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某地泄洪洞洞身开挖施工组织设计

泄洪洞洞身开挖施工方案

一、隧洞开挖主要工程量

平洞石方开挖：21600m3；

QC／T 1064-2017 道路运输易燃液体危险货物罐式车辆 呼吸阀.pdf斜洞石方开挖：7200m3；

隧洞开挖循环程序详见下图。

三、洞内石方开挖施工方案

隧洞施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。因此，在选择开挖方法时，应对隧洞断面大小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、工段长度、机械配备能力、经济等相关因素进行综合分析，采用恰当的开挖方法。尤其应与支护条件相适应。

隧洞开挖方法实际上是指开挖成形方法。按开挖隧洞的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法，分部开挖法。

我项目部根据投入本工程的机械设备、劳动力和隧洞工程所处的地质条件隧洞断面较小等条件分析判断，决定采取分部开挖施工方法。标准断面上部高度为4.3m,下部为4.2m,如图1；进口大断面分三层开挖，具体见图2。

根据斜洞开挖断面尺寸大小、从方便施工等方面综合考虑，本工程斜洞开挖适合于采用先反井、后扩大开挖的方法。斜洞井底与平洞相通，先反井、后扩大的开挖方法，正是利用井底的平洞作为出碴通道，工效高，速度快。

先反井、后扩大开挖斜洞的施工顺序如下图所示：

先导井、后扩大开挖调压井示意图

①首先打通井底平洞，作为出碴通道。

②从平洞内自下而上地开挖导井，即反井。

③反井贯通后，再自上而下地扩挖成斜洞，此时，反井落碴，经平洞出碴。

从以上顺序可见，斜井开挖的关键是自下而上地开挖反井。反井因反向独头开挖，作业条件差，为了使反井尽快贯通，反井的断面尺寸不宜太大，根据本工程的断面尺寸，适宜于采用直径3.0×2.5m的城门断面。导井开挖断面详见下图所示。

1．3、隧洞钻爆参数设计

掏槽眼有直眼掏槽和楔形掏槽两种，我公司分析了两种掏槽方式，认为直眼掏槽较适合，即选择直眼掏槽方式。

槽口尺寸要与循环进尺、断面大小和掏槽方式相协调，本工程槽口尺寸选择1.2m2较为合适。

本工程采用单空孔掏槽钻孔布置。掏槽孔布置详见下图。

（2）辅助孔及崩落孔的布置

辅助孔及崩落孔的作用是进一步扩大槽口体积和爆破量，并逐步接近开挖断面形状，为周边眼创造有利的爆破条件。

（3）光面爆破周边眼布置

光面爆破周边眼设计参数详见下表

本工程标准开挖断面炮眼布置详见下图1；进口大断面炮眼布置详见下图2。

本工程标准开挖断面炮眼布置详见下表1；进口大断面炮眼布置详见下表2。

表1标准开挖断面每一循环爆破作业炮孔一览表

表2进口大断面开挖每一循环爆破作业炮孔一览表

本文仅以理论计算为依据，实际炮孔位置和炮孔装药量根据具体的岩石条件，经现场试验后确定。

1．4隧洞开挖钻孔作业

钻孔是隧洞开挖中的主要工序，钻孔的快慢直接影响工程进度。

本工程隧洞洞径较大，使用移动式操作平台（东风车上焊接排架）钻孔。

本工程配置移动式操作平台车1部。

每一钻孔深度以2m为宜。根据钻孔数量和投入的机械设备，每一钻孔循环约为3～5小时。

标准断面钻孔所需时间为：

最大钻孔总长L＝9×2.3＋55×2＝131m

风钻单班生产率取40m/台班，则钻孔所需时间为131/40＝3.3台班，合1188min

配置6把风钻，则钻孔时间为200min。

进口大断面钻孔所需时间为：

最大钻孔总长L＝9×2.3＋74×2＝169m

风钻单班生产率取40m/台班，则钻孔所需时间为169/40＝7.5台班，合2700min

配置8把风钻，则钻孔时间为340min。

1．5、隧洞开挖爆破作业

1．6隧洞开挖出碴作业

出碴是隧洞施工的基本作业之一。出碴作业能力的强弱，决定了它在整个作业循环中所占时间的长短，因此，出碴作业能力的强弱在很大程度上影响施工速度。

本工程出碴工程量大，持续时间长，适宜于采用机械出碴方式。根据本工程隧洞洞径大小以及我公司长期的隧洞施工经验，进口工作面决定采用1m3挖掘机1台配合5t自卸汽车出碴，出口工作面采用ZL40装载机配合5t自卸汽车出碴。

