CN109238054A - 一种斜向岩层高边坡开挖支护施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种斜向岩层高边坡开挖支护施工方法，施工工序为：场地清理→覆盖层开挖→梯段钻爆开挖→建基面保护层开挖→研究安全稳定确定支护方式→优化调整；开挖过程采用梯度开挖，阶梯高度按自上而下、自外而内（边坡设计线上进行预裂）的原则进行，各层均先进行覆盖层和冲（堆）积层的开挖，形成临空面后再进行石方开挖，马道采用预留保护层开挖；根据斜向岩层地质状况，合理研究爆破技术，对爆破参数进行合理调整以达到良好的开挖效果，并减少超欠挖及二次处理，保证开挖质量。本发明提供了一种提高开挖质量、避免超挖且确保边坡稳定及施工安全的斜向岩层高边坡开挖支护施工方法。
Description
技术领域
本发明涉及水电工程技术领域，特别涉及一种斜向岩层高边坡开挖支护施工方法。
背景技术
目前很多中小型水电站规划地处斜向岩层地质发育区域，在高边坡开挖难度的基础上，给开挖施工增加了侧向稳定安全问题，目前针对斜向地质情况下的大坝开挖方面的研究并不成熟，尚未产生使用效果良好的斜向岩层高边坡开挖支护施工方法。以往施工中，由于地质条件复杂，施工过程中安全问题突出，不能很好的在保证边坡稳定的前提下顺利的进行大坝开挖施工，开挖外观质量难以保证、超挖严重，不能保证施工顺利进行，且经济效益较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的斜向地质条件下开挖质量无法保证、超挖严重、施工不顺利且经济效果较差的缺点而提供一种提高开挖质量、避免超挖且确保边坡稳定及施工安全的斜向岩层高边坡开挖支护施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种斜向岩层高边坡开挖支护施工方法，该方法包括：
1）阶梯高度按自上而下、自外而内的原则进行，各层均先进行覆盖层和冲积层的开挖，形成临空面后再进行石方开挖，马道采用预留保护层开挖；
2）爆破施工前进行生产性爆破试验，开挖采用深孔梯段爆破，梯段高度为5～10m，采用非电毫秒微差起爆网络的爆破方法；
3）坡设计线采用预裂的方法进行施工，欲裂孔及主爆孔主要采用高风压钻机进行钻孔，在钻机无法施工的部位采用手风钻浅孔拉槽法爆破，最大单响药量要求不大于75kg；
4）临近坝基水平建基面时，预留2~3m厚保护层进行开挖施工，保护层采用手风钻钻孔爆破，采用非电微差起爆网络的爆破方法；
5）左右坝肩开挖主要采用翻渣下河道、河床装渣的方式进行出渣；
6）预裂孔施工控制：
a.预裂孔钻孔前首先对钻孔部位和架钻的平台进行清理，局部不平整的用手风钻进行处理，预裂孔钻孔部位平台不平整度控制范围±20cm；
b.预裂孔孔位采用全站仪进行放样，预裂面直线段的预裂孔每隔3~6孔放点并放出后视方向点，折线和圆弧段预裂面进行逐孔放样，每个孔均需放出后视方向点，测量放样预裂孔孔位允许偏差±2cm；
c.钻架平台主要采用机械结合人工垫渣，确保钻机停放大面高差范围-20～+20mm；
d.钻孔，钻孔过程进行至少三次的孔位、孔斜和孔向钻孔三要素的检测控制，孔斜采用水准仪及定制量角器进行量测，孔向采用预裂孔与后视方向点进行控制，后视方向点开孔、进尺10~30cm、80~120 cm及钻杆更换时均进行复测校核；
7）预裂孔爆破控制措施：预裂孔采用间隔不耦合装药结构，药卷采用岩石乳化炸药，导爆索串联、竹片固定药卷；
8）预裂面开挖控制措施：加密缓冲孔间排距，降低单响药量，减小预裂面外缓冲孔爆破区的爆破块度；
9）底板保护层爆破：陡坡段底板预留2~3m厚基础保护层，预留保护层开挖采用手风钻钻孔，采取光面爆破成型。
覆盖层开挖采用自上而下、分层开挖的方式，土方边坡采用反铲按设计边坡剥离，实际施工的边坡坡度留有修坡余量，修坡余量用人工配合修坡；石方开挖采用自上而下、由外向内的顺序进行施工，各区、层的开挖按钻孔、爆破、出渣工序依次进行，形成多工作面流水作业。
