水工建筑物地下开挖工程施工作业指导书

水工建筑物地下开挖工程施工作业指导书
第一节总则
1.1 本施工作业指导书适用于水工建筑物地下开挖工程钻孔爆破法施工。

1.2 进行开挖工程施工的人员必须熟悉开挖工作内容、熟悉设备机械性能和操作技术（针对操作手）、懂得开挖技术和安全防护措施并能正确实施操作的身体健康人员。

进行特殊工程作业的人员还须经专业培训并取得特种作业上岗资格证。

1.3 开挖设备宜选用能满足开挖要求，设备应有铭牌和操作说明书，并具完善的安全防护措施和保护措施。

1.4 地下开挖工程施工，必须坚持科学施工，正确处理好安全、质量、进度和经济效益的关系。

1.5 施工前，施工单位应组织人员对施工图纸、设计文件，包括工程地质和水文地质资料进行会审；技术部门负责组织设计单位、监理单位等对施工单位进行技术交底；在施工中，施工单位应协助勘测单位及时进行工程地质和水文地质测、预报工程。

1.6 施工单位必须依据已批准的施工图纸、设计文件的要求和施工技术规范的规定编制地下开挖工程的施工组织设计及施工技术措施，提出开工申请报告，并经监理工程师批准，方可施工。

地下工程开挖施工组织设计及施工技术措施内容主要包括：
(1)工程概况；
(2)进度安排；
(3)施工布置、施工方法和技术要求；
(4)劳动、材料和设备的需用量；
(5)辅助设施；
(6)采用新技术、新设备施工的措施；
(7)施工质量和施工安全方面的技术要求和措施；
(8)存在的问题和解决办法；
(9)其它。

1.7 在施工中，应严格执行技术、经济、质量责任制，加强技术管理，做好原始资料记录。

1.8 在施工中应认真贯彻“安全生产，预防为主”的方针，对施工人员进行安全教育，并制定和严格执行安全技术措施和安全操作严格遵守劳动保护法，不断改善劳动条件，搞好文明施工，防止伤亡事故和职业病的发生。

1.9 在施工过程中，应严格执行《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》。

认真推行全面质量管理，不断提高管理水平，做好工序质量的检查和控制，确保工程施工质量。

第二节地下开挖工程中的施工测量
2.1 施工单位应按《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》及《水利水电工程施工测量规范》的规定，负责地下开挖工程中的施工测量。

应包括下列内容：
(1)负责地下开挖工程中的贯通测量，其极限误差应满足《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》的要求；
(2) 根据已有的平面和高程控制网建立适合的地面和地下的平面和高程控制网，其观测限差应符合《水工建筑物地下开挖工程施工规范》的要求；
(3)负责对地下工程的轴线、点位、高程和开挖断面进行放样，开挖放样
以施工导线标定的轴线为依据，开挖放线误差一般不大于10cm，断面测量相对于中线的误差不大于±5cm,断面间距一般为5m，对起伏差较大的部位，应适当加测断面；
(4)负责测绘洞室纵横断面；
(5)对施工部位检查验收，并绘制竣工图，提供中间验收和竣工验收资料，并计算工程量。

2.2 布设洞口点或洞口附近控制点时，应尽量将洞口点纳入控制网内，位于洞口附近的控制点，应有利于放样及测设洞口点。

2.3 洞内贯通测量用的基本导线的布设，应与施工放样用的施工导线统一考虑，施工导线点一般50m应埋设一个。

间隔3-5个施工导线点，布设一个基本导线。

2.4 开挖掘进细部放样，应在每次爆破完成并出碴完毕后进行。

掌子面上除标定中心和腰线外，还要画出开挖轮廓线，并做好测量交待票。

2.5 斜井的开挖放样，用经纬仪按“真伪倾角法”测定中线和平行腰高，并在掌子面上标定和画出开挖轮廓线。

2.6 随着洞室开挖的进行，应及时测绘开挖断面图，并提供逐月开挖的工程量。

2.7 地下工程开挖完毕后，应提供下列资料：
(1)贯通测量设计书；
(2)地面控制测量平差计算成果；
(3)洞口点与地面控制点联测的平差资料及进洞关系平面图；
(4)洞内导线和高程计算成果和平面图；
(5)开挖竣工断面图，竣工工程量；
(6)贯通误差的实测成果和说明；
(7)测量施工技术总结。

