据爆破试验确定。
梯段爆破采用微差爆破网络,1~20段非电毫秒雷管连网,非电起爆。
分段起爆药量按招标文件和技术规范控制,梯段爆破单响药量根据现场试验确定。
(2)预裂爆破施工
进口开挖边坡最大高度达30m以上,设计马道平台宽度为1.5m。
在边坡开挖施工中采用预裂爆破技术,QZJ-100B型支架式钻机造孔,孔径Ф80~90mm,预裂孔间距0.6~0.8m。
钻孔深度一般情况下按马道高程控制,当马道高差过大时(大于10.0m),按梯段高度控制。
预裂爆破施工流程为:
下达作业指导书→测量布孔→钻机就位(角度校正)→钻孔→验孔检查→装药、联网爆破→进入下一循环。
首先按照设计图纸进行现场放线,标出边坡开挖线(或马道平台)范围,确定开挖范围轮廓和钻孔深度、角度,便于技术交底和工人操作。
其次根据作业指导书要求,安排钻机设备就位,按照现场放样的孔间距依次排开钻机,拟采用6台QZJ-100B型支架式钻机同时作业(每个作业点保证2台/月出勤)。
钻机就位时,应用样架尺对钻机、钻孔角度和定位点进行校对,开孔后应进行中间过程的深度和角度校对,以便及时调整偏差。
2)装药
预裂爆破的装药结构采用不耦合装药结构,选用φ32mm的乳化炸药,线装药密度拟采用220~250g/m。
为保证永久边坡不受爆破破坏,采用预裂孔的主爆体前排设拉裂孔缓冲的松动爆破方式。
在现场施工时,先拟定爆破方案,经监理工程师批准后进行试验,并根据爆破的效果和不同岩石级别调整线装药密度、孔底及孔口的装药密度,以保证最佳的爆破效果。
预裂爆破起爆网络采用非电导爆系统、导爆索传爆、电力起爆方式。
(3)水平保护层开挖
进口明挖的两侧边坡、槽底板面及马道的岩石开挖爆破,保留足够的保护层。
对开挖边坡的保护采用深孔预裂爆破,邻近预裂面区爆破采用缓冲爆破措施,对马道平台和底板采用预留厚1.5~2.0m左右的岩石基础保护层,进行水平光面爆破或水平预裂爆破。
水平光面爆破或水平预裂爆破施工程序为:
测量放样→技术交底→下达作业指导书→钻机就位→钻孔→清孔验孔→装药、联网爆破→平台(或底板)清理→进入下一道工序。
按照设计高程进行放样,并将每个钻孔的位置用油漆标明。
同时根据作业指导书的要求,将钻机就位,根据现场施工道路情况,采用YT-28型手持式气腿钻机进行钻孔作业。
钻机就位时,应用样架只对钻孔角度定位校准,开孔后应进行中间过程的深度和角度校核,以便及时调整偏差。
所有钻孔均在平整后的爆渣堆上施钻。
台阶水平光爆或预裂的装药结构均采用φ32mm的乳化炸药不耦合装药。
手持式气腿钻钻孔,线装药密度为160~180g/m;
CM-351型高风压钻机钻孔线装药密度为200~230g/m。
现场实施的钻爆方案,必须报监理工程师,经批准后进行施工。
按不同的岩石级别以及爆破试验的成果及时进行各参数调整,以达到最佳的爆破效果。
平台的水平光爆或预裂起爆网路采用非电导爆系统、导爆索传爆、电力起爆方式。
保护层的上部采用手风钻进行垂直钻爆,其孔底与水平光爆保护0.5~0.7m的安全距离,该手风钻垂直爆破与水平光爆一次爆破形成。
(4)出渣
明挖部位开挖施工出渣可直接利用新建场内道路运输至业主提供的弃渣场。
开挖料利用反铲挖掘机或推土机甩渣至洞口后装车运至业主指定渣场。
所有弃渣按发包人和监理工程师的要求堆放。
1.3.4.质量检查和验收
1.3.4.1.开挖前的质量检查和验收
1、用于开挖工程量计量的原地形测量剖面的复核检查。
2、按施工图纸所示的工程建筑物开挖尺寸进行开挖剖面测量放样成果的检查。
承包人的开挖剖面放样成果,应经监理人复核签认后,作为工程量计量的依据。
3、按施工图纸所示进行开挖区周围排水和防洪保护设施的质量检查和验收。
