工法文本-（大型洞室二次刻槽开挖施工工法）.docx

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1、大型洞室二次刻槽开挖施工工法中国水利水电第五工程局有限公司康建荣陈敏彭培龙王家强邵国霞1前言水工建筑物大型洞室二次刻槽开挖较为常见，洞室二次刻槽开挖一般采用光面爆破的施工方法。洞室二次刻槽采用光面爆破技术开挖的难点在于分层、分区爆破开挖、钻孔质量控制、爆破参数优化设计。本项目研究的目的在于利用光面爆破技术结合合理有效的分层、分区对大型洞室进行二次刻槽开挖。本次工法研究以白鹤滩水电站泄洪洞洞身掺气坎开挖施工为背景。白鹤滩水电站泄洪洞共3条，均布置在左岸；自金沙江向山体侧并排一字布置，依次为3#泄洪洞、2#泄洪洞、1#泄洪洞，相邻泄洪洞两洞轴线间距51m。每条洞均布置3道掺气设施，均为底掺气+侧掺

2、气组合。侧掺气为突扩型，两侧突扩宽度O.35m,前两道侧掺气较底坎掺气后退0.8m,后一道侧掺气与底掺气齐平。2 .工法特点2.0.1泄洪洞龙落尾掺气坎处开挖断面尺寸为24.2m24.7m（城门洞型），断面尺寸较大，洞身及掺气坎开挖均分上中下三层进行开挖。2.0.2掺气坎各层均分区进行开挖，顶拱开挖先进行中部掏槽在向上下游方向光面爆破，爆破采用手风钻造孔，短进尺、弱爆破。2.0.3掺气坎中层即边墙部位的槽挖采用IOOB钻机造深孔，三面光爆且一次爆破成型。2.0.4刻槽开挖采用“V”型微差爆破网络，实现单临空面多结构面的一次光爆成型。3 .适用范围大型洞室二次刻槽开挖施工工法适用于水利、铁路、公

3、路等岩石隧道二次槽挖，应用范围广泛。4 .工艺原理4.1 施工分层分区龙落尾掺气坎处开挖断面尺寸为24.2mX24.7m（城门洞型），结合龙落尾开挖分层，在掺气坎处分三层进行开挖，第一层开挖高度12.8m,第二层开挖高度9.9m、第三层开挖高度2m。其中第一层分三区进行爆破。具体开挖分层见下图：图4-1洞身开挖分层示意图掺气坎I层计划分四个区进行开挖：区为顺水流方向掏槽区，首先在掺气坎通风竖井部位进行掏槽，再顺洞轴线方向扩槽，槽宽2%区为顶拱中部拉槽区，利用已经开挖完成的1区作为钻孔操作孔间，在掺气坎中部洞轴线垂直于洞轴线方向进行拉槽，槽宽2m。区为掺气坎上下游扩挖区，待区开挖完成后，利用区作

4、为钻孔孔间，分上下游进行掺气坎顶拱扩挖。区为边墙扩挖区，区扩挖完成，形成钻孔平台后，进行竖向钻孔进行边墙扩挖。掺气坎II、H1层分两区进行开挖，其中区为龙落尾主动的开挖，主动开挖完成形成爆破临空面后进行边墙突变部位的开挖，该区为开挖区。具体分区详见施工方案附图:1.4图4-2掺气坎I区开挖分区图图4-3掺气坎I区开挖分区剖面图图4-4掺气坎II/III区开挖分区图漫决洞中心线城翻孔图4-5掺气坎II/III区IT剖面图4.2爆破参数设计4.2.1光面爆破参数设计掺气坎开挖对于结构面采用光面爆破技术进行开挖，第一层及第三层光面爆破钻孔主要采用YT-28风钻风钻成孔孔径e42mm,中层采用KS1O

5、OB支架钻机钻孔，成孔孔径90mm.根据施工组织设计手册推荐的经验公式，光面爆破孔间距按照（1015）d进行计算，因此掺气坎第一层、三层光面爆破孔距设计值为4263cm,结合平洞开挖经验初步设计按照50Cm进行控制，第三层光爆孔距设计值为9（135cm,考虑药径与钻孔孔径的不耦合系数较大，结合白鹤滩水电站泄洪洞上平段中层预裂爆破参数初步设计时选择60cmo光面爆破孔最小抵抗按照1.214倍孔距进行计算，即6084cm,初步设计选择60cmo4.2.2手风钻钻孔采用手风钻机钻孔由于钻机本身质量较轻，钻孔过程中极易发生滑钻、偏移现象，因此在开孔时至少有两名施工人员把控，1名控制钻机、1名扶杆定位，

