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1、- 1 -北干渠取水隧洞主洞开挖岩爆区专项施工安全措施北干渠取水隧洞主洞开挖岩爆区专项施工安全措施一、工程概况一、工程概况1.11.1、概述、概述xx 水电站灌区北总干渠取水口与 xx 水电站左岸 14#非溢流坝段结合，首部取水隧洞全长 10128.404m，开发任务以灌溉为主，兼顾城乡生活、工业供水。北总干渠首部取水隧洞工程为桩号北取0+536.000m10+128.404m 段，纵比降 1/3000，取水隧洞出口接竖井段和消力池段。取水隧洞开挖断面为马蹄形，在全洞贯通后进行衬砌，采用钢筋混凝土全断面衬砌，衬砌后过流断面为圆形，直径 8.2m。初期支护形式主要有锚杆、钢筋网喷混凝土、钢拱架和
2、钢筋格栅等。 北总干渠首部枢纽建筑物由进口闸室段、取水隧洞段及出口竖井、控制闸室及消力池组成。施工辅助工程主要包括 N1#、N2#施工支洞，1#、2#交通桥以及各施工区道路等。1.21.2、岩爆区概述、岩爆区概述N1 支洞控制段为北取 0+536.0002+991.000m 段，N1 施工支洞与取水隧洞交点桩号为北取 0+536.000m，支洞长度为 529.39m，目前主洞开挖至桩号北取 1+412.000m,累计开挖进尺 876m。北总干渠洞室开挖在北取 1+369.0001+412.000m 段每循环爆破后掌子面局部均出现岩爆现象，其中在北取1+369.000、1+397.000、1+4
3、12.000m 三处岩爆现象比较明显，声响较大并伴有飞石。岩爆现象一般出现在爆破后 23h 左右，出现间断性声响，伴随有岩体崩落，持续时间约 24h。崩出石块粒径最大约 70cm。1.31.3、施工要求及技术保证、施工要求及技术保证本工程地质条件复杂，围岩为粉砂质泥岩夹砂岩、泥质粉砂岩，呈薄- 2 -层状，岩性软弱，受风化卸荷影响裂隙发育，岩体完整性差，强透水，开挖后洞室稳定性差。其中类围岩约占 97.3%。根据设计地质预报，N1 主洞北取 1+360.01+400.0m 段围岩主要为青灰色中细砂岩加有灰质岩，部分薄层状软弱夹层出现在顶拱及掌子面中上部，节理裂隙发育较多，出现掉块现象，局部出现
4、应力集中，有岩体自掌子面崩出，设计鉴定为2 类围岩。由于 N1 主洞围岩条件较差，对岩爆区提出相关施工技术要求如下：(1)超前地质预报，以便及早采取应对措施；(2)加强支护形式，缩小支护钢拱架间距，加深系统锚杆；(3)爆破后及时对掌子面进行喷洒水，软化岩石，减弱岩爆强度；(4)排险后立即对掌子面素喷厚 5cm 混凝土；(5)顶拱处布置 45 个应力释放孔，减弱原始应力释放；(6)减小周边孔间距，减少单孔装药量，减轻爆破对围岩的扰动。遵照“安全第一、预防为主、综合治理”的安全施工方针，为了防患于未然，确保本工程施工安全目标的实现,特制定本岩爆区专项施工措施。二、编制依据二、编制依据（1）xx 灌
5、区工程北总干渠首部取水隧洞工程施工招、投标文件；（2）xx 水电站灌区工程北总干渠取水隧洞开挖、支护及混凝土施工技术要求；（3）施工技术规范、法律法规（但不限于）：中华人民共和国环境保护法 (1989.12)；水利水电施工组织设计规范 SDJ338-89；水工建筑物地下开挖工程施工技术规范 DL/T5099-1999； - 3 -土石方爆破施工及验收规范（GBJ201-89）；水工混凝土施工规范 SDJ207-82；水利水电施工测量规范 SL52-93；水利水电工程爆破施工技术规范 DL/T5135-2001；爆破安全规程 GB6722-2003；水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范 SDJ5