钻孔过程中进行四次孔位、孔斜和孔向钻孔三要素的检测调整，分别为开孔、进尺10 cm、进尺30 cm、进尺100 cm，每次复测孔位、孔斜和孔向三要素有无变化，若发生偏差及时调整钻机重新开钻，若没有发生偏差可继续钻孔，增大钻机冲击压力，但应全程中钻机冲击压力小于正常工作状态钻孔时的冲击压力，钻孔深度达到3m后，可将钻机冲击压力调至正常工作状态钻孔时的冲击压力。
保护层光面爆破包括：采用手风钻钻孔，钻孔直径φ42mm；钻孔间距为0.6m～0.7m；每循环钻孔深度为4m；孔底超挖控制在16~25cm；采用φ70mm直径的2#岩石乳化炸药；线装药密度取0.1Kg/m，最大单响药量控制在25kg以内。
本发明的技术方案产生了技术效果如下：
（1）对岩石走向及节理发育进行研究，按自上而下、自外而内（边坡设计线上进行预裂）的原则进行，各层均先进行覆盖层和冲（堆）积层的开挖，形成临空面后再进行石方开挖，马道采用预留保护层开挖，确保了施工安全及顺利施工；
（2）根据斜向岩层地质状况，合理研究爆破技术，对爆破参数进行合理调整以达到良好的开挖效果，并减少超欠挖及二次处理，保证开挖质量。
（3）钻孔过程中进行多次复测，且开始钻孔阶段钻机的冲击压力小于正常工作压力，保证钻孔的顺利进行，多次的复测和调整保证了开挖位置准确。
本发明根据现场实际地质情况，在保证边坡稳定的情况下依据设计对大坝开挖及支护进行优化调整，能够在保证边坡稳定的前提下顺利的进行大坝开挖施工，并在此基础上实现对于大坝开挖的优化调整，有利于合理的进行工程投入。
附图说明
图1为梯度爆破的剖面图。
图2为预裂孔装药的结构示意图。
图中标注为：1、斜向岩层发育线；2、爆破孔；3、底部结构线；4、导爆索；5、封堵段；6、减弱装药段；7、正常装药段；8、加强装药段。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行进一步地阐述和说明。
一种斜向岩层高边坡开挖支护施工方法，施工程序为：场地清理→覆盖层开挖→梯段钻爆开挖→建基面保护层开挖→研究安全稳定确定支护方式→优化调整。具体如下：
01）、施工程序：各部位开挖施工时，按自上而下、自外而内的原则进行，各层均先进行覆盖层和冲（堆）积层的开挖，形成临空面后再进行石方开挖，最后进行建基面保护层开挖。开挖程序为：场地清理→覆盖层开挖→梯段钻爆开挖→建基面保护层开挖。
02）、开挖的施工方法：
a.覆盖层开挖采用自上而下、分层开挖的方式；
b.土方边坡采用反铲按设计边坡剥离，实际施工的边坡坡度适当留有修坡余量，再用人工配合修坡；
c.石方开挖采用自上而下、由外向内的顺序进行施工，各区、层的开挖按钻孔、爆破、出渣等各道工序依次进行，形成多工作面流水作业；
d.爆破施工前进行生产性爆破试验，包括：
①梯段开挖：开挖采用深孔梯段爆破，梯段高度按照台阶高度，一般为5～10m，采用非电毫秒微差起爆网络的爆破方法；现场采用阶梯斜向层梯段爆破施工顺序为先进行斜向岩层发育线1分析确认，而后预裂孔、主爆孔、辅助孔等爆破孔2施工，而后进行底部结构线3施工；边坡设计线采用预裂的方法进行施工，欲裂孔及主爆孔主要采用CM-351高风压钻机进行钻孔，在特殊位置及钻机无法施工的部位采用手风钻浅孔拉槽法爆破，最大单响药量要求不大于75kg；
②保护层开挖：为确保大坝建基面不遭受破坏，临近坝基水平建基面时，预留1.5m厚保护层进行开挖施工，保护层采用手风钻钻孔爆破，保护层采用非电微差起爆网络的爆破方法。
03）、出渣规划，左右坝肩开挖主要采用“翻渣下河道，河床装渣”的方式进行出渣，出渣道路走向为坝基处河床→上游临时道路→终点2、3、4#渣场。
04）、预裂孔钻孔工艺控制预裂孔钻孔质量从以下六个方面进行控制：
a.开钻平台清理和平整:预裂孔钻孔前首先对钻孔部位和架钻的平台进行清理，局部不平整的用手风钻进行处理,预裂孔钻孔部位平台不平整度控制范围±20cm;
