【2017年整理】浅谈隧洞进出口高边坡开挖工程施工方法

浅谈隧洞进出口高边坡开挖工程施工方法隧洞进出口高边开挖工程阶段， 在整过隧洞的施工中有着重要的开端作用， 对土石方边坡、 及洞脸开挖支护施工工法、 安全、 质量及预裂爆破、 光面爆破控制的规范要求有助于进出口高边坡的高效施工， 笔者结合多年的工作经验， 结合有关专业材料对其要点和参数标准进行了思考总结。一、土方开挖方施工方法1、土方明挖程序土方开挖程序为： 施工准备测量放线施工便道修建机械开挖人工配合机械刷出渣。2、土方明挖施工方法边坡开挖前， 详细调查边坡的稳定性， 包括设计开挖线外对施工有影响的坡面和岸坡等。设计开挖线以内有不安全因素的边坡， 必须进行处理和采取相应的防护措施。 山坡上所有危石及不稳定岩体均应撬挖排除， 如少量岩石撬挖确有困难， 经监理工程师同意可用浅孔微量炸药爆破。覆盖层土方由高到低水平分层开挖，每层开挖厚度4.0m ，泄洪洞进口段土方由 CAT330BL 型挖掘机开挖， 50Z 型铲车推土， 自卸车运至土方弃渣场； 凡挖掘机挖不动的覆盖层采用裂土器裂土及爆破方式开挖。在施工过程中如遇到机械无法施工的部位采用人工配合，开挖时要及时进行边坡刷坡，严禁采取自下而上的开挖方式。随着开挖高程下降， 应及时对坡面进行测量检查以防止偏离设计开挖线， 避免在形成后再进行处理。 对于边坡开挖出露的软弱岩层和构造破碎带区域， 必须按施工图纸和监理工程师的指示进行处理，并加强导、排水等措施。开挖边坡的支护应在分层开挖过程中逐层进行， 未完成上一层的支护， 严禁进行下一层的开挖。上层的支护应保证下一层的开挖安全顺利进行。施工期间直至工程验收， 如果沿开挖边坡发生滑坡或塌方， 承包人应及时通知监理工程师， 并按监理工程师批准的措施对边坡进行处理。 由于未能预见的地质原因产生的滑坡或塌方，经监理工程师确认后，按合同有关规定处理。使用机械开挖土方时， 机械施工的边坡应适当留有修坡余量， 用人工修整， 以满足施工图纸要求的坡度和平整度。 为防止修整后的开挖边坡遭受雨水冲刷， 边坡的护面和加固工作应在雨季前按施工图纸要求完成。主体工程的临时开挖边坡， 严格按照施工图纸所示或监理工程师的指示进行开挖。 对承包人自行确定边坡坡度、 且时间保留较长的临时边坡， 经监理工程师检查认为存在不安全因素时，应进行补充开挖和采取保护措施。二、边坡石开挖程序及方法1、开挖施工程序施工准备测量放线施工便道修建风水电管线布设爆破设计布孔钻孔孔8 位清理装药爆破排险清渣。2、边坡石方开挖施工方法边坡石方开挖由 YQ-100B 型潜孔钻为主、 手风钻为辅造孔及破解； 边坡石方明挖采用钻爆法施工，爆破方式为预裂爆破，非边坡石方开挖为梯段爆破，梯段爆破分层高度控制在1520m。边坡石方爆破设计详见工艺流程图图 1：梯段爆破的工艺流程图平 台 面 、 清除 浮 渣测 量 放 线钻 机 进 场 及 就 位安 装 钻 机 固 定 支 钻 孔 开 眼 位 置 处 钻 孔清 理 钻 孔装 药口 部 堵 塞连 接 起 爆 网起 爆爆 破 效 果 检梯 段 爆 破质 量 检 查绑 扎 药 串装 塑 料 袋封 蜡炸 药 检 查竹片加导 爆 索 检 查装 固 定 端支 架 加 工支 架 检 查钻 孔 质 量 检堵 塞 料 准 备雷 管 电 阻 时 差 检查检 查 9三、边坡岩石开挖工程技术要求为保证水工建筑物结构安全，根据岩石开挖工程设计技术要求进行边坡石方开挖。根据结构需要不同部位岩石开挖的具体技术要求如下：1、预裂爆破质量控制标准洞室工程进出口处洞脸岩石边坡开挖采用预裂爆破的施工方法， 以保护建基面岩体不受破坏，预裂爆破质量控制标准为：（1）预裂缝要贯通且在地面有一定的开裂宽度，基于本工程岩石性质，裂缝宽度不小于 1.0cm。对于局部松软的岩石部位，裂缝所需达到的减振宽度需经试验确定。