CN116219943A - 水下岩塞导洞开挖施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下岩塞导洞开挖施工方法，包括岩塞体及周边岩体加固：采用水泥浆和水玻璃双浆液灌浆预加固岩塞体及周边岩体；搭建施工栈道及施工平台；岩塞爆破：炮孔布置，形成爆破起爆网络，装药进行爆破；岩塞体衬护：爆破后在深水下对岩塞体进行衬护处理，衬护采用钢椎管，在钢椎管上安装拦污栅，在拦污栅下安装助浮系统，在拦污栅上安装拦鱼电栅。本发明的施工方法采用自行设计的栈道及型钢施工平台，节省了脚手架使用量及人工投入量，节省费用和工期；通过优化爆破网络结构，爆破参数，爆破引起的水击波较小，在半无限空间水域内衰减较快，不会对库区内网箱养殖的鱼造成有害影响，节约网箱养殖户迁移费用。

Description

水下岩塞导洞开挖施工方法

技术领域

本发明涉及进水口工程施工领域。更具体地说，本发明涉及一种水下岩塞导洞开挖施工方法。

背景技术

现有进水口工程中的岩塞体施工面临以下问题：1)岩塞爆破前，集渣坑衬砌混凝土已施工完成，无通往岩塞体的施工通道；2)岩塞口底口距离集渣坑底板约为20m，岩塞施工无施工平台；3)岩塞体地质条件复杂，存在节理密集带，密集带内岩石破碎；4)岩塞体外部存在覆盖层，覆盖层厚度为1.5～4.6m；5)岩塞体地质条件差，施工过程中渗水量较大；6)库区内正常水位水深约为40m，并且岩塞口附近有网箱养殖户，施工作业环境复杂。现有施工方法中脚手架使用量和人工投入量大，费时费钱；而且爆破引起的水冲击波容易对库区内养殖的鱼造成有害的影响。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种水下岩塞导洞开挖施工方法，其采用自行设计的栈道及型钢施工平台，节省了脚手架使用量及人工投入量，节省费用和工期；通过多次爆破，优化了爆破参数，采取动态安全监测措施，爆破引起的水击波较小，在半无限空间水域内衰减较快，不会对库区内网箱养殖的鱼造成有害影响，节约网箱养殖户迁移费用。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种水下岩塞导洞开挖施工方法，包括以下步骤：

步骤一、岩塞体及周边岩体加固：采用水泥浆和水玻璃双浆液灌浆预加固岩塞体及周边岩体；

步骤二、搭建施工栈道及施工平台；

步骤三、岩塞爆破：炮孔布置，形成爆破起爆网络，装药进行爆破；

步骤四、岩塞体衬护：爆破后在深水下对岩塞体进行衬护处理，衬护采用钢椎管，在钢椎管上安装拦污栅，在拦污栅下安装助浮系统，在拦污栅上安装拦鱼电栅。

优选的是，其中，所述步骤二具体包括以下步骤：

S1，施工栈道布置：在水流方向右侧集渣坑边墙上布置一条施工栈道，施工栈道由连接段搭设至岩塞体底部；

S2，搭建施工平台：在集渣坑边墙260.417～262.417高程处建焊接型钢施工平台，在型钢施工平台搭设脚手架，搭设间距为1.5×1.5m，步距1.5m。

优选的是，其中，所述步骤三具体包括以下步骤：

1)岩塞体中心布置一个装药孔；

2)在依次增加半径的圆周上布置炮孔，共布置六圈炮孔，其中每圈炮孔的数量不同；

3)在炮孔中装炸药，孔底炸药反向起爆，孔口炸药正向起爆。

优选的是，其中，所述步骤S1中，栈道采用I22工字钢做水平支撑，并设底部斜撑，水平支撑工字钢，间距2m。

优选的是，其中，在所述步骤2)中，六圈炮孔的布置方法包括：在第一圈上布置六孔作为空孔；在第二圈上布置八孔作为掏槽孔；在第三圈上布置八孔作为辅助掏槽孔；在第四圈上布置十五孔作为主爆孔，在第五圈上布置二十四孔作为主爆孔，在第六圈上布置45孔作为轮廓孔。

