取水隧洞主洞段岩爆区专项施工措施

北干渠取水隧洞主洞开挖岩爆区专项施工安全措施

一、工程概况向家坝水电站灌区北总干渠取水口与向家坝水电站左岸14#非溢流坝段结合，首部取水隧洞全长

10128.404m开辟任务以灌溉为主，兼顾城乡生活、工业供水北总干渠首部取水隧洞工程为桩号北取0+536OOOnT10+128o404m段，纵比降1/3000取水隧洞出口接竖井段和消力池段.取水隧洞开挖断面为马蹄形在全洞贯通后进行衬砌，采用钢筋混凝土全断面衬砌，衬砌后过流断面为圆形，直径8O2m初期支护形式主要有锚杆、钢筋网喷混凝土、钢拱架和钢筋格栅等北总干渠首部枢纽建造物由进口闸室段、取水隧洞段及出口竖井、控制闸室及消力池组成施工辅助工程主要包括Nl#、N2#施工支洞，1#、2#交通桥以及各施工区道路等岩爆区概述N1支洞控制段为北取0+536o000〜2+

991.000m段，N1施工支洞与取水隧洞交点桩号为北取0+536o000m支洞长度为

529.39m目前主洞开挖至桩号北取1+

412.000m累计开挖进尺876m北总干渠洞室开挖在北取1+

369.0001+412000m段每循环爆破后掌子面局部均浮现岩爆现象，其中在北取1+369o

000、1+

397.

000、1+412000m三处岩爆现象比较明显，声响较大并伴有飞石岩爆现象普通浮现在爆破后23h摆布，浮现间断性声响，伴有有岩体崩落，持续时间约24h崩出石块粒径最大约70cni施工要求及技术保证本工程地质条件复杂，围岩为粉砂质泥岩夹砂岩、泥质粉砂岩，呈薄中，人工手持喷头分层、分段喷碎，达到规范要求的质量和厚度胶管有效长度20米，喷碎分段洞长以单循环长度为一段，检查合格后，方可进行下一循环作业喷碎施工普通按自下而上的顺序进行，边墙每层喷碎厚度控制为5〜7cm顶拱每层喷碎控制为4〜5cm喷砂终凝后，人工进行喷水或者洒水养护，保持碎面湿润，直至养护期结束

五、施工安全保证措施

501、组织保障为确保隧道开挖顺利通过岩爆区地段，根据隧道内岩爆特点，特成立“北干渠隧道岩爆区施工应急领导小组”，负责岩爆区施工管理、现场协调和指挥，负责岩爆区隧道施工方案的实施，领导小组名单如下5o

1.

1、应急领导机构北总干渠应急领导小组为组长张建山常务副组长谭跃飞副组长万浪、孟德志、费江平、唐国安、刘争、周建林、周亚军、张开广、张耀华成员:程鹏军、余天河、乐运红、王小勇、姜海龙、沈金洲、李金波、梅涵、刘科军北总干渠领导小组下设应急办公室，梅涵兼应急办公室主任，黄崟为应急办公室副主任.职责应急办公室主要职责是传达应急领导小组的指令，对外联系业主、监理单位的应急办公室负责召集协调各应急专业组的统一行动，及时了解、掌握岩爆区的最新发展.

512、应急指挥机构

1.2o1现场指挥组组长梅涵、黄崟副组长:刘金华、张新星、成员路运斌、何瑛、付建辉职责负责组织与指挥整个事故现场的抢救工作，向各应急小组调配应急所需的资源（人力、物力、资金）并对突发事件的应急响应工作做出决定5olo2o2抢救疏散组组长:夏丽均副组长刘海舟、方大双成员姚子宇、杨扬、胡武斌、周宇职责负责组织抢救受伤人员、疏散物资材料、汽车、设备工作，了解事故现场需要抢救人员的数量和抢救地点、危（wei）险程度并具体组织抢救疏散负责车辆及相应工具的供应，通过各种方法了解事故现场全面情况及其变化，及时向现场指挥组提供真实可靠的情况5olo

2.3医疗救护组组长陈建成员邢杏、邢崇职责主要负责组织抢救伤员的应急救护工作lo2o4安全警戒组组长韩秀祺组员王钊职责负责现场警戒工作、禁止无关人员进入、做好事故现场保护工作.

