水电站灌浆竖井开挖施工方案

江坪河水电站

右岸灌浆平洞竖井开挖施工方案

1.概述

右岸灌浆平洞竖井开挖为高程310至高程476灌浆平洞通风吊物竖井以及连接各层灌浆平洞的水平支洞石方开挖，通风吊物竖井设计断面尺寸为圆形,半径为1.8m,总长度为169m，水平支洞设计尺寸同灌浆平洞尺寸3.1m*4.3m，石方洞挖工程量为1720 m3。

1.1施工原则

1.1.1总的指导原则

（1）通风吊物竖井开挖为本工程的重点难点项目之一，开挖难度系数高。必须充分考虑到工程施工中不可遇见的各种因素，本着安全第一，预防为主的原则组织生产，确保安全万无一失。

（2）严格施工人员的岗前安全教育和施工设备实施的检查制度，加强施工中排险工作。

（3）以监控量测和超前地质预报为手段，及时反馈围岩和支护的变化，为施工提供可靠依据；

（4）以光面爆破为基础，严格控制周边眼装药量，保证炮眼保存率，尽量减少对围岩的扰动；

1.1.2总的指导思想

（1）突出开挖重点，主攻软弱围岩段施工难点，强化锚喷支护关键，以先进的机械设备和技术手段为基础，以科学管理、合理组织为手段，确保工期、质量、安全、效率、环保等各项目标的实现。

（2）施工遵循新奥法原理，应用光面爆破技术；围岩破碎带等不良地质地段坚持地质预报超前、掘进、初期支护、等多条主要生产作业线。

1.2施工布置

1.2.1施工交通

本项目施工交通在灌浆平洞开挖施工中已经形成，竖井开挖中直接利用各层平洞通行，高程476平洞的施工交通按业主指定位置，我部加以修复可满足施工需要。

1.2.2施工场地

本着就近施工的原则，隧洞施工队驻地设在所属洞口附近位置。

工区施工队伍驻地总计1500平方米，修建临房950平方米。食堂，水房可考虑简易房屋。

在隧洞洞口附近修建空压机房及值班室。

1.2.3施工用水

隧洞施工生产生活用水根据工区附近情况，利用山泉水或附近河水用抽水机泵水，φ150mm钢管向高山水池送水，并在驻地附近山坡上修筑50m3的简易水池并利用φ150mm钢管配水。

1.2.4施工供电

在隧洞进口处安装一台500KVA变压器，施工驻地的生活用电及施工现场的用电须从变压器牵出。临时用电系统根据各种用电设备的情况，采用三相五线制树干式与放射式相结合的配电方式。施工配电箱采用统一制作的标准铁制配电箱，箱、电缆编号与供电回路对应。

洞内竖井施工供电采用电缆线布置若干个移动式灯具，随施工需要移动。

1.2.5施工供风

隧洞在施工中，施工供风计划布置一台20m3的空压机，洞内排烟在每层平洞支洞口处布置两台强制式抽风机。

2.施工方法及工艺

2.1施工方法

2.1.1施工总体思路

竖井石方开挖的施工总体思路为：首先用地质钻机自上而下打一孔径φ168mm垂直孔，作为安装吊篮之用。在每层灌浆平洞顶部安装一台卷扬机升降吊篮。开挖方式先采用自下而上开挖直径约为1.6m的导洞，后采用自上而下方式按设计尺寸扩挖成型。施工顺序按自上而下的方式先进行高程476至高程425段的开挖，然后进行高程365至高程425段的开挖，最后进行高程310至高程365段的开挖。出渣方式采用装载机配合自卸汽车除渣。

2.1.2施工程序

2.1.2.1 水平支洞开挖

在通风吊物竖井施工前首先完成各层灌浆平洞的水平支洞开挖，连接各层灌浆平洞的水平支洞施工程序同灌浆平洞开挖程序一致。开挖程序如下图所示：

2.1.2.2通风吊物竖井开挖

通风吊物竖井石方洞挖分两次开挖成型，首先自下而上开挖直径约1.6米的导洞，在每层平洞顶部利用卷扬机配合吊蓝升降设置施工平台，人工造孔、装药，起爆器起爆。每层导洞施工完成后再开始自上而下将开挖的导洞用直径约 1.8米的钢筋网封闭形成施工平台后扩挖成型。在施工过程中设置施工爬梯。

