大亚湾应急供水管道工程小断面引水隧洞的施工技术探讨 李丽燕
基于GSI分级的小断面引水隧洞超欠挖预测与钻爆参数优化研究
基于GSI分级的小断面引水隧洞超欠挖预测与钻爆参数优化研究目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 国内外的研究现状与发展趋势 (4)1.3 研究内容与研究方法 (6)2. 引水隧洞超欠挖现状分析 (7)2.1 引水隧洞项目概况 (8)2.2 超欠挖现状与影响因素分析 (9)2.3 GSI分级方法介绍 (11)3. GSI分级方法在隧洞工程中的应用 (11)3.1 GSI分级标准与评价方法 (12)3.2 GSI分级与超欠挖预测的关系 (14)3.3 GSI分级法的应用案例分析 (15)4. 超欠挖预测模型建立 (16)4.1 预测模型理论基础 (17)4.2 预测模型参数选择与确定 (18)4.3 预测模型的验证与优化 (19)5. 钻爆参数优化研究 (20)5.1 钻爆参数简介 (22)5.2 钻爆参数优化目标 (23)5.3 钻爆参数影响因素分析 (23)5.4 钻爆参数优化策略 (25)6. 实例分析 (26)6.1 研究案例介绍 (27)6.2 超欠挖预测与钻爆参数优化应用实例 (28)6.3 实例分析结果与评价 (29)7. 结论与展望 (30)7.1 研究总结 (31)7.2 存在的问题与不足 (32)7.3 未来研究方向与展望 (33)1. 内容综述本研究旨在基于GSI分级的小断面引水隧洞超欠挖预测与钻爆参数优化，为工程实践提供有针对性的指导。
随着经济的发展和城市化进程的加快，水资源的需求日益增长，小断面引水隧洞在水利工程中的地位日益重要。
由于地质条件、施工技术等因素的影响，小断面引水隧洞的施工过程中容易出现超欠挖现象，严重影响工程质量和安全。
对小断面引水隧洞超欠挖的预测和钻爆参数的优化具有重要的现实意义。
本研究首先对小断面引水隧洞超欠挖现象进行了深入的分析，从地质、水文、力学等多个角度探讨了其成因。
在此基础上，结合GSI 分级理论，提出了一套适用于小断面引水隧洞的超欠挖预测方法。
水利工程中小型断面输水隧洞施工技术探析
水利工程中小型断面输水隧洞施工技术探析摘要：随着我国水利工程建设的发展，中小型断面长距离输水隧洞逐渐增多，在整个水利工程施工中占有越来越重要的地位。
本文以中小型断面输水隧洞施工为对象，分析水利工程输水隧洞施工工法和施工技术，对隧洞的开挖爆破、初期支护、衬砌等环节的施工措施提出建议，为水利工程建设提供借鉴与参考。
关键词：水利工程；中小型断面；隧洞；施工技术水利工程建设对我国经济发展具有重要的意义，输水隧洞施工是水利工程中非常重要的一个环节，现今中小型断面长距离输水隧洞比比皆是，由于施工空间狭窄受限，施工组织布置较为困难，加之隧洞施工受周围的地质环境等多种因素影响，施工工序复杂、施工难度大，施工中需根据实际情况、综合因素选择合理、安全可行的施工方案，严格监控施工质量，以保证施工的质量和工程的顺利、安全实施。
最后，要结合实际分析工程中发生塌方等危险的几率，做好预防和应对措施，以保证工程的安全。
1.中小型断面输水隧洞施工难点分析1.1断面小、空间窄爆破难度大钻爆法施工是隧洞掘进的常用传统方案，尤其是在中小型断面隧洞爆破开挖时，爆破施工难度比较大，隧洞内空间本身较为狭窄，加之受掌子面钻孔操作平台占位影响，钻孔操作空间有限，钻孔角度、深度控制困难，导致爆破循环进尺变小，爆破质量不高，技术不娴熟会造成严重超欠挖现象。
施工中受隧洞特殊地质条件影响，还会发生坍塌等现象，影响工程正常施工，同时也威胁到工作人员的人身安全。