2.5技术保障组组长陈靖敏组员何乃晋职责:负责事故应急处理技术工作，赋予事故应急处理技术支持5olo2o6后勤供应组组长罗志平成员何康职责提供和检查抢险人员的装备和安全防护；及时提供后续的抢险物资;迅速组织后勤必须供给的物品，并及时输送后勤物品到抢险人员手中5o

2、应急预案及技术措施加强超前地质预报，对岩爆浮现的可能性与等级进行预测，以便施工时提前采取相关措施防范加强光面爆破，提高光面爆破效果，降低瞬发性的岩爆加强初期支护，延缓岩爆应变释放的强度和频率采用喷雾和高压水进行冲洗岩壁，进一步释放岩爆应变能量.

1、做好超前地质预报在施工时，一方面可直接根据施工掌子面的地质条件，如岩体结构面产状、岩体的破碎程度、岩石的变质程度、岩体强度及地质应力等，再结合设计岩爆地段，对掌子面前方的岩体条件、产状及完整性进行预测，用以指导采取预防措施另一方面按设计要求，采用超前探测孔和TSP地质预报对前方地质进行探测得出数据后进行地质预测，在开挖中结合掌子面地质情况应证和纠正;并不断提高预测水平5o

2.

2、喷洒高压水爆破后即将向工作面及以后约15m范围内隧道周边喷洒高压水，以改变岩石表面物理力学性质，降低岩石脆性、增强塑性，以达到减弱岩爆剧烈程度的目的此外将围岩表面冲洗干净也便于进行检查，此法普通用于轻微或者中等程度岩爆5o2O

3.改善岩爆区的施工方法1采用光面爆破技术，在岩爆区范围内周边眼间距控制在30cm以内，采用隔眼装药，阻塞炮泥，增加光爆效果，以达到开挖轮廓线圆顺.尽量避免凹凸不平造成应力集中，以达到减弱岩爆的发生2调整钻爆设计，采用“短进尺，弱爆破”改其为浅孔爆破，缩短循环进尺，减少一次用药量拱部采用小药卷光面爆破措施，拉大不同部分炮眼的雷管段位间隔，从而延长爆破时间，减少对围岩的爆破扰动，减少爆破动应力的叠加，控制爆发裂隙的生成，避免由于爆破诱发岩爆，从而降低岩爆频率和强度3预先在工作面有可能发生岩爆的部位有规则地打一些空眼，不设锚杆而注水，以便释放应力，阻挠围岩达到极限应力而产生岩爆

5.

2.4人员、设备安全防护估计有弹射可能岩爆发生时，施工人员须配发钢盔含面部护罩等掌子面加挂钢丝网增设暂时防护设施为主要设备安装防护网和防护棚架；岩爆剧烈时，应采取逃避措施，直到岩爆平静;严格巡回撬顶，及时清除爆裂的危石，确保施工人员安全5o2O5加强支护岩爆危害性较大，现场各级管理人员和作业人员应认真对待岩爆现象，采集各种岩爆迹象，为正确、及时判定岩爆提供详实的一手资料，由设计单位及时对围岩预判定性，岩爆区加强支护严格按照向北取-水道字第XJB/1219—20号设计通知相关技术要求施工5O

3、岩爆现象辨识1岩爆现象在极高地应力和高压力地段，坑壁岩石象炸弹一样突然飞出，并伴有着巨响，气浪和震动，破坏洞身工程设施或者造成人身伤亡事故轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象严重的可测到4O6级的震级，普通持续几天或者几个月2岩爆辨识的观测方法岩体在钻孔过程中或者爆破后浮现深部或者浅部爆裂声或者伴有着呈片状剥离掉块和岩体自行辟裂现象时，普通情况下，可先考虑有岩爆的可能性；整体性较好、弹性脆性层状岩层层面某部位突然浮现呈贝壳凹穴状片状剥落以及岩块弹射的情况等可认定为岩爆现象5O

4、岩爆等级划分岩爆等级划分力，岩石单轴抗压强度C

55、监测监控加强现场岩爆监测、警戒及巡回找顶，必要时及时逃避组织专门人员全天候巡视警戒及监测岩爆普通在爆破后2h摆布比较激烈，以后则趋于缓和，多数发生在0~50m范围和掌子面处从地质方面来看、岩爆发生的地段有其相似的地层条件和共性条件，使短距离的预报成为可能听到围岩内部有沉闷的响声时，应尽快撤离人员及设备.特殊是强烈岩爆地段每次爆破循环后作业人员及设备均应及时逃避一段时间，待岩爆基本平静后，即将洒水喷混凝土封闭岩面，以保证后序作业的进行.巡视、警戒人员要对岩爆段特殊是强烈岩爆段岩石的变化子细观察，发现异常及时通知，撤离施工人员及设备，以保证安全5o