1.3.4.2.开挖过程中的质量检查
1、在土方开挖过程中,我方定期测量校正开挖面的尺寸和标高,以及按施工图纸的要求检查开挖边坡的坡度和平整度,并将测量资料提交监理人。
2、在石方开挖过程中,我方定期检查开挖剖面规格和边坡软弱岩层及破碎带等不稳定岩体的处理质量,确保边坡安全。
1.3.4.3.开挖完成后的质量检查和验收
开挖完成后,我方会同监理人严格按照施工规范和设计要求对边坡开挖及基础面工程进行质量检查和验收,提交工程交验资料。
1、按施工图纸要求检查基础开挖面的平面尺寸、标高和场地平整度;
2、取样检测基础的物理力学性质指标;
3、永久边坡的坡度和平整度的复测检查;
4、边坡永久性排水沟道的坡度和尺寸的复测检查。
1.4.洞石方洞挖工程
1.4.1.概述
本工区涉及3#支洞全段及3#支洞上游主洞段、3#支洞下游主动段。
各个施工工作面施工桩号及长度如下表4-1。
表4-1引水隧洞各工作面施工桩号、长度及型式表
项目
长度(m)
标准断面尺寸
洞型
3#支洞
333.0
4.5×
5.5
城门洞型
3#支洞上游主洞段
1625
6.5×
5.776
3#支洞下游主洞段
900
R3.3
圆洞型
1.4.2.石方洞挖总体方案简述
1.4.2.1.开挖
本工程隧洞采用钻爆法施工,城门洞型隧洞采用全断面开挖,圆形洞型隧洞分上下半洞开挖,下半洞留底1.0m。
Ⅲ类围岩全断面开挖,每开挖循环进尺按2.8m进行;
Ⅳ类围岩开挖采取短进尺、多循环开挖的施工方法,每开挖循环进尺按2.0m进行。
支护采用先喷后锚的施工方法,即先喷砼,再进行锚杆支护。
V类围岩开挖时可能有塌方、掉块的现象产生。
采用超前支护,利用超前小导管或者超前锚杆与钢拱架对开挖顶拱形成环向支护保证施工安全。
V类围岩全断面开挖,每开挖循环进尺按1.5m进行。
隧洞地质较复杂。
做好地质超前预报对工程施工安全有极其重要的意义。
经在综合分析,我们决定采用TSP202隧道地震波超前地质预报系统地质超前预报。
开挖掘进Ⅲ类、Ⅳ类围岩实行24小时3班制轮换作业;
V类围岩采用24小时2班轮换作业。
施工面每班配备YT-28手风钻5台作业,单班掘进作业人员6名。
单排炮钻孔完成后由班长和1~2名爆破员负责装药、爆破。
爆破通风散烟一定时间后,班长与下一班班长和安全员、作业队长等进洞检查爆破情况,清理危石,计量进尺,进入下一循环。
1.4.2.2.出渣
根据我公司的深、长隧洞的施工经验,出渣方法是:
根据隧洞断面尺寸采用侧卸轮装装渣,PC150反铲挖掘机修整工作面,15t自卸车运输至渣场弃渣。
出渣方法如下:
1、支洞施工前60m~80m使用ZL50装载机装渣,直接倒行至洞口,装入洞外的自卸汽车,运至渣场。
之后,采用每隔50m设置避车道的方式,在避车道位置采用ZL30侧卸装载机装车,然后经自卸车运往弃渣场。
2、主洞出渣考虑爆破方量大,城门型隧洞洞内宽度达6.5m,圆洞型隧洞直径为6.6m,主要采用ZL30侧卸装载机装渣。
当装载机不便于装渣时采用PC150挖掘机配合装渣,PC150先对掌子面的爆破渣料进行规整以满足装渣时的挖机有足够空间站位及装渣,规整后利用避车道掉头退行至已规整的装渣平台,自卸车退行至装渣面,渣料装满后直接运输至洞外弃渣场。
3、出口压力钢管段,开挖断面为直径5.1m,施工前60m~80m使用ZL50装载机装渣,直接倒行至洞口,装入洞外的自卸汽车,运至渣场。
1.4.3.爆破参数设计
1、设计原则
(1)采用光面爆破。
根据地质条件,开挖断面、开挖进尺,爆破器材等条件编制爆破设计。
(2)根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深20cm。
