某工程0#支洞开挖支护施工技术分析

浅谈某工程0#支洞开挖支护施工技术分析

摘要：本文以实际工程为例主要阐述了0#支洞钻爆设计，并分析了支洞支护施工技术，最后针对不良地质段施工措施与塌方预防进行论述，仅供参考。

关键词：0#支洞，支护施工，施工技术 一、工程概况

根据首部引水隧洞进水口的施工工期要求，在2008年4月30日完成闸室及启闭机部分混凝土浇筑，由于进水口混凝土浇筑工期紧，将控制着1#施工支洞上游工作面，同时与进水口混凝土浇筑交叉工作干扰较大，为按时完成取水口闸室混凝土浇筑，又不影响引水隧洞的开挖及浇筑；保证隧洞开挖及取水闸室混凝土浇筑两不误的情况下特增设0#施工支洞。 二、钻爆设计 1、计划循环进度

根据我单位在本工程洞挖施工经验，并结合本工程的地质条件，计划ⅱ、ⅲ、ⅳ围岩全断面洞挖单循环进度为2.3m，钻孔孔深2.5m，爆破率90%。ⅴ类围岩上层洞挖单循环进度为1.5m，钻孔孔深1.5m，爆破率100%

ⅴ类围岩下层明挖单循环进尺计划不小于5m，以减少下层明挖时对上层围岩的影响。

钻爆设计的目的是根据设计要求、地质情况、爆破器材及钻孔

设备等条件确定爆破参数。爆破参数确定后要通过现场试炮验证，并作适当调整、修改，以便达到一个最佳的爆破参数。 2、炮眼的布置

掏槽型式采用平行直孔的单空孔菱形。掏槽孔深度比其它眼深0.2m，装药量增加20%。炮眼深度为2.7m。

根据经验，ⅱ、ⅲ类围岩周边眼的最小抵抗线（即周边眼到崩落眼的最小距离）取w=0.8m，周边眼的密集系数k=e/w取0.75（e为周边眼间距），因此周边眼间距为0.6m。ⅳ、ⅴ类围岩周边眼最小抵抗线取w=0.7m，k=e/w取0.75，周边眼间距为50cm。在形状突高的边界线，周边眼间距为0.4m。眼底向设计轮廓线方向倾斜，眼口到设计轮廓线距离为0.05m。其深度为2.5m。 崩落眼数目n按下列公式计算： n=qs/γη

q：单耗，ⅱ、ⅲ围岩取q=1.84kg/m3，ⅳ围岩取q=1.54kg/m3，ⅴ围岩取q=1.16kg/m3该数值宜在施工中不断调整，以便达到一个最佳值。

s：超前掘进部分的面积，15.9m2。 η：炮眼装药系数，取=0.7。

γ：炸药每米长度的质量，340g/m，可根据炸药的密度和药径求出。

按上式计算出崩落眼数目n，然后均匀分布于周边眼和掏槽眼

间。但要保证崩落眼到周边眼的最近距离70～85cm。 3、装药结构

若孔内有水采用防水的乳化炸药，否则采用不防水的销铵炸药。 ⑴ 掏槽眼和崩落眼：单孔装药量按下列公式计算： q=η1γ

η：炮眼装药系数，与岩石坚硬程度有关。根据本工程的岩性取=0.7。

1：炮眼深度，1.5m。

γ：炸药每米长度的重量，由所使用的炸药种类确定，1kg/m。 按上式计算出的装药量，对于掏槽眼应再增加20%装药量。装药采用连续结构装药，堵塞长度约0.5m，堵塞材料为黄土。 （2）周边眼：周边眼为光面爆破。药卷直径为φ25。参照类似工程装药集中度ⅱ、ⅲ类围岩取q=0.3～0.35kg/m，ⅳ、ⅴ类围岩取q=0.2～0.3kg/m，不偶合系数大于2.0。则单孔装药密度为： q单=q/（l-δl） q单单孔装药密度，1kg。

三、支洞支护施工技术分析 支洞支护施工主要为开挖临时支护。 1、锚杆施工 锚杆采用砂浆锚杆。

锚杆施工采用简易台车作平台，手风钻钻孔，砂浆现场拌制，注浆机注浆，锚杆在钢筋加工厂制作，梭车运至施工现场，人工安装。

锚杆钻孔孔位、角度、深度严格按照设计图纸进行施工，严格控制质量。锚杆安装长度和沙浆饱满度必须满足设计要求，锚杆安插采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工。砂浆凝固前严禁碰撞和摇动锚杆，锚杆到龄期后按规范要求进行拉拔试验抽检验收。 工艺要求： ①造孔