竖井开挖示意图

2.2主要工序施工工艺

2.2.1施工测量

1、洞外控制

隧洞外平面控制采用三角测量，在隧洞出口设置三个平面控制点，将平面控制点设在相互通视，稳固不动，且便于引测进洞，能与开挖后的洞口通视之处。

2、洞内控制

洞内控制采用施工导线，在洞内约50米能通视部位布设控制点。

3、作业实施

（1）测量人员具有丰富测量经验的测量工程师负责测量。

（2）洞内联测，选在阴天，气温稳定，无大风情况下进行。

（3）洞内控制测量采用闭合环的方式，每个线环边数不大于6条。

（4）采用三级复测制。

4、贯通测量

隧洞贯通后，确保无偏差，测量精度控制在规范要求范围之内。

5、测量仪器及标定周期

洞内首级控制测量采用仪器为：尼康DTM-352C全站仪及相配套的三脚架，棱镜等设备，测量精度2秒；测量仪器和设备按国家规定每年送国家授权标定部门进行标定，合格后方能使用。

2.2.2、钻爆

钻爆作业是隧洞施工控制工期、保证质量的关键。为了充分发挥围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏，本标段隧洞围岩采用线形微振控制爆破技术，实施全断面光面爆破，并根据围岩情况及时修正爆破参数，达到最佳爆破效果，形成整齐圆顺的开挖断面，减少超欠挖。

线形微振爆破，就是使炸药爆炸产生的能量尽量多的转换为破碎岩石，减少传给开挖范围以外岩石的能量。从而使开挖范围外的岩石引起的振动和损害最小，这样可有效的保护周边围岩。这种隧洞开挖爆破新技术除布置周边孔外，炮孔布置和起爆均为线型，故又称线型开挖法。其特点是：布置炮孔简单，炮孔参数准确；可提高炸药爆炸能量利用率，同样情况下用炸药量少，对围岩的扰动小，最适合采用“新奥法”施工；炮孔除楔形掏槽孔外都是平行的，便于钻孔可提高钻孔效率；易于采用光面爆破，控制开挖轮廓；可以控制爆破块度，提高装运效率；还可减轻对周围地层的震动；便于机械化施工。

2.2.2.1、钻爆设计

（1）设计原则

本隧洞爆破设计遵守以下原则：

炮孔布置要适于人工钻孔施工。

尽量提高炸药能量利用率，以减少炸药用量。

减少对围岩的破坏，周边采用光面爆破，控制好开挖轮廓。

控制好起爆顺序，提高爆破效果。

在保证安全、质量的前提下，尽可能提高掘进速度，缩短工期。

（2）爆破器材选用

采用塑料导爆管、毫秒雷管起爆系统，毫秒雷管采用16段别毫秒雷管，引爆采用电雷管。

炸药采用2#岩石铵锑炸药或乳化炸药（有水地段），选用φ25、φ32、φ35三种规格，其中φ25为周边眼使用的光爆药卷，φ35为掏槽眼使用药卷，φ32为掘进眼使用药卷。

（3）炮眼布置

由于开挖断面较小，采用4个小空孔直眼掏槽。

（4）爆破参数

为减轻爆破时对围岩产生的扰动，周边眼采用Ф25小直径光爆药卷，周边眼间距E=30cm，最小抵抗线W=60cm，相对距离E/W=0.5，周边眼装药集中度0.1kg/m，采用间隔装药结构，孔口堵塞长度不小于20cm。

