大学课程《水利工程施工技术》教学PPT课件：项目六：地下洞室开挖

项目六项目六 地下洞室地下洞室施工施工 任务一任务一 岩石平洞工程开挖岩石平洞工程开挖2项目六项目六 地下洞室施工地下洞室施工任务一任务一 岩石平洞工程开挖岩石平洞工程开挖一、平洞的开挖程序一、平洞的开挖程序平洞的施工工作面平洞的施工工作面T平洞施工的限定工期，月；平洞施工的限定工期，月；L平洞的全长平洞的全长，m；N工作面的数目工作面的数目；V平洞施工的综合进度指标，平洞施工的综合进度指标，m/月；月；lmax施工支洞施工支洞(或竖井或竖井)的最大长度的最大长度(或高度或高度)，m；施工支洞施工支洞(或竖井或竖井)的综合进度指标，的综合进度指标，m/月。月。3项目六项目六 地下洞室施工地下洞室施工任务一任务一 岩石平洞工程开挖岩石平洞工程开挖平洞的开挖程序平洞的开挖程序平洞开挖全断面开挖 断面分部开挖台阶法开挖 导洞法开挖 4项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖断面分部开挖台阶法开挖导洞法开挖正台阶法开挖反台阶法开挖上导洞法开挖下导洞法开挖上下导洞法开挖任务一任务一 岩石平洞工程开挖岩石平洞工程开挖5项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖地下建筑物的开挖方法钻爆法开挖掏槽孔在开挖面上炸出槽腔，为后续炮孔的爆破创造出新的临空面。通常布置在开挖断面的中下部；加密布孔和装药；在整个段面上最先起爆。崩落孔布置在掏槽孔外侧、周边孔内侧。由中心往周边逐层顺序起爆，以崩落大部分开挖岩体，也为后续起爆的周边孔创造临空面。周边孔沿断面设计开挖边线布置。最后起爆，炸出平整的开挖轮廓。掘进机开 挖利用滚刀旋转推进，来挤压、切削岩体。多适用于开挖圆形断面，地质条件良好、岩石硬度适中、岩性变化不大的隧洞。项目六项目六 地下洞室地下洞室施工施工 任务二任务二 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工7 项目六项目六 地下洞室施工地下洞室施工 任务二任务二 竖井和斜洞的开挖竖井和斜洞的开挖 DL/T5099-1999水工建筑物地下开挖工程施工技术规水工建筑物地下开挖工程施工技术规范范规定：规定：l当洞的倾角小于当洞的倾角小于6时，按时，按平洞开挖平洞开挖规定执行；规定执行；l当倾角大于当倾角大于75时，可按时，可按竖井开挖竖井开挖规定执行；规定执行；l当倾角在当倾角在6 75时，应按时，应按斜井开挖斜井开挖的规定执行。的规定执行。项目六项目六 地下洞室地下洞室施工施工 任务三任务三 竖井和斜洞的开挖竖井和斜洞的开挖9掏槽孔周边孔崩落孔项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工一、钻孔爆破法开挖一、钻孔爆破法开挖钻孔爆破法：地钻孔爆破法：地下建筑物采用钻下建筑物采用钻孔爆破法开挖，孔爆破法开挖，为了减小超欠挖，为了减小超欠挖，从而减少回填和从而减少回填和整修工程量，整修工程量，目前洞挖作业目前洞挖作业的轮廓的轮廓控制普遍推广控制普遍推广光面爆破光面爆破光面爆破光面爆破。鲁布革电站隧洞施工录像10项目六项目六 地下洞室施工地下洞室施工任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工一、钻孔爆破法开挖一、钻孔爆破法开挖l钻孔爆破法钻孔爆破法进行地下洞室开挖，其施工程序进行地下洞室开挖，其施工程序主要包括：主要包括：钻孔钻孔 装药及堵塞装药及堵塞 起爆起爆通风散烟通风散烟 安全检查与处理安全检查与处理初期支护初期支护 出渣运输出渣运输 排水排水11钻孔爆破法的施工程序钻孔爆破法的施工程序 装药及堵塞装药及堵塞 雷管加工堵塞炮孔用砂袋装药及堵塞起爆网络连接12钻孔爆破法的施工程序钻孔爆破法的施工程序 起爆起爆 光面爆破后的半孔岩面爆破瞬间起爆13钻孔爆破法的施工程序钻孔爆破法的施工程序 通风散烟通风散烟 14项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 辅助作业辅助作业：通风、散烟、除尘、排水、照明和风水电供应等。：通风、散烟、除尘、排水、照明和风水电供应等。