某水电站地下厂房第一层开挖与支护施工措施Word文档格式.docx
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7.1γ辐射、氡子气监测与防护-26-
7.2施工期临时安全监测-27-
7.2.1收敛计的埋设-27-
7.2.2测桩的埋设-27-
7.2.3收敛观测-27-
7.2.4观测资料的整理、分析-28-
7.3爆破振动监测-28-
7.4监测机构-28-
8.现场试验-29-
8.1喷混凝土、砂浆锚杆注浆施工工艺试验-29-
8.1.1试验目的-29-
8.1.2试验内容-29-
8.2爆破试验-29-
8.2.1试验目的-29-
8.2.2试验内容-30-
8.2.3试验地点-30-
8.2.4人员配置-30-
8.3爆破破坏范围试验-30-
8.3.1试验目的-30-
8.3.2监测方法-30-
8.3.3测试仪器-30-
8.4爆破参数试验-30-
8.4.1试验内容及试验目的-30-
8.4.2试验方法-31-
9.岩爆的预防与防治-31-
10.主要施工机械设备-31-
11.质量保证措施-32-
11.1质量目标-32-
11.2质量保证措施-32-
11.2.1开挖质量保证措施-32-
11.2.2支护质量保证措施-33-
12.安全保证措施-35-
12.1安全管理目标-35-
12.2安全保证措施-35-
13.文明施工-36-
13.1文明施工及环境保护的目标-36-
13.2文明施工措施-37-
副厂房第Ⅰ层开挖与支护施工措施
1.概述
地下厂房布置于左岸山体内，纵轴线方向N55°
E，最小水平埋深约360m，最小垂直埋深约400m。
主、副厂房按“一”字型布置，纵轴线方位N55°
E，安装间和副厂房分别布置在主机间的两端。
根据《主副厂房上部开挖支护图（1/2～2/2）》设计蓝图，主机间、安装间和副厂房第Ⅰ层开挖断面为城门洞型，顶拱高程为991.80m，EL976.80以上开挖总长度为226.58m（厂（横）0+166.08～厂（横）0-060.50），其中，副厂房长度为20.58m（厂（横）0+166.08～厂（横）0+145.50），跨度27.3m；
主机间长度为145.5m（厂（横）0+145.50～厂（横）0-000.00），跨度为30.8m；
安装间长度为60.5m（厂（横）0-000.00～厂（横）0-060.50），跨度为30.8m；
我某接手主副厂房工作面时，厂房顶拱第Ⅰ层中导洞（7m×
5m）已由其它标段提前开挖至厂（横）0+21.00m桩号，中导洞底板为EL982.00m，顶拱为EL987.00m。
厂房第Ⅰ层开挖根据设备操作空间，顶拱锚杆施工需要，分层高度为11.8m，即底板为EL980.00，顶拱为EL991.80m，开挖分层详见图1。
图1：
主厂房第Ⅰ层开挖分层分区图
1.1工程地质条件
引水发电建筑物基岩以灰白色、微红色黑云二长花岗岩为主，具中粒结构，有辉绿岩脉（β）、花岗细晶岩脉（γL）、闪长岩脉（δ）等各类岩脉穿插发育于花岗岩中，以辉绿岩脉分布较多，岩脉宽度一般为0.5m～10m，最大宽度达到26m，主要为陡倾角，在左岸地下厂房区域延伸较长的辉绿岩脉有β80、β81等。
地下厂房区地应力б1=11.37～19.28MPa，平均值约14.5MPa，相对于湿抗压强度70～80MPa，完整性系数0.6～0.75的岩体而言，围岩强度应力比略小于4，而岩石强度应力比略大于4，且б1一般小于20MPa，故总体以中等应力为主，局部偏高。
微新花岗岩岩体湿抗压强度一般为70～80MPa，属于坚硬岩，岩体较完整。
