【水利水電】陳靈利 教材精講班教案 23-第1篇-第3章-3.1.3-石方開挖技術(shù)-3.1.5-地下工程施工

3.1.3石方開挖技術(shù)一?開挖方法1.爆破法開挖石方的基本工序有: 1.鉆孔? 2.裝藥? 3.起爆? 4.挖裝 5.運卸等?2.爆破類型方法概念特點適用范圍優(yōu)點缺點(1)淺孔爆破孔徑小于75mm?深度小于5m

的鉆孔爆破操作簡單,便于控制開挖

面的形狀和規(guī)格生產(chǎn)效率較低適應各種地形條件(2)深孔爆破孔徑大于75mm?孔深大于5m

的鉆孔爆破鉆孔工作量較小,單位耗

藥量低,勞動生產(chǎn)率高,

并可簡化起爆操作過程及

勞動組織鉆孔設備復雜,設備費高大型基坑開挖和大

型采石場開采的主

要方法,深孔爆破

法一般適用于Ⅶ~XⅣ級巖石深孔爆破的主要參數(shù)有:臺階高度H?鉆孔直徑d?底盤抵抗線Wd?炮孔間距a和排距b?超鉆深度△H?鉆孔深度L?堵塞長度L2及單孔裝藥量Q?爆破類型—其他方法洞室爆破法專門設計開挖的洞室或巷道內(nèi)裝藥爆破嚴禁在設計建基面?設計邊坡附近采取洞室爆破法或藥壺爆破法施工預裂爆破法沿設計開挖輪廓鉆一排預裂炮孔,在開挖區(qū)未

爆之前先行爆破,從而獲得一條預裂縫達到保護保留巖體或鄰近建筑物免

受爆破破壞目的光面爆破法光面爆破是利用布置在設計開挖輪廓線上鉆一排光面爆破炮孔,在進行主體開挖部分的爆破,然后爆破設計開挖輪廓線上的光面爆破炮孔,將作為圍巖保護層的“光爆層”

爆除,從而獲得一個平整的洞室開挖壁面?二?基礎(chǔ)開挖1)基礎(chǔ)保護層厚度巖石基坑開挖遵循“自上而下分層開挖”的原則,主要采用深孔爆破?設計邊坡輪廓面采用控制爆破?由于爆破不可避免地對保留巖體產(chǎn)生損傷,形成爆破損傷影響區(qū),故在建基面(與水工建筑物直接相連的基巖面)以上應留有一定厚度的基礎(chǔ)保護層?保護層厚度由臺階爆破孔底以下的破壞深度的爆破試驗確定?不具備試驗條件時,可以參考《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》DL/T53892007所列值,見表?基礎(chǔ)保護層厚度巖體特性完整和堅硬的巖體較完整?較破碎和較堅硬的巖體破碎和較軟的巖體H/D253040注:H為保護層厚度,D為臺階爆破孔底部的裝藥直徑?2)保護層分層爆破開挖巖體特性完整和堅硬的巖體較完整?較破碎和較堅硬的巖體破碎和較軟的巖體第一層爆破孔孔底距水平建基面不應小于1.5m,藥卷直徑應小于40mm;應采用淺孔臺階爆破法第二層爆破孔孔底距水平建基面不宜小于0.5m爆破孔孔底距水

平建基面不宜小于0.7m第三層爆破孔不應穿過水平建基面爆破孔不應穿入距水平建基面0.2m的范圍內(nèi),剩余0.2m厚的巖體應進行撬挖爆破孔與水平建基面的夾角不應大于60°,藥卷直徑不應大于32mm?應采用單孔起爆方法?《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》DLT53892007推薦的保護層一次爆破開挖法有三種:(1)沿建基面采用水平預裂爆破,上部釆用水平孔臺階爆破或豎直淺孔臺階爆破?(2)沿建基面采用水平光面爆破,上部采用水平孔臺階爆破?(3)孔底無水時,可采用垂直(或傾斜)淺孔,孔底加柔性或復合材料(鋸末?發(fā)泡材料等)墊層的臺階爆破?三?爆破后檢查爆破后人員進入工作面檢查等待時間應按下列規(guī)定執(zhí)行:1.明挖爆破時,應在爆破后5min進入工作面;當不能確定有無盲炮時,應在爆破后15min進入工作面?2.地下洞室爆破應在爆破后15min,并經(jīng)檢查確認洞室內(nèi)空氣合格后,方可準許人員進入工作面?3.拆除爆破應等待倒塌建(構(gòu))筑物和保留建(構(gòu))筑物穩(wěn)定之后,方可準許人員進入現(xiàn)場?四?爆破有害效應控制1)爆破有害效應為防范和控制爆破飛石?爆破振動?空氣沖擊波,一般根據(jù)情況對安全控制距離進行計算,以便確定警戒范圍和安全保護措施?衡量爆破振動強度的參數(shù)包括位移?速度和加速度等,質(zhì)點峰值振動速度與建筑物的破壞程度關(guān)聯(lián)性較強,故普遍采用質(zhì)點峰值振動速度作為安全判斷指標?錨索灌漿?錨桿灌漿?噴混凝土的強度達到設計強度的70%以前,其20m范圍內(nèi)不允許爆破?沖擊波包括空氣沖擊波和水中沖擊波?空氣沖擊波超壓達到一定量值后,會導致影響范圍內(nèi)的建筑物破壞和人體器官損傷?空氣沖擊波的破壞范圍比爆破振動飛石破壞范圍要小,故工程爆破安全距離是由爆破振動和飛石控制?水下爆破產(chǎn)生的水中沖擊波對影響范圍內(nèi)的水中人員?船舶?水生物有損害?

