本發(fā)明涉及一種地下巖土鉆進(jìn)的施工技術(shù)，特別涉及一種尾水隧洞開(kāi)挖支護(hù)的施工方法。

背景技術(shù)：

目前，在沿?；鹆Πl(fā)電廠或核電廠工程中，循環(huán)水系統(tǒng)一般采用直流供水系統(tǒng)，即在海域取水，經(jīng)過(guò)電廠冷熱能量交換循環(huán)后，再排放回海域。由于廠址地形地質(zhì)條件的特點(diǎn)，以及考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件等因素，不少電廠工程的循環(huán)水的排水通道需要采用穿越山體內(nèi)的尾水隧洞來(lái)實(shí)現(xiàn)。

一般情況下，為了隧洞口的結(jié)構(gòu)安全和方便進(jìn)行洞口支護(hù)加固，要求隧洞軸線與隧洞口山坡坡面基本垂直。為了減少隧洞口臨時(shí)加固投資，隧洞口位置都盡量選擇在地質(zhì)條件較好的地方?，F(xiàn)有對(duì)于隧洞的施工常用方式為開(kāi)挖法，此種方法針對(duì)軟土地段開(kāi)挖技術(shù)簡(jiǎn)單，并且無(wú)需調(diào)整隧洞路線，但同時(shí)軟土土體挖除后會(huì)存在山體邊坡坍塌的安全問(wèn)題。而為避免安全問(wèn)題出現(xiàn)以及支護(hù)費(fèi)用的增加，一般會(huì)避開(kāi)軟土地段，選擇地質(zhì)條件較好的位置，但是針對(duì)ⅰ類、ⅱ類或者ⅲ類的圍巖等級(jí)施工中，由于巖石性質(zhì)較好，普通的開(kāi)挖法難度較大，施工效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種尾水隧洞開(kāi)挖支護(hù)的施工方法，采用鉆爆法結(jié)合分層開(kāi)挖并支護(hù)跟進(jìn)方式，降低開(kāi)挖難度并提高施工效率。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種尾水隧洞開(kāi)挖支護(hù)的施工方法，包括以下步驟：

1）根據(jù)施工道路分布情況設(shè)計(jì)出尾水隧洞的高度，并將尾水隧洞從拱頂至底板分為ⅰ層、ⅱ層與ⅲ層，其中ⅲ層作為底板保護(hù)層；

2）ⅰ層開(kāi)挖：采用鉆爆開(kāi)挖法，光面爆破，排炮進(jìn)尺控制在3.1~3.5m，鉆爆后拱頂噴鋼纖維混凝土，邊墻掛網(wǎng)噴混凝土與錨桿支護(hù)；

3）ⅱ層開(kāi)挖：首先進(jìn)行對(duì)邊墻進(jìn)行預(yù)裂，且一次性預(yù)裂至底板，完成預(yù)裂后對(duì)ⅱ層中部區(qū)域采用鉆爆開(kāi)挖法進(jìn)行開(kāi)挖；

4）ⅲ層開(kāi)挖：采用鉆爆開(kāi)挖法，開(kāi)挖排炮進(jìn)尺控制在3.05~3.5m，開(kāi)挖完成后跟進(jìn)噴錨支護(hù)。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，對(duì)隧洞進(jìn)行分層階梯式施工提高圍巖的穩(wěn)定性，并利用鉆爆方式首先對(duì)ⅰ層、ⅱ層以及ⅲ層進(jìn)行爆破開(kāi)路，方便后續(xù)的開(kāi)挖施工并提高施工效率，其次控制爆破的進(jìn)尺減少巖爆，對(duì)于ⅰ層采用光面爆破方式提高最先開(kāi)挖段的輪廓質(zhì)量方便ⅱ層以及ⅲ層后續(xù)爆破開(kāi)挖，ⅱ層施工中首先對(duì)邊墻進(jìn)行預(yù)裂，調(diào)整ⅱ層圍巖的應(yīng)力提高后續(xù)圍巖爆破的效果；另外在每層爆破開(kāi)挖同時(shí)跟進(jìn)支護(hù)避免開(kāi)挖段發(fā)生坍塌情況提高施工過(guò)程中的安全性。