b.孔位确定：预裂孔孔位采用全站仪进行放样，预裂面直线段的预裂孔每隔5孔放点并放出后视方向点；折线和圆弧段预裂面进行逐孔放样，每个孔必须放出后视方向点，测量放样预裂孔孔位允许偏差±2cm；
c.钻架就位：钻架平台主要采用机械结合人工垫渣，确保钻机停放大面高差范围-20～+20mm；
d.钻孔过程中进行四次检测控制：
第一次检测控制，钻机固定后复测开孔孔位、孔斜和孔向三要素，任何一个要素有偏差时必须重新调整钻机并固定，直至达到钻孔精度要求；
第二次检测控制，开孔时钻机冲击压力应偏小，开孔进尺10cm后检查、复测孔位、孔斜和孔向三要素有无变化，若发生偏差及时调整钻机重新开钻；若没有发生偏差可继续钻孔，钻机冲击压力可适当增大，但应小于正常钻孔冲击压力；
第三次检测控制，开孔进尺30cm后检查、复测孔位、孔斜和孔向三要素有无变化，若发生偏差及时调整钻机固定后，以小冲击压力钻孔校正孔斜和孔向，孔斜和孔向达到钻孔精度要求后在适当增大冲击压力向下钻孔；若没有发生偏差可继续钻孔；
第四次检测控制，开孔进尺100cm后检查、复测孔位、孔斜和孔向三要素有无变化，若发生偏差及时调整钻机固定后，以小冲击压力钻孔校正孔斜和孔向，孔斜和孔向达到钻孔精度要求后在适当增大冲击压力向下钻孔；若没有发生偏差可继续钻孔，钻孔深度达到3m后，可将钻机冲击压力调至正常工作状态进入正常钻孔状态；采用自制量角器对钻机开口、进口10cm、30cm、100cm进行控制调整；
e.孔斜采用水准仪及定制量角器进行量测，孔向采用预裂孔与后视方向点进行控制，后视方向点开孔、进尺10cm、30cm、100cm及钻杆更换进行复测校核；
f.预裂孔爆破控制措施：
①根据围岩状况进行详细的预裂爆破设计，结合已爆破面的质量及时优化调整爆破参数和爆破网络；
②预裂孔采用间隔不耦合装药结构，如图2所示，该结构包括导爆索4、封堵段5、减弱装药段6、正常装药段7和加强装药段8；封堵段内不装药，在减弱装药段的药量小于正常装药段药量，均为间隔不耦合装药；加强段为连续不耦合装药；药卷采用φ32mm的2#岩石乳化炸药，导爆索串联、竹片固定药卷。
05）、预裂面开挖控制措施：加密缓冲孔间排距，降低单响药量，减小预裂面外缓冲孔爆破区的爆破块度。
06）底板保护层爆破：陡坡段底板预留1.5m厚基础保护层，预留保护层开挖采用YT-28手风钻钻孔，采取光面爆破成型；保护层光面爆破具体施工方法如下：
（1）钻孔孔径：采用手风钻钻孔，钻孔直径φ42mm；
（2）钻孔间距：0.6m～0.7m；
（3） 钻孔深度：每循环钻孔深度为4m；
（4） 钻孔角度：为保证每循环的孔底超挖控制在20cm左右；
（5） 药卷直径：采用φ70mm直径的2#岩石乳化炸药；。
（6）线装药密度：线装药密度取0.1Kg/m；
（7）最大单响药量：控制在25kg以内。
07）支护：根据开挖后情况进行边坡稳定性分析，确定合理的支护形式。
08）优化：根据岩石节理发育及揭示岩石情况进行分析是否达到设计要求弱风化基础、是否满足设计地基承载力要求，并进行合理优化调整；通过对岩石走向及节理发育进行研究，在施工过程中根据岩石情况对开挖进行优化调整，确保大坝开挖施工的安全性、有效性、快速性和经济性，解决了如下问题：
（1）确保边坡稳定及施工安全；
（2）提高开挖质量，避免欠挖、减小控制超挖；
（3）在确保安全、质量的前提下实现快速开挖；
（4）实现对开挖的优化调整，降低投资及施工成本。
Claims (4)
1.一种斜向岩层高边坡开挖支护施工方法，其特征在于：该方法包括：
1）阶梯高度按自上而下、自外而内的原则进行，各层均先进行覆盖层和冲积层的开挖，形成临空面后再进行石方开挖，马道采用预留保护层开挖；
2）爆破施工前进行生产性爆破试验，开挖采用深孔梯段爆破，梯段高度为5～10m，采用非电毫秒微差起爆网络的爆破方法；