（2）预裂面开挖后的不平整度小于 15cm。（3）预裂面上的半孔率（残留孔保留痕迹）不低于 80%，且炮孔附近岩石不出现严重的爆破裂隙。2、边坡石方开挖施工方法案例某工程进洞口进行拉槽开挖， 边坡坡度控制 1:0.5， 分层开挖， 每 10 米设一马道， 马道宽度为 1.5 米； 仰坡直接挖至岩面并清除浮土。 边仰坡开挖应自上而下逐层开挖， 边坡开挖时喷锚支护措施随时跟进。并根据实际情况采取相应的支护措施。进洞口开挖前由测量人员根据设计图将洞口开挖轮廓线喷画在岩面上， 并在洞口设置进洞轴线标识线以指导进洞方向。 分层拉槽分层拉槽开挖断面图边坡马道开挖可分为 10m 一马道， 以最上层顺线路中心拉槽开挖， 槽宽以能满足挖装及运输机械的工作场地为限。 当中心槽前进 5m 左右就横向开挖。 上层进行 5m 以后，下层可拉槽跟上。拉槽开挖成型后，要做到马道基面平顺、肩棱整齐，并按设计要求做出横向排水坡。边坡石方开挖边坡石方开挖前，应进行爆破试验，以便选择爆破最佳参数。爆破网络的选择爆破时起爆网络采用塑料导爆管非电毫秒起爆网络， 炮孔排列和起爆顺序， 根据断面形状和岩石性质，并结合现场具体情况，采用梯形起爆网络，导爆索引爆。存在地下水时开挖，为保证边坡基岩稳定，采用防水乳化炸药装药，非电毫秒雷管微差起爆方案。起爆网络设计原则为单段最大装药量引起的爆破震动不得超过边坡允许的安全震动速度， 祥见下面边坡石方开挖爆破网络设计示意图中， 可按现场实际岩石强度情况来做爆破10试验后进行常规调整，以达到最佳效果为要点。边坡石开挖爆破网络设计示意图钻爆参数选取与计算：A、浅孔爆破钻孔直径 d=42mm。最小抵抗线 w=1.11.2m。马道高 10 米 根据实际地形分层开挖，H=24m 。超深 h=0.3 W=0.4m孔深 L= H+0.4孔距 a=1.21.7m排距 b=1.01.5m炸药单耗 0.4q0.45kg/m3。硬岩取大值、软岩取小值。单孔装药量 Q=qawH爆破器材及设备a 爆破器材： 炸药选用 2#岩石硝铵炸药， 起爆材料： 雷管选用塑料毫秒导爆管与毫秒电雷管、导爆索。b 爆破用设备及仪器：起爆器选用 6 台 GM-2000 型电容式起爆器，测试仪器选用 ZC-23型欧姆表，杂散电流仪选用 ZC-1 型测杂表，本工程装药采用人工装药。布孔方式根据设计要求和施工总体布置拟分为多个梯段进行爆破， 每层梯段高度根据实际地形分层开挖，H=3 5m，总设计为 10m 一个马道。主爆孔采用台阶梯段孔间微差顺序爆破网络技术， 装药结构按减弱抛掷爆破设计。 2#岩石硝铵炸药， 排间采用 MS5 段毫秒非电管接力， 孔间采用 MS1 段非电毫秒管传爆。 周边孔采用预裂爆破技术， 滞后主爆孔 150ms 起爆， 导爆索入孔。为了控制好相邻两炮孔岩面的不平整度，预裂孔间距设为 0.4m0.7m；主爆孔间距为 2.4mm，排距为 2.3m，孔径 100mm。主爆也与预裂孔之间设一排减震孔， 孔距 1.2m， 其装药量为主爆孔的 1/3， 其与预裂孔和主爆孔的排距为 2.3m， 以确保边坡不致破坏。 相邻两炮孔岩面的不平整度应不大于 15cm，孔壁表面不应产生明显的爆破裂隙。 最终爆破设计以爆破试验取得的参数并经监理工程师认可后，方可进行爆破开挖施工。预裂爆破a 预裂爆破参数孔距 a：根据该工程的泄洪洞、发电洞爆破施工经验，取 0.6m0.7m。 11不偶合系数 Dd：取 3线装药密度：Qx=160b 预裂爆破药包结构满足设计要求的装药不偶合系数和线装药密度， 孔底装药量适当增大， 克服预裂孔底部岩石的夹制力，确保预裂缝到底。预裂孔全身范围内采用间隔装药，孔口 1m 不装药，采用炮泥堵塞。 装药采用间隔装药， 将药卷每隔一定距离绑在导爆索上， 由导爆索引爆所有的炸药。装药方式方法为改善深孔梯段爆破大块率及爆破质量，此项目工程装药采用间隔装药的方法进行装药。 