中小洞室开挖支护施工工法.docx

一、编制目的2二、适用范围2三、编制依据、执行规范与标准2四、基本定义2五、施工方法35.1施工准备工作35.2开挖施工45.3支护施工13六、施工质量控制措施15七、安全文明施工控制措施15施工工法一、编制目的为满足中小型洞室全断面或大型洞室顶拱层施工需要，制定规范化施工作业标准。二、适用范围1、本施工工法适用于地下厂房系统工程的各条施工支洞开挖支护工作。2、本施工工法适用于大洞室的中导洞超前开挖工作。3、本施工工法适用于长度在5m以下的普通注浆锚杆、中空注浆锚杆、自进式注浆锚杆、管式注浆锚杆的支护施工。三、编制依据、执行规范与标准1、引水发电系统及泄洪洞工程合同技术条款；2、引水发电系统及泄洪洞工程开挖及锚喷支护施工技术要求；3、水电水利工程锚喷支护施工规范DL/T51812003及条文说明；4、水利水电工程施工质量评定规程SL/761996;5、水工建筑物地下开挖工程施工技术规范DL/T50991999;6、爆破安全规程(GB6722-86);7、水利水电工程施工安全防护设施技术规范DL/T51622002;8、水电水利工程施工地质规程DL/T5109-1999:9、建筑工程质量检验评定标准GBJ301-1988;10、水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SL47-1994;11、水电站基本建设工程验收规范DL“5123-2000;12、水利水电工程锚喷支护施工规范DL/T5181-2003;13、锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001;14、建筑钢结构焊接技术规程JGJ8l-2002o四、基本定义1、钻架台车：为满足施工需要根据工程自身特点采用工字钢和其它材料制成的工作平台车；2、小洞室：根据隧洞及洞室断面面积或跨度的大小划分，面积（指设计开挖面积）小于20E或跨度小于4.5m的洞室；3、中洞室：根据隧洞及洞室断面面积或跨度的大小划分，面积为2012011f（含120Itf）或跨度为4.5m12.5m的洞室；4、施工工法等同于施工作业指导书。五、施工方法5.1 施工准备工作中小洞室开挖支护施工因场地狭小，大型机械设备在这种环境下无法充分发挥其作用，因此多借助钻架台车作为施工平台以手风钻造孔进行开挖支护。开挖支护前需进行如下准备工作。5.1.1 钻架台车制作引用钻架台车安全技术标准。5.1.2 作业前准备为实施开挖支护施工，应做如下准备工作：1、施工场地整平，具备施工机械出渣车辆的通行条件，注浆设备的工作条件，人员的环境基本要求等。2、施工现场的安全可以得到保障，对不安全的因素已作排除。3、供风、供水、供电线路延伸到工作面。4、钻孔开挖设备已做好检修。5、技术员已对各班操作手进行技术交底，技术交底的内容包括:工作面部位；所开挖的隧洞、洞室的结构尺寸；开挖爆破参数，包括孔深、孔距；造孔的技术要求。并对钻进设备的操作性能及注意事项进行交底。6、施工现场的各种标识要完整。5.L3设备与工具准备本工艺的主要设备：登高设备：完成锚杆孔位放线、安装、检查等所要的登高设备，在此采用自制钻架平台车或脚手架等。造孔设备：手风钻(YT27或YT28)若干。空压机：一套出渣设备：装载机一台出渣车：15t或20t若干注浆设备：锚杆注浆机。锚杆安装设备：用人工进行安装。安全防护设备：安全带等防护用品。锚杆检测设备：张拉设备和检测仪器等。所有设备要完好，并在工作前检查各个部分的工作性能，以保证施工质量和安全。