3）坡设计线采用预裂的方法进行施工，欲裂孔及主爆孔主要采用高风压钻机进行钻孔，在钻机无法施工的部位采用手风钻浅孔拉槽法爆破，最大单响药量要求不大于75kg；
4）临近坝基水平建基面时，预留2~3m厚保护层进行开挖施工，保护层采用手风钻钻孔爆破，采用非电微差起爆网络的爆破方法；
5）左右坝肩开挖主要采用翻渣下河道、河床装渣的方式进行出渣；
6）预裂孔施工控制：
a.预裂孔钻孔前首先对钻孔部位和架钻的平台进行清理，局部不平整的用手风钻进行处理，预裂孔钻孔部位平台不平整度控制范围±20cm；
b.预裂孔孔位采用全站仪进行放样，预裂面直线段的预裂孔每隔3~6孔放点并放出后视方向点，折线和圆弧段预裂面进行逐孔放样，每个孔均需放出后视方向点，测量放样预裂孔孔位允许偏差±2cm；
c.钻架平台主要采用机械结合人工垫渣，确保钻机停放大面高差范围-20～+20mm；
d.钻孔，钻孔过程进行至少三次的孔位、孔斜和孔向钻孔三要素的检测控制，孔斜采用水准仪及定制量角器进行量测，孔向采用预裂孔与后视方向点进行控制，后视方向点开孔、进尺10~30cm、80~120 cm及钻杆更换时均进行复测校核；
7）预裂孔爆破控制措施：预裂孔采用间隔不耦合装药结构，药卷采用岩石乳化炸药，导爆索串联、竹片固定药卷；
8）预裂面开挖控制措施：加密缓冲孔间排距，降低单响药量，减小预裂面外缓冲孔爆破区的爆破块度；
9）底板保护层爆破：陡坡段底板预留2~3m厚基础保护层，预留保护层开挖采用手风钻钻孔，采取光面爆破成型。
2.根据权利要求1所述的一种斜向岩层高边坡开挖支护施工方法，其特征在于：覆盖层开挖采用自上而下、分层开挖的方式，土方边坡采用反铲按设计边坡剥离，实际施工的边坡坡度留有修坡余量，修坡余量用人工配合修坡；石方开挖采用自上而下、由外向内的顺序进行施工，各区、层的开挖按钻孔、爆破、出渣工序依次进行，形成多工作面流水作业。
3.根据权利要求1所述的一种斜向岩层高边坡开挖支护施工方法，其特征在于：钻孔过程中进行四次孔位、孔斜和孔向钻孔三要素的检测调整，分别为开孔、进尺10 cm、进尺30cm、进尺100 cm，每次复测孔位、孔斜和孔向三要素有无变化，若发生偏差及时调整钻机重新开钻，若没有发生偏差可继续钻孔，增大钻机冲击压力，但应全程中钻机冲击压力小于正常工作状态钻孔时的冲击压力，钻孔深度达到3m后，可将钻机冲击压力调至正常工作状态钻孔时的冲击压力。
4.根据权利要求1所述的一种斜向岩层高边坡开挖支护施工方法，其特征在于：保护层光面爆破包括：采用手风钻钻孔，钻孔直径φ42mm；钻孔间距为0.6m～0.7m；每循环钻孔深度为4m；孔底超挖控制在16~25cm；采用φ70mm直径的2#岩石乳化炸药；线装药密度取0.1Kg/m，最大单响药量控制在25kg以内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 450001 No. 59 Lianhua street, hi tech Development Zone, Henan, Zhengzhou Applicant after: China Power Construction Eleventh Bureau Engineering Co., Ltd. Applicant after: SINOHYDRO Bureau 11 Co., Ltd. Address before: 450001 No. 59 Lianhua street, hi tech Development Zone, Henan, Zhengzhou Applicant before: China Hydropower eleventh Engineering Bureau (Zhengzhou) Co., Ltd. Applicant before: SINOHYDRO Bureau 11 Co., Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190118 |