施工管理取水隧洞主洞段岩爆区专项施工措施.docx

1、施工管理取水隧洞主洞段岩爆区专项施工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1.1、概述向家坝水电站灌区北总干渠取水口与向家坝水电站左岸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、钢拱架和钢筋格栅等。 北总干渠首部枢纽建筑物由进口闸室段、

2、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。2、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+412。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

3、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。3、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

4、;(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（1)向家坝灌区工程北总干渠首部取水隧洞工程施工招、投标文件；（2）向家坝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

5、国环境保护法(1989。12);水利水电施工组织设计规范SDJ33889；水工建筑物地下开挖工程施工技术规范DL/T50991999;土石方爆破施工及验收规范（GBJ20189）；水工混凝土施工规范SDJ20782；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/T51352001；爆破安全规程GB67222003；水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范SDJ5785；喷射混凝土施工技术规程YBJ226-91。（4）设计依据的有关规程、规范；（5）向家坝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）;

6、（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）。三、施工计划3.1、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。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

7、.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月份开始隧洞混凝土衬砌,于2017年底基本完成。3.2、物资计划 N1主洞石方开挖施工主要设备配置见表1：表1 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YTP28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 2 4自卸汽车15t台 5红岩/华威 5全站仪莱卡台 1 6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2 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YT

8、P28台 8天水风动机械厂 2支护台车台 13喷护台车MEYCO SUPREMAN台1 4喷护机台 1 5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 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 1 9汽车东风平板台210汽车吊QY8台 1浦沅11潜孔钻YQ-100B台 5四、施工工艺技术4.1、技术参数4.1。1、地质情况向家坝取水隧洞段为桩号北取0+536。23310+128。404m，为J12z、J2s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

9、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.

10、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.4.2、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： 图1 取水隧洞开挖施工工艺流程图4.3、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，

11、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

12、合装碴的需要。钻眼前，用红铅油准确地绘出开挖断面的中线和轮廓线，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

13、符合个使用掌子面爆破设计要求。掏槽孔孔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

14、应严格按钻爆设计实施,注意导爆索的连接方向和连接点的牢固性. 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

15、给不得少于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素混凝土封闭开挖岩面，厚

16、5cm。4.3。8、出渣经安全检查和处理之后，确认施工环境安全，可进行爆破石渣装运，石渣开挖采用装载机、反铲配合自卸汽车出渣。石渣运至监理、业主指定的弃渣场进行堆放。4.3.9、锚杆、钢筋网、钢拱架施工北干渠引水隧洞开挖中围岩类别主要为、类围岩。岩爆区顶拱120范围内系统锚杆采用25的二级钢支护，L4。5m，其余系统锚杆采用22的二级钢，L3.0m。按设计要求，在开挖面上准确画出需施设的锚杆孔位.如果成孔困难,则采用自进式中空注浆锚杆。然后注浆,注浆前导管孔先检查是否达到标准，然后按设计比例配浆，采用电动注浆机压注浆，注浆压力为0.51.0MPa，一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。当注浆压

17、力达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆。检查注浆质量，合格后，用专用螺帽将锚杆头封堵，以防浆液倒流管外。挂网钢筋及钢拱架首先在洞外钢筋场按一定长度进行统一加工，由自卸汽车运至施工工作面，人工在施工台车上按照设计要求8200200的间排距进行现场编制、安装，网的安装位置距基岩面23cm，挂网钢筋首先焊接在锚杆上，再人工逐一对钢筋接头进行焊接，网片尺寸不应小于2m1.5m，网片间搭接长度不小于20cm。围岩采用I16钢拱架进行支护，岩爆区钢拱架支护间距为1.0m，钢拱架纵向联系筋间距0。5m.钢拱架锁脚锚杆两端各采用222二级钢，L3。0m。4.3。10、喷护混凝土施

18、工喷砼前,用高压水枪将岩面冲洗干净,清除岩石碎屑和松动的岩块，并保持湿润。经监理验收合格后，开始喷射混凝土施工，喷砼混合料在洞外按配合比配料制备,经自卸汽车运至洞内集料斗中，人工上料至喷护机料斗中，人工手持喷头分层、分段喷砼,达到规范要求的质量和厚度.胶管有效长度20米，喷砼分段洞长以单循环长度为一段，检查合格后，方可进行下一循环作业。喷砼施工一般按自下而上的顺序进行,边墙每层喷砼厚度控制为57cm，顶拱每层喷砼控制为45cm.喷砼终凝后,人工进行喷水或洒水养护，保持砼面湿润，直至养护期结束。 五、施工安全保证措施5.1、组织保障为确保隧道开挖顺利通过岩爆区地段，根据隧道内岩爆特点,特成立“北