作為優(yōu)選地，所述鉆爆開(kāi)挖法包括以下操作步驟：

1）施工準(zhǔn)備：洞內(nèi)風(fēng)、水、電就緒，施工人員、機(jī)具準(zhǔn)備就位，周邊預(yù)裂開(kāi)挖之前按照設(shè)計(jì)爆破參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性爆破，根據(jù)爆破效果以確定適宜的爆破參數(shù)；

2）測(cè)量放線：測(cè)量由專業(yè)人員放線，周邊預(yù)裂鉆孔之前，測(cè)量需放出周邊輪廓線或爆破孔孔位，斷面開(kāi)挖時(shí)每排炮后必須進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)格線測(cè)放，斷面測(cè)量滯后開(kāi)挖面10～15m，按5m一個(gè)斷面，同時(shí)，隨洞室開(kāi)挖、支護(hù)進(jìn)度，每隔20m在兩側(cè)洞壁及洞頂設(shè)一樁號(hào)標(biāo)志；

3）鉆孔作業(yè)：鉆孔孔位應(yīng)依據(jù)測(cè)量定出的開(kāi)挖輪廓線確定，鉆孔孔深按照分層、分序等施工方案嚴(yán)格控制；上下游邊墻及端墻手風(fēng)鉆造預(yù)裂或光爆孔時(shí)，采用鋼管定位架定位鉆孔，周邊孔在斷面輪廓線上開(kāi)孔，沿輪廓線調(diào)整的范圍孔位偏差不宜大于5cm；

4）裝藥爆破：利用自制平臺(tái)車按鉆爆設(shè)計(jì)參數(shù)裝藥，孔口用膠泥堵塞嚴(yán)實(shí)，裝藥完成后，由技術(shù)員和專業(yè)炮工分區(qū)分片檢查，聯(lián)結(jié)爆破網(wǎng)絡(luò)，撤出工作面設(shè)備、材料至安全位置，非電毫秒雷管引爆；

5）通風(fēng)散煙：施工時(shí)由通風(fēng)洞側(cè)進(jìn)行送風(fēng)，過(guò)廠房臨時(shí)交通洞側(cè)排風(fēng)，加快通風(fēng)散煙速度；

6）安全處理：爆破后，先檢查掌子面及邊墻上殘留的危石及碎塊，并由安全處理人員用撬棍進(jìn)行處理，保證出渣設(shè)備的安全，出碴后反鏟進(jìn)行掌子面安全處理；

7）出碴及清底：采用裝載機(jī)或反鏟車配自卸汽車運(yùn)輸至棄碴場(chǎng)，出碴完畢后，使用反鏟進(jìn)入工作面，并清除掌子面下部殘碴，為下一循環(huán)的開(kāi)挖創(chuàng)造條件。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，對(duì)每層的爆破施工采用循環(huán)方式，通過(guò)放線測(cè)量以及鉆孔孔位偏差計(jì)算提高了爆破效果以及爆破后圍巖穩(wěn)定性的保證，其次在出碴及清底前首先進(jìn)行通風(fēng)散煙以及安全處理，提高施工過(guò)程中的安全性。