6、安全防护措施1给施工人员配发钢盔、防弹背心；对主要施工设备安装防护棚架；掌子面架设挪移防护架防止岩块飞出伤人，有效地保护人员及设备安全2增设暂时防护设施，给主要的施工设备安装防护网和防护棚架，给施工人员配发钢盔等劳动保护用品，掌子面加挂钢丝网3岩爆非常剧烈时，为了安全应在危wei险距离范围以外，逃避一段时间，直到岩爆平静为止4加强巡回撬顶及时清除爆裂的危石确保施工人员安全5加强对施工人员岩爆知识教育，强化作业人员安全纪律教育以及岩爆常识，严格执行有关技术和安全操作规程；危wei险地段增设照明并设醒目标志

六、劳动力计划层状，岩性软弱，受风化卸荷影响裂隙发育，岩体完整性差，强透水，开挖后洞室稳定性差其中IV类围岩约占97o3%根据设计地质预报，N1主洞北取1+

360.0^1+

400.0m段围岩主要为青灰色中细砂岩加有灰质岩，部分薄层状软弱夹层浮现在顶拱及掌子面中上部，节理裂隙发育较多浮现掉块现象，局部浮现应力集中，有岩体自掌子面崩出，设计鉴定为W2类围岩由于N1主洞围岩条件较差，对岩爆区提出相关施工技术要求如下1超前地质预报，以便及早采取应对措施；2加强支护形式，缩小支护钢拱架间距加深系统锚杆；3爆破后及时对掌子面进行喷洒水，软化岩石减弱岩爆强度；4排险后即将对掌子面素喷厚5cm混凝土；5顶拱处布置4〜5个应力释放孔，减弱原始应力释放；6减小周边孔间距，减少单孔装药量，减轻爆破对围岩的扰动.遵照“安全第

一、预防为主、综合管理〃的安全施工方针，为了防患于未然确保本工程施工安全目标的实现，特制定本岩爆区专项施工措施.

二、编制依据1向家坝灌区工程北总干渠首部取水隧洞工程施工招、投标文件；2向家坝水电站灌区工程北总干渠取水隧洞开挖、支护及混凝土施工技术要求；3施工技术规范、法律法规但不限于

①《中华人民共和国环境保护法》1989O12；

②《水利水电施工组织设计规范》SDJ338—89；

③《水工建造物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099-1999；

④《土石方爆破施工及验收规范》GBJ201-89;

⑤《水工混凝土施工规范》SDJ207—82；

⑥《水利水电施工测量规范》SL52-93;

⑦《水利水电工程爆破施工技术规范》DL/T5135—2001；

⑧《爆破安全规程》GB6722—2003；

⑨《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》SDJ57-85;抽！《喷射混凝土施工技术规程》YBJ226-91o4设计依据的有关规程、规范；5向家坝北总干渠取水隧洞施工设计图、设计通知；6关于北干渠取水隧洞岩爆区施工安全措施的函葛向技函2022第173号文;7关于北总干渠2022年施工组织设计的函葛向技函2022第4号文.

三、施工计划施工进度计划北干渠取水隧洞开挖与支护主要工序包括洞身土石方开挖、锚杆支护、洞壁喷射混凝土、铺设钢筋网、架立钢拱架或者格栅拱架等.北干渠隧洞于2022年4月开始隧洞开挖，截止2022年9月3日，取水隧洞主洞开挖已成3161O10m各洞段开挖进尺如下北干渠N1#支洞下游段开挖至北取1+412000已开挖

874.20m;北干渠N2#支洞上游段开挖至北取4+

958.500已开挖481o50m；北干渠N2#支洞下游段开挖至北取6+024o000已开挖

584.00m；北干渠隧洞出口段开挖至北取8+907o000已开挖122140mo依据目前施工进度，估计在2022年底隧洞开挖贯通，计划2022年2月份开始隧洞混凝土衬砌，于2022年底基本完成

2、物资计划N1主洞石方开挖施工主要设备配置见表1石方洞挖主要施工机械设备配置表取水隧洞N1段支护工程主要机械设备配置见表2:表2支护工程主要机械设备配置表I、施工工艺技术

1、技术参数

1.

