第九章--洞室开挖与支护施工

第九章施工支洞工程9.1 概述9.1.1 布置概述本标段共设置4条施工隧洞，分别为交通洞、通风洞、自流排水洞和7#施工支洞。

本标段隧洞施工布置分别如下：（一）交通洞交通洞洞口与下库右岸公路(1#公路)相连，全长1510m(桩号J0+000.000m～J1+510.000m)，最大纵坡为7%。

起点位于主厂房安装间右侧边墙高程330.800m处，终点位于下库右岸公路高程419.000m处。

洞采用城门型断面，断面净尺寸为8.5m ×7.5m(宽×高)。

Ⅱ类围岩采取顶拱系统锚杆+喷混凝土支护型式；Ⅲ类围岩采取系统锚杆+挂网喷混凝土支护型式；Ⅳ类、Ⅴ类围岩采取系统锚杆+挂网喷混凝土+钢支撑(钢筋格栅或型钢拱架)+混凝土衬砌的复合支护型式。

洞路面采用混凝土路面，路面混凝土依次为10cm厚混凝土整平层，20cm厚一期混凝土路面。

（二）通风洞通风洞与下库右岸公路(1#公路)相连，全长1216.539m，最大纵坡8%。

洞口布置在下水库进出水口高程421.000m平台上游边坡处，终点位于主厂房左侧墙高程346.150m处。

洞采用城门型断面，断面尺寸为7.5m×6.5m(宽×高)。

Ⅱ类围岩采取顶拱系统锚杆+喷混凝土支护型式；Ⅲ类围岩洞段采取系统锚杆+挂网喷混凝土支护型式；洞口及Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段采取系统锚杆+挂网喷混凝土+钢支撑(钢筋格栅或型钢拱架)+混凝土衬砌的复合支护型式。

洞路面采用混凝土路面，依次为10cm 厚混凝土整平层，20cm厚混凝土路面。

（三）自流排水洞自流排水洞洞口位于进场公路K5+000～K5+020之间底部大梧溪河右岸的岸坡上，全长3593.886m，坡度为1.25‰。

洞口高程为293.500m，尾部(地下厂房端)接厂周底层排水廊道右侧，高程298.000m。

自流排水洞断面采用城门型断面，断面净尺寸为3.0m×2.9m(宽×高)。

Ⅱ类围岩采取锚杆(随机)+素喷混凝土支护型式；Ⅲ类围岩采取系统锚杆+素喷混凝土支护型式；Ⅳ类采取系统锚杆+挂网喷混凝土+混凝土衬砌复合支护型式；Ⅴ类围岩、洞口及穿进场公路底部段采取系统锚杆+钢支撑(钢筋格栅或型钢拱架)+混凝土衬砌的复合支护型式。

洞巡视道路宽1.5m，两侧排水沟宽各0.75m。

（四）7#施工支洞7#施工支洞与乡道Y318相接，洞口位于上坪冲沟左岸岸坡上，全长600.454m，坡度为4.71%。

洞口高程为324.000m；支洞尾部接自流排水洞(桩号P1+755.566m)，底板高程295.698m。

支洞断面采用城门洞型，断面净尺寸为3.0m×3.0m(宽×高)。

Ⅱ类围岩采取锚杆(随机)+素喷混凝土支护型式；Ⅲ类围岩采取系统锚杆+挂网喷混凝土支护型式；Ⅳ类采取系统锚杆+挂网喷混凝土+混凝土衬砌复合支护型式；Ⅴ类围岩采取系统锚杆+钢筋格栅+混凝土衬砌的复合支护型式。

洞车行道路宽2.75m，排水沟宽0.25m。

本标段施工支洞特性见下表。

表9.1-1 施工支洞特性表9.1.2 地质概述（一）交通洞工程地质条件交通洞全部置于花岗岩岩体中，沿线地质构造较简单，无大的断层通过，进口段节理裂隙发育，对洞室的稳定性影响较大。

洞身段围岩多呈微风化至新鲜，交通洞成洞条件和洞室围岩稳定性总体较好，局部地段存在由节理及小断层(岩脉)组合形成的不稳定楔形体。

（二）通风洞工程地质条件通风洞洞身段围岩多呈微风化至新鲜，成洞条件和洞室围岩稳定性主要受岩体中分布的断层(岩脉)发育程度控制，总体较好，局部地段存在由节理及小断层(岩脉)组合形成的不稳定楔形体。