因此，选择合理的爆破方案爆破工艺极为重要。
1.2隧洞内空间受限出渣困难中小型断面隧洞工作面狭小，施工操作空间有限，大型机械设备无法进入，小型机械在隧洞内无法掉头，全程只能以退进的方式进入出渣点，出渣车辆行走慢、效率低、出渣困难，经常会影响下一道施工工序正常作业。
因此，合理配置机械设备、提高出渣效率尤为关键。
1.3开挖与衬砌工序受到干扰中小型断面输水隧道施工时空间受限，洞内开挖后出渣车辆行走缓慢导致出渣工序占用时间较长，采用传统爆破施工工艺为边开挖边衬砌，由于掌子面开挖出渣工序占用时间长，衬砌施工时因洞内道路被衬砌混凝土车辆占用，掌子面施工人员、材料、设备等无法进入，实际施工中导致掌子面开挖作业与衬砌作业前后干扰，无法进行同步平行施工，隧洞施工严重降效。
惠州市大亚湾引水工程管道水压试验方法
惠州市大亚湾引水工程管道水压试验方法张建平;肖家勇【摘要】本文介绍了大口径压力管水压试验方法、技巧及注意事项.【期刊名称】《水利建设与管理》【年(卷),期】2010(030)002【总页数】3页(P84-86)【关键词】大口径压力管;水压试验;闷头;技术技巧【作者】张建平;肖家勇【作者单位】惠州市水电建筑工程有限公司,516001;惠州市水电建筑工程有限公司,516001【正文语种】中文1 工程概况大亚湾引水工程是向中海壳牌石化项目以及大亚湾（国家级）经济技术开发区提供II类地表原水的跨流域调水重点工程。
工程取水流量为4.8m3/s，年平均取水量1.445亿m3。
输水线路从东江下源泵站起至中海壳牌石化项目止，总长约为54km。
管道为并排两条预应力混凝土管，由2×4307.585m管道（2×D2000）一个单项组成。
管道主要采用沟埋式安装。
管道设计工作压力为0.40MPa，执行规范标准为《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—2008）、《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017—2007）。
2 水压试验大口径预应力钢筋混凝土管安装后，做整体或分段功能性试验。
压力管道水压试验分预试验和主试验阶段。
试验压力为1.5p=1.5×0.40MPa=0.6MPa=600kN/m2。
试验段为桩号S3+910～S4+900，试验段长900m。
2.1 预试验阶段将管道内水压缓缓升至试验压力，稳压30min，期间如有压力下降可注水补压，但不得高于试验压力；试验过程中以管道接口、配件等处无漏水、损坏及其他异常情况为合格。
2.2 主试验阶段停止注水补压，稳压15min，当15min后压力下降不超过允许压力降数值时，将试验压力降至工作压力并保持恒压30min，进行外观检查，若无漏水现象，则水压试验合格。
压力管道允许渗水量执行现行规范标准。
在水压试验过程中，应设置应变计，以记录变形之读数。
小断面长隧洞施工测量技术探讨
［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｖ ５ ２ ［ 文献标 识码 ］ Ｂ ［ 文章编号 ］ １ ０ ０ ６— ７ １ ７ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４— ０ １ ４ ８— ０ ２
洞经石古池 凼 、 大院 、 郭家庄 、 马鞍 山、 北 瓦 社 至 梅 家 院 出
其 中一 个 Ｇ Ｐ Ｓ点能 与洞 口通 视 。为 保证 精 度 ， 采用 不 同 作业 组 交换 测量互 检 的方 法 ， 对 已布设 的三 维控 制 网进 行 复核 ， 确保 成果 的可靠 。坐标 系统 为 安顺 市城 市 独立 坐标 系 ， 高程基 准为 １ ９ ８ ５黄海高程基准 。