5.L4人员准备主要人员配置如下：现场值班长1人现场技术员1人现场质检员1人现场安全员1人造孔人员6-8人空压机运行人员2人装载机操作人员2人驾驶员若干锚杆安装人员4人/组砂浆拌和和机具运行3人电工1人5.2 开挖施工5.2.1 洞口开挖岔口、洞口开挖，遵循“短进尺、弱爆破、多循环”的施工原则，一般进尺为0.81.0m,并进行¢25锁口锚杆施工，锁口锚杆长度按设计确定，根据岔洞口的形状和围岩的稳定性确定洞脸锚杆的排数，如有必要可增设Q22钢筋格栅，钢格栅间距1m,系统锚杆22mm,L=4m,间排距1.5X1.5m,并喷射8IOCm厚的C25及，以提高围岩的稳固性。进洞后根据不同的围岩类别，不同的结构条件选择不同的支护方式进行加强支护，以防止爆破震动造成洞顶山坡和洞口岩石发生震裂、松动和塌方。进洞IOm以后，根据各断面形式，采用不同的开挖方法。5.2.2 11In类围岩开挖施工工艺1、开挖工艺流程n、In类围岩开挖支护工艺流程框图2、II、In类围岩开挖主要工序(1)测量放线本工法测量放线工作用钻架台车作为登高设备，采用全站仪进行测量，测量作业由专业人员实施，每排炮后进行洞室中心线、设计开挖规格线及控制点的测放，并根据爆破设计参数点布孔位，中心线、开挖规格线、控制点及孔位均采用红色油漆进行标记。技术人员在钻架台车上配合测量人员认真点画孔位，要求在钻架台车上工作时必须佩戴安全帽，系安全绳。对于隧洞、洞室边缘轮廓线放样，直线段各放样点相距1.2m,曲线段相距0.6m,临界转折点要设置放样点，再连接各放样点，画出整个边缘轮廓线，并标明隧洞、洞室腰线和起拱线，根据洞身的走向，放出造孔施钻的方向线，各周边轮廓放样点相对于洞轴线的点位中误差允许偏差为±50mm并满足设计要求。对于洞室开挖方向线的控制，若洞水平方向弯曲，则在沿洞边缘弯曲的外半径圆周线上每隔2.5m3.0m设计控制点，而在内半径圆周上可适当减小。若洞上坡或下坡，在洞顶设置控制点，根据隧洞的坡度值和钻孔深度，可在掌子面上作两个点的投影点，以控制隧洞的开挖坡度。对于每个炮孔放样，根据每个炮孔的偏角和炮孔的深度，在同一掌子面上作两端点的投影点，以控制每一炮孔的钻孔方向。开挖断面测量在喷舲前进行，测量间距3mo定期进行洞轴线的全面检查、复测，确保开挖满足设计要求，确保测量控制工序质量。同时，随洞室开挖、支护进度，及时将洞室冲洗干净，并在冲洗干净后的洞室两侧边墙上每隔IOm标注桩号和高程。在测量放线的同时，如果布置有原形观测，则需进行原形观测，充分了解围岩的变形情况，确保地下洞室的安全。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。(2)钻孔作业根据本工法适用范围，施工中全部采用手风钻进行钻孔，钻孔前必须确保工作面场地平整，钻架台车摆放稳定，且尽量靠近迎头掌子面。手风钻一般采用YT27和YT28型，作业前需用绳子吊运手风钻到钻架台车上，要求绳子将手风钻拴紧，工作平台上23人将手风钻提到工作平台上。手风钻操作基本要求：a.作业前必须佩戴好安全帽，穿好工作服、工作鞋、系好安全带等劳动防护用品。b.作业前必须严格检查风钻是否注油，各部件联接是否紧固，气孔是否畅通。c.开孔时应将手风钻柱脚放稳，先开半风和用短钻开孔，待钻头头进入岩石20Omm后再开满风。d.凿岩时应双手均衡握住把手将钻机扶正，不可用身体压着风钻或用力过大；风钻中心线与钻杆应保持一致，钻机不得左右摇摆。e.工作中应经常注意有无异常响声，气孔是否堵塞，如有异常现象，应停机检查处理，风钻每运转两小时应注油一次。