钻爆法施工方法及技术措施23.docx

1、钻爆法施工方法及技术措施23钻爆法施工方法及技术措施1 隧洞区间钻爆段施工1.1 工程说明1.1.1 出口洞段出口洞段钻爆法开挖里程39+823.0040+823.00,长1000m。围岩类别以类为主，局部、，纵坡坡度1.77。出口洞段钻爆法开挖，类围岩洞段开挖采取全断面开挖，系统锚杆联合挂网喷砼支护，类围岩段，为保证围岩稳定，洞挖采用上下台阶法施工，系统锚杆联合型钢支撑网喷砼支护，扒渣机配合自卸汽车出差。1.1.2 F7断层洞段F7断层洞段钻爆法开挖里程27+642.0028+242.00，该段属于中山地貌，地形起伏大，地面高程为2669-2810m。隧洞穿过华力西中期花岗斑岩、石英岩。F7

2、大断裂段断层带宽约为400m，岩体破碎并有断层泥，地下水丰富，埋深大，施工时应注意突水、突泥、严重挤压变形等影响， F7断层带围岩为类。F7断层洞段开挖方案：TBM掘进至27+642.00后，后退60m，在刀盘左前方开挖高3m、宽3m施工通道。首先在刀盘左前位置开挖一个高3m、宽3m、长3m的洞室，人工清渣，然后TBM向前推进、至该洞室位于连接桥左下方，将小型扒渣机等施工设备放置于此洞室内；TBM后退，将小型扒渣机等设备转运到刀盘前方，自该洞室开始施工通道开挖；开挖支护完成后，TBM向前推进使通道口分别位于刀盘前方和连接桥区位置，运输轨道从连接桥左侧延伸至刀盘前方，通过该通道进行F7断层开挖、

3、出渣和支护。钻爆法开挖期间，要对TBM进行必要的保护。F7断层段采用台阶法开挖，小型扒渣机配合梭式矿车出渣，开挖时将对TBM进行必要保护，确保TBM后续正常掘进施工。F7断层洞段开挖施工通道如图5-1-1所示。 图5-1-1 F7断层洞段施工通道示意图1.2 开挖1.2.1 开挖方法本标段工程钻爆施工段总长1640m，其中类围岩770m，类围岩240m，类围岩230m，类围岩400m，洞身开挖施工采用“新奥法”进行施工，施工严格遵循“短进尺、少扰动、强支护、勤观测、早衬砌”的原则。类围岩洞段采用全断面法开挖，类围岩段，为保证围岩稳定，洞挖采用上下台阶法施工；类围岩开挖循环进尺33.5m，类围岩

4、开挖循环进尺11.5m。开挖采用YT28风动凿岩机钻孔，人工钻爆台架装药爆破。各类围岩施工参数见表5-1-1。表5-1-1 各类围岩施工参数表围岩类别开挖 方法支护方法全断面法拱顶180布设锚杆22，L=3.5m，间排距1.5m，梅花型布设，铺设单层8钢筋网片20*20cm，喷10cm厚混凝土。全断面法布设HW150钢拱架，榀距0.9m；布设42超前小导管预注浆，外倾角10间距0.5m，排距2m，L=6m，布设中空注浆锚杆25，L=3.5m，间排距1.5m，梅花型布设，铺设单层8钢筋网片20*20cm，喷18cm厚混凝土。钢架底部各布置2根28钢架锁脚锚杆，L=3m,外倾角15，对无水洞段，锚

5、杆采用22普通砂浆锚杆。上下台阶法布设HW125钢拱架，榀距0.6m；布设42超前小导管预注浆，外倾角10间距0.5m，排距2m，L=6m，铺设双层8钢筋网片20*20cm，周边喷20cm厚合成纤维混凝土。布设中空注浆锚杆25，L=3.5m，间排距1.25m，梅花型布设，中线位置水平各布置2根28钢架锁腰锚杆，L=3m,外倾角15。F7断层：布设TH44可伸缩钢拱架，榀距0.5m；布设63中管棚，间距0.2m，排距4m，L=9m，铺设双层8钢筋网片20*20cm，周边喷20cm厚合成纤维混凝土；50cm厚衬砌混凝土。布设中空注浆锚杆25，L=3.5m，间排距1.25m，梅花型布设，中线位置水平