优选的是，其中，第一圈布置在半径为0.200m的圆周上，第二圈布置在半径为0.400m的圆周上，第三圈布置在半径为1.013m的圆周上，第四圈布置在半径为2.025m的圆周上，第五圈布置在半径为3.150m的圆周上，第六圈布置在半径为4.050m的圆周上。

优选的是，其中，所述步骤四中，钢椎管的上口直径为12.0m，下口直径为10.96m，壁厚为12mm，椎管长为2m。

优选的是，其中，所述步骤四中，拦鱼电栅包括电极钢管和支架，其中所述电极钢管与支架之间通过环氧树脂套管绝缘连接。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明的水下岩塞导洞开挖施工方法采用自行设计的栈道及型钢施工平台，节省了脚手架使用量及人工投入量，节省费用、节省工期。

第二、本发明的水下岩塞导洞开挖施工方法通过优化爆破网络结构，爆破参数，同时采取动态安全监测措施，爆破引起的水击波较小，在半无限空间水域内衰减较快，不会对库区内网箱养殖的鱼造成有害影响，节约网箱养殖户迁移费用。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种水下岩塞导洞开挖施工方法，包括以下步骤：

步骤一、岩塞体及周边岩体加固：采用水泥浆和水玻璃双浆液灌浆预加固岩塞体及周边岩体；

步骤二、搭建施工栈道及施工平台；

步骤三、岩塞爆破：炮孔布置，形成爆破起爆网络，装药进行爆破；

步骤四、岩塞体衬护：爆破后在深水下对岩塞体进行衬护处理，衬护采用钢椎管，在钢椎管上安装拦污栅，在拦污栅下安装助浮系统，在拦污栅上安装拦鱼电栅。

本发明中，采用水泥浆和水玻璃双浆液灌浆预加固岩塞体及周边岩体。钻孔过程中，对炮孔已钻至设计孔深的出水炮孔，采用自行研制的孔底模袋塞封闭孔底渗涌水，直接形成装药炮孔；对炮孔未钻至设计孔深的出水炮孔，采用自行研制的孔口模袋塞封闭渗涌水，再通过预留的PPR管进行孔内灌浆堵孔，改善了施工环境，保证了施工安全。自行设计安装栈道及型钢施工平台，满足了岩塞体施工材料、机械设备运输、人员通行及岩塞爆破作业需要。通过改进100B型潜孔钻机、研究制作钻机稳定支座、使钻机与脚手架直接采用卡扣连接固定，自行研制了样架钻孔控制系统、实施三维准确测量放样、激光电子水平仪进行开孔角度验收、坡度仪复核钻机摆放水平角度等全过程控制钻孔角度，优化钻进参数，实现了爆破钻孔的优质快速施工。通过优化爆破起爆网络，爆破参数，同时采取动态安全监测措施，爆破引起的水击波较小，在半无限空间水域内衰减较快，不会对库区内网箱养殖的鱼造成有害影响，节约网箱养殖户迁移费用。衬护采用钢椎管，在钢椎管上安装拦污栅，在拦污栅下安装助浮系统，在拦污栅上安装拦鱼电栅使得污栅-锥形管整体结构悬浮在水中，实现水上运输浮船牵引运输到岩塞导洞部位。通过助浮系统的设置，避免突发情况造成整体结构沉底风险，大大降低吊装风险，为安全保证起到了双保险的作用。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述步骤二具体包括以下步骤：

S1，施工栈道布置：在水流方向右侧集渣坑边墙上布置一条施工栈道，施工栈道由连接段搭设至岩塞体底部；

S2，搭建施工平台：在集渣坑边墙260.417～262.417高程处建焊接型钢施工平台，在型钢施工平台搭设脚手架，搭设间距为1.5×1.5m，步距1.5m。

通过自行设计施工栈道和施工平台，满足了岩塞体施工材料、机械设备运输、人员通行及岩塞爆破作业需要，节省了脚手架使用量及人工投入量，节省费用、节省工期。：在集渣坑边墙260.417～262.417高程处建焊接型钢施工平台，其作为脚手架搭设基础，在型钢施工平台搭设脚手架，作为钻孔作业平台，脚手架与洞壁通过插筋相连，底部焊接在型钢平台上，脚手架设置斜撑和剪刀撑，确保脚手架整体牢固。钻孔过程中，对钻机周围脚手架进行加密处理。避免了现有技术中脚手架搭设工程量较大及装药完成后的拆除工程量大的问题。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述步骤三具体包括以下步骤：