2.8竣工测量提供的竣工平面图，其比例尺一般为1:2000；纵横剖面图，一般按设计要求提供资料，横剖面比例尺，可采用1:50～1:100，纵剖比例尺，可视需要而定。

第三节地下工程开挖
3.1 水利水电工程的地下建筑物，分过水和不过水两类，过水建筑物有引水隧洞、调压井、尾水管；不过水建筑物有交通运输洞、地下厂房等。

因此，开挖前，施工单位应仔细研究施工图和有关技术文件，并根据已批准的施工组织设计和技术措施，合理地安排进度，精心组织施工。

3.2 洞口开挖遵循的原则
(1)洞口削坡应自上而下进行，严禁上下垂直作业，并应做好危石清理，坡面加固，马道开挖及排水工作。

(2)洞口应设置防护栅，必要时尚应在洞脸上部加设挡石栏栅。

(3)在开挖接近洞口时，应按《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》的有关规定执行。

(4)进洞前，须对洞脸岩体进行鉴定，确定稳定或已采取措施后，方可开挖洞口。

3.3 洞口段开挖采用的方法
(1)中、小断面一般可采用全断面开挖的方法。

中断面：面积在20～50m 2或洞跨在4.5～7.5m；小断面：面积在20m2以内或洞跨小于4.5m；若为Ⅳ、Ⅴ类围岩，开挖前先将附近一定范围的山体加固或浇筑明拱，方可开挖洞口，而且洞口施工应在雨季来临之前结束。

(2)当洞口岩体稳定性差而不易成洞，可利用施工支洞或导洞自内向外开挖。

(3)大断面、特大断面洞室开挖工程施工单位须编制单项工程作业指导书。

3.4 地下工程洞口开挖，按《水工建筑物岩石基础开挖施工作业指导书》执行。

3.5 平洞开挖的施工程序和施工方法。

平洞开挖的施工程序，主要取决于地质的好坏、断面尺寸的大小、平轴线的长短、支护方式、工期要求、施工机械化程度和施工技术水平等因素，其施工方法有全断面开挖、分部开挖和导洞法开挖等施工方法。

3.5.1 全断面开挖
全断面开挖是将平洞整个断面一次开挖成洞，适用于围岩坚固稳定，洞内工作面净空较大，便于机械作业，管线路可一次铺设，施工组织因工作面宽而比较容易安排，且施工干扰较易解决，有利于提高施工速度。

但由于一次爆破量大，所以出碴是控制进度的主要因素，一般采用连续出碴作业的设施。

3.5.2 断面分部开挖
断面分部开挖是将整个断面分为若干层(分为二层或三层，层数太多，出碴运输不方便)，分层向前掘进，适用于断面大，缺少大型开挖掘进设备的场合。

分部开挖时，上部超前掘进的距离以保证人员和机械设备的安全以及操作方便而定，一般以2～4m，超前太多，上部清碴很不方便。

采用这种方法不一定需要大型设备就能进行大断面开挖，比较机动灵活，也能适应地质条件的变化，但施工组织复杂，施工速度较慢。

3.5.3 导洞法开挖
导洞法开挖与分部开挖相似，也是先开挖整个断面的一部分，然后再扩大至整个断面，导洞开挖能进一步探明地质情况，便于解决洞内排水，改善通风条件，其开挖次序有专进法和并进法两种，前者是贯通后扩挖，后者是导洞掘进一定距离后，进行扩大部分开挖，而后导洞与扩大同时并进，根据位置不同，又分上导洞和下导洞、中导洞、上下导洞双侧导洞等开挖方式。

总之，不论采用何种方式开挖，必须正确处理好开挖与临时支护的关系，最好是一次成洞。

如果开挖时遇到局部危岩，可用锚杆，喷砼或其它措施进行临时支护，对于围岩较差的洞段，宜先拱后墙的顺序施工，先分部开挖拱部，随即在拱部断面中修筑拱圈，然后在拱圈的防护下开挖下部断面修筑边墙、底板。

3.6 不良地质段施工
3.6.1 在不良地质段开挖洞室时，应在地质预报的基础上，坚持预防为主的方针，在确保安全的前提下，制定切实可行的施工方案，并遵循下列原则：
(1)查清地质构造，做好排水，锁好洞口，及时支护；
(2)浅钻孔，弱爆破，多循环；
(3)加强支护，勤检查、观测，及时采取措施。