弱风化下段花岗岩湿抗压强度一般为40～60MPa，属于中硬岩，岩体完整性差。
弱风化上段花岗岩湿抗压强度一般20～40MPa，属于软中硬岩，岩体较破碎；
全、强风化花岗岩岩石湿抗压强度＜15MPa，属于软岩，岩体破碎。
厂区放射性和有害气体测试表明，γ射线年有效剂量和氡子体平衡当量浓度水平超标，与围岩的花岗岩岩性和风化程度有直接的关系，微新岩体较高。
1.2支护参数
根据《主副厂房上部开挖支护图（1/2～2/2）》设计施工蓝图，主副厂房EL976.80以上开挖面主要支护参数如下：
【锚杆支护参数】开挖大面采用Φ28L=6m与Φ32L=8m砂浆锚杆和Φ32L=9mT＝15T预应力锚杆长短锚杆交错,间排距有三种形式：
1.2×
1.2m、1.5×
1.5m、1.2×
1.5m。
顶拱砂浆锚杆外露15cm,边墙（含端墙）砂浆锚杆外露10cm，并与钢筋网焊接牢固。
顶拱喷混凝土肋拱部位砂浆锚杆外露45cm。
锚杆轴线应与开挖面垂直，在裂隙较发育部位，锚杆轴线可进行调整，使锚杆与裂隙大角度相交。
顶拱吊顶预埋锚杆和边墙构造柱拉杆布置另见图纸。
【喷砼参数】主副厂房边顶拱初喷C25钢纤维混凝土5cm,然后挂φ8@15cm×
15cm钢筋网，复喷15cm厚C25混凝土达到设计厚度20cm；
主副厂房边墙、端墙喷护15cm厚C25混凝土。
【加强支护参数】
岩脉及断层出露部分布置型钢支撑，根据开挖后实际揭露的岩脉及断层出露部位进行确定，钢支撑结构另见图。
在Ⅳ类围岩、岩脉、断层及软弱破碎带，根据需要作锚筋束、锚索、管棚、固结灌浆等超前支护，具体参数现场或试验后确定。
1.3主要工程量
主副厂房第Ⅰ层开挖支护工程见下表：
主要工程量表
序号
项目名称
规格
单位
数量
1
石方洞挖
m3
2
喷C25混凝土
3
喷C25钢纤维混凝土
400
4
钢纤维
Fy≥380MPa
t
43.91
5
挂网钢筋
φ8＠15×
15
6
普通砂浆锚杆
Φ32L=800
根
120
7
Φ28L=600
2850
8
预应力锚杆
Φ32L=900T=15t
2500
9
锚筋束
3Φ28L=9/12m
现场确定
10
锚索
T=100tL=20m
11
超前固结灌浆
L=10～15m
m
12
型钢支撑
2.编制依据
（1）《主副厂房上部开挖支护图（1/2～2/2）》
（2）《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》
（3）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）
（4）《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》（SDJS7-85）
（5）《某地下厂房洞室群开挖喷锚支护施工技术要求》
3.施工重点、难点分析
（1）主副厂房第Ⅰ层施工受相关洞室交叉作业影响较大，厂房进风洞侧的排水廊道、排风洞开挖支护，1＃施工支洞侧的交通洞衬砌，均对厂房造成施工干扰，施工前应认真组织工序，加强洞室施工协调进行，将施工干扰降至最低。
（2）根据地下厂房中导洞开挖过程中所揭露的地质情况，分布有β80、β81岩脉，岩脉与花岗岩体形成缓倾角及陡倾角不稳定岩体。
开挖爆破后，及时用反铲对已开挖洞段危石进行完全清撬，进行必要的随机支护，以保证洞室的稳定及施工安全。
（3）主副厂房两端的进风洞、交通洞洞室较长，主副厂房第Ⅰ层位于两条洞室末端，厂房通风散烟难度较大。
爆破后及时通风，延长通风时间以保证洞内空气质量。