作為優(yōu)選地，ⅰ層按照已有的鉆孔和裝藥參數(shù)在開(kāi)挖掌子面上由內(nèi)向外依次布置掏槽孔、圍繞掏槽孔的多排主爆孔以及處于外緣處的周邊孔；ⅱ層按照已有的鉆孔和裝藥參數(shù)在開(kāi)挖掌子面的中部由上至下水平布置多排主爆孔，并在主爆孔的兩側(cè)分別豎直布置一排緩沖孔；ⅲ層按照已有的鉆孔和裝藥參數(shù)在開(kāi)挖掌子面豎直方向上依次由上至下水平布置一排崩落孔以及一排底孔。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，ⅰ層、ⅱ層以及ⅲ層根據(jù)掌子面上的彈性應(yīng)變能密度分布，利用改變炮孔起爆網(wǎng)路控制彈性應(yīng)變能的釋放速率和強(qiáng)度，能明顯降低彈性應(yīng)變能快速釋放引起的圍巖動(dòng)力擾動(dòng)，進(jìn)而更好的提高了施工過(guò)程中安全性。

作為優(yōu)選地，ⅰ層中的主爆孔由內(nèi)向外數(shù)量依次增加；ⅱ層中的主爆孔包括分別處于最上層與最下層的上層主爆孔、下層主爆孔以及位于上層主爆孔與下層主爆孔之間的中部主爆孔，其中上層主爆孔的數(shù)量小于中部主爆孔的數(shù)量小于下層主爆孔的數(shù)量；ⅲ層中崩落孔的數(shù)量小于底孔的數(shù)量。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，保證在爆破過(guò)程中各區(qū)域應(yīng)變能的均勻釋放，達(dá)到良好的破碎效果。

作為優(yōu)選地，在步驟2）前首先對(duì)尾水隧洞的進(jìn)出水口進(jìn)行爆區(qū)防護(hù)操作，具有包括以下步驟：

1）在爆破區(qū)上方平鋪多個(gè)彈簧床墊，并在彈簧床墊上疊放上竹排；

2）在竹排上覆蓋柔性防護(hù)網(wǎng)，并用鋼筋地錨將柔性防護(hù)網(wǎng)固定，通過(guò)柔性防護(hù)網(wǎng)初步的將竹排以及彈簧床墊進(jìn)行壓緊；

3）在柔性防護(hù)網(wǎng)上放置多個(gè)砂土袋，并用鋼絲將多個(gè)砂土袋互相連接在一起，通過(guò)砂土袋對(duì)彈簧床墊以及竹排進(jìn)一步的壓緊固定。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，對(duì)隧洞進(jìn)出口的防護(hù)操作能降低滾石和飛石的初始速度，減少飛石距離，避免跳躍現(xiàn)象，利用三層防護(hù)結(jié)構(gòu)提高防護(hù)效果；第一層采用彈簧床墊鋪設(shè)于爆區(qū)的上部首先起到對(duì)二層、三層防護(hù)部件的浮動(dòng)支撐作用，其次爆破時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力能部分轉(zhuǎn)換為床墊的彈性勢(shì)能吸收部分能力，降低沖擊力；第二層鋪設(shè)竹排利用竹排的韌性將彈簧床墊進(jìn)行預(yù)壓緊，更進(jìn)一步的降低爆破時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力，起到更好的防護(hù)作用；最后第三層首先通過(guò)柔性防護(hù)網(wǎng)將第一層與第二層的防護(hù)部件包覆壓緊，并在柔性防護(hù)網(wǎng)上方放置砂土袋更好起到壓緊防護(hù)作用，多個(gè)砂土袋利用鋼絲進(jìn)行連接，提高壓緊效果。

作為優(yōu)選地，爆破前對(duì)竹排以及柔性防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行灑水淋濕操作。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，對(duì)竹排以及柔性防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行灑水淋濕操作能降低爆破后的沙塵，并能降低爆區(qū)溫度。