6、各布置2根28钢架锁腰锚杆，L=3m,外倾角15。1.2.2 施工工艺流程（1）全断面法施工工艺流程全断面钻爆施工工艺流程如图5-1-2所示。图5-1-2 全断面钻爆开挖工艺流程（2）台阶法施工工艺流程台阶法施工工艺流程如图5-1-3所示。1.2.3 不同围岩爆破参数设计根据地质条件，且综合考虑开挖断面、开挖进尺及爆破器材等条件编制爆破设计参数，进行断面爆破施工；严格控制周边眼的装药量，采用间隔装药，控制炮眼全长药卷均匀分布。各洞段爆破参数见表：5-1-25-1-9。各洞段爆破设计图见图5-1-45-1-9。图5-1-3 台阶法施工工艺流程（1）出口洞段爆破参数表表5-1-2 类围岩爆破参数表

7、孔型孔径（mm）孔深（m）孔数（个）药径（mm）装药集中度（kg/m）总装药量（kg）周边孔423.035320.11412辅助孔423.036320.57162第一排掏槽孔421.910320.71114第二排掏槽孔422.610320.71118第三排掏槽孔423.46320.71115底孔423. 09320.68619表5-1-3 类爆破参数表孔型孔径（mm）孔深（m）孔数（个）药径（mm）装药集中度（kg/m）总装药量（kg）周边孔422.037320.1149辅助孔422.038320.57143第一排掏槽孔421.212320.71110第二排掏槽孔421.910320.7111

8、4第三排掏槽孔422.68320.71115底孔422.09320.68612表5-1-4 类围岩爆破参数表（上台阶）孔型孔径（mm）孔深（m）孔数（个）药径（mm）装药集中度（kg/m）总装药量（kg）周边孔421.225320.1144辅助孔421.225320.57117第一排掏槽孔421.210320.7119第二排掏槽孔421.68320.7119第三排掏槽孔421.86320.7118底孔421.214320.68612表5-1-5 类围岩爆破参数表（下台阶）孔型孔径（mm）孔深（m）孔数（个）药径（mm）装药集中度（kg/m）总装药量（kg）周边孔42210320.1143辅助孔

9、42218320.621底孔4229320.815（2）出口洞段爆破设计方案图5-1-4 出口洞段类围岩钻爆设计图图5-1-5 出口洞段类围岩钻爆设计图图5-1-6 出口洞段类围岩钻爆设计图（3）F7断层洞段爆破参数表表5-1-6 类爆破参数表孔型孔径（mm）孔深（m）孔数（个）药径（mm）装药集中度（kg/m）总装药量（kg）周边孔422.542320.11412辅助孔422.544320.57163第一排掏槽孔421.712320.71115第二排掏槽孔422.612320.71122第三排掏槽孔423.010320.71121底孔422.59320.68616表5-1-7 类围岩爆破参数

10、表孔型孔径（mm）孔深（m）孔数（个）药径（mm）装药集中度（kg/m）总装药量（kg）周边孔421.242320.1146辅助孔421.249320.57134第一排掏槽孔421.212320.71110第二排掏槽孔421.614320.71116第三排掏槽孔421.810320.71113底孔421.29320.6868表5-1-8 类围岩爆破参数表（上台阶）孔型孔径（mm）孔深（m）孔数（个）药径（mm）装药集中度（kg/m）总装药量（kg）周边孔421.226320.1144辅助孔421.235320.57124第一排掏槽孔421.28320.7117第二排掏槽孔421.610320.

11、71111第三排掏槽孔421.86320.7118底孔421.217320.68614表5-1-9 类围岩爆破参数表（下台阶）孔型孔径（mm）孔深（m）孔数（个）药径（mm）装药集中度（kg/m）总装药量（kg）周边孔42214320.1143底孔4229320.68612辅助孔42224320.629图5-1-7 F7断层洞段类围岩钻爆设计图图5-1-8 F7断层洞段类围岩钻爆设计图图5-1-9 F7断层洞段类围岩钻爆设计图1.2.4 施工作业措施 （1）测量放样为了取得良好的开挖爆破效果，采用Leica7402仪器进行测量，在周边孔位置用红油漆标出每个炮孔的开孔位置，周边孔的开孔误差：51

12、0cm。掌子面上除标定开挖轮廓线与周边孔炮眼布置图外，还另外划出中心线，起拱线点、洞顶中线及后视点，以加强较核，确保准确无误。其它施工放样按水利工程施工测量规范执行。（2)爆破作业根据技术规范，采用严格的光面爆破控制标准。爆破作业管理控制按照“一标准、两要求、三控制、四保证”原则进行光面爆破施工：“一标准”即一个控制标准。“两要求”即钻孔作业要求和装药联线作业要求。“三控制”即控制钻孔角度、深度、密度；控制装药量和装药结构；控制测量放线精度。“四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整爆破设计参数；搞好施工保证，落实岗位责任制,装药作业