a、钻头选用要符合要求，钻孔点有明显标志，开孔的位置在任何方向的偏差均应小于100mm。

b、锚杆孔的孔轴方向应满足施工图纸的要求。施工图纸未作规定时，其系统锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面；局部加固锚杆的孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的交角应大于45。钻孔方位偏差不应大于5，锚孔深度必须达到设计要求，孔深偏差值不大于50mm。钻孔完成后用风、水联合清洗，将孔内松散岩粉粒和积水清除干净；

c、对钻孔的孔径、孔向、孔深及孔清洁度进行认真检查记录。 d、如果不需要立即插入锚杆，孔口应加盖或堵塞予以适当保护，在锚杆安装前应对钻孔进行检查以确定是否需要重新清洗。 ② 钻孔直径

选用先注浆后安锚杆的程序，则钻孔直径需大于锚杆直径15mm以上。

③ 锚杆的安装及注浆

采用先注浆后插锚杆时应注意：

a 、锚杆插送方向要与孔向一致，插送过程中要适当旋转（人工扭送或管钳扭转）；

b、锚杆插送速度要缓、匀，有弹压感时要作旋转再插送，尽量避免敲击安插。 2、喷砼及挂网施工。

喷砼采用湿喷工艺。正式施工前，按规范进行喷砼生产性试验，以确定喷射作业参数。喷砼材料采用早强型p.0.42.5水泥、坚硬的中沙或粗沙，细度模数控制在2.2～3.0之间，粒径<15mm坚硬的小石，并加速凝剂，砼配合比由实验室确定，并经监理工程师批准后使用。永久支护的喷砼按规范及实验室提供的配比掺加钢纤维或聚烯纤维。喷砼料在拌和站集中拌制，用东风车运至现场。人工抱喷头分层施喷，并插标志控制喷层厚度。

喷射砼作业分段分片依次进行，喷射顺序自下而上，先边墙，后顶拱依次进行，边墙按4～6cm一层施喷，顶拱按3～5cm分层施喷，后一层在前一层砼终凝后进行，若超过1h再行喷射，先用风水清洗喷层面。喷砼前用高压水或风冲洗干净岩面，对遇水易潮解的泥化岩层，采用高压风清扫岩面；在受喷面滴水，淋水部位设截

水圈，埋设导管排水。

初喷砼后，即进行锚杆施工及钢筋网安装，安装完毕后再进行分层复喷至设计厚度。

钢筋网利用简易台车架现场挂设，利用锚杆头点焊固定，中间用膨胀螺栓加密固定，使钢筋网紧贴壁面，网间用铅丝扎固。 工艺要求：

各工序作业首先要认真遵照设计文件和施工规范要求进行。结合以往施工经验，各工序作业要点如下： a、现场试验

只有通过试验才能确定最优的配合比和施工工艺参数。结合以往施工经验，通过试验即可优化选择出既满足施工需要，又符合设计要求的喷射砼生产工艺参数和配合比。用各个工地的成功经验指导现场生产性工艺试验，以确定使用配合比和工艺参数。其方法步骤如下：

①通过室内试验筛选2～3组配合比,并编写试验大纲报批用于生产性试验；

②选择场地（或监理指定），按围岩类别和部位不同选6～9个有代表性部位进行生产性试验；

③按设计和试验大纲要求，采用筛选出的配合比分别进行喷射作业，喷射范围暂定10m2（或一个单位体积），按规范要求在喷射岩面设足够的木模或无底钢模（检测抗压、抗拉、抗渗、与岩面粘

结强度等），同时按试验规范分别取样做标准试块，按相同条件进行养护；

④将符合设计要求的试件的物理特性进行对比（含爆破影响程度）；

⑤整理分析试验记录，综合回弹量、强度保证率以及施工工效等因素选择合适的配合比和施工工艺参数，报送设计监理单位审批。

b、准备工作

埋设好喷厚控制标志，作业区有足够的通风照明，喷前要检查所有机械设备和管线，确保施工正常。对渗水面做好处理措施，备好处理材料，联系好仓面取样准备。 c、拌和及运输

拌和配料严格按试验确定的配合比精确配制搅拌，搅拌时间要足够，拌合料运输、存放要防雨、防污染，入机前严格过筛，其运输、存放时间应符合有关技术指标。 d、清洗岩面

清除开挖面的浮石、墙脚的石渣和堆积物；处理好光滑岩面；用高压风水枪冲洗喷面，对遇水易潮解的泥化岩层，应采用压风清扫岩面；在受喷面滴水部位埋设导管排水，导水效果不好的含水层可设盲沟排水，对淋水处可设截水圈排水。仓面验收以后，开喷以