作為優(yōu)選地，步驟2）中錨桿支護(hù)包括以下步驟：

1）采用全站儀對(duì)錨桿孔位進(jìn)行測(cè)量放樣，并且用油漆或者鋼架做好標(biāo)志；

2）采用三臂鑿巖臺(tái)車等距鉆孔，鉆孔后進(jìn)行清孔操作；

3）采用直徑一大一小的長(zhǎng)錨桿與短錨桿進(jìn)行支護(hù)，向錨桿孔內(nèi)注漿并將長(zhǎng)錨桿與短錨桿交替的插入于錨桿孔內(nèi)。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，利用三臂鑿巖臺(tái)車進(jìn)行鉆孔操作減少了作業(yè)面的施工人員，避免因巖爆導(dǎo)致人員傷亡；其次錨桿交替支護(hù)的排布方式使得錨桿插入至巖層后，巖層不容易發(fā)生松散，提高支護(hù)效果。

作為優(yōu)選地，步驟2）中掛網(wǎng)采用平臺(tái)車配合人工掛鋼筋網(wǎng)，利用錨桿頭點(diǎn)焊固定，中間用膨脹螺栓加密固定，使鋼筋網(wǎng)緊貼壁面，網(wǎng)間用鉛絲扎牢，噴普通混凝土與噴鋼纖維混凝土均采用混凝土噴車作業(yè)。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，鋼筋網(wǎng)利用點(diǎn)焊初步固定，結(jié)合膨脹螺栓實(shí)現(xiàn)加固操作，利用鉛絲在網(wǎng)間扎牢方便后續(xù)噴混凝土，增大噴涂面積，提高混凝土噴涂時(shí)的均勻度，進(jìn)而提高支護(hù)效果。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、通過(guò)分層鉆爆開(kāi)挖方式，適用于圍巖性質(zhì)好的地質(zhì)，并在每層的掌子面上以一定的排布方式結(jié)合所設(shè)計(jì)的炮孔數(shù)量保證應(yīng)變能均勻釋放，并降低圍巖動(dòng)力擾動(dòng)，爆破后跟進(jìn)開(kāi)挖并隨后支護(hù)跟進(jìn)，提高開(kāi)挖效果的同時(shí)，保證圍巖的穩(wěn)定性；

2、通過(guò)在隧洞進(jìn)出口處采用三層防護(hù)結(jié)構(gòu)，有效降低爆破時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力，降低隧洞中部圍巖受爆破的影響而發(fā)生破碎，便于后續(xù)施工操作。

附圖說(shuō)明

圖1為尾水隧洞的斷面開(kāi)挖分層示意圖；

圖2為爆區(qū)的防護(hù)示意圖；

圖3為ⅰ層中開(kāi)挖炮孔的布置圖；

圖4為圖3中掏槽孔的放大示意圖；

圖5為ⅱ層、ⅲ層中開(kāi)挖炮孔的布置圖；

圖6為ⅰ層中開(kāi)挖鉆孔支護(hù)的施工示意圖；

圖7為尾水隧洞的斷面支護(hù)示意圖；

圖8為ⅰ層中出渣的施工示意圖；

圖9為ⅰ層中噴混凝土的施工示意圖；

圖10為ⅱ層中開(kāi)挖鉆孔支護(hù)的施工示意圖；

圖11為ⅱ層中出渣的施工示意圖。

圖中：1a、拱頂；1b、邊墻；1c、底板；2a、長(zhǎng)錨桿；2b、短錨桿；2c、混凝土層；3、平臺(tái)車；31、鋼筋網(wǎng)；4、三臂鑿巖臺(tái)車；5、鉆架臺(tái)車；6a、裝載車；6b、反鏟車；7、自卸車；8、混凝土噴車；9a、彈簧床墊；9b、竹排；9c、柔性防護(hù)網(wǎng)；9d、砂土袋；9e、鋼絲；9f、鋼筋地錨。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一

一種尾水隧洞開(kāi)挖支護(hù)的施工方法，包括以下操作步驟：

1、施工分層

參見(jiàn)圖1，根據(jù)施工道路分布情況設(shè)計(jì)出尾水隧洞的高度，并將尾水隧洞從拱頂1a至底板1c分為ⅰ層、ⅱ層與ⅲ層，其中ⅲ層作為底板1c保護(hù)層。