本工程一循环最大出碴量为93m3(进口)

1m3单斗挖掘机小时生产率：

Ph＝
＝
＝48m3/h

P＝8PhKb＝8×48×0.6＝230m3/台班

故装完最大出碴量为93m3需时间为：

×8×60＝194min，取200min。

出口采用装载机出碴所需时间为：

每车装料时间取10min,则每小时出碴6×2m3/车＝12m3。则出碴所需时间为：

58/12＝4.8，约合300min。

综合以上情况，配备5t自卸汽车5部足够出碴要求。

洞挖石方循环作业时间为12小时。

综合上述，每天隧洞上半部开挖可进行两个循环，每个循环进尺按1.8米计算,则每天的施工进度为3.6米,遂洞全长为360米,则完成其上半部的开挖需要120个工作日,遂洞下半部的开挖由于钻孔少,工作环境好,预计在90个工作日内完成,隧洞石方开挖于2004年3月1日开始开挖,2004年9月30日完成。

各工序所需时间如下表：

五、机械设备及人员配备：

根据工期安排，我项目部将配备足够的施工设备及人员，确保每个施工分段能按作业循环计划完工，最终如期完工。

机械设备配备见表１，劳动力配备见表２。

表1.　主要施工设备表

沈阳凿岩机械股份有限公司

沈阳凿岩机械股份有限公司

2004.03（2004.04）

2004.03（05）

2004.03（06）

1．7隧洞临时支护和塌方处理措施

临时锚喷支护措施的具体做法是：若洞室稳定性相对较好时，可以仅喷一层5cm厚的砼，作为临时支护措施；若洞室稳定性相对较差时，根据岩石的走向布置一定数量的锚杆，同时喷上砼，作为隧洞的临时支护措施；若洞室稳定性更差时，则采取锚杆支护与钢筋网喷砼支护的支护措施。

⑵临时锚杆支护施工方法

①砂浆锚杆安装的工艺流程

砂浆锚杆安装工艺流程详见下图。

钢筋在使用前需进行矫直和除锈等处理，并按所需长度截断。

水泥应新鲜无结块，砂子应过筛，粒径小于3mm。

钻孔要按锚杆的设计要求进行，保证锚杆的方向、深度和间距准确。

孔眼在注浆前必须清洗干净。

采用风钻钻孔。孔径要与杆径配合好。孔位偏差控制在15mm~50mm之间。孔深偏差控制在50mm之内。钻孔方向适当调整尽量与岩层主要结构面垂直。锚孔钻好后用高压水将孔眼冲洗干净。

粘结砂浆要拌和均匀，并调整其和易性，随拌随用，一次拌和的砂浆在初凝前用完。

注浆管插到孔底，开始注浆后，徐徐均匀地将注浆管往外抽出，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免砂浆中出现空洞。

注浆体积略多于需要体积，将注浆管全部抽出后，立即迅速插入杆体，可用锤击或通过套筒用风钻冲击，使杆体强行插入钻孔。

⑶临时喷砼支护施工方法

①临时喷砼支护工艺流程

本工程临时喷砼工程量较小，喷砼支护措施可采用干喷施工方法。

（1）干喷砼机：转体式喷射机2台。

（2）空气压缩机：南京压机厂生产的10m3/分空压机：2台。

喷嘴（混合料出口处）与受喷面的最佳距离是按喷砼的最小回弹率和最高的强度来确定的。根据我公司长期喷射砼的施工经验，一般为0.8~1.0m较好。

螺旋形移动的转动直径约30cm左右，并须一圈压半圈地移动；拱顶按纵向喷射，并作蛇行。第小段长度以2~4m为宜。喷射第二行时，要按次序从第一行始点开始，行与行间再搭接2~3cm。分段长度主要是根据速凝剂效果而定，我公司长期使用的红星牌速凝剂，一般可将三个小段作为一个基本段，这样喷第二行时，第一行始点砼已终凝，不会造成冲击破坏。