6、7-85；喷射混凝土施工技术规程 YBJ226-91。10（4）设计依据的有关规程、规范；（5）xx 北总干渠取水隧洞施工设计图、设计通知；（6）关于北干渠取水隧洞岩爆区施工安全措施的函（葛向技函（2013）第 173 号文）；（7）关于北总干渠 2014 年施工组织设计的函（葛向技函（2014）第4 号文）。3、施工计划施工计划3.13.1、施工进度计划、施工进度计划北干渠取水隧洞开挖与支护主要工序包括洞身土石方开挖、锚杆支护、洞壁喷射混凝土、铺设钢筋网、架立钢拱架或格栅拱架等。北干渠隧洞于 2013 年 4 月开始隧洞开挖，截止 2014 年 9 月 3 日，取水隧洞主洞开挖已成 3161
7、.10m,各洞段开挖进尺如下：北干渠 N1#支洞下游段开挖至北取 1+412.000，已开挖 874.20m；北干渠 N2#支洞上游段开挖至北取 4+958.500，已开挖 481.50m；北干渠 N2#支洞下游段开挖至北取 6+024.000，已开挖 584.00m；北干渠隧洞出口段开挖至北取 8+907.000，已开挖 1221.40m。依据目前施工进度，预计在 2015 年底隧洞开挖贯通，计划 2016 年 2- 4 -月份开始隧洞混凝土衬砌，于 2017 年底基本完成。3.23.2、物资计划、物资计划N1 主洞石方开挖施工主要设备配置见表 1：表表 1 1 石方洞挖主要施工机械设备配置
8、表石方洞挖主要施工机械设备配置表序号设备名称型号或规格 单位 数量制造厂名1气腿钻YTP-28台15天水风动工具厂2侧卸装载机ZLC50/3m台2厦工3反铲PC220，1.0m 台24自卸汽车15t台5红岩/华威5全站仪莱卡 台16自制台车 台1取水隧洞 N1 段支护工程主要机械设备配置见表 2：表表 2 2 支护工程主要机械设备配置表支护工程主要机械设备配置表序号名 称规格型号及功率 单位数量 生产厂家1气腿钻YTP28台8天水风动机械厂2支护台车 台13喷护台车MEYCO SUPREMAN台14喷护机 台15灌浆机 SNS、12kW 台1中南冶金机械厂6高速制浆机ZJ400台1杭钻设备公司
9、7浆液搅拌机JJS200、2.2kW 台1柳州欧威姆8浆液搅拌机JW180、1.5kW 台19汽车东风平板 台210汽车吊QY8台1浦沅11潜孔钻YQ-100B台54、施工工艺技术施工工艺技术4.14.1、技术参数、技术参数4.1.1、地质情况xx 取水隧洞段为桩号北取 0+536.23310+128.404m，为 J12z、J2s- 5 -紫红色粉砂质泥岩夹砂岩、泥质粉砂岩。岩层产状为 N70WN40E/NENW1721，呈渐进性变化，岩石层面走向与洞轴线夹角为8520，越接近隧洞出口夹角越小。本段洞室桩号北取 1+3002+900和 4+2604+465 段埋深大于 200m，最大埋深达
10、365m(桩号北取 2+050 附近)，其余洞段埋深一般为 45m200m。围岩一般为微至弱透水，在出口段和穿越冲沟部位可能出现中至强透水。桩号北取 0+536.2330+720.8、北取 0+743.32+579、北取2+6465+084 和北取 5+1579+790.67、北取 9+838.5010+078 段：洞室围岩为新鲜紫红色粉砂质泥岩夹砂岩、泥质粉砂岩，以中厚薄层状为主，岩性软弱，强度低。围岩分类均为类。洞室埋深超过 200m、岩性为泥岩、粉砂质泥岩的洞段。由于北总干渠取水隧洞 N1 主洞段围岩应力超过岩体强度很多，在已支护洞段出现掉块现象，开挖掌子面局部出现应力集中，造成不同体积
11、的岩体自掌子面崩出。通过 2014 年 8 月 27 日关于北干渠发生岩爆现象的汇报会议，通过相关专家确定 N1 主洞岩爆等级为轻微中等程度之间的岩爆现象。4.24.2、施工工艺、施工工艺取水隧洞洞身开挖施工循环工序为：超前预报测量放点钻孔施工清孔、验孔装药联网起爆、通风、排烟掌子面围岩喷洒水、排险初期支护出渣锚杆、钢筋网、钢拱架施工喷护混凝土施工检查验收下一循环。取水隧洞开挖施工工艺流程图见下图 1：- 6 -图 1 取水隧洞开挖施工工艺流程图 4.34.3、施工方法、施工方法4.3.1、预测预报通过认真查看施工现场、周围地形地貌，对该区的地形情况有一个总体的认识，另外根据设计地质工程师提供