1)岩塞体中心布置一个装药孔；

2)在依次增加半径的圆周上布置炮孔，共布置六圈炮孔，其中每圈炮孔的数量不同；

3)在炮孔中装炸药，孔底炸药反向起爆，孔口炸药正向起爆。

由于岩塞体特殊的地质构形，从中心开始外周不同区域布置不同数量的炮孔，爆破引起的水击波较小，在半无限空间水域内衰减较快，不会对库区内网箱养殖的鱼造成有害影响，节约网箱养殖户迁移费用。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述步骤S1中，栈道采用122工字钢做水平支撑，并设底部斜撑，水平支撑工字钢，间距2m。保证了脚手架整体牢固。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，在所述步骤2)中，六圈炮孔的布置方法包括：在第一圈上布置六孔作为空孔；在第二圈上布置八孔作为掏槽孔；在第三圈上布置八孔作为辅助掏槽孔；在第四圈上布置十五孔作为主爆孔，在第五圈上布置二十四孔作为主爆孔，在第六圈上布置45孔作为轮廓孔。

从中心开始外周不同区域布置不同数量的炮孔，爆破引起的水击波较小，在半无限空间水域内衰减较快，不会对库区内网箱养殖的鱼造成有害影响，节约网箱养殖户迁移费用。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，第一圈布置在半径为0.200m的圆周上，第二圈布置在半径为0.400m的圆周上，第三圈布置在半径为1.013m的圆周上，第四圈布置在半径为2.025m的圆周上，第五圈布置在半径为3.150m的圆周上，第六圈布置在半径为4.050m的圆周上。

通过多次重复优化爆破实验，不同圆周上爆破点的布置，保证爆破效果的前提下，减小爆破引起的水击波。不会对库区内网箱养殖的鱼造成有害影响，节约网箱养殖户迁移费用。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述步骤四中，钢椎管的上口直径为12.0m，下口直径为10.96m，壁厚为12mm，椎管长为2m。

其中，椎管上口与下口均设置300mm宽的支撑环，内壁均布8道竖向加劲板，用以保证锥管自身刚度。

在本发明的其中一种技术方案中，作为优选，拦鱼电栅包括电极钢管和支架，其中所述电极钢管与支架之间通过环氧树脂套管绝缘连接。

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，现提供如下的实施例进行说明：

一种水下岩塞导洞开挖施工方法，包括以下步骤：

步骤一、岩塞体及周边岩体加固：采用水泥浆和水玻璃双浆液灌浆预加固岩塞体及周边岩体；

步骤二、搭建施工栈道及施工平台：在在水流方向右侧集渣坑边墙上布置一条施工栈道，施工栈道由连接段搭设至岩塞体底部；栈道采用I22工字钢做水平支撑，并设底部斜撑，水平支撑工字钢间距2m，集渣坑混凝土施工时，在右侧边墙内埋设2cm厚钢板埋件，I22工字钢与钢板埋件焊接。钢板埋件埋设于连接段中，钢板埋件分上下两层，两层中心距离为2m，钢板埋件尺寸为30×30cm，每块钢板焊接2根U型φ16钢筋；钢板埋件水平方向间距2m，上层埋设高程由260.4至262.417，下层埋设高程由258.4至260.417。由于岩塞口掌子面距离集渣坑底部较高，考虑脚手架搭设工程量较大以及装药完成后的拆除工程量较大，在集渣坑边墙260.417～262.417高程焊接型钢平台，作为脚手架搭设基础。型钢平台采用I22a工字钢焊接而成，集渣坑混凝土浇筑期间已进行边墙钢板预埋件埋设，型钢焊接在钢板埋件上，间距为1.5m，最大跨度为7.3m。