(3)严格控制周边眼的装药量,采用间隔装药,使药量沿炮眼全长均匀分布。
(4)根据岩石特性选择炸药,本工程采用乳化炸药。
塑料导爆管非电毫秒雷管起爆。
(5)采用毫秒微差有序起爆,周边眼采用导爆索起爆,以减小起爆时差。
2、钻爆参数选择。
通过爆破试验确定爆破参数,试验时参数见下表4-2。
表4-2光面爆破参数选用表
岩石种类
周边眼间距
E(cm)
周边眼最小抵抗线W(cm)
相对距
E/W
周边眼装药参数
(kg/m)
硬岩
55~70
60~80
0.7~1.0
0.30~0.35
中硬岩
45~65
0.2~0.30
软岩
35~50
45~60
0.5~0.8
0.07~0.12
3、掏槽方式。
门拱型洞断面采用楔形八字掏槽,圆形洞断面采用直孔掏槽,施工中根据地质及爆破效果另行调整。
4、装药结构
周边眼:
用小直径药卷间隔装药,岩石很软时采用导爆索。
其它眼:
均采用连续装药结构。
5、堵塞方式。
所有装药炮眼用炮泥堵塞,周边眼堵塞长度不小于30cm。
6、爆破效果监测及爆破设计优化
(1)爆破效果检查
1)断面仪检查断面超欠挖。
2)开挖轮廓圆顺,开挖面平整检查。
3)爆破进尺是否达到爆破设计要求。
4)爆出石碴块是否适合装碴要求。
5)炮眼痕迹保存率,Ⅱ、Ⅲ类围岩石≥60%。
炮眼痕迹保留在开挖轮廓面上均匀分布。
6)两次爆破衔接台阶不大于15cm。
(2)爆破设计优化
1)每次爆破后检查爆破效果,分析原因及时修正爆破参数,提高爆破效果,改善技术经济指标。
2)根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况,修正眼距,装药量,特别是周边眼。
3)根据爆破后石碴的块度修正参数。
石碴块度小,说明辅助眼布置偏密;
块度大说明炮眼偏疏,用药量过大。
4)根据爆破振速监测,调整单响起爆炸药量及雷管段数。
5)根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度,爆破眼眼底基本上落在同一竖直断面上。
6)合理选定钻爆参数,不断优化爆破设计。
1.4.3.1.主洞围岩爆破参数设计
主干隧洞围岩开挖每循环进尺分别为Ⅲ类2.8m、Ⅳ类围岩2m、Ⅴ类围岩1.5m。
主干隧洞门拱型喷混衬砌标准断面围岩爆破钻孔孔位布置图见图6-2,圆型喷混衬砌标准断面围岩爆破钻孔孔位布置图见图6-3。
由于Ⅴ类围岩地质较为破碎采用混凝土衬砌,相应洞断面尺寸增加,爆破辅助孔在光爆孔前增加一排。
城门型断面各岩性装药参数见表6-6。
圆形断面各岩性装药参数见表6-7。
图4-1主干城门型隧洞施工布孔图
表4-3总干隧洞围岩爆破参数表
围岩类别
孔位
起爆
孔序
孔深(m)
孔距(cm)
装药结构
单孔药量(kg)
孔数(个)
总药量(kg)
备注
Ⅲ类围岩
掏槽孔
1
3.0
40
连续
2.4
6
14.4
②
辅助孔
③
59~76
2.0
18
36
④
73~76
1.8
20
光爆孔
⑤⑥
56~76
间隔
0.6
43
25.8
合计
93
126.6
Ⅳ类围岩
2
1.6
9.6
1.4
25.2
28
0.4
17.2
89.6
Ⅴ类围岩
3
1.2
7.2
1.0
69.6
图4-2主干圆洞型隧洞施工布孔图
表4-4总干隧洞围岩爆破参数表
①
30~40
8
19.2
上半洞
62
12
24
70
32.4
19
30.4
⑤
61
26
15.6
83
121.6
5
下半洞
4.8
13
12.8
2.5
16
118.4
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