（4）主厂房第Ⅰ层为平洞段，施工期用潜水泵将掌子面的积水抽排至厂房进风洞或1#施工支洞的边沟内，让其自流排出。
（5）由于地下厂房附属洞室氡子体及射线含量超标，施工过程中必须加强通风，对于开挖出的断面应及时进行喷混凝土封闭。
4.风、水、电及施工通道布置
4.1施工通道布置
厂房第Ⅰ层开挖支护有两条施工通道：
（1）厂房右端工作面→主厂房进风洞→1#公路→挖角碴场A，该线路是右端开挖支护的主要通道。
（2）厂房左端工作面→1#施工支洞→交通洞上延线→交通洞→1#公路→挖角碴场A，该线路是左端开挖支护的主要通道。
4.2施工供风
厂房第Ⅰ层开挖支护共有两条施工通道，1#施工支洞侧的工作面，由布置在1#施工支洞上游侧交通洞上延线洞内的压气站（60m3/min）并沿1#施工支洞敷设DN150风管供风。
厂房进风洞侧工作面分为两期供风，主厂房进风机室形成以前，沿用前期在排风洞内的供风系统，后期则利用进风机室形成1#集中压气站（160m3/min）供风，供风主管管路采用DN300钢管，分两条线路为厂房供风，第一条直接敷设DN200钢管至厂房供风，另一条是沿第一层上游排水廊道，接入上排与厂房上游边墙间地质探洞为厂房供风。
4.3施工供水
厂房第Ⅰ层1#施工支洞侧的工作面，利用业主提供的交通洞洞口的接水点，沿交通洞底板敷设DN150供水管至1#施工支洞洞口，接DN100供水管进入厂房。
进风洞侧工作面则从进风洞口接DN150供水管至进风机室，接DN100供水管进入厂房，另一趟支管接入地质探洞为厂房供水。
4.4施工供电
厂房1#施工支洞侧工作面，沿用在交通洞上延线1#施工支洞靠左导流洞侧设置一台型号为800KVA/10/0.4KV的变压器供电，沿1#施工支洞敷设四平线至厂房工作面满足开挖支护用电。
厂房进风洞侧工作面前期沿用排风洞内已形成的供电系统供电，进风机室形成后，在进风机室内布置变电站（1000KVA/10/0.4KV+630KVA/10/0.4KV），采用四平线为厂房供电，另一支线接入地质探洞为厂房供电。
4.5施工通讯
采用无线电话和对讲机进行洞内与洞外联络。
4.6施工通风
主厂房中导洞贯通前，采用机械强制正压通风，在1#施工支洞、厂房进风洞口各安装一台2×
110KW轴流风机，对厂房左右两端工作面进行强制正压通风。
主厂房中导洞贯通后，改为机械强制循环通风，在进风机室左端安将一台2×
110KW轴风流对厂房强制正压通风，在1#施工支洞靠厂房洞口安装一台2×
110KW轴流风机负压通风，新鲜空气从厂房进风道进入，废气从1#施工支洞经交通洞上沿线排出。
风筒选用直径为1.2m通风软管，风管布置在洞室上游侧，沿风管走向设置直径为6mm钢芯钢丝绳，用以固定风管。
4.7施工排水
由于主副厂房底板纵坡为零，施工期渗、积水将汇集于洞内无法排除，需在厂房内设置集水坑，采用潜水泵将施工废水和积水抽到主厂房进风洞边沟（主厂房左端排到1#施工支洞边沟），然后自流排出。
为保证排水畅通，施工期要对排水沟进行经常性的疏通。
主厂房第Ⅰ层洞内风、水、电布置见附图01。
5.工期安排
根据厂房前期第Ⅰ层施工情况，厂房第Ⅰ层计划某年8月26日开始施工，工期安排如下：
（1）某年8月1日～某年8月31日，厂房进风机室剩余开挖支护施工（其它标段施工）；
（2）某年9月1日～某年9月10日，厂房永久风水电施工；
（3）某年8月26日～某年11月15日，厂房顶拱及中部两侧4m扩挖完成（Ⅰ1区）、厂房中部底板下挖2m（Ⅰ2区）；
（4）某年8月26日～某年12月15日，厂房中部锚杆施工；
（5）某年8月26日～某+1年1月15日，厂房中部挂网喷护；
（6）某年11月16日～某+1年2月15日，厂房第Ⅰ层两侧7.9m扩挖（Ⅰ3区）；