1、地质情况向家坝取水隧洞段为桩号北取0+536o233~10+128404m为Jl~2z、J2s紫红色粉砂质泥岩夹砂岩、泥质粉砂岩.岩层产状为N70°W〜N40°E/NE〜NWN17°~21°呈渐进性变化，岩石层面走向与洞轴线夹角为85°~20，越接近隧洞出口夹角越小.本段洞室桩号北取1+300^2+900和4+260^4+465段埋深大于200m最大埋深达365m（桩号北取2+050附近），其余洞段埋深普通为45nT200ni围岩普通为微至弱透水，在出口段和穿越冲沟部位可能浮现中至强透水桩号北取0+

536.233〜0+

7208、北取0+7433〜2+

579、北取2+6465+084和北取5+157〜9+

79067、北取9+

838.50^10+078段:洞室围岩为新鲜紫红色粉砂质泥岩夹砂岩、泥质粉砂岩，以中厚~薄层状为主，岩性软弱，强度低.围岩分类均为IV类.洞室埋深超过200m、岩性为泥岩、粉砂质泥岩的洞段由于北总干渠取水隧洞N1主洞段围岩应力超过岩体强度不少，在已支护洞段浮现掉块现象开挖掌子面局部浮现应力集中，造成不同体积的岩体自掌子面崩出.通过2022年8月27日关于北干渠发生岩爆现象的汇报会议，通过相关专家确定N1主洞岩爆等级为轻微〜中等程度之间的岩爆现象施工工艺取水隧洞洞身开挖施工循环工序为超前预报一测量放点一钻孔施工一清孔、验孔一装药联网一起爆、通风、排烟一掌子面围岩喷洒水、排险一初期支护一出渣一锚杆、钢筋网、钢拱架施工一喷护混凝土施工一检查验收一下一循环取水隧洞开挖施工工艺流程图见下图1:图1取水隧洞开挖施工工艺流程图施工方法

431、预测预报通过认真查看施工现场、周围地形地貌，对该区的地形情况有一个总体的认识此外根据设计地质工程师提供的地质预报资料初步确定隧洞施工期间可能遇到的地应力集中和地应力偏大的地段；可在进行超前预报钻孔的同时，对钻出的岩屑和取出的岩芯进行分析；对强度较低的岩石，根据钻出岩屑体积大小与理论钻孔体积大小的比值来判断岩爆趋势由设计单位通过相关理论经验对施工掌子面围岩情况超前预测、预报，及时通知相关参建方，以便及早采取应对措施

4.3O

2、测量放样根据相关设计图纸及爆破设计书，通过全站仪等测量仪器放出隧洞开挖轮廓线及各炮孔位置，要求周边眼要沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合要求辅助炮眼交织均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，力求爆破出的石块块度适合装喳的需要.钻眼前，用红铅油准确地绘出开挖断面的中线和轮廓线标出炮眼位置，其误差不得超过5cm

4.

3.

2、钻孔施工按炮眼布置正确钻孔，掏槽眼和周边眼的钻孔精度要高，开眼误差控制在3cm和5cm以内为防止掌子面岩体崩出造成钻孔施工作业人员受伤，采取挂网处理钻工带班须熟悉炮孔布置，要能熟练地控制凿岩机械，特别是钻周边孔，一定要由有较丰富经验的老钻工作为钻工班带班人员，以确保周边眼准确的外插角，尽可能使两茬炮交壤处台阶小于15cm同时、要根据孔口的位置、岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮孔底部在同一平面上.周边孔与辅助孔的孔底在同一垂直面上，掏槽孔要加深10~20cm炮孔的深度和角度要符合个使用掌子面爆破设计要求.掏槽孔孔口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm;辅助孔孔口排拒、行距误差均不得大于10cm;周边孔孔口位置误差不得大于5cm4O

3.

3、清孔、验孔钻孔完成后，必须由专人负责用由钢筋弯制的炮钩或者小直径高压风管输入高压风将炮眼内石屑刮出和吹净检查、验收各爆破孔须符合爆破设计书孔深满足装药要求.4o3o

4、装药联网装药需分片分组自上而下进行装药，雷管要“对号入坐〃严格按设计的装药结构和药量装药，装药时应使用专门的炮棍装药，炮棍可选用木制、竹制或者塑料材料所有炮眼均以炮泥阻塞，本标段所有爆破孔阻塞长度不小于70cm.要从药包顶端阻塞，不得只阻塞眼口.接线、联接网络应严格按钻爆设计实施，注意导爆索的连接方向和连接点的坚固性.3o