2、爆破安全防護(hù)搭設(shè)

參見(jiàn)圖2，在尾水隧洞的進(jìn)出水口處進(jìn)行爆破安全防護(hù)搭設(shè)，安全防護(hù)搭設(shè)處于爆區(qū)的上部，由下至上分別為：

第一層：采用彈簧床單以平鋪方式將爆區(qū)上部覆蓋；

第二層：采用至少兩排的竹排9b以橫縱向鋪設(shè)在彈簧床墊9a的上方；

第三層：采用柔性防護(hù)網(wǎng)9c將竹排9b以及彈簧床墊9a覆蓋，并在柔性防護(hù)網(wǎng)9c上放置多個(gè)砂土袋9d，并用鋼絲9e將多個(gè)砂土袋9d互相連接在一起，柔性防護(hù)網(wǎng)9c用鋼筋地錨9f固定在爆區(qū)上方。

3、ⅰ層炮孔開(kāi)設(shè)

1）施工準(zhǔn)備：洞內(nèi)風(fēng)、水、電就緒，施工人員、機(jī)具準(zhǔn)備就位，周邊預(yù)裂開(kāi)挖之前按照設(shè)計(jì)爆破參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性爆破，根據(jù)爆破效果以確定適宜的爆破參數(shù)。

2）測(cè)量放線：測(cè)量由專業(yè)人員放線，周邊預(yù)裂造孔之前，測(cè)量需放出周邊輪廓線或爆破孔孔位，斷面開(kāi)挖時(shí)每排炮后必須進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)格線測(cè)放，斷面測(cè)量滯后開(kāi)挖面10～15m，按5m一個(gè)斷面，同時(shí)，隨洞室開(kāi)挖、支護(hù)進(jìn)度，每隔20m在兩側(cè)洞壁及洞頂設(shè)一樁號(hào)標(biāo)志。

3）ⅰ層鉆孔作業(yè)：參見(jiàn)圖3、圖4與圖6，利用鉆架臺(tái)車5人為按照設(shè)計(jì)要求在掌子面上進(jìn)行鉆孔操作，按照ⅰ層已有的鉆孔和裝藥參數(shù)在開(kāi)挖掌子面上由內(nèi)向外依次布置掏槽孔、圍繞掏槽孔的多排主爆孔以及處于外緣處的周邊孔，其中主爆孔由內(nèi)向外數(shù)量依次增加，掏槽孔為六邊形內(nèi)部具有兩個(gè)空孔，ⅰ層的具體爆破設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1ⅰ層爆破設(shè)計(jì)參數(shù)表

4、ⅰ層爆破開(kāi)挖

1）裝藥爆破：利用自制平臺(tái)車3按鉆爆設(shè)計(jì)參數(shù)裝藥，孔口用膠泥堵塞嚴(yán)實(shí)，裝藥完成后，由技術(shù)員和專業(yè)炮工分區(qū)分片檢查，聯(lián)結(jié)爆破網(wǎng)絡(luò)，撤出工作面設(shè)備、材料至安全位置，非電毫秒雷管引爆；

2）通風(fēng)散煙：施工時(shí)由通風(fēng)洞側(cè)進(jìn)行送風(fēng)，過(guò)廠房臨時(shí)交通洞側(cè)排風(fēng)，加快通風(fēng)散煙速度；

3）安全處理：爆破后，先檢查掌子面及邊墻1b上殘留的危石及碎塊，并由安全處理人員用撬棍進(jìn)行處理，保證出渣設(shè)備的安全，出碴后反鏟進(jìn)行掌子面安全處理；

4）出碴及清底：參見(jiàn)圖8采用裝載機(jī)配自卸汽車運(yùn)輸至棄碴場(chǎng)，出碴完畢后，并清除掌子面下部殘碴，為下一循環(huán)的開(kāi)挖創(chuàng)造條件。

