地下洞室开挖施工技术要求

**电站工程

地下洞室开挖施工技术要求

1、适用范围

本施工技术要求适用于**电站引水隧洞、调压井、压力管道斜井及上、下平段及调压井永久交通洞等地下洞室的开挖施工。

2、引用标准

（1）《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099-1999； （2）《水工隧洞设计规范》SL279-2002； （3）《爆破安全规程》GB6722-86；

（4）《锚杆喷射砼支护技术规范》GB50086-2001； （5）《水电水利工程锚喷支护施工规范》DL/T 5181-2003； （6）《水利水电工程施工测量规范》SL52-93；

（7）《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准（一）》（试行）SDJ249-88。

3、主要技术要求

3.1 各地下洞室的断面参数

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表3.1 各地下洞室的断面参数

项目 洞室 成洞断面尺寸（m） 长（高）（m） 衬砌型式 Ⅲ类：边顶拱喷参数 引水隧洞 城门洞型 宽×高 （4.6×6.9） 锚支护，底板衬7073.03 砼厚25cm Ⅳ、Ⅴ类： 67.509 46.39 97.26 80.73 砼衬砌 砼衬砌 砼衬砌 厚0.10m，锚杆Φ25，4.0m、2m间隔，一般排距2m Ⅳ类：衬厚0.4m， Ⅴ类：衬厚0.5m 衬厚1.2m 砼衬厚0.6m及钢板衬砌 调压井 上平段 压力管道斜段 （主管段） 下平段 交通隧洞 Φ=9 Φ=3.8 宽×高 （4.5×5.3） 145 砼衬砌 衬厚0.5m 3.2贯通测量的容允误差

1、施工单位应负责地下洞室贯通测量的技术设计和贯通测量。 2、贯通测量容允误差应满足表3-2的规定。

表3-2 贯通测量容允误差极限误差值

相向开挖长度（km） 极限贯通误差 （mm） 横向 纵向 竖向 ≤4 ±100 ±200 ±50 4～8 ±150 ±300 ±75 注：（1）相向开挖长度包括支洞长度在内；（2）如果通过曲线隧洞贯通时，纵向误差应提高到横向误差要求执行。（3）计算贯通误差时，可取表3-1中极限误差的一半作为面上的容许中误差，应按《DL/T5099-1999表5.0.2-2贯通中误差分配值的原则进行分配。（4）对于上下两端相向开挖的竖井，其极限贯

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通误差不应大于±200 mm。

3.3 洞室开挖不应欠挖，应尽量减少超挖。平均径向超挖值，平洞不大于20cm，斜井、竖井不大于25cm。

因地质原因产生的额外超挖值，由监理工程师会同设计单位根据地质条件与施工单位商定。

3.4 不同断面或衬砌型式之间应设置过渡段，有压隧洞过渡段的园锥角宜采用 6°～15°，过渡段长度不应小于1.5倍洞径（或洞宽），并应满足设计要求。隧洞开挖过程中应尽量满足上述要求，减少衬砌工作量。

3.5 隧洞（含施工支洞）进出口位置较低时，应按相应防洪标准（5年或10年重现期全年洪水）设置挡水建筑物，其型式应根据地形条件、工程规模等因素选择。

4 开挖

4 .1 洞口开挖

1、洞口削坡开挖应自上而下进行。严禁上、下垂直作业。做好危石清理、坡面加固、马道开挖及排水。

2、洞口应设置防护棚等安全设施。在不稳定和极不稳定的Ⅳ、Ⅴ类围岩中，开挖前可先将附近一定范围的山体加固或浇筑明拱，然后再开挖洞口。洞口施工宜在雨季之前完成。 4 .2 平洞开挖

1、开挖与衬砌作业顺序宜采用顺序作业方法。在 Ⅳ、Ⅴ类围岩中，也可考虑采用开挖与衬砌交叉或平行作业。

2、由于洞径较小，宜优先采用全断面开挖方法，对不良地质段，为安全计，

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可采用分部开挖方法并及时做好支护工作。

3、城门洞形断面隧洞可一次开挖成型，底部垫废渣进行保护。 4 .3 竖井开挖

1、调压室为水室式，整体均埋在地下；井身施工前，沿井身开挖线周边进行固结灌浆，灌浆深度至弱风化线。井身上部开挖到一定深度后，根据围岩稳定条件加固或永久建筑物要求，预先衬砌，以保证下挖时，上部围岩稳定。