境 内， 该项 目是将千峰 河 、 洋平河及 木档河 的地 表径流通 过改造 引水 渠 、 新建 隧洞 和新建 渠道 引入安 顺城 区贯城 河上游 的虹 山水库 。工程 涉及 千峰 河及 支 流木 档河 、 洋 平河 ， 其 中千峰河 集水 面积５ ４ ｋ ｍ ， 洋 平 河 集 水 面 积 ２ ０ ｋ ｍ ， 木档河集水面积１ ７ ｋ ｍ ２ ， 可利 用 集 水 总 面 积 为 ９ １ ｋ ｍ 。 通过改造和新建２ ． ６ ２ ｋ ｍ的引水 渠和新建８ ． ８ ５ ｋ ｍ 的引水 隧洞 （ 最 大 引水 流量 为３ ｍ ／ ｓ ） ， 枯 水 年 可 将
１ ． １ 控 制方 案 的确定
本工程引水 隧洞 长８ ． ８ ５ ｋ ｍ， 按 照设 计布 置有 引水 支 洞 １ 座、 斜井 ２座 ， 加上进 出 口共有施工 作业洞 口 ５个 、 施 工作业 面 ８个 ， 隧洞设计 为城 门洞型 ， 设计开挖 断面面 积
６ ． ５ １ ｍ 。 隧 洞 进 出 口交 通 便 利 且 视 野 开 阔 ， 便 于 洞 外 地 面
小断面引水隧洞施工分析
小断面引水隧洞施工分析摘要：引水隧洞是输水工程的主要组成项目之一，特别是小断面引隧洞更是常常成为项目方案比选的重点，也是输水工程施工的控制点。
小断面引水隧道，顾名思义就是其断面小，通风出碴困难，往往会给施工造成一定的困难，因此本文提出工程实例，从多方面对此类隧洞施工中的技术方案选择以及施工的关键技术进行详细探讨。
关键词：小断面；引水隧洞；施工技术引言本文主要概括的是一项小断面、长距离的引水隧洞施工工程，这项工程由引水的路线（主要包括管道和隧洞）、曲水枢纽以及调节水库所组成，主要是解决一部分地区的饮水资源严重缺乏的引水工程。
该工程的关键控制工程为引水隧洞，此引水隧洞工程全长约10km，断面为2.5m×2.5m，该隧洞身段为完整的花岗岩体，需要采用钻爆法对隧洞进行施工，根据对施工地点的考察情况再投入相应的设备进行作业，以实现小断面引水隧洞施工的完成。
1 施工工期与工程特点本工程施工工期由于距离较长，施工时间定为30个月，工程比较紧，任务也很重。
此工程施工有多个特点需要注意，由于距离较长，断面较小，使得通风比较困难，机械化作业的程度变低。
因为施工距离较长，施工时间相对较短，施工干扰严重，很难形成干扰作业，又由于施工地段地下有丰富的地下水而导致在施工作业时难度较大。
2 确立本工程施工隧洞的施工改进2.1基础的隧洞施工设计在各种类隧洞当中，施工难度比较大的一种施工隧洞就是本工程的小断面长距离隧洞，机械化程度比较高的施工机械并不能对小断面隧洞进行洞内作业，只能够由人工开采的方式为主，小机械为辅进行洞内作业，较长的距离对排水、通风、运输、供电等多个方面都会造成一定的困难，这样会给作业带来特别大的困难，对于隧洞的设计同样也会带来一定的难度。
在小断面的引水隧洞中，在2m×2m以下的开挖断面并没有任何实例，距离是10km以上的也比较少，所以就要求对这种工程设计出合理又科学的施工方案，以满足小断面引水隧洞的施工方案。
小断面输水隧洞在软弱地层中的施工方法
小断面输水隧洞在软弱地层中的施工方法发表时间：2016-06-30T16:36:01.423Z 来源：《基层建设》2016年5期作者：李银刚[导读] 在地质条件较复杂的干热河谷区进行水利水电工程建设及病害整治.四川省汉源建筑总公司四川省雅安市汉源县 625300摘要：在地质条件较复杂的干热河谷区进行水利水电工程建设及病害整治，使用隧洞工程在软弱地层中施工，总结了二十余年的成功施工方法和经验教训，对今后在同类地层中施工有普遍的参考意义。