（三）自流排水洞工程地质条件洞线区沿线地质构造简单，构造形式主要为节理、小规模的闪长岩脉及断层。

节理裂隙主要为性、陡倾角裂隙，面多平整、粗糙，主要充铁锰质矿物。

沿线无滑坡、泥石流及较大松散堆积体等不良物理地质现象。

（四）7#施工支洞工程地质条件7#施工支洞下伏基岩为燕山三期的中粒黑云母花岗岩,全风化下限埋深一般为1m～5m；强风化下限埋深一般为2m～10m；弱风化下限埋深一般为5m～16m，未见其它不良地质体发育。

9.1.3 主要工程量概述主要工程量见下表。

表9.1-2 主要工程量表9.2 施工原则9.2.1 施工技术原则一、各隧洞开口前先进行锁口支护，进口段1.5倍洞径围短进尺、弱爆破开挖，确保洞室开口处稳定；二、不良地质段开挖遵循“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量”的原则进行；三、开挖过程中，要随时观察围岩类别、地质条件、节理裂隙、地下水渗漏等情况，进行必要的监测，及时记录并整理，以备查。

四、地下渗水、涌水等主要采用引、排、堵结合的方案，将积水集中至低处，由排水系统集中抽排至洞外；五、开挖过程中，要根据地质条件的变化及时调整爆破参数和支护形式，确保施工安全和质量要求。

9.3.2 施工重点、难点及对策一、施工重点、难点（一）为增加施工进度，洞室开挖长度在100m以后的爆破烟尘和施工设备废气排放量制约施工时间，特别是7#施工支洞位置距离自流排水洞洞口较长，通风散烟是本工程施工的重点和难点。

（二）在各隧洞间相交部位间应力集中，围岩稳定及施工安全问题突出，应采取措施确保施工安全和围岩的稳定，这也是本工程施工的重点和难点。

（三）防止隧洞断层、裂隙及地下水等都对施工产生不利的影响。

做好洞地下水引排和处理是本工程施工的重点和难点。

（四）如何优化爆破参数，控制爆破单响药量，特别是在不良地质洞段，控制爆破质点振动速度，确保围岩稳定、确保施工安全是本工程施工的重点和难点。

（五）支护和开挖在不同围岩中的施工方法控制，是保证施工支洞安全，使施工正常进行的关键，也是本工程施工的重点和难点。

二、施工技术对策针对上述重点、难点，根据施工技术总体规划，施工中主要采取以下对策：（一）严格按招标文件《技术条款》要求，合理设计在不同围岩时的开挖方案，施工生产由专人进行协调，确保洞室的整体稳定，减小围岩塑性变形。

合理安排开挖与支护，保证各类围岩开挖后按要求得到及时支护，确保洞室的安全。

（二）采用妥善的排烟措施。

交通洞、通风洞、自流排水洞和7#施工支洞均采用压入式机械通风方法，改善施工条件。

（三）对于断层和结构面影响带、不良地质段，以及经分析可能存在潜在的不稳定块体和掉块，在开挖前采取超前支护，先导洞兼探洞开挖，后扩挖成形，开挖完成后及时进行喷锚支护；对特殊（不可预见）的不稳定围岩，可根据设计及监理的要求及时进行加强支护。

（四）地下水防治措施地下水活动较严重地段，加强地质预报，采用截、堵、引、排的综合措施。

（1）一般地下水压力下的地下水处理施工中采用超前排水的方法。

一种方法为在地下水丰富区先开开挖导洞兼探洞，使地下水超前在导洞中排出，这样掌子面附近的地下水就会迅速减少。

另一种方法是在掌子面上，沿洞轴线方向，使用水平大口径钻机超前造孔，使大部分地下水沿造孔集中排出，改善掌子面前后的恶劣环境。

（2）高地下水压力下的地下水处理对于一般排水方法无法满足要求的高地下水压力下的地下水，结合本工程特点，根据地质超前预报成果，主要采取超前注浆封堵的方法，争取在开挖前封闭地下水通道。