对于掌子面上的炮孔开挖，造孔的基本顺序为：钻周边孔时，先钻顶部孔，再依次往下、往两边开钻；钻中间各孔时，遵循的原则为：先上后下，先两边后中间。造孔的一般技术要求为：a.各钻手分区、分部位定人定位施钻，实行严格的钻手作业质量经济责任制。b.钻孔要求“平、直、齐”，周边孔偏差不大于5cm,爆破孔偏差不大于IOCmoc.炮孔的底孔应落在爆破图规定的平面上，炮孔孔径应符合报监理工程师批准的钻爆设计要求，通常孔径为50mm。d.为保证爆破质量和爆破效果，掏槽孔角度严格按爆破设计图钻进。e炮孔装药之前，质检员对掌子面上的炮孔进行检查，如有遗漏，则要补钻；并对周边光爆孔进行仔细检查，对偏角大于允许范围的炮孔，则要进行补钻，以控制欠挖和过量超挖。对炮孔的各项指标检险合格后，方可装药。(3)装药、联线、起爆炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破。根据监理工程师批准的施工方案中的钻爆设计要求，由取得爆破证书的爆破师负责，经考核合格的炮工进行炮孔的装药、堵塞、引爆线路的联接等，并在鸣响爆破警报之后，点火起爆。在炮工检查爆破网络的同时，通知无关人员带所有设备撤离至安全位置，单确认人员与设备以全部安全撤离后方可点火起爆。炸药采用乳化炸药，导火索引爆，火雷管起爆。乳化炸药的药径有（35mm）、32mm和25mm三种。在H、In类围岩施工中，掏槽孔（孔距为25Cm）、扩槽孔（孔距为70Cm）、辅助孔（孔距为90100cm）用32mm（或35mm）炸药、底孔（孔距为70Cm）用32mm炸药，周边孔用25mm炸药，孔距为5070cm0以上各参数值仅为参考，具体数值由各部位有关爆破设计值确定。装药严格遵守安全爆破操作规程。装药顺序原则上自上而下进行，若上、下部同时装药，则装药部位要错开，以防止因上部装药跌落物砸伤下部工作人员。装药前用风水冲洗钻孔，各部位分片、分区由专人负责进行装药，掏槽孔由熟练的炮工负责装药；周边孔按爆破设计要求用小药卷捆绑于竹片上，形成不连续装药，药卷间距一般为2030cm,插药入孔时还应注意药卷的方向，竹片靠洞室轮廓线一侧，药卷朝向最小抵抗线。利用钻架台车作为登高设备装药，掏槽孔、扩槽孔和其它爆破孔装药要密实，严格按照爆破设计图（爆破参数实施过程中，须根据不同地质情况不断调整优化）进行装药、设计非电雷管和联线。乳化炸药装好之后，理顺导火索或导爆管，先进行同段炮的非电火雷管的并联，再进行不同段的串联，然后用粘土进行炮孔的封堵，要求联线、封堵良好，封堵长度不小于炸药的最小抵抗线。再由技术员和专业炮工分片分区查看，并进行网络接线检查，撤退工作面其它工作人员、设备、材料至安全位置。最后由炮工负责，非电毫秒雷管引爆，周边光面齐爆。洞室开挖的爆破顺序为掏槽眼先响，辅助眼次之，周边眼最后响，周边眼的爆破顺序为底眼，再是顶眼及邦眼等光爆眼一同起爆。光面爆破和预裂爆破须达到以下要求： 残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布； 炮孔痕迹保存率：完整岩石不少于90%,较完整和完整性差的岩石不少于60%,较破碎和破碎岩石不少于30%; 相邻两孔间的岩面平整，孔壁不应有明显的爆震裂隙； 相邻两茬炮之间的台阶或预裂爆破孔的最大外斜值，不应大于10cm;预裂爆破后，必须形成贯穿连续性的裂缝，预裂缝宽度，应不小于0.5cmo(4)通风散烟及除尘通风散烟设备主要采用轴流风机及风筒，施工过程中根据不同的部位采用正压通风或负压通风。岩石爆破之后，开启轴流风机进行通风散烟。工作面通风除尘结束之后，便在渣堆之上洒水，以防移动渣堆而重新产生灰尘。