关键词：小断面输水输洞；软弱地层；水利水电工程；施工方法与经验水利水电工程受暴雨、泥石流、滑破袭击，病害较严重。
近年来，对一些滑坡地段，多采用隧洞方案进行整治。
根据笔者二十余年参加勘察设计并参与施工大小隧洞十多个，累计长度一万多米，有三分之一的隧洞进、出口在软弱的第四系古岸坡山麓坡积层或河湖相地层中（Q1）通过，有少量在强风化地层中，这些隧洞95%均取得了成功。
总结其经验，关键是在软弱地层及破碎岩层中施工方法正确与否。
施工方法正确将大大缩短工期，降低成本，否则半成数倍增加投资，甚至改变批准施工轴线方案，导致失败。
现将在软弱地层中的施工方法与经验教训作一简要小结行成本文，供读者参考。
1.适用施工地层条件和隧洞规格本文所述的施工地层条件是专门指经初步设计地质勘察确定能成洞的软弱地层，指第四系下更新统（Q1）、中更新统（Q2）山麓坡积块、碎石亚粘土，粘土或河湖相半固结厚层砂岩，粉砂岩、粘土岩韵律层，个别有中更新统阶地堆咱们砂卵石层。
岩土呈密实状，颗粒骨架结构或层状构造，fk值在2.5-4之间。
水文地质条件简单，易于傍山排泄。
一般单掌子面掘进稳定流，在3升/秒内（上部稻田或其它人为因素除外），局部滞流潜水带初次切穿可涌水在15升/秒。
但经一段时间导流后会减小稳定下来。
隧洞设计断面小于10平米，用常规风钻凿岩爆破，人工或小型机械出碴，轨道运输。
2.施工方法2.1 全断面开挖1）边开挖边衬砌该方法适用于所处位置在地下潜水位以上，地层干燥或稍湿，无地下滞留水渗滴。
小断面水工隧洞施工排水条件的改善
小断面水工隧洞施工排水条件的改善发布时间：2022-12-30T01:23:00.590Z 来源：《工程建设标准化》2022年9月17期作者：吴为强[导读] 以华坪县务坪水库-石龙坝片区连通工程项目为例，吴为强云南建投第一水利水电建设有限公司摘要：以华坪县务坪水库-石龙坝片区连通工程项目为例，探讨了渠道工程小断面水工隧洞施工过程中洞内地下水的处理方法。
研究表明：采取合理的措施引排地下水，不仅能够降低洞内施工、临电等安全风险，还能够提高出渣效率，地下水沉淀处理后可满足小断面隧洞施工期的供水要求，降低施工成本。
排水作为隧洞施工的一项基本性能，对水工隧洞设计施工具有重要意义。
本文对华坪县渠道工程某一小断面水工隧洞洞身开挖和初期支护过程的施工排水进行了分析和讨论，提出了改善小断面水工隧洞地表排水条件的科学建议。
关键词：小断面水工隧洞；施工排水；地下水引言：水工隧洞断面形式一般采用城门洞型，开挖采用全断面钻孔光面爆破法施工。
施工过程主要由隧洞进出口明挖段开挖支护、锁口、洞身开挖支护、隧洞混凝土衬砌和止水、排水施工等组成。
在进行隧洞开挖之前必须做好洞口边坡的支护及排水工程，施工期隧洞排水可根据水量，在底板设置排水管或排水沟，隧洞顶拱、边墙或掌子面有流水、涌水的，可根据水量大小，设置孔、管集中引排，雨季施工应采取措施防止边坡汇水流入洞内。
洞内水量较大时，可采取抽排水措施。
但是，因地下工程地质条件的复杂性和不可预见性，在不良地质条件洞段开挖，特别是在岩溶发育地段和地下水丰富地段，如何快速排水不让水长时间浸泡掌子面和基础，是水工隧洞施工排水的重点和难点，小断面水工隧洞因其断面较小、施工作业面狭窄，针对小断面水工隧洞的施工排水条件改善显得极为重要。
一、工程概况本工程共布置有两条输水隧洞，输水隧洞采用城门洞型断面，Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖断面为2.58m*2.74m, Ⅲ类围岩开挖断面为2.4m*2.65m，采用C25钢筋混凝土衬砌，衬砌尺寸为40cm，衬砌后断面尺寸均为1.5m*1.8m；设计水深0.69m,引水流量0.84m3/s。