19、干渠隧道岩爆区施工应急领导小组”，负责岩爆区施工管理、现场协调和指挥，负责岩爆区隧道施工方案的实施,领导小组名单如下：5.1。1、应急领导机构北总干渠应急领导小组为：组长：张建山常务副组长:谭跃飞副组长：万 浪、孟德志、费江平、唐国安、刘 争、周建林、周亚军、张开广、张耀华成员：程鹏军、余天河、乐运红、王小勇、姜海龙、沈金洲、李金波、梅 涵、刘科军北总干渠领导小组下设应急办公室，梅涵兼应急办公室主任,黄崟为应急办公室副主任。职责：应急办公室主要职责是传达应急领导小组的指令，对外联系业主、监理单位的应急办公室,负责召集协调各应急专业组的统一行动，及时了解、掌握岩爆区的最新进展。5.1.2、 应急

20、指挥机构5.1.2。1 现场指挥组组 长：梅 涵、黄 崟副组长：刘金华、张新星、成 员：路运斌、何 瑛、付建辉职 责：负责组织与指挥整个事故现场的抢救工作，向各应急小组调配应急所需的资源(人力、物力、资金）并对突发事件的应急响应工作做出决定.5。1.2.2 抢救疏散组 组 长：夏丽均副组长：刘海舟、方大双成 员:姚子宇、杨 扬、胡武斌、周 宇职 责：负责组织抢救受伤人员、疏散物资材料、汽车、设备工作，了解事故现场需要抢救人员的数量和抢救地点、危险程度并具体组织抢救疏散.负责车辆及相应工具的供应，通过各种方法了解事故现场全面情况及其变化,及时向现场指挥组 提供真实可靠的情况. 5。1。2。3医疗

21、救护组组 长：陈建成 员：邢杏、邢崇职 责：主要负责组织抢救伤员的应急救护工作。 5。1。2.4安全警戒组组 长：韩秀祺组 员：王钊 职 责：负责现场警戒工作、禁止无关人员进入、做好事故现场保护工作。5。1。2。5技术保障组组 长:陈靖敏组 员：何乃晋 职 责:负责事故应急处理技术工作，给予事故应急处理技术支持。5。1。2.6后勤供应组组长：罗志平成员：何 康职责:提供和检查抢险人员的装备和安全防护；及时提供后续的抢险物资；迅速组织后勤必须供给的物品,并及时输送 后勤物品到抢险人员手中。5。2、应急预案及技术措施加强超前地质预报,对岩爆出现的可能性与等级进行预测，以便施工时提前采取相关措施防范

22、.加强光面爆破，提高光面爆破效果，降低瞬发性的岩爆。加强初期支护，延缓岩爆应变释放的强度和频率。采用喷雾和高压水进行冲洗岩壁，进一步释放岩爆应变能量。5。2.1、做好超前地质预报在施工时，一方面可直接根据施工掌子面的地质条件，如岩体结构面产状、岩体的破碎程度、岩石的变质程度、岩体强度及地质应力等，再结合设计岩爆地段,对掌子面前方的岩体条件、产状及完整性进行预测，用以指导采取预防措施。另一方面,按设计要求，采用超前探测孔和TSP地质预报对前方地质进行探测，得出数据后，进行地质预测，在开挖中结合掌子面地质情况应证和纠正；并不断提高预测水平。5。2。2、 喷洒高压水爆破后立即向工作面及以后约15m范

23、围内隧道周边喷洒高压水，以改变岩石表面物理力学性质,降低岩石脆性、增强塑性,以达到减弱岩爆剧烈程度的目的。另外将围岩表面冲洗干净也便于进行检查，此法一般用于轻微或中等程度岩爆.5。2.3. 改善岩爆区的施工方法（1)采用光面爆破技术，在岩爆区范围内周边眼间距控制在30cm以内，采用隔眼装药，堵塞炮泥，增加光爆效果，以达到开挖轮廓线圆顺.尽量避免凹凸不平造成应力集中，以达到减弱岩爆的发生.(2)调整钻爆设计，采用“短进尺，弱爆破.改其为浅孔爆破,缩短循环进尺，减少一次用药量。拱部采用小药卷光面爆破措施，拉大不同部分炮眼的雷管段位间隔,从而延长爆破时间，减少对围岩的爆破扰动,减少爆破动应力的叠加，

