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汉中市石门水库灌区沥水沟渡槽震后改建工程风化
点击次数:16466次    发布时间:2012/9/27

汉中市石门水库灌区沥水沟渡槽震后改建工程风化千枚岩斜孔开挖技术方案
2012-9-27   来源: admin   浏览次数:840【字体: 】  
  工程概况
      石门水库灌区沥水沟渡槽位于陕西省汉中市褒河的沥水沟口,距汉中市约16km,距河东店镇约1km。
本标段设计有边墩2个,每个边墩下有斜井柱2个,直井柱2个,斜井柱与水平面的夹角为50.73°,设计砼标号为c25w4f50,斜井柱设计直径为2.7m,桩长为18m。
本工程所在地主要为千枚岩,岩质破碎,因此,开挖过程中,按照设计要求,及时采用钢拱架和喷锚进行支护。开挖采用先开挖井口,并对井口进行固化封锁井口,然后搭设井架,钻爆法开挖井身。出渣采用5t卷扬机牵引吊斗将开挖渣料运输至井口外,然后用装载机收集,自卸汽车配合集中堆放至指定地点,作为回填用料。
  施工准备
1、施工机械设备:
     pc240挖掘机1台,zl30装载机1台,自卸汽车5台,yt-28型手风钻6台,风镐4台,5t卷扬机1台,10m3空压机1台,喷浆机1台,0.4m3砼搅拌机1台,bx-400电焊机1台,钢筋切断机1台,钢筋弯曲机1台,钢筋调直机1台,25t汽车吊1台,2.2kw砼振动棒1台,砼搅拌运输车8台。
2、检测试验器具:
nts—352全站仪1套,ds3水准仪1台,坍落度仪1套,试模3组,5米塔尺2把,50米钢尺1把,手锤1把,测绳1把。
  施工工艺、方法
1、测量定位
     本工程斜井柱设计轴线与水平线的夹角为50.73 o,为保证正确的斜度和进尺方向,在每个斜井柱井口埋设坐标控制点,采用全站仪极坐标法放样每一开挖进尺(按照0.5m进尺进行控制测量)的斜井柱的轮廓线(见下图),并采用红油漆在岩面进行标记,在钻孔爆破时,利用水平尺及吊线锤校核手风钻的钻杆角度,使其进尺方向正确。
      每一进尺爆破出渣完毕后,利用全站仪坐标法进行开挖断面轮廓线的三维坐标数据测定,并与设计开挖轮廓线的坐标数据进行差值计算,对井柱径向严格控制超挖,不允许出现欠挖。
2、开挖方法 
      斜井柱开挖采用光面爆破,全断面一次开挖成型的钻爆法开挖施工。开挖前,做好井口区域的截、排水设施,在井台上部采取遮挡措施,防止杂物掉落,做好坡面防护。
每个边墩两个斜井柱同时进行开挖,开挖遵循“短进尺,弱爆破,分段起爆,降低最大一段药量”的原则施工,对于千枚岩的特别破碎,不易成洞洞段,可视情况进行超前支护后,再全断面开挖。
每个工作面拟布置3台yt-28型气腿式手风钻于工作面进行钻孔作业,上半部钻孔时搭设简易施工台架。供风由布置于洞口处附近的10m3电动空压机供给。供水通过洞外供给。
2.1 爆破设计
本设计以2.85m×3m马蹄形断面进行。
斜井柱开挖按光面爆破要求进行钻爆设计,周边眼使用小直径光爆炸药,炮眼间距45-55cm。采用间隔装药。,非电毫秒导爆管雷管引爆导爆索,通过导爆索传爆起爆炸药,孔口用炮泥堵塞。炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布,炮孔痕迹保存率达到80%以上,保证开挖面与设计轮廓线一致,径向超挖值和开挖岩面的起伏差均小于200mm,平均小于100mm。围岩中不得有明显震动裂隙,不得有欠挖。
掏槽眼、辅助眼采用连续装药,非电毫秒导爆管雷管起爆,φ32mm×200mm 2#岩石硝铵炸药。装填系数0.7-0.85。
考虑围岩的夹制力,每循环进尺控制在1.0米左右,掏槽型式采用直线方式,确保掏槽效果。
按照钻爆设计图准备好爆破材料,装药前先用高压风清孔,检查钻孔是否堵塞或塌孔,然后按划定的区域装药连线,各负其责。装药顺序先上后下,先两侧后中间。导爆管连线采用“一把抓”法,配两个起爆雷管,装药结束经安全检查后起爆,各步骤按《塑料导爆管非电起爆操作原则》进行。
设计炮眼布置图
炮孔布置:
  ⑴掏槽孔:采用锥形掏槽,布置4个孔,孔口所在圆圈直径0.8m,孔底间距0.3m,孔深1.3m。
  ⑵中空孔:布置在圆心位置,孔深1.5m,孔径等于或大于其他炮孔。
  ⑶辅助孔:布置在掏槽孔与周边孔之间,距周边孔轮廓线0.5m,孔深1.2m,共布置10个孔。
   ⑷周边孔:布置在设计轮廓线上,当岩石比较软弱破碎时,其位置可朝圆心方向调整10-15cm,孔深1.1m,共布置16个孔。
以上各类炮孔共计31个,累计钻孔进尺36.3m。
药量:
选取炸药单耗q=2.0 kg/m3,每次爆破总药量q=qv=2.0×7.22=14.44kg。
⑴   槽孔:单孔药量0.75kg(装药长度1.0m,炮孔装药系数0.77),4孔共装药3kg;
⑵中空孔:装药量0.3 kg(装药长度0.4m);
⑶辅助孔:单孔药量0.45kg(装药长度0.6m,炮孔装药系数0.5),10孔共装药4.5kg;
⑷周边孔:单孔药量0.375kg(装药长度0.5m,炮孔装药系数0.45),16孔共装药6kg;
以上31个孔总装药量13.8kg,相当于单耗1.91kg/m3
起爆网络
   采用毫秒差导爆管雷管起爆网络,各类炮孔所用毫秒延期雷管段别及延时见表1。
表1起爆雷管段别及延时
起爆顺序
炮孔类别
炮孔个数
毫秒延时
雷管段别
延时(ms)
备注
1
掏槽孔
4
2
25
 