3.6.2 在松散、破碎的岩体中开挖洞室，应减少对围岩的扰动，宜采用先护后挖或边挖边护的施工方法。

3.6.3 在膨胀岩体中开挖室洞，可采用喷锚支护，及时封闭，加强观测，适时做好永久衬砌。

3.6.4 在岩溶地质开挖洞室时，应查明岩溶类型，溶蚀形态，充填及堆积物性质，分布范围，地下水流规律，根据岩溶的规模，稳定程度，确定开挖方法和处理措施，处理方法遵循下列原则：
(1)穿过溶洞时，不要破坏其稳定性；
(2)采用封堵、隔离，清除或支护等方法，处理溶洞中的危石；
(3)对漏水通道，应采用弱透水材料回填或水泥灌浆封堵。

3.6.5 地下水活动较严重地段，宜采用排堵、截、引的综合治理措施。

3.6.6 发生塌方时，应及时查明塌方原因及其规模、规律，提出措施迅速处理，防止塌方继续延伸和扩大，塌方处理前，应先加固好端部未破坏的支护岩体，其处理方案应结合永久支护，方法如下：
(1)塌落物未将洞室堵塞时，应先护顶再清理石碴；
(2)塌落物将洞室堵塞时，宜采用钎、插板法，以小洞穿过塌方体，然后衬护顶拱的方法；
(3)冒顶塌方时，应先将地表陷落穴撑固或用不透水土壤夯填紧密，防止继续塌方，陷穴四周应做好防雨，排水设施。

(4)地下水活动强烈时，宜先治水后治理塌方。

3.7 临时支护
3.7.1 需要支护的地段，应根据地质条件、洞室结构、断面尺寸、开挖方法、围岩出露时间等因素，做出合理的支护设计，除特殊地段，应优先选用喷锚支护，喷锚支护施工在专门的作业指导书中规定。

3.7.2 开挖与支护的间隔时间、施工顺序及相隔距离，应根据地质条件爆破参数，支护类型等因素确定。

一般应在围岩出现有害的松驰变形之前支护完毕。

对于稳定性差的围岩，应先护后挖或与支护紧跟工作面。

3.7.3 临时支护型式有木撑，钢支撑、预制砼件或钢筋砼支撑、喷锚支护以及它们的组合支护等，这些都应根据地质条件，材料来源，安全经济等要求进行合理的选择。

3.7.4临时支撑的结构形状基本上有门框形和拱架形两种：钢支撑、木支撑、钢筋砼支撑，都是由一排排拱架所构成，拱架的基本构件是立柱和拱梁所组成，必要时设底梁，纵向用拉杆连接，有时还需将锚杆和拱连接在一起，拱架应有足够的整体性，其构件接头既要牢固可靠又利于拆装方便。

每排支撑应保持在同一平面上，在平洞施工中应与洞轴线垂直，支撑的立柱应放在平整的硬基面或基座上，用楔块楔紧或固定好，支撑与围岩之间应用工字钢轨道塞紧。

3.7.5 构架支撑，架设时应满足下列要求：
(1)支撑应有足够的稳定性、整体性，接头要牢固可靠，各排之间应用剪刀撑、水平撑及拉条连接；
(2)每排支撑应保持在同一平面上，在平洞中应与洞轴线垂直；
(3)支撑柱基应放在平整的岩面上，在斜井中架设支撑时，应挖出柱脚平台或架设垫板；
(4)支撑和围岩之间应塞紧；
(5)支撑应定期检查，发现杆件破裂、倾斜、扭曲、变形及其它异常现象时，应立即加固；
(6)预计难以拆除的支撑，宜采用钢支撑，其位置应在衬砌断面以外；
(7)支撑拆除时，应采取可靠的安全措施；
(8)采用棚架漏斗出碴时，下导洞支撑应按棚架需要的高度和间距一次架好，且横梁端应与岩壁顶紧。

第四节钻孔爆破
4.1 地下工程开挖，应优先选用光面爆破，控制超挖，减少欠挖，保证开挖质量。

4.2 施工单位应根据设计图纸、地质情况、爆破材料的性能、钻孔机械等条件，进行合理的钻爆设计，其内容包括：
(1)掏槽方式
掏槽眼的主要作用是增加爆破的临空面，一般布置在开挖断面中部，通常有楔形掏槽、锥形掏槽和垂直掏槽，为了保证一次掘进的深度，要求掏槽眼比其它炮眼深20cm；为了保证掏槽效果，其装药量应比崩落眼多20％左右，有时，还在正规掏槽眼之间布置强化掏槽眼，其深度为常规掏槽眼深度的1/2～3/5，与工作面交角约40～50°，以增强掏槽效果。

