第18章地下洞室开挖施工18.1 概述18.1.1 主要施工项目及工程量本标段地下洞室工程施工项目主要包括：泄水坝段180m高程坝基排水隧洞、273m高程岸坡灌浆平洞开挖、支护及混凝土浇筑等。

本标段地下洞室工程施工平面布置见附图XJB/0562-T-18-01，主要特性见表18-1。

表18-1 地下洞室特性表本标段洞室工程开挖支护施工主要工程量见表18-2。

表18-2 地下洞室开挖支护施工主要工程量18.1.2 工程地质坝址位于向家坝峡谷河段出口处，河流大体自西向东流，河谷形态呈不对称的“U”型，底宽500m左右。

常年河水位266.50m时，主河槽在右侧，水面宽度160～220m，水深3～10m。

坝址河床基岩顶板的总体形态是下游高上游低、中间高两侧低。

河床基岩顶板略微倾向上游，并且在两侧存在较连贯的凹槽。

坝址区涉及的地层有三迭系上统须家河组(T3xj )、三迭系中统雷口坡组(T21)、侏罗系中下统自流井组(J1-2z)及第四系(Q)，其中在坝址区出露的基岩主要为三迭系上统须家河组（T3xj）的砂岩夹泥质岩石，系一套河湖、沼泽相沉积的砂岩、泥岩含煤地层，岩性岩相变化大，交错层理发育。

主要建筑物地基岩石（或围岩）以细至中粗粒砂岩为主，仅夹少量泥质岩石；两岸边坡部分涉及泥质岩石。

砂岩的主要矿物成分为石英、长石及岩屑，泥质岩石的粘土矿物以伊利石和绢云母为主。

坝址区最大的结构面为立煤湾挠曲核部的岩层陡倾带，是一个挤压破碎带，延伸长度达数百米。

该陡倾带斜穿坝基，在坝踵部位宽80m左右，坝趾部位宽约150m。

其次为一些小型断层，一般延伸200～300m，个别长500～600m，断层破碎带宽度多在1m左右，少数可达5～10m。

高程180m坝基排水洞围岩主要为砂岩，主要持力层是T32-2、T32-3、T32-4亚组，并穿过JC2-8夹层和f22、f23、f30断层。

围岩总体属中等透水（10Lu≤q ＜100Lu），透水性主要受断层、夹层和节理裂隙控制。

围岩水平埋深小（距坝基顶面20～50m），受结构面影响，岩体较破碎，渗透性较强。

围岩以Ⅱ类、Ⅲ类为主，局部为Ⅳ、Ⅴ类。

218.2 施工重点与难点（1）围岩条件差，存在Ⅳ、Ⅴ类围岩，在开挖过程中必须采取科学施工方法确保施工安全，同时加强围岩安全监测，建立安全预报制度，开挖过程中根据开挖部位和地质条件，及时根据要求设置安全监测点和围岩收敛监测断面，及时沟通信息，以便调整开挖钻爆程序和钻爆参数，减轻开挖爆破对围岩稳定的影响。

故软岩的开挖是本洞室开挖的首要重点和难点。

（2）坝基排水洞位于地下富水层，围岩渗透性较强，开挖过程中采取“以防为主、堵排结合、综合处理”措施，确保施工安全。

故加强防水处理，是本洞室开挖的重点之一。

（3）坝基排水洞距坝基顶面较近（约20～50m），排水洞开挖时（特别是楼梯间竖井）大坝正在进行混凝土施工，爆破振动对新浇混凝土影响较大，必须采取爆破控制措施防止对新浇混凝土的影响。

故爆破振动对新浇混凝土影响是本洞室开挖的重点之一。

（4）灌浆平洞进洞口位于右非5＃坝段建基面，出洞口与地下厂房第三层灌浆廊道平面交叉；坝基排水洞的横向交通洞与上、下游纵向排水洞及楼梯竖井和集水竖井交通洞与上游纵向排水洞存在平面交叉口，楼梯竖井、集水竖井和排水洞均存在立体交叉，岩隔墙厚度最小仅3.05m。