一、通风、散烟及除尘一、通风、散烟及除尘通风、散烟及除尘的目的是为了控制洞室内通风、散烟及除尘的目的是为了控制洞室内有害气体和岩石粉尘含量，及时供给工作面有害气体和岩石粉尘含量，及时供给工作面充足的新鲜空气，降低环境污染，从而改善充足的新鲜空气，降低环境污染，从而改善洞室的温度、湿度、气流速度等状况，使之洞室的温度、湿度、气流速度等状况，使之符合正常施工的要求。符合正常施工的要求。15项目六项目六 地下洞室施工地下洞室施工机械通风方式：机械通风方式：压入式压入式吸出式吸出式混合式混合式任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工16项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 一、通风、散烟及除尘一、通风、散烟及除尘通风量计算通风量计算按按工人呼入量工人呼入量计算通风量计算通风量按按冲淡有害气体冲淡有害气体的要求计算通风量的要求计算通风量按按洞内实用柴油机械施工时洞内实用柴油机械施工时计算通风量计算通风量17项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 二、风、水、电的供应及排水二、风、水、电的供应及排水对排水等辅助作业，必须统筹考虑，不能疏漏。对排水等辅助作业，必须统筹考虑，不能疏漏。对所有必要的辅助作业，要安排一定的时间，使风、水、电等管线对所有必要的辅助作业，要安排一定的时间，使风、水、电等管线的延长或拆移有切实的保证，在制订开挖施工技术规程和措施的延长或拆移有切实的保证，在制订开挖施工技术规程和措施计划时，对于各项辅助作业都要提出相应的技术标准和要求。计划时，对于各项辅助作业都要提出相应的技术标准和要求。所有辅助作业都应与开挖掘进工作密切配合所有辅助作业都应与开挖掘进工作密切配合。18项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 锚喷支护锚喷支护是喷混凝土支护、锚杆支护、喷混凝土锚杆支护、喷混凝是喷混凝土支护、锚杆支护、喷混凝土锚杆支护、喷混凝土锚杆钢筋网支护和喷混凝土锚杆钢拱架支护等不同支护型式的统土锚杆钢筋网支护和喷混凝土锚杆钢拱架支护等不同支护型式的统称。称。喷锚支护是充分利用围岩的自承能力和具有弹塑性变形的特点，有喷锚支护是充分利用围岩的自承能力和具有弹塑性变形的特点，有效控制和维护围岩稳定的、最大限度发挥围岩自承能力的新型支护。效控制和维护围岩稳定的、最大限度发挥围岩自承能力的新型支护。锚喷支护是地下工程施工中对围岩进行保护与加固的主要新型技术锚喷支护是地下工程施工中对围岩进行保护与加固的主要新型技术措施，亦措施，亦是是新奥地利隧道工程法新奥地利隧道工程法（新奥法）的（新奥法）的主要支护措施主要支护措施。19项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 一、新奥法与锚喷支护的原理一、新奥法与锚喷支护的原理锚喷支护的原理锚喷支护的原理原理原理：是把岩体视为具有粘性、弹性和塑性等物理性质的连续介质，洞是把岩体视为具有粘性、弹性和塑性等物理性质的连续介质，洞室开挖后，洞室周围的岩体（围岩）将向着临空面变形，变形将随时间而室开挖后，洞室周围的岩体（围岩）将向着临空面变形，变形将随时间而增大，增大到一定程度则产生坍塌。因此，增大，增大到一定程度则产生坍塌。因此，在围岩产生一定变形前在围岩产生一定变形前，应，应及及时采用时采用既有一定刚度又有一定柔性的既有一定刚度又有一定柔性的薄层支护薄层支护结构，结构，主动加固围岩主动加固围岩使使围岩的变形受到抑制、同时与围岩共同形成具有抵抗外力作用的承载拱圈，围岩的变形受到抑制、同时与围岩共同形成具有抵抗外力作用的承载拱圈，从而有效增加洞室围岩的稳定性。从而有效增加洞室围岩的稳定性。锚喷支护特别强调锚喷支护特别强调合适的支护时机合适的支护时机20项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 一、新奥法与锚喷支护的原理一、新奥法与锚喷支护的原理新奥法新奥法l新奥法的新奥法的核心思想核心思想：是：是“在充分考虑围岩自在充分考虑围岩自身承载能力的基础上，因地制宜地搞好地下身承载能力的基础上，因地制宜地搞好地下洞室的开挖和支护（即洞室的开挖和支护（即适时支护适时支护）”。