爆破设计的依据主要有：开挖断面尺寸、围岩类别及其岩石强度等级、所使用的钻爆设备及火工品材料等。

竖井爆破设计分导洞和二次扩挖两部分。在实际施工中，需根据每一循环的爆破效果及所揭露的地质情况，随时对爆破设计进行调整、优化。

导洞开挖爆孔设计25个孔，掏心孔4个，崩落孔21个。见竖井布孔起爆示意图；

开挖轮廓和炮孔位置。

（2）钻孔

严格按照炮孔布置图正确对孔，以确保爆破质量。周边孔外插角1°～2°，炮孔相互平行，周边孔应在断面轮廓线上开孔，周边孔对孔误差环向不大于5cm。掏槽孔对孔误差不大于3cm，其它炮孔开眼误差不大于10cm。

（3）装药

钻完孔后，用高压风吹孔，经检查合格后才可装药。装药分片分组负责，严格按爆破设计规定的装药量、雷管段号“对号入座”。爆破网路连接、检查及起爆，按照爆破设计要求和GB6722-86《爆破安全规程》执行。

（4）堵塞

所有装药的炮眼均堵塞炮泥，光爆孔堵塞长度不小于20cm，其它孔不装药部分全堵满。

2.2.2.2 光面爆破施工工艺流程

光面爆破施工工艺流程见《光面爆破施工工艺流程框图》。

2.2.2.3光面爆破质量标准

（1）残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布。炮孔痕迹保存率错误!未找到引用源。类围岩不少于80%，错误!未找到引用源。类围岩不少于70%，错误!未找到引用源。类围岩不少于50%。

（2）相邻两孔间的岩面平整，孔壁没有明显的爆破裂隙。

（3）相邻两茬炮之间的错台不大于10cm。

光面爆破施工工艺流程框图

2.2.2.4降低爆破震动危害措施

[1]周边孔按光面爆破设计和实施，保证了开挖轮廓的完整、平顺，降低了震波对周壁围岩的损害；

[2]采用远离周壁围岩的低位掏槽，能有效降低掏槽震波对周壁围岩的危害；

[3]崩落孔采用宽孔距、小排距，环型布孔实施逐排微差起爆，能降低爆破震动；

[4]为确保周壁围岩和初期支护安全，在实际爆破时，按爆破地震安全计算

=R3（V/K）3/a，得出一次爆破所允许的最大药量，公式：V=K（Q1/3/R）a反求Q

max

以允许药量进行爆破；

[5]每次爆破后及时总结经验，根据爆破效果调整爆破参数，以使设计参数更趋完善。

2.2.2.5、爆破试验

为确保本工程优质、安全、高效的施工，结合生产，进行必要的爆破试验，为本工程爆破开挖施工提供科学依据。以本单位具有丰富经验的爆破工程师、高级工程师组成试验小组，准备先进的测量、检测和监测仪器设备，进行本工程各项爆破试验，试验的目的是确定和优化掏槽爆破、光面爆破和松动爆破的各种参数以及爆破作业对围岩的破坏情况及影响范围等。试验项目包括：炸药、雷管性能试验，爆破参数试验，爆破安全与防护等。在整个爆破试验过程中，严格执行《爆破安全规程》（GB6722-86）并遵守国家现行通用标准和规范、规程。

2.2.2.6、爆破施工

[1]隧洞开挖前，编制详细的爆破设计。周边孔全部按光面爆破方法形成，控制开挖断面和成型面的平整度。单响药量严格控制，以尽量减小对围岩的扰动。

[2]爆破试验。工程开工后根据岩石出露情况，进行初步爆破设计并报监理工程师审批后，进行爆破试验。根据爆破效果选择合理的爆破参数，并随岩石性质与级别的变化进行调整。

[3]施工过程中针对各类围岩及开挖断面，分别进行爆破设计。钻孔直径为38～42mm，炮孔深度随钻孔设备、围岩类别确定。炸药使用2#岩石硝铵炸药和防水乳化炸药。

[4]根据现场岩层地质条件布设四眼掏槽法或复式楔形掏槽孔。

[5]为减少爆破震动等对围岩的扰动和保证周边光面爆破效果，周边孔采用不偶合装药，炸药沿周边孔线性布置，并将炸药、雷管、导爆索或导爆管加工成周边孔药串，同时起爆。周边孔与内圈炮孔的起爆采用毫秒微差起爆控制。

[6]钻孔作业严格执行操作规程，炮孔要做到“平、直、齐”，严格执行技