6、开孔时先采用Im短钻杆半风进行钻进，待入岩深度达到20cm时在根据钻爆台车结构尺寸分级更换钻杆长度。钻孔过程中应随时检查钻孔方向、角度是否满足爆破设计要求，钻孔完成后采用高压风将炮孔内残渣反吹干净，清孔后掏槽孔及周边光爆孔全数插标杆进行检查，对于不满足爆破设计及规范要求的孔，必须进行补打。在用风钻进行底板光爆孔凿孔时，必须采用脚手架搭设钻孔样架固定钻机进行钻孔，严禁施工人员脚踩钻机进行凿孔。4.2. 2KS1OOB钻机钻孔中层开挖采用竖直梯段光面爆破，计划采用KSIOOB支架钻机进行造孔，根据乳化炸药规格考虑爆破效果，孔径采用90mm。为控制光面爆破孔造孔精度，采用钢管在开孔线侧搭设钻孔样架，

7、样架采用48mm3.5mm的脚手架钢管搭设成三角袈型，样架高度约为2.2m,采用预先埋设在基岩面上的固定杆固定，为便于与钻孔样架连接固定杆采用长度为0.8m长的48mm3.5mm的脚手架钢管，入岩深度为03m用锚固剂锚固，预埋孔直径50mm采用手风钻造孔，固定杆预埋孔根据事先已经放样的预裂孔和方向孔定位。5.施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程本工法的施工工艺流程见下图5-1o图5-1掺气坎爆破施工工法工艺流程5.2 操作要点5.2.1 槽挖分层、分区白鹤滩水电站泄洪洞洞室开挖断面18.9mX21.9m,二次刻槽后最大断面尺寸为24.5mX24.7ni。采用先进行洞身分层（顶拱、边墙、底

8、板三层）开挖，每层洞身开挖完成后即进行刻槽开挖。顶拱刻槽先在中部（竖井下方）开挖2m2m宽的深槽，然后沿洞壁向两侧拉2m宽槽，开挖采用手风钻钻孔，进尺不大于15m,光面爆破。2m拉槽开挖完成后，作为钻孔空间向上下游方向光面爆破。顶拱开挖完成后作为边墙槽挖钻孔空间，采用IOOB钻深孔，三面光爆一次爆破成型。底板采用光面爆破短进尺开挖。1.2. 2爆破钻孔放样1上层开挖测量放样为确保开孔精确，开挖施工放样均按照爆破设计，对设计孔位进行逐孔放样,开孔点测放后，每间隔一个孔，在开孔点后方4.Om处测放一个方向控制点，在起拱、顶拱中心部位另外在开孔线后方5.Om处测放增加一个方向控制点，确保造孔控制精度

9、。同时在隧洞内侧测放一条桩号线，利于标识位置。测量孔孔位用红油漆标注于岩面上，测量放样成果表经作业班组技术员、现场质检员会签后提交于开挖作业班组进行施工。2中层开挖测量放样根据中层开挖施工方案，中层开挖施工采用垂直光爆的方式进行施工。施工测量放样前首先对边墙进行超欠挖检查，欠挖的地方必须进行处理。边墙欠挖处理完成后，将光爆钻孔施工面清理干净，清理出宽度为2.O2.5m的工作面，确保无松渣、浮渣，大致平整，平面起伏控制在0.5m以内，不满足平整度要求的采用手风钻进行检平，便于测量精确放点和将同时满足钻机定位架稳定搭设。施工放样按照钻爆设计每两个孔测放一个孔位点，同时在孔位点后方17m处测放一个方

10、向点，在结构变化部位，逐孔放孔位点和方向点；梯段开挖施工放样，进行开挖梯段高度控制，确保底板保护层厚度不小于2m,光面爆破孔施工完成，进行梯段爆破施工前，在两侧边墙上距离底板顶面0.5m处测放高程控制点，便于作业班组技术员控制本段梯段孔孔深。测量孔孔位用红油漆标注于岩面上，测量放样成果表经作业班组技术员、现场质检员会签后提交于开挖作业班组进行施工。3下层开挖测量放样根据底层开挖施工方案，底层开挖施工采用水平光爆的方式进行施工，开挖方式与上层开挖施工相近，为确保底板开孔精确，底板开挖施工放样按照爆破设计，对周边孔进行逐孔放样，确保每循环开孔点在同一条直线上。开孔点测放后，每间隔一个孔，在开孔点后