(5)安全处理通风、洒水除尘之后，便进行爆破后四周围岩的安全处理，以确保进洞人员和设备的安全，由专职安全员全过程监控。对于掌子面的哑炮，用高压水冲刷掉或在哑炮周围殉爆距离之内重新钻孔，炮工装药引爆。对于掌子面、边墙及拱顶上的浮石，由经验丰富的人员先进入工作面，用长细钢钎撬掉。对于岩面破碎洞段在进行安全处理后，可先喷一层5cm厚素球或钢纤维硅。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，确保设备及人员安全。(6)出渣及清底对开挖面进行安全处理之后，便开始进行出渣。中小洞室施工条件采用LOm3或3?侧卸装载机装载，配合20t、15t自卸汽车进行运输，将渣料运往弃渣场；小洞室采用LOm3装载机或手推车将渣运出至指定集渣场地，再用20t、15t自卸汽将渣料运往弃渣场。出渣后，用人工将堆渣以下掌子面、边墙围岩再进行一次安全处理，清理掉浮石和危石。同时，测量人员进入现场，对开挖段进行测量，如有欠挖，除监理工程师另有规定之外，将欠挖部分，钻孔爆破予以清除。最后用反铲扒出工作面底部积渣并将底部整平，为下一循环钻爆做好准备。同时，地质工程师对围岩情进行素描、地质编录。(7)围岩支护每排炮开挖结束后，对裂隙、层面等稳定性差的局部岩体及时进行随机锚喷支护和系统支护，必要时进行钢拱架、钢筋拱架、预应力锚杆等加强支护，只有当支护完成后才能进行下一循环的开挖施工；对于需要进行超前锚杆、自进式(中空注浆)锚杆及管式(中空注浆)锚杆支护的洞段，只有当锚杆施工完毕，注浆结束后才能进行下一循环的开挖施工。对于围岩好的地段，系统锚杆、挂网及喷腔可滞后开挖作业施工。5.2.3 IV类围岩开挖施工工艺(1)开挖工艺流程IV类围岩开挖支护工艺流程框图(2) IV类围岩开挖主要工序作业措施IV类围岩开挖主要工序作业措施基本同H、In类围岩。但在钻孔前，应做好超前支护，超前支护形式有超前锚杆、自进式锚杆、管式锚杆等，只有当超前支护完成后，确保洞室能满足开挖爆破施工要求时，才能钻进爆破开挖，并在开挖结束后系统支护跟进，对层间错动带、小断层及节理裂隙较为突出的部位进行随机支护或加强支护。同时，开挖进尺控制在1.52.5m左右，遵循“短进尺，弱爆破”的原则。5.2.4 V类围岩及不良地质段开挖支护工艺(1)开挖工艺流程V类围岩及不良地质段开挖支护工艺流程框图(2) V类围岩及不良地质段开挖主要工序作业措施V类围岩及不良地质段开挖主要工序作业措施基本同11、In类围岩。但在施工过程中，必须增加超前支护，超前支护的形式有超前锚杆、自进式(中空注浆)锚杆、管式(中空注浆)锚杆等，对未开挖岩体进行灌浆、加固，确保在开挖爆破施工过程中围岩的稳定；在施工过程中控制开挖进尺，一般控制在l1.5m,并根据洞室的实际情况将洞室按分层、分区、分块的原则进行开挖，逐级卸荷，确保地下洞室的安全；对控制稳定的软弱结构面，采取锚筋桩加固或预应力锚索加固并伸到完整岩体中维护围岩稳定。在松散、软弱破碎的岩体中开挖洞室，应尽量减少对围岩的扰动，宜采用先护后挖，边挖边扩或先对岩体进行加固后再开挖等方法。或者采取一掘一支护，稳步前进，即开挖一循环先喷混凝土，然后打锚杆、挂网，再喷混凝土至设计厚度，如此循环掘进。围岩稳定特别差时，爆破后立即喷混凝土封闭岩面，出渣后，再打锚杆、挂网、喷混凝土，必要时安设钢支架（格栅支架）增加支护能力。只有当支护全部完成后，保证洞室安全的前提下，才能进入下一循环的施工。