间隔装药的基本要求如下： 应把大部分的炸药装在梯段爆破阻力最大的地方， 孔中不装药部分选择在距梯段坡面最近之处，或爆炸气体可能沿裂隙逸出的地方。在岩体为水平走向的岩层部位， 装药段应位于较厚或较坚硬的岩层部位。 当地质条件复杂时， 应根据钻孔中地质变化情况， 选择薄弱或岩石破碎部分作为不装药段。 间隔装药的包顶至孔口的距离应不小于孔边距， 间隔段不宜过多， 本工程分二段间隔即可。 下部装药量须大于上部装药量。起爆方法及起爆网路设计起爆方法根据地形及爆破设计不同， 要求根据实际选择的爆破设计设计选择不同的起爆方法。本工程起爆采用普通复式网络连接，利用导爆索及导爆管雷管引爆的方法起爆。四、边坡支护总体施工工序施工准备边坡清理搭设操作平台锚杆钻孔锚杆安装固定挂网喷混凝土养护。五、喷锚支护施工工艺流程1、边坡喷射砼图 3 喷混凝土施工程序框图锚杆施工完成后砂浆凝固具备一定强度后， 开始挂网喷砼作业。 喷砼前， 进行砼配合比及喷射试验， 确定施工配合比。 喷砼施工前清理坡面松渣， 并埋设钢筋桩以确定喷砼的厚度，局部淋水及渗水部位采用引排措施将水引出喷射区外。喷砼机械为 HPZU5 砼喷射机， 生产能力 35m3/h， 采用干喷法， 喷射机布置在每层开挖平台上，砼干料由自卸汽车运输过筛后进入喷射机。喷射砼作业分段分片进行，顺序自上而下喷射完成，本工程喷射砼厚度 10cm，必须分两次喷砼。喷射机作业严格执行操作规程，连续供料、风压稳定，喷嘴离岩面约 0.7m,喷射方向大致垂直于岩面，砼终凝 2h 后，开始洒水养护，养护时间不少于 7 天。施工准备 挂钢筋网 验收合格 分层施喷 养护混合料拌制、运输验收 12锚杆采用手风钻、 潜孔钻造孔， 孔深孔斜均应符合设计要求， 孔径不大于 40， 孔钻完后， 用高压风水冲洗干净， 采用注浆机向孔内灌注水泥砂浆， 用人工立即插杆至设计位置并固定。在砂浆凝固前，不准敲击、碰撞和拉拨锚杆。2、支护材料及技术参数要求为了施工好边坡支护的质量及稳定性， 我项目部严格执行新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院对本项目提供的材料技术指标进行选购配比施工；祥见技术指标。3、粉煤灰粉煤灰的技术标要求支护工程混凝土配合比中掺入的粉煤灰要求是 I 级粉煤灰，其品质指标应满足如下规定：表 1 混凝土内掺粉煤灰技术指标表质量指标粉煤灰等级细度（45m 方孔筛）烧失量 蓄水量比 三氧化硫含量I 12 5 95 31、粉煤灰用于下列混凝土时，应采用相应措施：（1）粉煤灰用于下列混凝土时，必须引入气剂（2）冬季施工的混凝土，宜掺入对粉煤灰混凝土无害的早强剂或采用早强混凝土。（3）粉煤灰取代水泥的最大限量按照现行的粉煤灰混凝土应用技术规范的规定执行。2、如经试验，混凝土配合比中需加入如下外加剂时，需满足归家执行标准粉煤灰混凝土外加剂规范，如下所列的各外加剂技术标要求；（1）掺减水剂、引气剂混凝土的技术指标表 2 支护工程掺减水剂、引气剂混凝土的技术指标表外加剂品种试验项目普通减水剂 高效减水剂 缓凝高效减水剂 引气剂减水率（%）不小于 8 12 12 6泌水率比（%）不大于 95 90 100 75含水量 8.0 3.0 4.5 3.0初凝 +90 凝结时间之差（min）终凝-90+120 -90+120 -90+1201d - 140 - -3d 115 130 125 95抗压强度比（%） 不小于7d 115 125 125 9528d 110 120 120 90收 缩 率 比(%)不小于28d 135 135 135 135相对耐久性指标 （%） 200 80 13次不小于对钢筋锈蚀作用对钢筋无锈蚀危害表 3 支护工程混凝土内掺减水剂、引气剂匀质性指标表试 验 项 目 指 标含固量或含水量 A、对于液体外加剂，