24、控制爆发裂隙的生成，避免由于爆破诱发岩爆，从而降低岩爆频率和强度。（3）预先在工作面有可能发生岩爆的部位有规则地打一些空眼,不设锚杆而注水,以便释放应力，阻止围岩达到极限应力而产生岩爆。5.2.4人员、设备安全防护预计有弹射可能岩爆发生时，施工人员须配发钢盔(含面部护罩）等，掌子面加挂钢丝网。增设临时防护设施，为主要设备安装防护网和防护棚架；岩爆剧烈时，应采取躲避措施,直到岩爆平静;严格巡回撬顶，及时清除爆裂的危石，确保施工人员安全.5。2。5加强支护岩爆危害性较大，现场各级管理人员和作业人员应认真对待岩爆现象，收集各种岩爆迹象，为正确、及时判定岩爆提供详实的一手资料，由设计单位及时对围岩预判

25、定性，岩爆区加强支护严格按照（向北取-水道）字 第XJB/1219-20号设计通知相关技术要求施工。5.3、岩爆现象辨识（1）岩爆现象:在极高地应力和高压力地段，坑壁岩石象炸弹一样突然飞出,并伴随着巨响,气浪和震动，破坏洞身工程设施或造成人身伤亡事故.轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象.严重的可测到4.6级的震级 ,一般持续几天或几个月.（2)岩爆辨识的观测方法：岩体在钻孔过程中或爆破后出现深部或浅部爆裂声或伴随着呈片状剥离掉块和岩体自行辟裂现象时，一般情况下，可先考虑有岩爆的可能性；整体性较好、弹性脆性层状岩层层面某部位突然出现呈贝壳凹穴状（片状剥落）以及岩块弹射的情况等可认定为岩爆现象.5。

26、4、岩爆等级划分岩爆等级划分岩爆烈度轻微岩爆中等岩爆强烈岩爆剧烈岩爆分级依据围岩表层无声响或不易察觉的微弱响声,劈裂的岩块自由下落或松弛后下落，规模小，表现为岩坑较浅,爆落岩片尺寸小、数量少，多为破裂剥落型，/c0。30.5,对施工影响小。爆裂脱落、剥离现象较严重，岩屑或岩块向临空面弹出，伴有清脆爆裂声，表现为岩爆坑连续分布，规模较大，坑径可达数米，坑深一般小于2m，爆落岩石尺寸较大,数量多,多为弹射型及破裂剥落型，/c0.50.7，对施工有一定影响。岩爆时伴有巨响，具有锐利边棱的大小岩石碎片迅猛飞出，表现为岩爆坑连续分布，坑深一般都在2m以上,爆落岩石尺寸大,数量多,且造成围岩大面积开裂失稳

27、,严重威胁施工人员及设备安全，/c0.70。9,对正常施工及硐室影响大。剧烈的爆裂弹射甚至抛掷性破坏，有似炮弹巨响声,岩爆具有突发性，并迅速向围岩深部发展,影响深度可大于2m,/c0.9,严重影响甚至可以摧毁工程，释放的能量可相当于200多吨TNT炸药。严重的岩爆象小地震一样，可在100多公里之外测到,测到的最大震级为4。6级。注:/c与围岩强度比不同；其中，为地下工程围岩最大切向应力，c岩石单轴抗压强度。5.5、监测监控加强现场岩爆监测、警戒及巡回找顶，必要时及时躲避。组织专门人员全天候巡视警戒及监测.岩爆一般在爆破后2 h左右比较激烈,以后则趋于缓和，多数发生在050 m范围和掌子面处。从

28、地质方面来看，岩爆发生的地段有其相似的地层条件和共性条件,使短距离的预报成为可能。听到围岩内部有沉闷的响声时，应尽快撤离人员及设备。特别是强烈岩爆地段，每次爆破循环后,作业人员及设备均应及时躲避一段时间，待岩爆基本平静后,立即洒水喷混凝土封闭岩面，以保证后序作业的进行.巡视、警戒人员要对岩爆段，特别是强烈岩爆段岩石的变化仔细观察，发现异常及时通知，撤离施工人员及设备，以保证安全。5。6、安全防护措施(1）给施工人员配发钢盔、防弹背心;对主要施工设备安装防护棚架；掌子面架设移动防护架，防止岩块飞出伤人，有效地保护人员及设备安全。（2）增设临时防护设施，给主要的施工设备安装防护网和防护棚架,给施工人员配发钢盔等劳动保护用品，掌子面加挂钢丝网.(3)岩爆非常剧烈时,为了安全，应在危险距离范围以外，躲避一段时间，直到岩爆平静为止.（4）加强巡回撬顶,及时清除爆裂的危石,确保施工人员安全。（5）加强对施工人员岩爆知识教育,强化作业人员安全纪律教育以及岩爆常识，严格执行有关技术和安全操作规程；危险地段增设照明并设醒目标志.六、劳动力计划