对这些特殊部位必须采取科学施工方法，在建基面洞口段、交叉口采取加强支护，开挖按照“短进尺、多循环”的原则施工，加强控制爆破和监测及数据反馈，确保安全施工。

故建基面洞口段、平面及立体交叉口等特殊部位的开挖，是本洞室开挖的重点之一。

（5）围岩系砂岩、泥岩含煤地层，同时排水洞布置弯道多、洞线长、断面尺寸小，其地下开挖作业的卫生标准以及通风、防尘和防有害气体(H2S、瓦斯等)的要求高，是本洞室开挖的难点之一。

（6）本地下工程包括洞挖和井挖，洞室开挖断面小，出渣困难，需多次转渣。

灌浆平洞拟采用3m3装载机端至洞口后再转至指定渣场，排水洞拟采用小型梭车运至施工竖井井底后转至罐笼再提升至井口，最后转至指定渣场。

故出渣困难是本洞室开挖的难点之一。

（7）泄水坝段深孔坝基固结灌浆（孔深40～70m）大部分穿过坝基排水洞，且固结灌浆与坝基排水洞开挖施工时段难以错开，同时存在爆破振动对新固结灌浆的影响。

为了保证大坝混凝土施工进度，采取先施工坝基排水洞30m范围以内的固结灌浆，同时控制单段起爆药量，减少开挖与灌浆施工之间的干扰；对于局部难以错开的洞段，采取在洞深衬砌后在洞内补灌的措施。

故深孔坝基固结灌浆与坝基排水洞开挖之间的干扰，是本洞室开挖的又一难点。

（8）泄水坝段坝趾帷幕线与坝基排水洞最小距离不足10m，如果洞挖进度滞后将导致部分洞段与帷幕施工存在干扰。

根据洞挖施工进度计划，拟采取优先施工泄水坝段左侧部位，错开施工干扰。

故坝趾帷幕与坝基排水洞开挖之间的干扰，也是本洞室开挖的难点之一。

18.3 开挖程序根据本工程的施工特点，施工程序按以下原则考虑：（1）273m高程灌浆平洞位于江面水位以上，截流后先进行通往洞口的施工通道开挖，洞脸开挖及锁口支护后进行主洞开挖支护。

（2）坝基排水洞在基坑排干水进行施工通道开挖，然后进行主洞开挖支护，楼梯间竖井在该部位大坝基岩面开挖至设计高程（205m）后先开挖支护上部至少10m范围（条件允许开挖支护完全部20m深度）；优先保证上游纵向排水洞开挖支护至楼梯间竖井，以改善洞内通风排烟条件。

（3）洞（井）口开挖施工前，采取锚杆锁口等有效防护措施，确保工程施工的安全。

（4）洞（井）随机支护施工紧跟开挖面，系统支护滞后开挖掌子面距离不小于30m，与开挖平行作业，不良地质带先进行超前支护，开挖后及时进行喷锚网钢支撑复合支护。

（5）由于洞（井）断面较小，为了减少施工干扰，混凝土衬砌在洞（井）开挖支护完成后施工。

（6）由于开挖地层含煤层，所有施工机械均装配防爆装置。

依据上述原则，本标洞（井）施工程序见图18-1：18.4 施工布置18.4.1 施工通道布置（1）273m高程灌浆平洞施工通道（2）180m高程坝基排水洞施工通道18.4.2 风、水、电供应布置（1）施工供风273m高程灌浆平洞采用20m3/h移动式电动空压机，排水洞采用DN100钢管接坝基和消力池开挖系统风管至主洞口，洞内采用DN50钢管跟进供风，作业面采用高压橡胶管供风。