前对有微渗水岩面要进行风吹干燥。 e、钢筋网

钢筋网由屈服强度为240mpa的光面钢筋（i级钢筋）加工而成。钢筋网与锚杆联接要牢固（通常采用点焊连接），且尽量紧贴岩面。对有凹陷较大部位，可加设膨胀螺杆拉紧钢筋网，挂网喷混凝土的洞段，先喷3cm～5cm厚混凝土，再挂钢筋网，并与锚杆和附加插筋（或膨胀螺栓）连接牢固，再分2次至4次施喷达到设计厚度。 喷射要点：

喷射砼要沿一定方向分区、分块、分薄层均匀施喷，边墙应自下而上施工，避免回弹料覆盖未喷面。喷头距施喷面要合适，喷射推进要有序，尽量减少回弹，刚喷射完的部分要进行喷厚检查（通过埋设点、针探、高精度断面仪检测）不满足厚度要求的，可及时复喷处理。挂网处要喷至无明显网条为止。喷射作业要连续，因故中断则需及时清理机械管道，防止管道堵塞。 养护、检测：

喷射砼终凝2小时后，应喷水养护，养护时间一般部位应为7天，重要部位为14天。在开挖降层前应及时取芯检测、按期汇总检测报告，并及时进行质量评定和工程质量验收。 四、不良地质段施工措施及塌方预防 1、不良地质段的施工措施

①在挤压破碎带采用短进尺，少药量光面爆破方法，以尽量减

少对围岩的扰动；

②本标段引水洞过沟段和局部围岩破碎段，开挖采用浅炮眼、小药量、短进尺。方法上采用先开挖顶拱，钢支撑或锚喷支护好后再进行边底开挖，开挖后立即进行边墙的支护；

③超前支护法。如有必要，可自开挖面向前方的围岩插入锚杆、钢管以防掘进时顶拱围岩失稳塌落；

④渗水采取合理的引排方法，对于地下水丰富处采用防水炸药，采用打排水孔，超前引排水；

⑤对自稳时间较短的围岩，钻爆后暂不出碴，经安全处理、平碴后，立即施作一次支护，采用砂浆锚杆、钢支撑、挂网喷混凝土等支护手段，形成一柔性封闭环，确保围岩稳定。在爆破后6h内离掌子面1.2m范围内锚杆支护施工完成，在爆破后的45min（或更短的时间）内，在通风和危石撬除后，出渣前，对暴露的围岩立即实施第一次喷混凝土支护，喷射厚度不小于4cm。钢支撑安装距开挖掌子面的距离不大于1.2m。

⑥施工监测措施：成洞后按设计要求及时埋设各种观测仪器，并开始观测。通过勤量测，及时反馈信息，指导开挖支护施工，确保成洞稳定和施工安全。 2、塌方预防

防止塌方，是保证安全施工和快速掘进的关键。必须从思想上引起足够重视。施工过程中，随时观察和监测地质情况有无异常，

仔细研究岩体和地下水变化规律，做出合理的施工方案和爆破参数。根据我公司长期地下工程的施工经验，总结出发生塌方前有以下预兆：

a、岩石风化和破碎程度：有粘土、岩屑等断层充填物出现； b、当岩石节理密集且方向趋于一致时，前方可能有与节理走向大致相同的断层；

c、岩石强度降低，纯钻进速度增大，但起钻困难甚至出现卡钻现象；

d、爆破后岩石多沿风化面破裂，块度相对减小，部分石块表面附有黄色或褐色含水氧化铁等物质；

e、风钻供水沿节理、裂隙漏走，水的反溢量相对减少，并逐渐浑浊；

f、原来干燥的岩体突然出现地下水流，或地下水活动规律变化异常，渗水量突然增大，或产生渗流的位置变换不定； g、沿裂隙面的岩块相继脱落，且有块度和频率逐渐增加； h、支护结构发生变形，出现扭断、弯曲，有时伴有响声； i、埋设的观测仪器读数异常，岩石表面或混凝土表面出现裂纹； 预防塌方的方法是：勤观测、弱爆破、短开挖、强支护与超前管棚法。勤观测即在施工过程中，随时观察和量测现场工程地质水文地质变化情况，研究变化规律，据以制定施工对策。隧洞挂网支护及钢支撑不含在本标报价项目范围内。短开挖即在不良地质洞段

开挖时，应严格控制进尺和用药量，以保护围岩不受过分扰动和减少因爆破造成的局部应力集中。在通过断层破碎带时，尽量用锹、镐刨挖，少放炮，必须放炮时，也应多打孔，少装药，放小炮。强支护即对开挖出的不良洞段围岩及时进行“一锚、二网、三加筋（或轻型工字钢）、四喷”的强支护，及时稳固后方，逐步进占支护前方的工法。

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