2、由于竖井断面较大，应采用先挖导井再从上至下扩大的开挖方法。导井断面直径至少为2.4m。导井开挖方法，可用正井法、反井法、正反井相结合法、深孔爆破法、爬罐法、反井钻机法。可根据围岩特性、断面尺寸、深度、工期要求、施工设备等因素选择。应采取有效措施，防止石渣堵塞导井和人员坠落事故。

3、竖井通过不良地质地段，或因施工需要，可采用在导井开挖后，根据地质条件分段开挖，上部扩挖一段先行衬砌，待围岩稳定后，再自上而下爆破开挖的施工程序。

4、竖井扩挖可以采用全断面扩挖或分台阶扩挖等方式，由于围岩均为Ⅳ、Ⅴ类，为防止井壁围岩沿层间错动带及泥化夹层滑动，保证围岩稳定，宜采用台阶法施工，并采用机械扒渣。井周边到导井口应有适当坡度，便于扒渣。

5、Ⅳ、Ⅴ类围岩地段，应及时支护，可边开挖边衬砌或预灌浆加固岩体，井壁有不利节理裂隙组合时，应加强支护。

6、平洞与竖井，或平洞与支洞连接处，应将连接段加固后再开挖。 7、由于井身大，应采用提升设备，以备人员上下，安全进入工作面。采用提升设施时，应设置井深指示器，防止过卷、过速，并应设过电流和失电压等保护装置及制动系统。

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竖井内应设置有护栏的人行爬梯，每隔8m设一个体息平台。 4.4 斜井

1、上平段与斜段连接处，应形成施工平台，井台宽度可为3m～5m。应根据围岩条件，做好支护。必要时，在斜井开挖前，可进行顶部砼施工。

2、斜井与平段连接处，应将连接段加固后再开挖。

3、斜井可采用正井法、反井法或正反井相结合法进行全断面开挖，亦可用爬罐法或反井钻机法。采用先挖导井再从上至下扩大的开挖方法。导井的布置应有利于扩挖出渣。应有扒渣和或溜渣措施。

4、斜井通过Ⅳ-Ⅴ类围岩时，应采取有效的围岩加固措施。地下水活动强烈时，宜先治水。

5、应设置进入斜井的人行通道。 6、其余可参照4.3.7条执行。 4.5 不良地质地段施工

本工程各地下洞室存在的主要工程地质问题为：围岩主要为Ⅳ-Ⅴ类围岩稳定性差、部分洞段为卸荷带、岩体裂隙发育，存在软弱夹层、泥化夹层、剪切错动带、地下水较丰等，请详见有关地质报告。应结合工程情况，拟定各种不良地质地段的施工措施。

可参看《DL/T5099-1999》第十章。

5 钻孔与爆破

5.1 钻爆设计

1、地下洞室开挖宜采用直径小于100mm的钻头造孔。 2、设计轮廓面的开挖，应采用光面爆破或预裂爆破技术。

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3、应根据设计图纸、地质情况、爆破材料性能及钻孔机械设备等情况，进行钻爆设计。其主要内容应包括：掏槽方式、炮眼布置、装药量、炮孔堵塞方法、起爆方式及顺序等，绘制爆破图。施工中应不断总结经验，随时修正爆破设计。

4、光面爆破或预裂爆破的主要参数，应通过试验确定，并在施工中，根据爆破效果进行调整，以确定最优参数。 5.2 钻爆作业

1、钻孔质量要求

①钻孔孔位应根据测量定出的中线、腰线及孔位轮廓线确定；

②周边孔在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线调整的范围和掏槽孔的孔位偏差不宜大于5cm，其它炮孔的孔位偏差不得大于10cm； ③炮孔的孔底应落在爆破图所规定的平面上；

④炮孔方向应一致，钻孔过程中，应经常进行检查，对周边孔和预裂爆破孔应特别控制好钻孔角度；

⑤炮孔经检查合格后，方可装药爆破。

2、炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联接，应由取得“爆破员”作业证的炮工按爆破图进行。