（7）某年11月16日～某+1年3月15日，厂房第Ⅰ层两侧7.9m扩挖锚杆施工；
（8）某年11月16日～某+1年3月31日，厂房第Ⅰ层两侧7.9m扩挖挂网喷护；
6.厂房第Ⅰ层开挖方案
6.1厂房第Ⅰ层开挖分层分区
根据厂房接面形象，厂房第Ⅰ层分为两部分施工，右端开挖支护（厂（横）0+166.08～厂（横）0+021.00）、左端开挖支护（厂（横）0+021.00～厂（横）0-060.50）。
右端中导洞（5m×
7m）已开挖完成，分三区施工,既：
“一次扩挖”、“岩坎开挖”和“二次扩挖”；
左端未施工，分四区完成，与右端比较，左端增加中导洞开挖，其余分区相同。
Ⅰ区为左端“中导洞开挖”，开挖断面8m×
7m，开挖面积51.34m2。
Ⅰ1区为“一次扩挖”，利用贯通的中导洞作为临空面进行中部扩挖，开挖断面为15.0m×
9.8m，左端开挖面积88.18m2，右端开挖面积108.29m2。
Ⅰ2区为“岩坎开挖”，将“一次扩挖”底板下降2m，以满足顶拱锚杆施工时设备有足够操作空间。
“岩坎开挖”开挖断面为15.0m×
2.0m，开挖面积30m2。
Ⅰ3区为“二次扩挖”，包括上游扩挖二次扩挖和下游二次扩挖。
单侧“二次扩挖”开挖断面为7.9m×
10.279m，开挖面积61.26m2。
厂房第Ⅰ层分层分区详见图1及附图02。
6.2开挖施工程序
主副厂房第Ⅰ层分两部分完成，左端比右端多一个中导洞开挖，即先贯通中导洞，其他程序与右端相同，首先进行中部扩挖，然后进行中部底板槽挖，最后进行上下游侧的边墙扩挖。
主副厂房第Ⅰ层主要开挖支护施工程序如下：
1）厂房右端以进风洞为施工通道，进行厂房第Ⅰ层Ⅰ1区开挖支护施工，该时段同时进行1#施工支洞的开挖支护施工。
2）1#施工支洞贯通，厂房以1#施工支洞作为施工通道，进行左端中导洞开挖，厂房右端继续进行Ⅰ1区开挖支护施工。
3）厂房左端中导洞贯通，厂房左端、右端Ⅰ1区形成对挖施工。
当两个开挖面距离仅20m，停止一个工作面作业，采用单工作面贯通，以确保施工安全。
4）据中部扩挖施工情况，适时安排Ⅰ1区左、右端墙的“三角体”的双光开挖。
5）Ⅰ2区为中部底板下挖，该部分的开挖不安排直线时间，穿插在单工作面施工及锚杆施工时段内挖除。
6）Ⅰ1区锚杆支护完成后，即安排厂房上下游7.9m扩挖支护施工（即Ⅰ3区）。
Ⅰ3区两端共四个工作面，采用“两端对挖、上下游错开”的方法施工。
对于一端，先进行一个工作面掘进，当上下游两个工作面错开20m距离时（主要目的是使同一桩号揭露的跨度最小），两个工作面利用一个钻爆平台同时掘进，与另一端形成对挖。
当上游或下游两端的工作面距离20m时，停止一个工作面作业，采用单工作面贯通。
6.3开挖施工方法
6.3.1总体施工方法
主厂房第Ⅰ层以Ⅱ、Ⅲ类围岩为主，采用人工手风钻钻爆开挖，开挖循环控制在2.5～3.0m，为保证洞室稳定，中导洞及扩挖后，对围岩条件较差洞段进行随机支护，且紧跟开挖面，系统喷锚支护视围岩情况滞后开挖面10～20m。
稳定性较差洞段开挖钻爆遵循“预支护、短进尺、弱爆破、及时强支护、勤量测”的原则施工，确保成洞稳定。
实际开挖遇到辉绿岩脉及不良地质段时，开挖循环控制在1.5～2.0m，采用超前锚杆支护及随机锚杆加强支护，开挖后及时进行挂网、喷锚支护，必要时进行钢支撑加强支护。
另外，根据实际开挖情况，中部扩挖可先扩挖中导洞至顶拱，并支护完成后再扩挖两侧4m。
为减小爆破对周边围岩的扰动，开挖工艺采用周边光面爆破。
开挖边线由测量人员采用全站仪放样，开挖渣料采用3m3侧卸装载机装渣，25t自卸汽车出渣。