步骤三、岩塞爆破：炮孔布置，形成爆破起爆网络，装药进行爆破；

1)岩塞体中心布置一个装药孔作为中心孔；

2)在离中心孔半径为0.200m的圆周上，布置第一圈炮孔(空孔)，每60°布置1孔，共6孔，圈内孔距0.20m；在半径为0.400m的圆周上，布置第二圈炮孔(掏槽孔)，每45°布置1孔，共8孔，圈内孔距0.31m。在半径为1.013m的圆周上，布置第三圈炮孔(辅助掏槽孔)，每45°布置1孔，共8孔，圈内孔距0.78m。在半径为2.025m的圆周上，布置第四圈炮孔(主爆孔)，每24°布置1孔，共15孔，圈内孔距0.84m。在半径为3.150m的圆周上，布置第五圈炮孔(主爆孔)，每15°布置1孔，共24孔，圈内孔距0.82m。在半径为4.050m的圆周上，布置第六圈炮孔(轮廓孔)，每8°布置1孔，共45孔，圈内孔距0.57m形成爆破网络；

3)在炮孔中装炸药，孔底炸药反向起爆，孔口炸药正向起爆，装药具体包括：中心孔装高精度导爆管雷管及数码电子雷管各一发，主爆孔及掏槽孔采用药卷Φ40mm的炸药连续装药至堵塞段，采用双发高精度导爆管雷管及双发数码电子雷管起爆。在孔底一节炸药电高精度导爆管雷管与数码电子雷管各装1发，反向起爆；在炮孔装药段上部炸药内高精度导爆管雷管与数码电子雷管各装1发，正向起爆。孔口堵塞1.5m左右，堵塞材料为锚杆锚固剂；轮廓孔采用药卷Φ32mm炸药底部1m连续装药，然后间隔装药直至堵塞段，导爆索传爆；采用双发高精度导爆管雷管及数码电子雷管起爆。在孔底一节炸药内高精度导爆管雷管与数码电子雷管各装1发，反向起爆；在炮孔装药段上部炸药内高精度导爆管雷管与数码电子雷管各装1发，正向起爆。孔口堵塞1.2m左右，堵塞材料为锚杆锚固剂；起爆步骤包括：中心孔中，孔内雷管与起爆雷管拉到一起起爆，延时时间0ms；第二圈8个孔分4段起爆，采用延时时间为9ms高精度导爆管雷管做孔外接力雷管。延时时间为109ms、118ms、127ms、136ms；第三圈8个孔，2孔一段，分4段起爆，采用延时时间为9ms高精度导爆管雷管做孔外接力雷管。延时时间为209ms、218ms、227ms、236ms；第四圈15个孔，3孔一段，分5段起爆，采用延时时间为9ms高精度导爆管雷管做孔外接力雷管。延时时间309ms、318ms、327ms、336ms、345ms；第五圈24个孔，3孔一段，分8段起爆，段间采用延时时间为9ms高精度导爆管雷管，延时时间为409ms、418ms、427ms、436ms、445ms、454ms、463ms、472ms；第六圈45孔，5孔一段，共分9段，延时时间为509ms、518ms、527ms、536ms、545ms、554ms、563ms、572ms、581ms。

孔内雷管及孔外雷管均采用双发，形成复式起爆网路。数码电子雷管起爆网路起爆时间与高精度导爆管雷管网路起爆时间一致。

步骤四、岩塞体衬护：爆破后在深水下对岩塞体进行衬护处理，衬护采用钢椎管，在钢椎管上安装拦污栅，在拦污栅下安装助浮系统，在拦污栅上安装拦鱼电栅；

其中，钢椎管的上口直径为12.0m，下口直径为10.96m，壁厚为12mm，椎管长为2m。椎管上口与下口均设置300mm宽的支撑环，内壁均布8道竖向加劲板，用以保证锥管自身刚度。拦鱼电栅包括电极钢管和支架，其中所述电极钢管与支架之间通过环氧树脂套管绝缘连接。