（3）涌水时的安全措施在施工过程中应有专职的安全员对施工现场进行查看，一旦出现涌水情况应及时撤离现场，关掉高压电源；并及时处理涌水后的现场。

（4）涌水处理预案超前预注浆处理地下水是建立在超前地质预报基础上的。

但是，隧洞工程地质复杂多样，单靠目前的技术手段和方法，并不能对施工期所有地质情况做到精确预报，特别是对施工影响最大的地下水的预报，因此，对超前探测未探知的涌水、涌泥等地质灾害性给予足够重视，应事先准备好遭遇突发性涌水的施工预案。

（5）在7#施工支洞与自流排水洞交叉部位开挖时，采取合理的施工程序，保证洞室围岩的稳定。

具体程序如下：1）排水系统超前完成，降低围岩裂隙水压力，提高主体洞室围岩稳定性。

2）相交的洞室间的开挖进度安排应合理，并视交叉口围岩情况做好锁口锚喷支护、径向预裂和洞室支护等工作。

3）除在开口前按设计要求做好锁口和超前支护外，还要在交叉口二倍洞径洞段采取浅孔多循环、从小到大扩挖的方式开挖，以确保安全。

（6）为减小爆破对稳定性较差洞壁围岩影响，保证边墙的成型质量，采取措施针对围岩的开挖方式，并采用控制爆破技术，经过爆破试验确定合理的开挖方案，严格控制装药量，使爆破对岩石的影响减少到最低限度，确保岩壁不欠挖，超挖不大于招标文件要求。

岩壁开挖后，清除爆破产生的裂隙及松动岩石，清洁岩壁面，及时进行下一工序施工。

（7）洞口开挖及时进行相应的支护施工，确保洞口成形稳定。

9.3 开挖及支护施工9.3.1 施工简述本标段共需开挖的施工隧洞4条，由于围岩多以Ⅱ～Ⅲ类围岩，开挖支护可采用大体相似的开挖方式。

开挖支护严格遵循“短进尺、多循环、强支护、勤观测”的原则进行施工。

9.3.2 开挖支护施工方案一、Ⅱ～Ⅲ类围岩由于结构完整，采用YT28手风钻造孔，全断面掘进的方式进行开挖。

毫秒微差起爆，开挖边线周边光面爆破的方式，每循环进尺2.5m。

爆破孔连接详见附图9.3-01～03。

（一）Ⅱ类围岩主要为锚杆(随机)+喷素混凝土支护形式：交通洞喷100mm厚C25混凝土；顶拱系统锚杆Ф22，L=4000mm，外露50mm，1500×3000mm；通风洞喷50mm厚C25混凝土；顶拱系统锚杆Ф22，L=4000mm，外露50mm，1500×3000mm；自流排水洞喷50mm厚C25混凝土；顶拱随机锚杆Ф20，L=2000mm，外露30mm；7#施工支洞喷50mm厚C25混凝土；顶拱随机锚杆Ф20，L=2000mm，外露50mm；（二）Ⅲ类围岩主要为锚杆+喷素混凝土支护形式：交通洞挂网喷100mm厚C25混凝土；系统锚杆Ф22，L=4000mm，外露100mm，1500×3000mm；通风洞挂网喷100mm厚C25混凝土；系统锚杆Ф22，L=4000mm，外露50mm，1500×3000mm；自流排水洞喷50mm厚C25混凝土；系统锚杆Ф20，L=2000mm，外露30mm；1500×1500mm；7#施工支洞挂网喷100mm厚C25混凝土，钢筋网Ф6，200×200mm；系统锚杆Ф20，L=2000mm，外露100mm；1000×1500mm；（三）IV类围岩主要为喷素混凝土+钢筋网+衬砌混凝土支护形式：交通洞挂网喷150mm厚C25混凝土；钢筋网Ф6，200×200mm；排水带排距3000；系统锚杆Ф25，L=4000mm，外露100mm，1200×2400mm；C30钢筋混凝土衬砌厚500mm；通风洞挂网喷150mm厚C25混凝土；钢筋网Ф6，200×200mm；系统锚杆Ф22，L=4000mm，外露50mm，1200×2400mm；C30钢筋混凝土衬砌厚500mm；自流排水洞挂网喷100mm厚C25混凝土，钢筋网Ф6，200×200mm；系统锚杆Ф20，L=2500mm，外露300mm；1200×1200mm；C25钢筋混凝土衬砌厚300mm；7#施工支洞挂网喷100mm厚C25混凝土，钢筋网Ф6，200×200mm；系统锚杆Ф20，L=2000mm，外露100mm；1000×1500mm；C25钢筋混凝土衬砌厚400mm。