2)飛石安全距離《爆破安全規(guī)程》GB6722-2014對飛石安全距離規(guī)定了最小值,部分指標見表?爆破飛石對人員的安全運行距離(露天巖石爆破)爆破方法最小安全允許距離(m)棵露藥包爆破法破大塊400淺孔爆破法破大塊300淺孔臺階爆破200(復雜地質(zhì)條件下或未形成臺階工作面時不小于300)深孔臺階爆破按設計,但不小于200洞(硐)室爆破按設計,但不小于300爆破公害的控制與防護措施有4個方面:(1)在爆源上控制,削弱公害強度?(2)在傳播途徑上控制,削弱公害強度?(3)在保護對象上進行防護,防止公害損傷(破壞)?(4)在管理措施上進行控制,防止公害損傷(破壞)?【強化練習】重要建筑物附近的基坑巖石采用爆破開挖時,應先進行()?【2016】A.淺孔爆破B.深孔爆破C.預裂爆破D.光面爆破答案:C解析:預裂爆破是沿設計開挖輪廓鉆一排預裂炮孔,在開挖區(qū)未爆之前先行爆破,從而獲得一條預裂縫?水工建筑物巖石建基面保護層可采用()爆破方法施工?【2020】A.分層B.分段C.分區(qū)D.分塊答案:A解析:本題考查的是建基面保護層爆破?建基面保護層可采用水平預裂?柔性墊層一次爆破法或分層爆破方法?可適應各種地形條件,便于控制開挖面的形狀和規(guī)格的爆破方法是()?A.淺孔爆破法B.深孔爆破法C.洞室爆破法D.光面爆破法答案:A解析:淺孔爆破法能均破碎介質(zhì),不需要復雜的鉆孔設備,操作簡單,可適應各種地形條件,而且便于控制開挖面的形狀和規(guī)格?小結(jié)3.1.4錨固技術(shù)一?錨固技術(shù)(一)方法在天然地層中的錨固方法以鉆孔灌漿的方式為主?在人工填土中的錨固方法有錨錠板和加筋土兩種方式?二?錨固的應用領(lǐng)域邊坡穩(wěn)定工程?深基坑工程與抗浮工程?抵抗傾覆的結(jié)構(gòu)工程?地下工程和沖擊區(qū)的抗浮與保護等?三?地下洞室的錨固錨噴支護包括:錨桿支護?噴射混凝土支護?鋼筋網(wǎng)支護?預應力錨索支護等?【強化練習】在天然地層中的錨固方法以()的方式為主?A.鉆孔灌漿B.帷幕灌漿C.固結(jié)灌漿D.接觸灌漿答案:A解析:在天然地層中的錨固方法以鉆孔灌漿的方式為主?3.1.5地下工程施工1.規(guī)模分類水工地下洞室按照傾角(洞軸線與水平面的夾角)可劃分為平洞?斜井?豎井三種類型?平洞:傾角小于等于6°斜井:傾角6°?75°;6°<緩斜井≤48°;48°<斜井<75°豎井:傾角大于等于75°地下工程按其斷面大小可分為小斷面?中斷面?大斷面和特大斷面五類?表3.1.4地下工程按斷面尺寸的洞室分類斷面分類斷面面積A（m2）跨度B（m）特小斷面≤10≤3小

斷

面10<A≤253<A≤5中斷面25<A≤1005<A≤10大斷面100<A≤22510<A≤15特大斷面>225>152.洞口開挖洞口開挖洞口開挖前,應對洞口巖體穩(wěn)定性進行分析,確定開挖方法?支護措施和洞口邊坡加固方案?洞口削坡應自上而下分層進行?洞臉開挖前應對開挖范圍外影響安全的危石進行處理,設置排水設施,必要時可在洞臉上方設置柔性防護網(wǎng)或加設擋石欄柵?隨坡面下挖,做好坡面和洞臉加固? 3.平洞開挖平洞開挖應根據(jù)圍巖類別?工程規(guī)模?工期要求?支護參數(shù)?施工條件?出渣方式等確定?采用預先貫通導洞法施工情況:(1)地質(zhì)條件復雜,需進一步查清;(2)為解決排水或降低地下水位;(3)改善通風和優(yōu)化交通開挖循環(huán)進尺應根據(jù)圍堰情況?斷面大小和支護能力?監(jiān)測結(jié)果等條件進行控制,在Ⅳ類圍巖中一般控制在2m以內(nèi),在Ⅴ類圍巖中一般控制在1m以內(nèi)?4.豎井和斜井開挖斜井與豎井開挖斜井開挖應綜合分析地質(zhì)條件?結(jié)構(gòu)布置?斷面尺寸?坡度?長度?交通條件等因素選擇開挖方法和施工設備?斜井傾角為6°~30°時,宜采用自上而下全斷面開挖?傾角為30°~45°時,可采用自上而下全斷面開挖或自下而上開挖;采用自下而上開挖時,應有扒渣和溜渣設施?傾角為45°~75°時,可采用自下而上先挖導井?再自上而下擴挖,或自下而上全斷面開挖?5.掘進機開挖全斷面隧洞掘進機(簡稱TBM)是一種專用的開挖設備,它利用機械破碎巖石的原理,完成開挖?出渣?襯砌?回填灌漿等工序的平行連續(xù)流水作業(yè),連續(xù)不斷地進行掘進?按照破碎巖石的方法,