13、采取定人、定位、定段位；搞好质量保证，装药前，所有炮孔全部用高压风吹洗干净；严格按爆破设计的装药结构和药量施作；严格按设计的网络连线实施，控制导爆索的连接方向和连接点的牢固性。（3)出渣出口洞段出渣采用无轨运输，由扒渣机将石渣装到运输车上，运输至发包人指定的弃渣场。冬季施工时，渣场弃渣配备1台挖掘机配合自卸车弃渣，防止由于冬季气候寒冷引起自卸车弃渣不流畅，并配备1台装载机对弃渣迅速进行清理、整平，防止弃渣冻结，影响后期弃渣施工，掌子面清撬危石和平整施工面使用挖掘机，人工配合。F7断层洞段采用有轨运输，在TBM连接桥处通过施工通道，铺轨到刀盘左前方，采用小型扒渣机装渣至轨行式矿车运出洞外。（4）

14、其它出口洞段通风排烟、施工用电、施工用水从洞外引入，高压风由洞口的压风站提供；F7断层洞段通风排烟、施工用电、施工用水通过TBM上已有的施工通风、施工用电、施工用水设施进行临时接入，高压风由移动式电动空压机提供。1.3 支护1.3.1 施工方案本标段洞室钻爆法开挖工程采用的支护方法主要是系统锚杆、中空注浆锚杆、素喷混凝土、钢筋网、型钢拱架等加强支护，F7断层带采用初期支护+组合钢模一次支护衬砌。1.3.2 施工方法及工艺1.3.2.1 砂浆锚杆采用YT28手风枪钻孔，人工安装，砂浆锚固。锚杆孔开孔前做好量测工作，按设计要求布孔并做好标记，开孔偏差不大于100mm；锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的

15、要求，图纸未规定时垂直于开挖面，局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的交角大于45。砂浆锚杆施工工艺流程图见图5-1-10。图5-1-10 砂浆锚杆施工工艺流程锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于50mm。用高压风清孔，确保孔内不留石粉，不得用水冲洗钻孔。砂浆采用高浓度砂浆，配合比通过现场原位试验确定，并坚持随拌随用的原则，对超过初凝时间的砂浆做报废处理。砂浆的干缩率必须在允许的范围内。注浆管首先插到孔底，然后退出50mm100mm,开始注浆，注浆管随砂浆的注入缓慢匀速拔出。孔内注满浆后立即插入锚杆，锚杆安装后孔内必须填满砂浆。1.3.2.2 钢筋网根据设计图

16、纸，本工程部分洞段须进行钢筋网铺设施工，钢筋网采用8钢筋网（20*20cm网格），钢筋网加工在洞外钢筋加工厂分块加工，运输至洞内铺挂，随喷射面起伏铺设，同定位锚杆连接牢固。钢筋网与受喷面的间隙为3cm左右。1.3.2.3中空注浆锚杆本标段部分围岩初期支护采用自进式锚杆。（1）施工工艺 中空注浆锚杆施工工艺如图5-1-11所示。（2）施工方法采用凿岩机钻孔，钻进至设计深度后，高压风清孔；检查锚杆孔中是否有异物堵塞；若有，应清除干净后，再将锚杆插入孔内，锚杆外露孔口长度满足安装止浆塞、垫板螺栓为宜；将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口10cm左右，安装垫板及螺母，此时不宜上紧。检查注浆泵及其零件是否齐备

17、和正常，熟悉有关注浆泵的操作程序。用水或风检查孔体是否畅通，孔口返水或风即可。迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好。配制浆液，使水灰比、和易性符合设计和规范要求。开动泵注浆，整个过程应连续不停顿，一次完成，观察到浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。当完成一根锚杆注浆后，应迅速卸下注浆软管并安装至另一根锚杆，进行注浆。完成整个注浆后，应及时清洗及保养注浆泵。在灰浆达到初始设计强度后，方可上紧垫板及螺母。（3）施工措施在软岩土层中施作时，需环向隔开一定距离隔孔钻进，避免岩体注水太多可能导致围岩面滑坍。浆液应严格按配合比配制，并随用随配。为保证注浆效果，止浆塞打入孔口不应小于10cm