11、方4.Om处测放一个方向控制点，在底板中心点另外在开孔线后方5.0In处测放增加一个方向控制点，确保造孔控制精度。测量孔孔位用红油漆标注于岩面上，测量放样成果表经作业班组技术员、现场质检员会签后提交于开挖作业班组进行施工。5.2.3爆破钻孔施工设计开挖结构轮廓测量放样完成后，即进行钻孔前准备工作进行造孔施工，在钻孔施工中，控制钻孔孔位偏差、孔向偏差、孔深偏差都必须符合爆破设计和规范要求，每排炮按“平、直、齐”的要求进行检查，周边光爆孔、预裂孔开孔与测量点位偏差不大于3cm,其他钻孔孔位偏差小于10cm。钻孔作业中必须保护好孔口，炮孔钻完后，用编织袋或棉纱堵塞孔口进行保护，防止石渣掉入孔内（尤其

12、中层爆破孔）。对于因堵塞无法装药的钻孔，应予吹孔或补钻。每个钻孔施工完毕后，现场作业班组长对钻孔进行初部检查，并及时纠正偏差，所有钻孔完成后作业队当班技术员进行复检，对不符合要求的钻孔立即要求补打，最后将检查结果通知项目部终检，由终检重点检查周边孔，所有钻孔符合要求后报请现场监理工程师验收后进行下一步工序，为确保钻孔施工质量，加快验收进程复检和终检应在施工过程中根据情况，不定时旁站监督。采用手风钻机钻孔由于钻机本身质量较轻，钻孔过程中极易发生滑钻、偏移现象，因此在开孔时至少有两名施工人员把控，1名控制钻机、1名扶杆定位，开孔时先采用Im短钻杆半风进行钻进，待入岩深度达到20cm时在根据钻爆台车

13、结构尺寸分级更换钻杆长度。钻孔过程中应随时检查钻孔方向、角度是否满足爆破设计要求，钻孔完成后采用高压风将炮孔内残渣反吹干净，清孔后掏槽孔及周边光爆孔全数插标杆进行检查，对于不满足爆破设计及规范要求的孔，必须进行补打。在用风钻进行底板光爆孔凿孔时，必须采用脚手架搭设钻孔样架固定钻机进行钻孔，严禁施工人员脚踩钻机进行凿孔。中层开挖采用竖直梯段光面爆破，计划采用KS1oOB支架钻机进行造孔，根据乳化炸药规格考虑爆破效果，孔径采用90mm。为控制光面爆破孔造孔精度，采用钢管在开孔线侧搭设钻孔样架，样架采用48mX3.5m的脚手架钢管搭设成三角袈型，样架高度约为2.2m,采用预先埋设在基岩面上的固定杆固

14、定，为便于与钻孔样架连接固定杆采用长度为0.8m长的48mm3.5mm的脚手架钢管，入岩深度为03m用锚固剂锚固，预埋孔直径50mm采用手风钻造孔，固定杆预埋孔根据事先已经放样的预裂孔和方向孔定位。钻孔样架定位安装完成后，按照预定的检查验收项目进行三级检查，合格后进行钻机安装。采用IOOB钻机进行预裂孔造孔时，由于钻机体型原因，在开孔时钻孔中心线向设计开挖轮廓线内偏移5cm（即开孔欠挖5cm）,钻孔垂直向坡度控制不大于04%,以控制孔底施工超挖在IOCn1以内，钻机安装完成后采用2.Om长的铅垂线配合水平尺对钻机偏角进行控制。5.2.4爆破参数设计根据施工方案规划，掺气坎开挖对于结构面采用光面

15、爆破技术进行开挖，第一层及第三层光面爆破钻孔主要采用YT风钻风钻成孔孔径442mn,中层采用KS1OOY支架钻机钻孔，成孔孔径90mm。根据施工组织设计手册推荐的经验公式，光面爆破孔间距按照（1015）d进行计算，因此掺气坎第一层、三层光面爆破孔距设计值为4263cm,结合平洞开挖经验初步设计按照50cm进行控制，第三层光爆孔距设计值为9（135cm,考虑药径与钻孔孔径的不耦合系数较大，结合上平段中层预裂爆破参数初步设计时选择60cm0光面爆破孔最小抵抗按照1.214倍孔距进行计算，即6084cm,初步设计选择60cmo6 .材料与设备本工法中使用的主要材料及设备情况见表6-1、表6-2。表6-1材料表序号材料名称规格型号数量备注1乳化炸药25mm、32mm25t2磁电雷管MSI、MS3、MS5、MS7、MS9、MS11MS131480发表6-2机械设备表序号设备名称规格型号数量（台）备注1手风钻YT284顶拱光爆孔钻孔2潜孔钻机KS1OOY2边墙光爆孔钻孔3液压钻机R0CD714三臂钻机353E1锁扣锚杆钻孔5湿喷台车1喷护6反铲PC3301开挖渣料出渣7自卸汽车20256开挖渣料出渣