3、引爆方法：洞井爆破宜优先采用塑料导爆管非电毫秒雷管；预裂爆破宜采用导爆索引爆；零星爆破可采用火雷管引爆。

4、光面爆破和预裂爆破效果的检验标准：

①残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹保存率：完整岩石在80%以上，较完整和完整性较差岩石不小于50%；较破碎和破碎岩石不小于20%；

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②相邻两孔间的岩面平整，孔壁不应有明显的爆震裂隙；

③相邻两茬炮之间的台阶或预裂爆破的最大外斜值，应小于20cm。 ④预裂爆破后，必须形成贯穿连续性的裂缝。

5、开挖面与衬砌面平行作业的距离，应根据围岩特性、砼强度的允许质点震动速度以及开挖作业需要的工作空间确定。若因地质原因需要砼衬砌紧跟开挖面时，按砼龄期强度的允许质点震动速度确定最大单段装药量。允许质点震动速度值见表5.1

表5.1 允许质点震动速度值参考表 项 目 龄期1～3d 砼 龄期3～7d 喷砼 水工隧洞 交通隧洞 1.2～1.5 <5 10 15 质点允许震动速度（cm/s） <1.2 7

6、采用电力引爆方法，装炮时距工作面30m以内应断开电源，可在30m以外，用投光灯照明。

7、应进行必要的爆破试验和爆破监测，其内容为：

①爆破参数试验； ②爆破震动规律测量；

③爆破对衬砌砼、喷锚区的影响。

应作好爆破试验和爆破监测资料的记录、整理和分析，及时提出试验研究报告，指导地下洞室开挖施工。

6 出渣运输

各地下洞室出渣与运输方式可按监理工程师批准的施工方案实施。 6.1 无轨运输

1、有条件的平洞，宜优先选择装载机或挖掘机配自卸汽车的出渣方式。 2、出渣道路行车路面宽度，应按所用设备型号和车型确定。当采用单车道时，需设调车盘或间隔适当距离（150m～300 m）设置错车道，其长度应为4～6倍车长。

道路最大纵坡应根据运输车辆性能和出渣设备工作条件确定，一般为9%，最大纵坡限长140m，会车视距宜为40m，局部纵坡不宜大于14%。路面应保持平整和有良好的排水设施。

3、汽车在洞内的行驶时速不宜超过10km。 6.2 卷扬机出渣运输

1、铺设大于15°的斜坡轨道时，应有防止轨道下滑措施。

2、轨道斜坡段与平段应以竖曲线连接，在竖曲线与平直段相接处应设倒坡，

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并在适当位置上设置能够控制的挡车装置。

3、牵引绳应与斜坡段轨道中心线一致，并设地滑轮承托。

4、自上而下掘进时，装渣机械宜采用耙斗式装岩机。斜井倾角小于12°时宜选用带式输送机提升；倾角大于25°的斜井宜采用箕斗提升出渣。

5、自上而下掘进时，重力自动溜渣的最小倾角为45°，并应采用钢溜槽、振动溜槽等辅助设施。

6、车辆运行速度一般不宜超过2m/s。 7、斜井内每隔100m左右宜设一个避车洞。 8、运输车应有断绳保险装置，以防溜车。 6.3 竖井吊罐出渣运输

1、井深大于40m时，宜设吊罐导向装置和断绳保险装置。 2、吊罐升降的限制速度为：

①井深在40m以内无导向设备时，不得超过0.7m/s；

②井深在40m～100m沿导向设备升降时，不得超过1～5m/s。 3、吊罐载重不得超过设计载重量。

4、竖井和斜井运输应有可靠的通讯和信号联系，信号应声光兼备。 6.4 渣场与环境保护与水土保持

1、各洞井工程均应按指定渣场堆渣，不得占用其它工程场地，不得影响附近各种设施的安全。不得侵占主河道，恶化水流条件。若利用溪沟弃渣，应有拦渣、泄洪措施。

2、弃渣场保护应按设计要求执行。必需保持渣场自身稳定，必要时需分层碾压，弃渣完成后，应及时进行整修，并修建永久排水设施和其它防护性工程，

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保证地表径流不会冲蚀弃渣表面或危及弃渣稳定性。

3、应按设计要求，作好渣场环境保护及水土保持。 4、渣场宜配备平渣设备，并有专人指挥卸渣。

7 临时支护与监测

7.1 临时支护

1、需要支护的地段，应根据地质条件、洞室结构、断面尺寸、开挖方法、围岩暴露时间等因素，做出支护设计。

2、支护与开挖的间隔时间、施工顺序及相隔距离，应根据地质条件、爆破参数、支护类型等因素确定，一般应在围岩出现有害松弛变形之前支护完毕。稳定性差的围岩，应先支护后开挖或支护紧跟工作面。