一次喷射砼厚度应根据喷射效率、回弹损失、砼颗粒间的凝聚力和喷层与岩面间的粘结力等因素确定。

因喷砼的水泥用量较大，凝结硬化速度快，为使砼强度均匀增长，防止收缩裂缝，必须设专人认真做好养护工作。一般情况下，砼喷完后2~4小时内即开始喷水养护；喷水次数以保持砼具有足够的湿润状态为度；喷水养护时间，一般不少于14昼夜。

隧洞工程中的坍方事故是围岩失稳的一种具体表现，是隧洞工程施工中需要处理的重大技术问题。

从招标文件的地质资料中了解到，本工程部分洞段岩石较破碎，施工过程中有可能会出现掉块和坍塌等岩体失稳现象，需要采取切实可行的处理措施。

针对本工程中可能出现的情况，我公司将采取以下一些切实可行的技术措施：

选择安全合理的施工方法和措施至关重要。在掘进到地质不良围岩破碎地段，应采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工方法，制订出切实可行的施工方案及安全措施。

为了保证施工作业安全，及时发现坍方的可能性及征兆，并根据不同情况采用不同的施工方法及控制坍方的措施，需要在施工阶段进行坍方预测。预测常用的几种方法：

a、在掘进工作面采用探孔对地质情况或水文情况进行探索，同时对掘进工作面应进行地质素描，分析判断掘进前方有无可能发生坍方的超前预测。

b、定期和不定期地观察洞内围岩的受力及变形状态；检查支护结构是否发生了较大的变形；观察是否岩层的层理、节理裂隙变大，坑顶或坑壁松动掉块；喷射砼是否发生脱落；以及地表是否下沉等。

按时量测观测点的位移、应力，测得数据进行分析研究，及时发现不正常的受力、位移状态及有可能导致坍方的情况。

通过上述预测坍方的方法，发现征兆应高度重视及时分析，采取有力措施处理隐患，防患于未然。

（3）加强初期支护，控制坍方：当开挖出工作面后，应及时有效地完成喷锚支护或喷锚网联合支护，并应考虑采用早强喷射砼、早强锚杆和钢支撑支护措施等。这对防止局部坍塌，提高隧洞整体稳定性具有重要的作用。

（1）隧洞发生坍方，应及时迅速处理

处理时必须详细观测坍方范围、形状、坍穴的地质构造，查明坍方发生的原因和地下水活动情况，经认真分析，制定处理方案。

小坍方，纵向延伸不长、坍穴不高，首先加固坍体两端洞身，并抓紧喷射砼或采用锚喷联合支护封闭坍穴顶部和侧部，再进行清碴。

大坍方，坍穴高、坍碴数量大，坍碴体堵住洞身时，宜采取先护后挖的方法。可采用管棚法或注浆固结法稳固围岩体和碴体，待其基本稳定后，按先上部后下部的顺序清除碴体，采取短进尺、弱爆破、早封闭的原则处理坍方。

坍方往往与地下水活动有关，治坍应先治水。防止地表水渗入坍体或地下，引截地下水防止渗入坍方地段，以免坍方扩大。

（4）现代隧洞工程基本上是采用新奥法施工，若有条件，要按照新奥法的要求加设量测点，增加量测频率，根据量测信息及时研究对策。

③处理坍塌需要准备的材料

处理坍塌需要根据围岩稳定情况确定，我公司根据长期的施工经验，准备必要的处理坍塌所需的材料。

处理坍塌的措施有：坍塌规模较小时，采用锚喷支护措施；坍塌规模较大时，除采用锚喷支护外，再加上超前锚杆；断层处岩石十分破碎时DB42／T 1319-2021标准下载，除采用锚喷支护、超前锚杆外，再增加由“工”字钢弯曲而成的钢拱架支撑。这是我公司在隧洞工程中常用的有效、可靠的处理坍塌措施

1．1维护围岩稳定的技术措施

⑴讲求开挖方法。根据围岩性质和洞室开挖尺寸，合理确定开挖方法，以控制围岩应力不能增长过大、增长过快。

⑵支护紧跟开挖，及时约束围岩变形，缩短围岩暴露时间。特别是本工程中的破碎段，围岩稳定性较差，支护必须跟上。

⑶讲求爆破技术，控制爆破应力，本工程采用光面爆破技术GB 51432-2020 薄膜晶体管显示器件玻璃基板生产工厂设计标准.pdf，可以减轻对围岩的破坏。

⑷对有严重渗漏水，并可能危及施工安全的地层或地段，施工前应先治水。