2
中空孔
1
3
50
 
3
辅助孔
5
5
110
 
5
6
150
 
4
周边孔
8
7
200
 
4
周边孔
8
8
250
 
支护采用风钻打孔,人工安装钢拱架、锚杆和挂网,喷浆机喷射混凝土施工。井壁均匀喷射c20砼,厚度150mm。
爆破孔采用yt-28气腿式手风钻钻孔,人工制作简易作业平台,毫秒微差非电雷管爆破。爆破方法采用光面爆破或预裂爆破,爆破的主要参数通过爆破试验确定,施工中根据爆破效果进行调整,以确定最优爆破参数。
2.2出渣
由于斜井开挖断面较小,洞内出渣采用5t卷扬机牵引人工翻斗车方式进行,翻斗车运输出井口外集中后装载机装车,自卸汽车运输至指定地点。
2.3钢拱架及喷锚支护
施工过程中采用钢拱架及时支护,钢拱架间距为0.8m(中到中)。
2.3.1施工工艺流程
2.3.2 钢拱架施工方法
设计采用i16工字钢支撑。钢拱架在洞外按设计尺寸加工成型,洞内安装在初喷混凝土之后进行,与定位系筋及锚杆焊接,钢架间采用喷混凝土填平,钢架必须支撑在牢靠的基础上,架立时保持铅垂,当钢架和围岩之间空隙过大时设混凝土垫块,用混凝土喷填。
2.3.1.1钢拱架的制作
钢拱架在钢筋加工棚制作采用冷弯制作,钢架采用分段制作,试拼合格后,运至现场安装。
2.3.1.2钢架的安设
安装工作包括定位测量、安装前的准备、安装。为保证钢架安设质量,在锚杆施工时,应使锚杆尽量靠近钢架位置,以便将钢架与锚杆头焊接成整体。
a、定位测量
首先测定出轴线,确定高程,然后再测定其横向位置。
b、安装前的准备工作
运至现场的单元钢架分单元堆码编号,安设前进行断面尺寸检查,及时处理欠挖,保证钢架正确安装,钢架外缘预留5cm的保护层,安设拱脚或拱墙钢架前,清除垫板下的松渣,将钢架置于原状基岩上,在软弱地段采用拱脚下垫钢板的方法,并施作锁脚锚杆。
c、钢架安设
钢架与喷混凝土之间紧贴,在安装过程中,当钢架与围岩之间有较大的间隙时安设混凝土垫块,垫块数量不大于10个。
2.3.1.3控制要点
a、加工钢架,应做到尺寸准确,弧形圆顺,型钢中心与轴线成后,接头处相邻两节圆重合,连接空位准确。
b、钢架加工后先试拼,检查有无扭曲现象。
c、钢架的焊接应符合钢材焊接规定。
d、加工成型的钢架应圆顺;允许偏差位:拱架失高及弧长 20mm,架长±20mm。
e、钢架组装后应在同一平面内,断面尺寸允许偏差位±20mm,扭曲度位±20mm。
2.3.3  喷锚施工方法
2.3.3.1锚杆
本工程斜井柱设计为φ25锚杆,长2.0m,间排距1.0×1.0m,锚杆类型为全长粘结型砂浆锚杆,钻锚杆孔前应根据设计要求和围岩情况定出孔位做出标记。
锚杆孔采用岩石电钻和手风钻造孔,采用长短杆循环钻进,水泥砂浆锚杆孔深允许偏差宜为50mm ,锚杆孔距的允许偏差为150mm。