12、的地质预报资料初步确定隧洞施工期间可能遇到的地应力集中和地应力偏大的地段；可在进行超前预报钻孔的同时，对钻出的岩屑和取出的岩芯进行分析；对强度较低的岩石，根据钻出岩屑体积大小与理论钻孔体积大小的比值来判断岩爆趋势。由设计单位通过相关理论经验对施工掌子面围岩情况超前预测、预报，及时通知相关参建方，以便及早采取应对措施。4.3.2、测量放样- 7 -根据相关设计图纸及爆破设计书，通过全站仪等测量仪器放出隧洞开挖轮廓线及各炮孔位置，要求周边眼要沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合要求。辅助炮眼交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，力求爆破出的石块块度适合装碴的需要。钻眼前，用红铅油准确地绘出开挖断面的
13、中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过 5cm。4.3.2、钻孔施工按炮眼布置正确钻孔，掏槽眼和周边眼的钻孔精度要高，开眼误差控制在 3cm 和 5cm 以内。为防止掌子面岩体崩出造成钻孔施工作业人员受伤，采取挂网处理。钻工带班须熟悉炮孔布置，要能熟练地操纵凿岩机械，特别是钻周边孔，一定要由有较丰富经验的老钻工作为钻工班带班人员，以确保周边眼准确的外插角，尽可能使两茬炮交界处台阶小于 15cm。同时，要根据孔口的位置、岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮孔底部在同一平面上。周边孔与辅助孔的孔底在同一垂直面上，掏槽孔要加深1020cm。炮孔的深度和角度要符合个使用掌子面爆破设计要求。掏槽孔孔
14、口间距误差和眼底间距误差不得大于 5cm；辅助孔孔口排拒、行距误差均不得大于 10cm；周边孔孔口位置误差不得大于 5cm。4.3.3、清孔、验孔钻孔完成后,必须由专人负责用由钢筋弯制的炮钩或者小直径高压风管输入高压风将炮眼内石屑刮出和吹净。检查、验收各爆破孔须符合爆破设计书孔深，满足装药要求。4.3.4、装药联网装药需分片分组自上而下进行装药，雷管要“对号入座”。严格按设计的装药结构和药量装药，装药时应使用专门的炮棍装药，炮棍可选用木制、竹制或塑料材料。所有炮眼均以炮泥堵塞，本标段所有爆破孔堵塞长度不小于 70cm。要从药包顶端堵塞，不得只堵塞眼口。接线、联接网络应严格按钻爆设计实施，注意导
15、爆索的连接方向和连- 8 -接点的牢固性。4.3.5、起爆、通风排烟网络联好后，在准备起爆前，人员撤离危险区，要设保护设施的一定要设置，然后由安全员核实，方可进行起爆。起爆采用非电毫秒雷管。起爆后，由原装药人检查炮眼爆破情况，如发现有瞎炮，要及时处理。隧道施工采用机械通风，爆破完成后及时打开风机通风排烟，使掌子面空气质量满足规范要求，通风时间应保证在 2040 分钟内。洞内掌子面空气质量：氧气单位体不得少于 15%；气温不得高于 30，有害气体浓度：CO 一般情况不大于 30mg/m3；CO2、甲烷（CH4）单位体不得大于0.5%；氮氧化物（NO2）在 5mg/m3以下；洞内人均每分钟必须供给
16、不得少于 3m3新鲜空气。4.3.6、喷洒水、排险爆破后对爆堆岩体及隧道壁经常洒水，避免粉尘飞扬，并在粉尘飞扬大的工作面坚持喷雾洒水。可采取对工作面附近隧道岩壁喷水或钻孔注水来促进围岩软化，从而消除或减缓围岩应力集中，降低岩爆程度。隧道开挖放炮后必须安排专人进行排险工作，先由挖掘机挖除周边危石，然后台车就位，再由专人进行人工排险，检查隧道围岩的稳定情况，常用的方法是敲帮问顶，发现有离层的岩层给予及时排除或加打应急锚杆加固等办法进行处理。4.3.7、初期支护在岩爆区顶拱开挖施工前布设 9 根 25 超前锚杆，长 4.5m，锚杆间距 1.5m，排距 1.5m，仰角 30；开挖后立即喷 C25 素混凝土封