6.3.2开挖工艺及措施
（1）开挖施工工艺流程
①Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖施工工艺流程
②断层破碎带等不良地质段开挖施工工艺流程：
安全处理
通风散烟
洞室开挖
超前锚杆施工
测量放样
进入下一循环
系统锚杆施工
初喷砼
随机锚杆
挂网喷砼
（2）开挖主要工艺作业措施
①施工准备
施工用风、水、电就绪，安全防护措施落实到位，施工人员、机具及作业平台准备就位，并对管理人员、作业人员进行技术交底。
②测量放线
测量放样采用全站仪进行，由专业人员实施，放样过程要求放出各周边孔位、隔孔放出方向点。
在洞内开挖放线过程中，必须首先对上排炮周边超欠挖进行检查，对于出现欠挖的部位，要先标出欠挖位置，处理后才可放周边开挖线，同时，要将测量放线成果向现场管理人员进行交底。
随洞室开挖掌子面的推进，每隔10m在进洞方向右侧洞壁1.5m高度位置标出桩号、高程标志，以便现场人员检查。
开挖断面应及时测绘以备基础验收及喷混凝土使用，测量断面间距按5m布置。
并将检测断面及时提供相关部门组织验收。
在开挖过程中，要定期对所使用的控制点进行全面检查、复测，确保测量控制质量。
洞内测量控制点埋设要牢固隐蔽，做好保护，防止机械设备破坏。
③钻孔作业
钻孔作业是保证开挖质量的关键环节，要求开挖队对钻孔人员进行分类，技术优秀的钻手负责周边孔，其余钻手负责中部爆破孔。
钻手分区、分部位定人定位施钻。
钻孔时由装载机将钻爆平台端到作业面，平台高度满足钻孔方向控制要求，钻孔作业前要准备必需的孔向控制工具及保证钻工处于最佳作业位置的材料、工具，造孔前由当班技术员对造孔孔位、方向进行检查，无误后方能开钻。
钻孔作业要严格按照测量定出的孔位进行钻孔作业。
钻孔结束后由当班技术员对孔距、孔深、孔向进行检查，并签字认可后方能装药；
为了减少超挖，周边孔的外偏角控制在设备所能达到的最小角度。
光爆孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。
钻孔作业要实行开孔证、终孔证进行控制。
④装药、联线、起爆
装药前用高压风冲扫炮孔，经检查合格后，方可装药爆破。
装药前周边光爆孔的装药结构必须经过现场技术人员验收认可。
炮孔的装药、堵塞和引爆线路联结，由考核合格的炮工严格按批准的钻爆设计进行，装药必须严格遵守爆破安全操作规程。
掏槽孔由熟练的炮工负责装药，光爆孔必须用小药卷捆绑于竹片上间隔装药。
为确保爆破半孔率满足要求，光爆孔的药卷直径、间距、线装药密度等参数一经试验确定后不得随意更改，并在当班技术员检查后方准进行光爆孔装药。
装药利用作业平台作为登高设备，掏槽孔、崩落孔和主爆破孔装药要密实，堵塞良好，严格按照爆破设计图进行，用非电毫秒雷管联接起爆网络，最后由炮工和值班技术员复核检查、确认无误、撤离人员和设备，炮工负责引爆。
光面爆破须达到以下要求：
半孔率在开挖轮廊面上，残留炮孔痕迹应均匀分布，除地质缺陷部位外，应大于90%，局部不良地质段及断层带应大于50%，较破碎和破碎岩石不小于20%。
每一单元内，除因地质原因造成的超挖外，平均超挖不得大于12cm；
相邻两孔间的岩面平整度，不得大于10cm，孔壁没有明显的爆破震动裂隙；
相邻两茬炮之间的台阶或预裂爆破孔的最大外斜值不应大于10cm，且半孔无明显错位现象。
⑤通风散烟及除尘
主厂房爆破后，及时启动1#施工支洞口、进风洞口2×
110KW轴流风机通风，风筒采用φ1.2m正压风管。
为保证深洞室通风散烟效果，要适当延长通风散烟时间。
爆破通风散烟结束后，对开挖面爆破渣堆洒水除尘，准备出渣。