18、，而且待排完气后应立即用快凝水泥砂浆封闭止浆塞以外的孔隙，保证在规定压力下浆液不致窜出。1.3.2.4 喷射混凝土在喷射混凝土之前要按照规范和标准对开挖断面进行检验，混凝土集中拌合，采用湿喷机按湿喷工艺施工。（1）工艺流程湿式喷射混凝土工艺流程见图5-1-12。图5-1-12 湿式喷射混凝土工艺流程图（2）施工要点选用高抗硫水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂，粒径512mm连续级配碎（卵）石，化验合格的拌合用水。喷射混凝土严格按设计配合比进行拌合，配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次。喷射前认真检查隧洞断面，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的松动岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚

19、渣，并用高压水或风冲洗岩面。喷头距岩面距离以0.8m1.2m为宜，喷头垂直受喷面，喷初期支护格栅拱架、钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70。喷射路线先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约为2030cm，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压及喷射距离，减少回弹量。喷射混凝土终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于7天。喷射混凝土时，喷射混凝土完成时间距下次爆破时间的间隔，不得小于4小时。当喷射混凝土局部凹凸不平，平整度大于10cm时，进

20、行补喷。有水地段喷射混凝土采取如下措施当涌水点不多时，可设导管引排水后再喷射混凝土；当涌水量范围较大时，可设树枝状排水导管后再喷射混凝土；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷混凝土。增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，在涌水点安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，初喷后再按原配合比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施，将水引导疏出后再喷混凝土。1.3.2.5 超前小导管本标段钻爆施工段内类围岩采用超前小导管注浆预支护作为超前支护手段，小导管采用42mm钢管制作，单根长6m。（1）施工工艺流程超前

21、小导管施工工艺流程如图5-1-13所示。（2）施工方法采用YT-28风动凿岩机钻孔，人工安装超前小导管并与钢架焊接固定，小导管外插角符合设计，用注浆泵进行注浆作业，注入水泥浆，注浆压力一般为0.8MPa，施工中根据现场试验确定合理的注浆参数。小导管在构件加工厂制作，前端做成尖锥形，尾部焊接8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径为68mm。小导管加工见图5-1-14。钻孔完毕后，将小导管按设计要求插入孔中，围岩软弱地段用油锤或凿岩机直接将小导管沿格栅钢架中部打入，尾部与钢架焊接到一起，共同组成预支护体系。（3）小导管注浆注浆前先喷射砼510cm封闭掌子面作止浆墙，当单孔注浆量达到

22、设计注浆量时，结束注浆。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。注浆作业中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。小导管注浆工艺流程见图5-1-15。（4）技术措施为防止孔口漏浆，在花管尾端用麻绳及胶泥封堵管孔缝隙。注浆管与花管采用活接头联结，保证快速装拆。注浆的次序由两侧对称向中间靠拢，自下而上间隔注浆，以防止发生窜浆现象。拆下活接头后，快速封堵花管口，防止未凝的浆液外流。注浆过程中专人记录，完成后检验注浆效果，不合格者进行补注。注浆达到设计强度后方可进行开挖作业。图5-1-15 小导管注浆工艺流程图当停止注浆时间超过30分钟时，注浆泵在停止前应当吸入40升清

23、水，将管路内浆液换出，避免浆液凝结造成堵泵。1.3.2.6管棚支护本标段F7断层洞段，采用63自进式管棚，外倾角5，间距0.20m，排距4m，L长9m，对其拱部180范围内进行预加固处理。（1）施工工艺自进式管棚施工工艺流程见图5-1-16所示。（2）施工方法1）测量放出管棚位置，同时指导钻机就位。 2）根据自进式管棚直径和长度，采用钻机钻进。依据每根管棚的中心线及高程及管棚的角度，安装导轨及钻机。 3）安装管棚及钻头：钻机定位完成后，将专用钻头和管棚连接好，并连接好钻机上的风水管。 4）管棚钻进：为了确保管棚的方向、坡度和精度，在进行钻进前，测量人员对管棚位置进行放样，放样完成后，调整好钻机

24、角度开始钻进。 5）管棚接长：9m长的管棚由3根3m连接而成。在第一节3m管棚钻到位后，使用自进式管棚专用连接套连接第二节3m长管棚，以此为循环继续完成钻进。 6）撤掉钻机：管棚钻进到位后，锁紧卡钎器，反转钻机，将管棚从钻机连接套卸下，移开钻机。继续钻进安装下根管棚。7）连接注浆设备开始注浆：在管棚尾部旋转上注浆接头，连接注浆管路及注浆泵，配制浆液开始注浆。图5-1-16 自进式管棚施工工艺流程图(4）施工注意事项 1）管棚需按设计位置施工，注意运用测斜仪钻孔偏移度测量，严格控制管棚打设方向，并做好每个钻孔地址记录； 2）为了保证管棚及小导管的支护效果，尽量减小管棚的外插角，钢管尾部应与钢架焊