采用先注浆后安装锚杆法施工。钻孔时要控制孔位、孔向、孔径、孔深符合设计要求。一般要求孔位误差不大于20cm,孔向尽可能垂直岩层的结构面,孔径比锚杆直径大10mm左右。
锚杆与邻近钢拱架尽量焊接,以提高整体性能。
2.3.3.2挂钢筋网
钢筋网一般在锚杆施工完成之后安设,但如遇到围岩松散地层,拱部易坍塌或掉块,为了给作业人员提供防护,可先施作钢筋网,钢筋网采用ф6钢筋,事先加工制作成2×2m的方片,网格尺寸为20×20cm。施工时运至工作面进行焊接安装,钢筋网加工制作及安装时应注意:
①钢筋加工时要进行调直,除锈、去油污、确保钢筋质量要求。
②钢筋网宜在岩面喷射一层混凝土后铺设钢筋,与壁面的间隙宜为30mm
③钢筋网铺设时,应随砼初喷面起伏状敷设,并与壁面接触紧密。
④钢筋网的节点与锚杆接点采用电焊的办法焊接牢固。
⑤开始喷射时应减小喷头与受喷面的距离,并调节喷射角度以保证钢筋与壁面之间混凝土的密实性。
⑥喷射中如有脱落的混凝土被钢筋网架住应及时清除。
2.3.3.3喷混凝土
搅拌混合料采用强制式搅拌机,搅拌时间不小于2min。原材料的称量误差为:水泥、速凝剂±2%,砂石±3%;拌和好的混合料运输时间不得超过2h;混合料应随拌随用。
喷射作业现场应做好下列准备工作:
a 拆除作业面障碍物、清除开挖面的浮石和墙脚的岩渣、堆积物。
b 用高压风水冲洗受喷面,对遇水易潮解、泥化的岩层,则应用压力风清扫岩面。
c 埋设控制喷射混凝土厚度的标志。
d 喷射机司机与喷射手不能直接联系时,应配备联络装置。
e 作业区应有良好的通风和足够的照明装置。
f 喷射作业前应对机械设备、风水管路、输料管路和电缆线路等进行全面检查及试运转。
g 受喷面有滴水淋水时喷射前应按下列方法做好治水工作:
① 有明显出水点时可埋设导管排水
② 导水效果不好的含水岩层可设盲沟排水
h 采用湿法喷射时,宜备有液态速凝剂,并应检查速凝剂的泵送及计量装置性能。
i 喷射砼作业前,清理受喷面并检查断面尺寸,保证尺寸符合设计要求。喷射砼作业人员佩带好作业防护用具,确保工作质量及安全。
j. 喷射砼在开挖面暴露后立即进行。
k. 分层喷射时,后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h 后再进行喷射时,应先用风水清洗喷层表面。
l. 喷射砼终凝2h后开始洒水养护,洒水次数应以能保证砼具有足够的湿润状态为度;养护时间不得少于14d。
m.喷射砼表面应密实、平整,无裂缝、脱落、漏喷、空鼓、渗漏水等现象,不平整度允许偏差为±3cm。

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