浅谈小断面长距离输水隧洞工程施工地质编录李斌
浅谈小断面长距离输水隧洞工程施工地质编录李斌发布时间：2021-09-07T03:48:58.632Z 来源：《中国科技人才》2021年第17期作者：李斌[导读] 隧洞地质编录是隧洞施工地质工作主要的方法之一，在一定程度上能保证隧洞安全、顺利的施工。
通过地质编录了解掌子面围岩的工程地质、水文地质状况，校核前期勘测成果，当差别明显时给出相应处理意见，根据已揭露的围岩地质情况，推断出掌子面前方的施工地质条件，保证隧洞施工的安全性，为后续施工提供合适的施工方案。
中国水利水电第五工程局有限公司辽西北供水施工二标辽宁铁岭 112600摘要：隧洞地质编录是隧洞施工地质工作主要的方法之一，在一定程度上能保证隧洞安全、顺利的施工。
通过地质编录了解掌子面围岩的工程地质、水文地质状况，校核前期勘测成果，当差别明显时给出相应处理意见，根据已揭露的围岩地质情况，推断出掌子面前方的施工地质条件，保证隧洞施工的安全性，为后续施工提供合适的施工方案。
本文根据水利水电工程输水隧洞的工程地质编录实例，以及相关的规范、法规进行了简要分析，总结。
关键词：水利水电工程；地质编录；安全施工1 工程概况辽西北供水二期工程柴河水库供水施工二标位于辽宁省铁岭市李千户乡境内，合同主体工程为输水隧洞。
隧洞全长12080m，控制桩号为S9+470~S21+550，纵坡i=3.217‰/i=0.021‰。
隧洞为有压隧洞，采用钻爆法开挖，开挖断面为圆拱斜墙形，成洞断面为圆形D=3.9m。
本标段共布置4条施工支洞，分别为1-4#、1-5#、1-7#、1-8#施工支洞，支洞投影长度分别为507.81m、400.44m、435.81m、688.41m，支洞断面均为圆拱直墙型，成洞断面尺寸均为5.0m×5.0m（宽×高）。
输水线路受到地形限制，地质情况较为复杂，为确保隧洞施工的安全顺利进行，进行地质编录是必要的。
2 编录对象和内容输水隧洞地质编录主要对象为每个开挖循环的岩面，包括前方掌子面、边墙、顶拱。
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大亚湾应急供水管道工程小断面引水隧洞的施工技术探讨李丽燕
发表时间：2017-11-10T17:06:43.457Z 来源：《基层建设》2017年第23期作者：李丽燕
[导读] 摘要：大亚湾应急供水管道工程引水隧洞是一条断面小，支洞较长的小断面隧洞，本文着重就此类小断面引水隧洞的钻爆、通风方面的施工技术进行探讨。
惠州市水电建筑工程有限公司广东惠州 516001
摘要：大亚湾应急供水管道工程引水隧洞是一条断面小，支洞较长的小断面隧洞，本文着重就此类小断面引水隧洞的钻爆、通风方面的施工技术进行探讨。
关键词：引水隧洞；小断面；火工品；掏槽眼；钻爆；通风
1、工程概况
大亚湾应急供水管道工程引水隧洞位于大亚湾风田水库，隧洞开挖断面为城门洞型、无压，隧洞长约2km，其断面尺寸高1.95m，宽1.5m，断面为2.655m2，隧洞全线一字纵坡，坡度1：1100。
隧洞所在地山体雄厚，隧洞全线最大埋深130m，最小埋深20m。
岩性为Ⅲ类岩石，断裂构造不发育，工程地质良好，岩石的饱和抗压强度均为64mpa以上，除隧洞的进口和出口围岩是Ⅲ~Ⅳ类围岩，成洞条件较差外，绝大部分为Ⅰ类围岩，成洞条件好。
大亚湾应急供水管道工程引水隧洞采用双向掘进，两端出渣的施工方案。
2、火工品和炮眼成孔工具的选用