对于卸荷严重地带，应采用超前灌浆的方法进行施工，超前灌浆应遵守下列规定：超前灌浆的范围、孔位布置、灌浆材料、灌浆压力及工艺要求等，应做出专门设计； 超前灌浆的效果，可用单位透水率（即q值）声波速度或被胶结的岩体强度值来检验； 灌浆后的开挖间隔时间，应根据灌浆目的和开挖跨度，通过试验确定；采用分段灌浆时，其阻浆段的预留长度应根据灌浆压力和效果而定；灌浆后的开挖，采取短进尺、弱爆破、快支护、早衬砌的原则进行。发生塌方时，应会同监理人、业主、设计及时查明塌方原因及其规模、规律，提出措施迅速处理，防止塌方范围的延伸和扩大。塌方段施工，应遵守以下原则：先加固好端部末破坏的支护或岩体。 加固处理措施可与永久支护结合。塌落物未将洞室堵塞时，应先支护顶部再清除石渣。塌落物将洞室堵塞时，宜采用管棚，管棚加注浆或预注浆等方法加固，然后按边开挖边支护边衬砌的方法施工。冒顶塌方时，应先将地表陷落洞穴撑固或用不透水土壤夯填紧密，陷穴四周应做好排水设施，防止继续坍塌，塌落物宜采用花管灌浆固结，其开挖方法应进行专项设计。有地下水活动时，宜先治水后治塌。5.3支护施工5.3.1 锚杆支护施工锚杆施工前，要对开挖轮廓面进行验收，开挖轮廓面不得有欠挖，岩面要进行清理，并达到规范要求。验收要有开挖面验收证书。如岩石条件差时，要对岩面进行素喷混凝土一层后再进行锚杆施工，以保护岩面和保证施工安全。因中小洞室一般选用小于5m的锚杆进行支护施工，因此本部分锚杆支护工艺措施参照注浆锚杆（桩）施工工法和下面要求一并执行。锚杆造孔、注浆、安装都需要钻架台车作为施工平台，因此属高空作业，钻架台车上需设安全防护栏杆，作业人员须佩戴安全绳。5.3.2 喷混凝土支护施工1、湿法喷混凝土施工若为湿法喷混凝土施工则参照湿法网喷混凝土施工工法执行。2、干法喷混凝土施工干喷法：是指混凝土拌合物在进入喷机的料斗前，先由拌和站或其它拌制设备按设计配合比（采用粉末状减水剂）拌成生料，喷射时在喷嘴处（或附近）才压入拌和水及液态速凝剂。为了减少施工中粉尘量，拌混凝土时适量加些水，控制含水量在3-6%。进行干喷施工，其工艺方法和施工前准备工作可参照湿法网喷混凝土施工工法相关要求执行。作业人员在钻架台车上实施洞室干喷混凝土时按以下步骤和操作方法施喷：(1)用水灰比为1:2的净水泥浆润滑喷机的料斗及输料管路。(2)喷射开始，先对喷机送风和水，并检查和调整风与水的压力。不同设备，风水压力略有差别。风力不足，混凝土喷不到工作面；风力太猛，则骨料回弹多，粉尘严重。一般控制为：风压0.9Mpa,水压0.4Mpa,风水压力调好后打开主机下料。(3)混凝土进入喷机料斗后，在起动主机的同时，调整喷机的喷射速度。速凝剂的掺量根据混凝土设计配合比，对照喷射速度与速凝剂添加量关系曲线，选择速凝剂添量档位，以控制速凝剂添加量。实际施工中，操作员可进行手动微调。(4)喷射混凝土时，要注意控制喷枪到受喷面的距离和角度。考虑到喷射手的施工安全，喷嘴到受喷面的距离不宜太近；考虑到混凝土料束在喷射过程中的运动状况，显然不宜太远。本工法采用人工喷射，宜为0.61.0m。喷嘴与受喷面的垂线夹角宜控制在1015。这样便可达到“回弹量最低，密实度最好''的最佳喷射效果。(5)为了使混凝土喷射均匀，减少不规范操作的影响，除严格控制距离和角度外，还要注意喷射的方式与顺序。喷射的方式主要有以下两种：一种是混凝土按条弧形上下喷射，料束从左到右(或反之)平行叠加；另一种是混凝土按约30Cm的螺旋形喷射，料束以一圈压半圈从左到右(或反之)作横向移动。通过实践比较，后一种方式喷射质量及回弹量比较容易控制，效率也较高，所以一般均采用后一种喷射方式。喷射的总顺序为自下而上。