(2)炮孔布置、深度、角度
炮孔布置是先掏槽，次崩落，后周边。

边孔直径宜在40毫米以内(风钻孔)，其孔距大约为孔径的10～15倍，孔距与最小抵抗线之比，宜在0.75～0.95内，最小抵抗线以不超过80cm为宜。

光爆层的厚度即是最小抵抗线。

(3)装药量，装药结构，堵孔方式
装药量根据《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》SDJ212-83 选择，并通过爆破试验确定，既可连续装药，也可间隔装药，形成空隙药包结构，前者先在孔Х25的细药卷底装一筒标准药卷，其余用Х25；后者装一节0.25kg 的药卷，再每隔10～20cm装0.1kg的细药卷，可将药卷绑在竹片上，再用黄泥堵紧。

(4)起爆方法和顺序
起爆顺序是先掏槽，次崩落，后周边，段内同时起爆，段与段间分段延期起爆。

(5)绘制爆破图，注意总结经验，不断完善钻爆设计。

4.3 光面爆破应达到下列要求：
(1)残留炮孔痕迹，应均匀分布在开挖轮廓面上。

残孔率，一般硬岩不小于80％，中硬岩不小于70％，软岩不小于50％。

(2)相邻两孔间岩面平整，孔壁不应有明显的爆破裂隙。

(3)相邻两茬炮孔之间的台阶最大外斜值不超过20cm。

4.4 特大断面开挖洞室中下部，采用深孔梯段爆破法时，应满足下列要求：
(1)周边轮廓先行预裂；
(2)采用毫秒雷管分段起爆；
(3)根据围岩和建筑物抗震要求，控制最大一段起爆药量。

4.5 钻孔质量应满足下列要求：
(1)钻孔孔位应依据测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线确定；
(2)周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线调整的范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm，其余炮孔的孔位偏差不大于10cm；
(3)炮孔孔底，应在同一平面上；
(4)炮孔经检查合格后，方可装药起爆。

4.6 爆破方法可按下列情况确定：
(1)洞井爆破宜优先采用塑料导爆管起爆，用吊罐法施工时，则必须采用；
(2)预裂爆破宜采用导爆索引爆；
(3)导洞或零星爆破，可采用导火线引爆。

4.7 爆破安全
4.7.1 爆破器材的储存、运输、加工、现场装药、联线，起爆及瞎炮的处理，必须遵守《爆破安全规程》的有关规定。

同时，应符合施工的使用条件和国家规定的有关技术标准，每批爆破材料使用前，应进行有关的性能检验。

4.7.2 进行爆破时，人员应撤至受飞石、有害气体和爆破冲击波的影响范
围之外，且无落石威协的安全地点，单向开挖隧洞，安全地点至爆破工作面的距离，应不小于200m。

4.7.3 洞群几个工作面同时放炮时，应有专人统一指挥，确保点炮人员及时撤离。

4.7.4 相向开挖的两个工作面相距30米放炮时，双方人员均应撤离工作面，相距15m时，应停止一方工作面单向开挖贯通，竖井或斜井单向自下而上开挖，距贯通面5m时，应自上而下贯通。

4.7.5 爆破前应将施工机具撤离至距爆破工作面不少于100m的安全地点，对难于撤离的施工机具，设备应加以妥善防护。

4.7.6 采用电力引爆方法，装炮时距工作面30m以内，应断开电源，可在30m以外用投光灯照明。

第五节出碴运输
5.1 出碴运输应按照施工技术措施进行，选择配套的装碴机械，运输车辆和牵引设备。

5.2 弃碴场地，应综合考虑：
(1)面积和容量应与预定的弃碴方式和弃碴量相适应，避免二次倒碴或中途更换场地；
(2)不得占用其它工程场地，不得影响附近各种设施的安全；
(3)与工程所需的回填场地结合起来；
(4)不得堵塞河道，恶化水流条件。