5）錨桿支護(hù)：參見(jiàn)圖6與圖7，首先采用全站儀對(duì)錨桿孔位進(jìn)行測(cè)量放樣，并且用油漆或者鋼架做好標(biāo)志；采用三臂鑿巖臺(tái)車4等距鉆,，鉆孔后進(jìn)行清孔操作；采用長(zhǎng)錨桿2a與短錨桿2b進(jìn)行支護(hù)，向錨桿孔內(nèi)注漿并將長(zhǎng)錨桿2a與短錨桿2b交替的插入于錨桿孔內(nèi)，其中長(zhǎng)錨桿2a的直徑要大于端錨桿的直徑。

6）掛網(wǎng)噴混凝土：采用平臺(tái)車3配合人工掛鋼筋網(wǎng)31，利用錨桿頭點(diǎn)焊固定，中間用膨脹螺栓加密固定，使鋼筋網(wǎng)31緊貼壁面，網(wǎng)間用鉛絲扎牢，噴普通混凝土與噴鋼纖維混凝土均采用混凝土噴車8作業(yè)。

另外ⅰ層排炮進(jìn)尺為3.1m。

5、ⅱ層炮孔開(kāi)設(shè)

參見(jiàn)圖5，與ⅰ層炮孔開(kāi)設(shè)施工的區(qū)別在于ⅱ層按照已有的鉆孔和裝藥參數(shù)在開(kāi)挖掌子面的中部由上至下水平布置多排主爆孔，并在主爆孔的兩側(cè)分別豎直布置一排緩沖孔，ⅱ層中的主爆孔包括分別處于最上層與最下層的上層主爆孔、下層主爆孔以及位于上層主爆孔與下層主爆孔之間的中部主爆孔，上層主爆孔的數(shù)量小于中部主爆孔的數(shù)量小于下層主爆孔的數(shù)量，ⅱ層的具體爆破設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示

表2ⅱ層爆破設(shè)計(jì)參數(shù)表

界定裝有雷管級(jí)別為ms1的炮孔為上層主爆孔，裝有雷管級(jí)別為ms11的炮孔為下層主爆孔，裝有雷管級(jí)別為ms3、ms5、ms7、ms9的炮孔均為中層主爆孔。

6、ⅱ層爆破開(kāi)挖

與ⅰ層爆破開(kāi)挖的區(qū)別在于首先對(duì)邊墻1b進(jìn)行預(yù)裂，采用輕型潛孔鉆一次性預(yù)裂至底板1c如圖1所示，再進(jìn)行爆破開(kāi)挖。

如圖10與圖11所示，ⅱ層爆破開(kāi)挖施工過(guò)程與ⅰ層爆破開(kāi)挖施工過(guò)程相同，其中出碴完畢后，使用反鏟車6b進(jìn)入工作面并清除掌子面下部殘碴，為下一循環(huán)的開(kāi)挖創(chuàng)造條件。

7、ⅲ層炮孔開(kāi)設(shè)

如圖4所示，ⅲ層按照已有的鉆孔和裝藥參數(shù)在開(kāi)挖掌子面豎直方向上依次由上至下水平布置一排崩落孔以及一排底孔，崩落孔的數(shù)量小于底孔的數(shù)量，ⅲ層的具體爆破設(shè)計(jì)參數(shù)如表3所示。

表3ⅲ層爆破設(shè)計(jì)參數(shù)表

8、ⅲ層爆破開(kāi)挖

與ⅱ層爆破開(kāi)挖支護(hù)施工方式相同，其中排炮進(jìn)尺控制為3.1m。

9、重復(fù)步驟3-8直到整個(gè)尾水隧洞打通。

實(shí)施例二

一種尾水隧洞開(kāi)挖支護(hù)的施工方法，與實(shí)施例一的區(qū)別在于ⅰ層排炮進(jìn)尺為3.5m，ⅲ層排炮進(jìn)尺控制為3.5m。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書(shū)后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。