l新奥法的新奥法的三大支柱三大支柱：是强调应用：是强调应用光面爆破光面爆破、锚喷支护锚喷支护和施工过程中的和施工过程中的围岩稳定状况监测围岩稳定状况监测。21项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 一、新奥法与锚喷支护的原理一、新奥法与锚喷支护的原理新奥法新奥法新奥法施工中，新奥法施工中，锚喷支护锚喷支护一般一般分分两期两期进行进行：初期支护初期支护在洞室开挖后，适时采用薄层的喷混凝土支护，建立在洞室开挖后，适时采用薄层的喷混凝土支护，建立起一个柔性的起一个柔性的“外层支护外层支护”，必要时可加锚杆、锚筋网等措施，同时，必要时可加锚杆、锚筋网等措施，同时通过监测手段随时掌握围岩的变形和应力情况；通过监测手段随时掌握围岩的变形和应力情况；(初期支护是保证施工初期支护是保证施工早期洞室安全稳定的关键早期洞室安全稳定的关键)二期支护二期支护待初期支护后且围岩变形达到基本稳定时，进行二期待初期支护后且围岩变形达到基本稳定时，进行二期支护支护(如复喷混凝土、加密锚杆等如复喷混凝土、加密锚杆等)，进一步提高其耐久性和表面平整度。，进一步提高其耐久性和表面平整度。22项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 二、围岩变形破坏的形式与锚喷支护的选型二、围岩变形破坏的形式与锚喷支护的选型围岩变形破坏的两种形式围岩变形破坏的两种形式 局部破坏开裂、错动、崩塌支护处理：只要在可能出现破坏的部位对围岩进行支护进行支护。整体性破坏大范围岩体应力超限支护处理：应采取整体性加固措施对隧洞 整个断面进行支护，而且某些部位的加固措施还要达到稳定岩层的一定深度。23项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 端头锚固型端头锚固型锚杆锚杆：有：有楔缝式锚杆楔缝式锚杆、胀壳式锚杆胀壳式锚杆、倒楔式锚杆倒楔式锚杆、全长黏结型全长黏结型锚杆锚杆：有：有砂浆锚杆砂浆锚杆、树脂锚杆树脂锚杆 摩擦型摩擦型锚杆锚杆：缝管锚杆、楔管锚杆。：缝管锚杆、楔管锚杆。项目六目六 地下洞室开挖地下洞室开挖24任务三任务三 隧洞钻孔爆破施工隧洞钻孔爆破施工 三、锚喷支护施工三、锚喷支护施工喷混凝土施工喷混凝土施工干喷法湿喷法水泥裹砂喷射混凝土钢纤维喷射混凝土喷混凝土施工 项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖26项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖干喷：干喷：是将骨料、水泥和速凝剂按一定比例干拌均匀，装入喷射机，用压缩空气使干集料在软管内压送到喷枪，在喷嘴处与高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。优点优点机械结构较简单，清洗和故障易处理。缺点缺点是粉尘较大，回弹量大，水灰比控制较难。27项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖湿喷：湿喷：是将骨料、水泥和水按设计比例拌和均匀，用湿式喷射机压送到喷头处，在喷头处添加速凝剂后喷出。优点优点混凝土质量容易控制，喷射中粉尘和回弹量少。缺点缺点对喷射机械要求高，清洗和故障处理麻烦。28将骨料预加少量水，呈潮湿状，再加水泥拌和，降低上料和喷射时的粉尘。大量的水仍是在喷头处加入的，其工艺和干喷工艺相同。现场使用较多。项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖29项目六项目六 地下洞室开挖地下洞室开挖风压风压：水压水压：喷射距离和喷射方向喷射距离和喷射方向：喷射距离控制在：喷射距离控制在0.61.2m，对于提高喷射质量、，对于提高喷射质量、减少集料回弹都比较理想。喷角减少集料回弹都比较理想。喷角9010。喷射区段和喷射顺序喷射区段和喷射顺序：喷射作业分区进行，区段长度一般：喷射作业分区进行，区段长度一般46m。喷。喷射通常先墙后拱，自下而上，先凹后凸。射通常先墙后拱，自下而上，先凹后凸。喷射分层和间歇时间喷射分层和间歇时间：