5、起爆、通风排烟网络联好后，在准备起爆前，人员撤离危（wei）险区要设保护设施的一定要设置然后由安全员核实，方可进行起爆起爆采用非电毫秒雷管起爆后，由原装药人检查炮眼爆破情况，如发现有瞎炮，要及时处理隧道施工采用机械通风，爆破完成后及时打开风机通风排烟，使掌子面空气质量满足规范要求，通风时间应保证在20~40分钟内洞内掌子面空气质量氧气单位体不得少于15%；气温不得高于30℃有害气体浓度CO普通情况不大于30mg/m3；C

02、甲烷（CH4）单位体不得大于05%；氮氧化物（N02）在5mg/ni3以下；洞内人均每分钟必须供给不得少于3nb新鲜空气

4.

306、喷洒水、排险爆破后对爆堆岩体及隧道壁时常洒水，避免粉尘飞扬，并在粉尘飞扬大的工作面坚持喷雾洒水.可采取对工作面附近隧道岩壁喷水或者钻孔注水来促进围岩软化，从而消除或者减缓围岩应力集中，降低岩爆程度隧道开挖放炮后必须安排专人进行排险工作，先由挖掘机挖除周边危石，然后台车就位，再由专人进行人工排险，检查隧道围岩的稳定情况，常用的方法是敲帮问顶，发现有离层的岩层赋予及时排除或者加打应急锚杆加固等办法进行处理4o3o

7、初期支护在岩爆区顶拱开挖施工前布设9根

①25超前锚杆，长

4.5m锚杆间距15m排距15m仰角30°;开挖后即将喷C25素混凝土封闭开挖岩面，厚5cm.

8、出渣经安全检查和处理之后，确认施工环境安全，可进行爆破石渣装运，石渣开挖采用装载机、反铲配合自卸汽车出渣石渣运至监理、业主指定的弃渣场进行堆放锚杆、钢筋网、钢拱架施工北干渠引水隧洞开挖中围岩类别主要为HI、IV、V类围岩.岩爆区顶拱120°范围内系统锚杆采用

①25的二级钢支护L=

4.5m其余系统锚杆采用

①22的二级钢，L=30mo按设计要求，在开挖面上准确画出需施设的锚杆孔位如果成孔艰难，则采用自进式中空注浆锚杆然后注浆，注浆前导管孔先检查是否达到标准，然后按设计比例配浆，采用电动注浆机压注浆，注浆压力为

0.5~1OMPa普通按单管达到设计注浆量作为结束标准当注浆压力达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆检查注浆质量，合格后，用专用螺帽将锚杆头封堵，以防浆液倒流管外.挂网钢筋及钢拱架首先在洞外钢筋场按一定长度进行统一加工，由自卸汽车运至施工工作面，人工在施工台车上按照设计要求中8@200*200的间排距进行现场编制、安装，网的安装位置距基岩面2〜3cm挂网钢筋首先焊接在锚杆上，再人工逐一对钢筋接头进行焊接，网片尺寸不应小于21n*15m网片间搭接长度不小于20cm围岩采用116钢拱架进行支护，岩爆区钢拱架支护间距为lo0m钢拱架纵向联系筋间距

0.5m钢拱架锁脚锚杆两端各采用2022二级钢，L=30mo喷护混凝土施工喷碎前，用高压水枪将岩面冲洗干净，清除岩石碎屑和松动的岩块，并保持湿润经监理验收合格后，开始喷射混凝土施工，喷碎混合料在洞外按配合比配料制备，经自卸汽车运至洞内集料斗中，人工上料至喷护机料斗Uu石爆烈度轻微岩爆中等岩爆强烈岩爆剧烈岩爆序号设备名称型号或者规格单位数量创造厂名1气腿钻YTP-28台15天水风动工具厂2侧卸装载机ZLC50/3m3台2厦工3反铲PC

2201.0m3台24自卸汽车15t台5红岩/华威5全站仪莱卡台16自制台车台1序号名称规格型号及功率单位数量生产厂家1气腿钻YTP28台8天水风动机械厂2支护台车台13喷护台车MEYCOSUPREMAN台14喷护机台15灌浆机SNS、12kW台1中南冶金机械厂6高速制浆机ZJ400台1杭钻设备公司7浆液搅拌机JJS

200、

2.2kW台1柳州欧威姆8浆液搅拌机JW

1801.5kW台19汽车东风平板台210汽车吊QY8台1浦沅11潜孔钻YQ—100B台5。