3、临时支护应尽可能与永久支护相结合，成为永久支护的一部分。 4、锚杆喷射砼施工详见《四川**电站工程锚杆喷射砼支护施工技术要求》。 7.2 监测

1、为了掌握围岩动态，指导设计、施工，应进行必要的现场监测。本工程主要对围岩的变形进行监测，以判断围岩是否稳定。

2、观测断面应选择有代表性的地质地段，监测断面的数量、监测项目和测点的布置，可根据围岩特性、支护方式等确定。

3、监测仪器的安装要及时，紧跟开挖面，距掌子面不宜超过1.0m，安设后应测取初读数。

4、监测资料应及时整理分析，绘制变形与时间、进尺关系曲线，及时反应监测成果。

5、隧洞周边的实测位移相对值或用回归分析推算的最终位置均应小于表

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7-1所列数据值。当位移速度无明显下降，而此时实测位移相对值已接近表7-1所规定的数值，同时支护砼表面已出现明显裂缝；或者实测位移速度出现急剧增长时，必需立即采取补救措施，并改变施工程序或设计参数，必要时应立即停止开挖，进行施工处理。

表7-1 隧洞周边允许相对位移值（%）

埋深（m） <50 围岩类别 Ⅲ Ⅳ Ⅴ 0.10～0.30 0.15～0.50 0.20～0.80 50～300 >300 0.20～0.50 0.40～1.20 0.60～1.60 0.40～1.20 0.80～2.00 1.00～3.00 注：1、周边相对位移值系指两测点位移累计值与两测量点距离之比。两测点间位移值也称收敛值。

2、脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。 3、本表适用于高跨比0.8～1.2的下列工程： Ⅲ类围岩跨度不大于20m。 Ⅳ类围岩跨度不大于15m。 Ⅴ类围岩跨度不大于10m。

6、经现场地质观察评定，认为在较大范围内围岩稳定性较好，同时实测位移值远小于预计值且稳定速度快，此时，经过监理及设计同意可适当减小支护参数。

7、采用两次支护的地下工程，后期支护的施作，应在围岩达到稳定标准后进行。围岩稳定标准以变形量和变形速率进行判断。稳定标准为：

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①隧洞周边水平收敛速度小于0.2mm/d；拱顶或底板垂直位移小于0.1mm/d；

②隧洞周边水平收敛速度以及拱顶或底板垂直位移速度明显下降； ③隧洞位移相对值已达到相对位移量的90%以上。

8、隧洞稳定的判据是后期支护施作后位移速度趋近于零，支护结构的外力和内力的变化速度也趋近于零。

8 通风、防尘与辅助工程

8.1 通风

1、地下建筑物开挖时需要的通风量，应按下列要求分别计算，取其中最大数值：

①按洞内同时的最多人数计算，每人每分钟供给3m3新鲜空气； ②按爆破20min内将工作面的有害气体排出或冲淡至容许浓度计算。每千克炸药（2号岩石硝铵炸药）爆破后可产生折合40L一氧化碳气体。

③洞内采用柴油机械时，可按每马力每分钟3m3风量计算并与同时工作人员所需通风量相加。

④计算的通风量，应按最大、最小容许风速和相应洞内湿度所需风速进行校核。

2、工作面附近的最小风速不得低于0.15m/s，最大风速不得大于4m/s。 3、选择通风方式应根据洞、井布置特点、施工程序、施工方法、洞井长度、断面大小和工作面有害气体危害程度等因素综合考虑确定。

