特大断面地下洞室开挖方法的探讨

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1、特大断面地下洞室开挖方法的探讨来源：建筑工程技术与设计2015年4期　　【摘要】特大断面地下洞室开挖是地下水封储油洞罐建设的基本工作，惠州国储洞库的储油洞罐采用分层分块法开挖，主洞室分三层进行开挖，第一层开挖是储油洞罐开挖的关键，第一层开挖时采用了全断面开挖法、中导洞开挖法、对称半导洞开挖法、非对称半导洞开挖法和非对称半导洞错台同步开挖法，第二层、第三层采用水平抬炮中部拉槽，修边光爆成型。以上开挖法通过在本项目工程中的应用，从施工质量、施工进度、洞身安全等方面分析论述了非对称半导洞错台同步开挖法对于前几种方法的优点。　　【关键词】：特

2、大断面地下洞室非对称半导洞错台同步开挖法　　1、工程概况　　工程所在区域岩性为二长花岗岩，围岩以Ⅰ、Ⅱ级为主，岩石坚硬，完整性好，主体为燕山三期似斑状黑云母花岗岩及含斑中粒黑云母花岗岩。库区脆性断裂构造发育，表现为断裂及节理构造，主要有北西向、南北向和北东向三个构造体系，其中北西向节理体系是本区域节理发育的主要方向之一，遍布全区，为区域性剪切节理，产状为225°～245°∠70°～90°。区内岩脉比较发育，其分布多受断裂构造及节理密集带的产状控制。石英脉在本区发育很广，其它类型的岩脉还有花岗岩斑岩脉、闪长玢岩脉、辉绿辉长岩脉，岩石为中

3、硬岩，岩石为花岗岩，岩石抗压强度达100-120Mpa，本地区地应力较低，不会产生岩爆等。　　储油洞罐主洞室纵轴线为250°进行设置，设计为直边墙圆拱洞，主洞室设计尺寸为宽20m，高30m(如右图1)采用喷射混凝土和砂浆锚杆进行支护。长度为930m，共10条洞室，埋深达到50-190m，围岩级别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。　　主洞室分三层进行开挖，由于我公司未施工过此类特大断面地下洞室，为了积累施工经验，在标段范围内的主洞室3、4、5、6的第一层开挖时分别采用不同的开挖法进行开挖，寻找特大断面的合理开挖方法。　　2、主洞室3第一层全断面法开挖　　

4、主洞室3的第一层开挖采用全断面开挖法，高度为10m，宽度为20m，采用中心楔形掏槽周边光面爆破一次成型，如图2所示。　　这种开挖法在围岩较好的地区，开挖断面较小时比较常用。这种开挖方法在装碴和出碴方面利于机械化作业，施工进度快。对于这种大型地下洞的特大断面开挖存在以下缺点：　　(1)对于本工程来说，第一层全断面开挖时，开挖断面达到170m2，根据《水工建筑物地下工程开挖施工技术规范》属于大断面开挖，跨度达到20m，不利于围岩的稳定。　　(2)由于全断采用一次爆破成型，炮孔数量较多，钻孔时间和装药时间较长，每个循环时间较长，同时规范规定

5、爆破平整度和半孔率要求较高，质量不好控制。　　(3)一次起爆用药量大，根据现场的用量和每次开挖进尺，单耗达到1.05Kg/m3。　　(4)单段药量大，质点峰值振动速度大，对洞室的震动较大，尤其是大型地下洞室群，洞室与洞室之间跑离较小，不利于围岩稳定。　　(5)中心掏槽是全断面开挖进尺的关键，掏槽出现问题，整个进尺受到影响。　　(6)在遇到破碎围岩时，必须紧跟支护，造成掌子面停工支护，影响开挖进度。　　(7)如采用人工进行开挖时，开挖台架较大，台架移动困难，易损坏，增加开挖台架的使用费。　　3、主洞室4第一层中导洞法开挖　　中导洞法开挖

6、是将主洞室的第一层分为3个部分(如图3)，中间部分宽度为10m，两侧均为5m，中间部分先行开挖形成中导洞，中导洞开挖、支护完成后，再开挖两侧部分，两侧剩余部分可以同时扩挖，也可分别扩挖。该种开挖方法在国内地下厂房开挖中比较常用，此开挖方法每次开挖断面小、安全稳妥，但也存在以下缺点：　　(1)风、水、电和通风系统要多次重复拆除、安装，工作量大。　　(2)中导洞开挖与支护工作相互干扰。因中导洞宽仅10m，开挖与支护只有在工作面造炮孔时能同时进行，其它时间要么停开挖，要么停支护，进度缓慢，　　(3)两侧剩余部分扩挖后，它们与中导洞交界处因二

7、次应力重分布和洞身收敛变形，围岩极易产生层状纵向开裂，容易发生掉块事件。　　4、主洞室5对称半导洞和非对称半导洞法开挖　　对称半导洞法开挖是将主洞室第一层将分为两部分，宽度均为10m(如图4)，先开挖任意一半作为先导洞，先导洞开挖、支护完成后，再开挖剩余部分，错开30～40m进行开挖。该种开挖方法不常用，主要是主洞室均分为两部分后，开挖断面较小，有利于围岩稳定，但也存在以下缺点：　　(1)先导洞宽度10m，为半边直墙半边圆拱直墙，中间中进行掏槽，掏槽的宽度不理想，用药单耗较高。　　(2)与中导洞开挖法存在同样的问题，先导的开挖与支护相

8、互干扰，影响进度。　　(3)先导的风、水、电和通风系统如果紧跟掌子面，容易被扩爆破损坏，如果风、水、电不紧跟掌子面，每次钻孔接管距离长，易损坏临时管路，并且造成风、水的跑冒滴漏。通风系统不及时跟进，作业面空气质量较差。