经调查，市场适合隧洞用的炸药有普通硝酸铵炸药和防水炸药，药径Φ32mm，线密度为0.75㎏/m；引爆雷管用电雷管。
为利于运输和减少仓库的储存量，降低这种危险品的储存风险和仓库的建造成本，决定每次只采购三天左右的炸药用量。
在遇到地下水较为丰沛爆破段时，经多次试验，采取塑胶套住普通炸药代替防水炸药的方法，取得成效。
炮眼成孔采用气腿式风钻机。
钻头为合金钻头、直径Φ42mm。
钻杆为直径22㎜、长2.5m，另配备少量0.5m、1.0m及1.5m的钻杆以利补炮时用。
3、隧洞掏槽眼的布设
一般而言，大断面隧洞掏槽孔面积常为1.5㎡左右，以达到大的临空面，掏槽孔的炸药用量为7~8㎏/ m3。
但对于小断面隧洞，槽孔如按此法布置，不仅会增加单位耗药量、而且还会对围岩产生破坏。
大断面的隧洞掏槽孔，掏槽眼一般处于断面的中部靠下方，为了避免掏槽眼打眼困难及前后两茬炮掏槽后对掌子面的影响，多采用相邻两茬炮间左、右布置掏槽眼，如上茬炮在左边，那么本茬炮掏槽眼布置在右边；大亚湾应急供水管道工程引水隧洞的掏槽眼的布置，因断面尺寸所限，决定选在拱底下，即在断面的中部靠上方、最高点离洞底也有1.45m，不增加钻眼的难度。
同时亦利周边炮孔的布置。
大亚湾应急供水管道工程引水隧洞掏槽孔是二个正四方形布置，面积为0.18㎡，中间点和外四角点共装药5个，另4个空孔组成的四方形在中间，这种布置能增加爆破临空面，掏槽眼深度取2.2m，角度取87º，掏槽眼线装药系数取0.818，掏槽眼单孔装药量为1.35㎏，掏槽眼总装药量为6.2㎏；爆破顺序分为1和2-3-4-5，其中2-3-4-5为同时起爆。
掏槽眼方向不得与层理或节理平行，必需时可适当调整掏槽位置。
如图1示。
5、隧洞的施工通风采用方法
小断面隧洞的施工通风是个施工难点。
大亚湾应急供水管道工程引水隧洞的独头掘进为550m。
按安全控制工况（按爆破工作或出渣工况，取大值）确定通风量，计算确定的通风机电动功率达204 kw，所需通风管的直径在50㎝以上，因隧洞的断面尺寸小，如使用此种通风就无法运碴，不适用。
为此，采用洞口集中送风（压入式）和中间接力加压的串联送风方式。
洞口选用3kw的压风机。
通风管采用直径16㎝壁厚3㎜的PVC胶管（即给排水用的PVC管），通风管全线密封，管接口是用透明胶纸封口加胶水粘接，进行双重密封，防止出现漏风现象。
关于中间接力加压的串联送风方式，就是在在掘进到350m处，加装上第二台2.2 kw抽风机后、在480m处再加装第三台1.0 kw抽风机后组成的送风系统。
经实践证明，这种通风方法能满足通风的安全施工要求。
同时具有小管径节省空间优势，克服了采用帆布风管的表面糙率大，阻力大、使用中破烂后修补难等缺点，而且因为是硬质管，使中间接力加压的串联送风方式能得以采用。
6、结语
在小断面引水隧洞的施工中，掏槽眼的布设、钻爆及通风技术的采用，是工程成败的关键。
施工中需建立钻爆施工的跟踪调整制度，从掌子面安全作业工况、残孔与孔窝状况、孔底残药、块度均匀与否等方面进行分析，判断孔向、孔距、炸药传爆性能和装药工艺、装药量（系数）等是否符合要求或与之适应，再作适当的参数调整。
参考文献：
[1]《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-1994）
[2]《工程爆破理论与技术》（中国爆破协会）
[3]《爆破工程》[M]中国力学学会工程爆破专业委员会编冶金工业出版社 1996
[4]《爆破安全规程》gb6722-2011
[5]《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院第466号令）。