5.3 小断面隧洞出碴，宜采用轨道运输，当使用机车牵引时，应优先采用电瓶机车。

5.4 采用装岩机装碴时，应使轨道紧跟开挖面，调车设备及时向前移动，
也可连续装碴，矿斗车运碴。

5.5 洞内运输宜设双轨道。

若用单轨道时，则必须设错车道，并经常养护和检查。

5.6 电瓶机车在洞内行驶时速不超过10km；在人员密集地段行驶，时速不超过3km；通过弯道，道岔或视线不良地段，时速不得超过5km；两机车相向行驶的间距不小于50m。

5.7 在大断面开挖时，宜采用装载机或挖掘机配自卸汽车出碴，出碴行车宽度应按所用设备型号和车型定。

但采用单车道时，应设置错车道，且时速不超过10km，同时卸碴场应配备推土机平碴，并有专人指挥卸碴。

第六节辅助设施
6.1 供风
6.1.1 空压机容量的选择
(1)按洞内同时作业的最多人数计算，一般每人每分钟所需的通风量不得小于3.0m3新鲜空气；
(2)按照爆破后20分钟内将工作面的有害气体排出或冲洗至允许浓度计算，计算时，每kg炸药爆炸后以产生50L一氧化碳考虑；
(3)冲淡或排除粉尘与其它有害气体，使其达到有效的允许浓度所需要的通风量；
(4)考虑各种风动机具组合的最大用风量确定，并适当计入风量损失，同时考虑空压机的备用容量，备用容量，一般为总容量的30％，但不小于最大一台空压机的容量为适。

6.1.2 空压机宜设在洞口附近，并应有防火、降温、保温设施。

6.1.3 工作面的风压，应满足风动机具的要求，一般不低于5kgf/cm2。

隧
洞过长时，要在洞内加设有安全装置的贮气罐，而且供风管路应铺设平顺，密封良好，并注意检查、维修。

6.2 供水与排水
6.2.1 根据施工用水量，合理选择水池的位置和水池的容量，以保证施工用水，工作面水压必须满足施工机械的要求，一般不小于3kgf/cm2，若水压不够时，应设加压装置，水池四周应考虑排水设施，寒冷地区，应注意做好防冻设施。

6.2.2 洞内排水
(1)洞内工作面及运输道路路面不应有积水；
(2)向上坡开挖隧洞时，应利用排水沟自流排水；
(3)向下坡开挖隧洞时，应在适当位置设置集水井，用水泵排水；
(4)寒冷地区的冬季，须防止洞口段的排水沟、排水管因冰冻而堵塞。

6.3 供电与照明
6.3.1 洞内供电的变压器，应尽量布置在用电负荷中心，最好设置在洞口附近且靠近空压机，以利于管理；
6.3.2 洞内供电要求，动力设备应采用三相380伏，照明用电应采用36 伏和24伏，非作业洞段照明，可采用220伏；
6.3.3 洞内供电线路应符合下列规定：
(1)位置固定的动力与照明线路，必须采用绝缘良好的导线固定在磁瓶上，严禁使用裸导线；
(2)工作面附近的临时动力线与照明线，应使用防水与绝缘性能良好的胶质电缆；
(3)照明线与动力线宜分别架设。

6.3.4 洞内照明应采用防水灯头，淋水地段应采用防水灯罩。

6.4 在洞口外，适当位置应设施工值班室，且备有修理室和临时工具库，在值班室应备有电话等通讯工具，以便于联系。

第七节劳动与环境保护
7.1 洞内通风
洞内钻孔、爆破和机械设备等都要排出有害气体，及时更换新鲜空气，因此，必须改善洞内的通风条件。

通风有自然通风和机械通风两种。

在大断面洞室开挖，应及早利用导洞、施工支洞、永久通风洞等形成自然通风；机械通风可根据洞室断面和长度，采用压入式、吸出式和混合式通风。

竖井、斜井和短洞开挖时，可采用压入式通风；小断面开挖，而且隧洞又长时，宜采用吸出式通风；大断面长洞开挖时，宜采用混合式通风。

7.2 洞内防尘和防有害气体，应采用下列综合措施加以控制：
(1)必须采用湿式凿岩、钻孔；
(2)爆破后应喷水、洒水，以降低悬浮在空气中的粉尘含量；
(3)若岩石较好，应用压力水冲洗洞壁；
(4)出碴前用水淋湿石碴；
(5)加强通风和防尘；
(6)做好个人防护。