⑥安全处理
爆破后，为保证施工人员和设备的安全，安全处理将成为爆破作业的一道非常重要工序，首先采用反铲对掌子面危石进行完全彻底的清撬，尽量将洞顶可能掉落的石块清除。
处理完成并经检查安全后，才能进行出渣作业。
出渣完成后由装载机将施工平台抬至掌子面，人工利用撬棍再次进行安全检查及处理。
在施工过程中，要经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。
⑦出渣及清底
采用3m3侧卸装载机、配合25t自卸车出渣，出渣过程要将掌子面底部积渣清干净，以利后续钻孔作业，同时要将底部扒平整，为文明施工创造良好条件。
清底主要采用装载机配合人工进行。
⑧随机支护
每排炮开挖结束后，对局部不良地质段、断层带必须及时进行随机支护，只有随机支护完成后，才能进行下一循环开挖钻爆作业。
必须将随机支护作为开挖过程中的一道工序进行控制。
6.3.3随机锚杆、超前锚杆施工
随机锚杆、超前锚杆要作为施工过程中的一道工序进行控制。
超前锚杆主要用于Ⅳ、Ⅴ类围岩及岩脉破碎带洞顶超前支护，钻孔方向外张15°
。
局部增加的随机锚杆孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反，与滑动面的交角应大于45。
随机锚杆、超前锚杆注浆材料采用水泥基锚固剂，包装形式为卷状。
锚杆参数及方向由现场确定，注浆前先将锚固剂放入水中浸泡1~2min，检查药卷中心有大约黄豆大小干料时为适宜，然后将浸泡好的药卷用竹杆逐节送入，直至孔口为止，最后再插入锚杆，插杆时要做适当旋转，以保证锚固剂拌和均匀。
附图：
超前锚杆支护布置示意图
6.3.4特殊情况处理
在围岩破碎洞段，随机或超前锚杆注浆过程容易出现塌孔现象，使已注浆的锚杆孔锚杆无法顺利安装，对于此类情况可在该锚杆旁边重新造孔进行注装。
在不良地质段出现小量超挖部分，进行随机喷混凝土达到表面平顺，大量超挖部分采用回填混凝土处理。
6.3.5开挖主要人员配置
开挖班主要人员配置表
工种
人数（人）
1
班长
2人
2
技术员/安全员
2人/2人
3
副班长
4
反铲工
5
维修工
6
电工
4人
7
装载机工
8
测量工
6人
9
驾驶员
12人
10
钻工
20人
11
爆破工
10人
合计
66人（两班作业）
说明：
厂房开挖时为两个工作面，表中仅为一个工作面的开挖人员配置情况。
另外，厂房“二次扩挖”时，由于单端需皆顾上、下游扩挖，钻工人数及自卸车司机需适当增加。
6.4支护施工程序
主副厂房第I层以Ⅱ、Ⅲ围岩为主，支护主要分为随机支护和系统锚喷支护，在Ⅳ类围岩、岩脉、断层及软弱破碎带，根据需要作锚筋束、锚索、管棚、固结灌浆等超前支护，具体参数现场或试验后确定。
对开挖掌子面的Ⅱ、Ⅲ类围岩不稳定块体、不利结构面、局部破碎的地方及时进行随机喷锚支护，在随机支护的基础上，系统喷锚滞后掌子面10～20m。
对于IV类围岩，随机支护和系统支护紧跟掌子面0～5m，并根据开挖揭露的地质情况，按设计要求进行加强支护，如超前锚杆、固结灌浆、锚索等。
6.4.1普通砂浆锚杆施工
厂房普通砂浆锚杆注浆采用M20水泥砂浆，人工在自制平台车上手风钻钻孔或353三臂台车钻孔，手风钻钻孔孔径42mm、台车钻孔直径径50mm/76mm。
锚杆采用Mn20螺纹钢，系统锚杆有φ28mm、φ32mm二种型号。
锚杆在钢筋加工厂制作，自卸汽车运至现场，人工在自制平台车（PC220反铲改装）上安装锚杆
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