4、通风机宜选用可逆转的轴流式风机，并根据工作风量和工作风压进行选择。

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8.2 防尘

1、地下建筑物施工时应采用综合防尘措施：

①采用湿式凿岩；采用潜孔钻机时应装有符合卫生标准的除尘装置； ②爆破后利用喷雾器进行喷雾，降低粉尘含量； ③出渣时用水淋透石渣； ④加强通风；

⑤配备必要的防尘器材，做好个人防护；

⑥喷砼支护，宜采用湿喷；采用干喷时，应有防尘措施。

2、洞内施工不应使用汽油机械，使用柴油机械时，宜加设废气净化装置。柴油机械燃料中宜掺添加剂，以减少有毒气体的排气量。

3、施工单位应有防尘、防噪声和防有毒气体的专职或兼职的机构，须配备各种检测仪器，每3个月在各作业点进行检测，其结果应及时公布。 8.3 辅助设施

1、空压站应按同时作业的各种风动机具组合的最大用量确定，并适当计入风量损失。其备用容量，一般为总容量的30%，但不宜小于其中最大一台空压机容量。工作面的风压，应满足风动工具的要求，一般不得低于0.5MPa。

隧洞过长时，可在洞内加设带有安全装置的贮气罐。为了减少风量、风压损失，也可在洞内开挖空压机旁洞，并随开挖面前移。

2、供水量应根据施工、消防、生活用水的要求确定。工作面水压必须满足施工机械的要求，一般不小于0.3MPa。若水压不够时，可设加压装置。

3、洞口应根据地形和水文条件，采用经济合理的排水设施，不得使地表水流倒灌入洞或冲塌洞口及附近路基。

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4、洞内排水应符合下列要求：

①洞内工作面与运输道路路面不应积水；

②向上坡开挖隧洞时，应利用排水沟自流排水，排水沟须设随工作面掘进开凿，并经常清理；

③平坡及向下坡开挖隧洞时，可在适当地点设置集水井或积水箱，并用水泵排水；

排水泵的容量应比最大涌水量大30%～50%，使用一台水泵排水时，应有100%备用量，使用两台水泵排水，应有不小于50%的备用量，并应设有备用电源。

④开挖工作面和局部地段的集水，宜用潜水泵排至集水井。 5、供电与照明

1）隧洞较长或施工机械用电需要变压器进洞时，应选用矿用型并按电气规程规定设置变压器室，变压器高压电源由电缆引入洞内，电缆应定期进行外观检查与耐压试验。

2）洞内供电电压应符合下列规定： ①一般应采用380/220V三相四线制； ②动力设备应选用三相380V；

③高压设备的供电电压按设备要求而定；

④隧洞开挖、支护工作面的工作灯，应使用36V或24V。使用投光灯可用220V，但应经常检查灯具和电缆的绝缘性能。斜井、竖井及导洞工作面应采用36V或24V照明。

3）线路末端电压降不得超过下列数值：

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①动力线路及220V照明线路 5%； ②24V、36V 10%。

9 质量检查与验收

9.0.1 开挖过程中应定期检测洞室方向、中心线和高程。每次放炮后，均应进行规格检查，发现不符合质量要求，应及时修正。 9.0.2 施工期间应做好下列各项原始记录：

（1）循环时间、进尺、钻孔爆破效率； （2）施工方法、使用械具、劳动组合； （3）主要施工机械的生产效率、材料消耗量； （4）支护部位、型式和数量； （5）原型观测资料；

（6）施工中发生的问题和处理措施； （7）质量检查情况和检查人员的意见等。 9.0.3 质量检查内容和质量标准

1、质量检查：①开挖岩面无松动岩块及小块悬挂体；②地质弱面处理符合设计要求；③洞室轴线符合规范要求。

2、质量检测

质量检测项目与标准，见表9-1。

表9-1 质量检测项目与标准

允许偏差（cm ） 欠挖 10 10 15

项目 底标高 径向 超挖 20 20 无结构要求无配

筋 侧墙 开挖面平整度（2m直尺） 底标高 10 15 0 0 0 10 20 20 20 20 有结构要求或有配筋 径向 侧墙 开挖面平整度（2m直尺） 注：（1）表中所列允许偏差值系指个别欠挖的突出部位（面积不大于0.5m2）的平均值和局部超挖的凹陷部位（面积不大于0.5m2）的平均值（地质原因除外）。

（2）洞井工程，均为有结构要求的工程。 9.0.4 检测数量

每个单元工程按横断面或纵断面进行检查，一般应不少于两个断面，总检测点数不少于20个，局部突出或凹陷部位（面积在0.5m2以上）应增设检测点。 9.0.5 质量评定

在检查项目符合本标准的前提下，凡检测点总数中有70%及其以上符合上述标准的，即为合格；凡检测点总数中有90%及其以上符合上述标准的即为优秀。

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