在整个施工过程中进行了动态安全检测，包括：爆破前集渣坑内充水效果监测及爆破实时图像采集；岩塞附近水库水面运动实时图像采集；导洞内水击波、动水压力实时监测；库区内水击波及动水压力实时监测；围岩爆破质点振动速度及加速度实时监测；周边建筑物爆破振动速度监测；洞口涌浪动态监测；水流及高压气流状态监测。

本发明的水下岩塞导洞开挖施工方法，在HJSD工程施工一标岩塞体应用中取得了良好的效果，此岩塞体位于集渣坑桩号G0-170.11～G0-176.764，岩塞体倾角55°，长度约为12m。岩塞体开挖底口直径为7.55m，上口直径为14.28m；底口圆心高程为268.497m，上口圆心高程为278.000m。通过采用本发明的施工方法，节省了脚手架使用量及人工投入量，节省费用约10万元，同时节省工期1个月。爆破引起的水击波较小，在半无限空间水域内衰减较快，不会对库区内网箱养殖的鱼造成有害影响，节约网箱养殖户迁移费用约400万元。

这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种水下岩塞导洞开挖施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、岩塞体及周边岩体加固：采用水泥浆和水玻璃双浆液灌浆预加固岩塞体及周边岩体；

步骤二、搭建施工栈道及施工平台；

步骤三、岩塞爆破：炮孔布置，形成爆破起爆网络，装药进行爆破；

步骤四、岩塞体衬护：爆破后在深水下对岩塞体进行衬护处理，衬护采用钢椎管，在钢椎管上安装拦污栅，在拦污栅下安装助浮系统，在拦污栅上安装拦鱼电栅。

2.如权利要求1所述的水下岩塞导洞开挖施工方法，其特征在于，所述步骤二具体包括以下步骤：

S1，施工栈道布置：在水流方向右侧集渣坑边墙上布置一条施工栈道，施工栈道由连接段搭设至岩塞体底部；

S2，搭建施工平台：在集渣坑边墙260.417～262.417高程处建焊接型钢施工平台，在型钢施工平台搭设脚手架，搭设间距为1.5×1.5m，步距1.5m。

3.如权利要求1所述的水下岩塞导洞开挖施工方法，其特征在于，所述步骤三具体包括以下步骤：

1)岩塞体中心布置一个装药孔；

2)在依次增加半径的圆周上布置炮孔，共布置六圈炮孔，其中每圈炮孔的数量不同；

3)在炮孔中装炸药，孔底炸药反向起爆，孔口炸药正向起爆。

4.如权利要求2所述的水下岩塞导洞开挖施工方法，其特征在于，所述步骤S1中，栈道采用I22工字钢做水平支撑，并设底部斜撑，水平支撑工字钢，间距2m。

5.如权利要求3所述的水下岩塞导洞开挖施工方法，其特征在于，在所述步骤2)中，六圈炮孔的布置方法包括：在第一圈上布置六孔作为空孔；在第二圈上布置八孔作为掏槽孔；在第三圈上布置八孔作为辅助掏槽孔；在第四圈上布置十五孔作为主爆孔，在第五圈上布置二十四孔作为主爆孔，在第六圈上布置45孔作为轮廓孔。

6.如权利要求5所述的水下岩塞导洞开挖施工方法，其特征在于，第一圈布置在半径为0.200m的圆周上，第二圈布置在半径为0.400m的圆周上，第三圈布置在半径为1.013m的圆周上，第四圈布置在半径为2.025m的圆周上，第五圈布置在半径为3.150m的圆周上，第六圈布置在半径为4.050m的圆周上。

7.如权利要求1所述的水下岩塞导洞开挖施工方法，其特征在于，所述步骤四中，钢椎管的上口直径为12.0m，下口直径为10.96m，壁厚为12mm，椎管长为2m。

8.如权利要求1所述的水下岩塞导洞开挖施工方法，其特征在于，所述步骤四中，拦鱼电栅包括电极钢管和支架，其中所述电极钢管与支架之间通过环氧树脂套管绝缘连接。