(6)刚喷的混凝土有一定流动性，一次喷射的厚度须进行控制。一般垂直边墙为46cm,拱顶35cmo(7)当混凝土需分层喷射时，两次喷射的时间间隔不宜过短。掺速凝剂时一般为15分钟以上，即终凝后再喷下一层。(8)混凝土喷射完毕或被迫中断时，先停速凝剂输送泵，后停主机，最后关风阀。喷枪和输料管内的集料要及时排除并清洗喷枪与输料管。(9)喷射混凝土时，喷射范围以工作平台范围为宜。六、施工质量控制措施1、施工质量控制执行相关的规范、管理办法和程序文件进行。2、质量技术相关人员认真审阅施工图纸，熟悉施工措施，并作好施工前技术交底。3、洞室周边采用毫秒微差法光面爆破。4、开挖过程中不断优化控制爆破设计，认真选定合理的爆破参数，以获得满意的成型面，并使爆破震动对围岩影响最小。5、锚杆施工要求值班技术员和质检人员必须全过程旁站。并在现场监理工程师的监督下进行，做到符合业主招标文件技术条款要求及锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001o6、喷混凝土必须采用符合有关标准和技术规程规范要求的砂、石、水泥，认真做好喷混凝土的配合比设计，通过室内试验和现场试验确定合理的设计参数，并报监理人批准。7、速凝剂的掺量通过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间符合施工图纸和现场喷射工艺的要求。8、钻架台车受力部位焊接按照建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002规范要求执行，以保证钻架台车的强度。9、钻架台车制作符合开挖洞室断面要求，摆放稳定。七、安全文明施工控制措施1、施工中必须严格执行安全操作规程和相关的管理制度文件。2、爆破工程严格按照爆破安全技术及法规标准执行。3、施工现场的布置应符合防火、防爆、等规定和文明施工的要求，施工现场的生产、生活办公用房、仓库、材料堆放、停车场、修理场等应按批准的总平面布置图进行布置。4、现场道路应平整、坚实、保持畅通，危险地点挂牌按照GB2893-82安全色和GB2894-82安全标志规定的标牌，现场道路应符合工厂企业厂内运输安全规程GB4378-84的规定。5、现场的生产、生活区设置足够的消防水源和消防设施网点，并使这些设施经常处于良好状态，随时可满足消防要求。6、施工现场的临时用电严格按照施工现场临时用电安全技术规范TGJ46-88规定执行。7、确保必需的安全投入。购置必备的劳动保护用品，安全设备及设施齐备，完全满足安全生产的需要。8、施工现场应实施机械安全管理安装验收制度，机械安装要按照规定的安全技术标准进行检测。所有操作人员要持证上岗。使用期间定机定人，保证设备完好率。9、施工现场的排水设施应全面规划，其设置位置不得妨碍交通，并须组织专人进行养护，保持排水通畅。10、施工现场存放的设备、材料，应做到场地安全可靠、存放整齐、通道完整，必要时设专人进行守护。11、全体施工人员必须严格遵守责任制和交接班制度，并熟知本职工种的安全技术操作规程，在生产中应坚守工作岗位，严禁酒后工作。12、未经主管部门许可，不得任意将自己的机械设备交给别人操作，更不得随意操作别人的机械设备。13、锚杆施工前，应认真检查围岩的稳定情况，必要时进行适当处理。14、喷射混凝土施工的机械设备应该放在围岩稳定或已经支护的地段。15、注浆机使用前应该全面检查，安装压力表或安全阀。16、避免操作人员皮肤同外加济及树脂材料直接接触产禁在作业区点燃明火。17、钻架台车必须牢固可靠,设置栏杆,高空作用的人员必须佩带安全带。