（2）施工用水灌浆平洞和排水洞均采用DN80钢管接坝基开挖系统供水管至洞口，洞内采用DN50钢管跟进供水，作业面采用高压橡胶管供水。

（3）施工用电洞内用电分动力用电和照明用电两种，主要为洞内开挖支护和洞内施工照明用电。

灌浆平洞和排水洞洞室施工用电由坝基开挖施工供电系统供电。

进洞电线采用优质绝缘电缆，动力电缆和照明电缆分开敷设，用瓷壶固定在洞侧岩墙上。

地下施工照明按《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099的规定执行。

灌浆平洞及排水洞因环境较潮湿，为了保证安全，采用36V安全电压作为洞内照明电源。

在隧洞口安装220/36V、4kV A行灯变压器，在墙壁上敷设BLX－2×35导线，导线用瓷瓶固定在隧洞壁上。

每隔5m安装~36V、60W节能灯1盏。

在洞挖施工部位附近的洞壁上安装2套3.5kW的移动式金卤灯加强施工部位的照明，安装高度2.5m，电源线采用VV22-3×10＋1×6低压电缆。

在施工点适当位置布置应急灯，作为应急照明。

照明配电箱选用XXM型带漏电保护功能的产品。

18.4.3 施工通风、散烟和除尘灌浆平洞采用自然通风，排水洞根据开挖进度和施工实际情况，配置通风设施，拟配备2台55×2kW轴流式通风机。

风机布置在洞口，接φ800柔性风筒至洞挖作业面30m处进行压入式通风，风筒均挂在顶拱上。

除采用机械设备通风以外，再辅以综合治理措施：（1）所有施工挖、出渣机械均采用电力驱动，减少污染源；（2）距掌子面10m范围洒水除尘。

18.4.4 施工排水灌浆平洞主要利用坡降自流的方式将洞内积水排至洞外，而后经洞外排水系统排走。

排水洞采用7.5kW水泵将施工废水抽排至闸室交通洞排水沟排走。

18.5 施工方法及施工工艺说明18.5.1 洞挖施工本标隧洞均采取全断面开挖成型、支护跟进的施工方法，其施工程序和方法见投标文件附图。

采用YTP-28气腿式钻机在自制平台车上造孔，孔径φ42mm，孔深2.5m，掏槽孔和崩落孔采用φ32mm乳化炸药，连续耦合装药；周边孔采用直径φ25mm乳化炸药，间隔不耦合装药。

采用非电起爆网络，非电毫秒雷管和导爆管，导爆索传爆。

钻爆设计见投标文件附图，洞挖施工工艺流程见图18-2。

图18-2 循环施工工艺作业流程图18.5.1.1 测量放样（1）导线控制网测量采用LeicaTCR1102全站仪进行，施工测量采用LeicaDI2002红外光电测距仪配LeicaNI2水准仪进行。

（2）测量作业由专业人员实施，每个循环钻孔前进行设计规格线测量放样，并检查上一循环超欠挖情况，检测结果及时向现场施工技术人员进行交底。

（3）放样内容包括：隧洞中心线和顶拱中心线、底板高程、掌子面桩号（每隔10m在隧洞内侧打一条桩号线）、设计轮廓线、两侧腰线或腰线平行线、并按钻爆图破设计要求在掌子面放出炮孔孔位。

18.5.1.2 钻孔（1）由熟练的风钻手严格按照掌子面标定的孔位进行钻孔作业。

造孔前先根据拱顶中心线和两侧腰线调整钻杆方向和角度，经检查确认无误后方可开孔。

（2）分区分部位定人定位施钻，熟练的操作手负责掏槽孔和周边孔。

钻孔过程中要保证各炮孔相互平行，掏槽孔和周边孔严格按照掌子面上所标孔位开孔施钻，崩落孔孔位偏差不大于5cm，崩落孔和周边孔要求孔底落在同一平面上。

（3）炮孔造完以后，由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查，对不符合要求的钻孔重新造孔。

18.5.1.3 装药爆破（1）在钻孔工序开始时，按照爆破设计要求提前进行光爆药卷的加工、炮孔堵塞物加工成型（把沙灌入塑料袋并绑扎好）、各种规格药卷以及各种段别雷管的准备。

（2）炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞、和引爆线路的联接，由经考核合格的炮工，严格按监理工程师批准的钻爆设计成果进行施作。

（3）装药严格遵守安全爆破操作规程，装药前用风水冲洗钻孔，掏槽孔由熟练的炮工负责装药，周边孔采取空气间隔装药，导爆索串接。

（4）装药严格按照爆破设计图（爆破参数在实施过程中不断调整优化）进行，掏槽孔、扩槽孔和其它爆破孔装药要密实，堵塞良好。

（5）药装完后，由炮工和值班技术员复核检查，确认无误后，撤离人员和设备并放好警戒，炮工负责引爆。

（6）炮响20分钟后炮工先进入洞内检查是否有瞎炮，若有则迅速排除，然后才能进入下一道工序。