25、接。 3）管棚内采用水泥砂浆充填，以增强管棚强度。4）管棚钻进就位后进行注浆。浆液采用水泥砂浆。注浆参数应根据现场试验予以调整。为了防止注浆过程中发生串浆，每钻定一根，注浆一根，然后再进行下一根管棚的施工。1.3.2.7型钢钢拱架钢拱架在现场制作平台上就地加工，人工就地安装成型，机械配合。（1）工艺流程施工工艺流程见图5-1-17所示。图5-1-17 钢拱架施工工艺流程框图（2）工艺要点安装前分批按设计图检查验收加工质量，不合格禁用；清除干净底脚处浮渣，超挖处加设钢（混凝土）垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔；按设计焊连定位筋及纵向连接筋，确保安装质量；严格控制中线及标

26、高；拱架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与拱架密贴；确保初喷质量，钢架在初喷后架立。1.3.2.8 F7断层带采用组合钢模一次支护衬砌（1）采用组合钢模板衬砌，根据设计，隧洞衬砌根据新奥法原理在初期支护完成后适时进行。（2）混凝土衬砌时间在围岩量测净空变化速率小于0.2mm/d，变形量已达到预计总量的80%以上，且变形速率有明显减缓趋势时进行。（3）混凝土采用水平分层、对称浇筑，控制浇筑混凝土的速度和单侧浇筑高度，单侧一次连续浇筑高度不超过0.5m，两侧高差不超过1m。输送软管管口至浇筑面垂直距离即混凝土自落高度控制在1.5m以内，以防混凝土离析。混凝土浇筑必须连续，若超过允许间歇时间，要

27、按施工缝处理。施工缝处浇筑混凝土前必须进行冲毛或凿毛处理。（4）振捣选用的振捣器，其频率、振幅、振动速度等参数视混凝土的塌落度及骨料颗径而定；振捣器不得碰撞模板、钢筋和预埋件。灌注施工采用边顶拱一次灌注成型，当混凝土灌至墙拱交界处时，间歇约1h，以便于边墙混凝土沉实。拱圈封顶时，随拱圈灌注及时捣实。（5）钢筋在洞外加工棚内制作，人工在钢筋台架上完成安装钢筋工作，安装钢筋时，钢筋位置和混凝土保护层厚度不小于5cm。（6）衬砌拆模时混凝土强度不得低于5Mpa，并根据湿度情况进行养护，养护时间满足砼强度要求。2 检修洞室、刀盘更换洞室、拆卸洞室施工2.1洞室施工方案2.1.1检修洞室TBM2检修室钻

28、爆法开挖里程28+242.0028+282.00，该段属于中山地貌，地形起伏大，地面高程2641-2918m。围岩为汗吉氖组灰绿色厚层-中厚层凝灰质粉砂岩、粉砂岩、玄武岩等，此段具备岩爆条件，类围岩。检修洞室长40m，TBM开挖至28+282.00里程后，将TBM后退40m，用钻爆法进行上部扩挖和支护，扩挖尺寸为：拱顶向上扩挖2m，宽度5m，检修洞室示意图如图5-1-18所示。图5-1-18 检修洞室示意图2.1.2刀盘更换洞室根据招标文件技术部分的说明，刀盘更换洞室设置在里程26+20026+160。TBM掘进至26+160.00后，TBM后退40m，然后在TBM刀盘前部，进行洞室顶部扩挖和左下侧扩挖，顶部扩挖高2m，长12m，左下侧扩挖出临时放置刀盘边块洞室（径向扩挖宽5m，高2.5m，纵向长10m），同时在洞室扩挖末端扩挖半径3.4m，宽2m的更换刀盘弧槽。刀盘更换洞室示意图如图5-1-19所示。图5-1-19 刀盘边块更换洞室示意图2.1.3拆卸洞室根据招标文件技术部分的说明，拆卸洞室暂定开挖里程23+600.0023+640.00，TBM完成隧洞掘进后，在此进行拆卸。为满足TBM主机的拆卸需要，TBM掘进到达设计里程后，在TBM后配套尾部利用钻爆法进行顶部扩挖，扩挖尺寸为：长度40m，拱顶扩挖宽度6m，扩挖高度为2m