调压支洞及主洞开挖施工方案.docx

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调压支洞及主洞开挖施工方案

松潘县红土水电站

调

压

井

主

洞

通

风

洞

施

工

方

案

中成煤炭建设集团红土电站三标项目部

2013年6月22日

第一章工程概况3-4页

第二章编制依据和引用标准5页

第三章施工布置6-9页

第四章施工程序及主要施工方法10-29页

第五章工期计划安排及工期保证措施30-32页

第六章质量保证措施33页

第七章安全施工保证措施34-37页

第八章资源配置计划38页

调压井支洞及主洞施工方案

第一章调压井支洞及主洞工程概述

红土水电站三标段调压井支洞为厂房左岸山体外开挖至调压井的施工支洞，支洞线路长度约为218.5m，支洞断面为5m（宽）×5.5m（高），在坐标X=501364.965、Y=599444.865处设洞口，洞口处高程为2939.5m,直线开挖至调压井。

在满足施工进度和安全需要的前提下，施工支洞开挖设计断面形式为城门洞型，具体断面尺寸如图1所示：

主洞全长暂定857.2m（待调压井位置定后，再确定本工作面施工长度），具体

断面尺寸如图2所示：

1.1需要完成的工作内容

本工区负责的支洞长约218.5m；主洞施工长度暂定857.2m.

1.1.1施工支洞洞脸开挖和支护；施工支洞洞身开挖和支护；主洞开挖及支护。

第二章施工方案编制依据和引用标准

2.1.1编制依据

●松潘县红土水电站、镇江关水电站土建工程施工招标文件《第一卷商务文件》、《第二卷技术条款》、《四川省松潘县红土水电站工程简介》、Ⅲ标段：

松潘县红土水电站土建工程（红土水电站引水隧洞15+400～16+087.2工程量清单；澄清函等资料；

●与本工程密切相关的部颁和行业施工规范、技术标准；

●我司承建类似水电工程的经验和我司现有的施工能力、技术装备水平；

●国内兄弟单位的先进的施工经验；

●现场踏勘所获得的有关资料。

2.1.2引用标准

本合同执行的技术标准和规程、规范（但不限于，执行最新规范）如下：

水利水电施工工程组织设计规范（SDJ338-89）

砼结构工程施工及验收规范（GB50204-92）

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-1999）

矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥（GB/T1344-1999）

抗硫酸盐硅酸盐水泥（GB748-1999）

砼强度检验评定标准（GBJ63-89）

水工砼试验规程（SD105-82）

水工砼外加剂技术规程（DL/T5100-1999）

爆破安全规程（GB6722-86）

锚杆喷射混凝土支护技术规范（GBJ86-85）

水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范（SL47-94）

水工建筑物地下开挖工程施工技术规范（DL/T5099-1999）

第三章施工布置

3.1.1、施工供风、供水、供电平面布置

施工用电已接至洞口，引入配电箱即可使用。

施工用水从山坡上已查实的水源筑一蓄水池，引入洞口处蓄水池备用。

施工用风设备安置在洞口处。

作业班组生活区设在洞脸左侧二台平台上。

办公区设在厂区内（厂区施工平面布置）。

详见如下隧洞开挖施工平面布置图。

3.1.2、施工供风、供水

施工供风、供水分别由洞外供风、供水管路引入，通风设备采用37kw×2台，安装在进口处，开挖爆破后通风排尘的同时开起空压机，在高压风管头接上一小水管，利用高压风与水接合，形成水雾高压风在撑子面吹，使撑子面在半小时内就无烟尘，即可进行下道工序，以保证工序循环。

施工供水由洞外高压水池用管路引入，供水管路布置于进洞左侧边墙，随开挖延伸，供水管均采用Φ80钢管。

3.1.3、施工供电

根据发包人提供的10KVA电源接点，尽量将变压器、空压机房、设在离洞口较近的地方，减少供电线路，降低电压降损耗，优化用电设备配置。

施工安全用电采用三级配电，二级漏保。

洞内电源从洞外400kvA变压器引入，线路布置于进洞左侧，动力线路布设高度距地2.5m左右；照明电源采用36V安全电压，利用行灯变压器降压引入洞内及掌子面。

动力线路采用150mm2供电线路。

施工风、水、电管线路详细布置如图3

3.1.4、洞内排水

本标段施工支洞为顺坡，引水隧洞坡比为i=1.602/‰，取水枢纽支洞工作面采用自然排水，引水隧洞上游和支洞需设置排水沟自然排水；施工期渗水及施工废水、废浆根据渗水量的大小，排水沟布置于供风、水管路同侧。

3.1.5、洞内通风散烟

1、通排风要求

风速和风量要求：

断面开挖时风速应不小于0.15m/s，主洞内应不小于0.15m/s，但均不得大于6m/s。

供风量应保证每人供应新鲜空气不小于3m3/min。

压入式进风管口设在洞外适当位置，并做成烟囱式，防止污染空气再流入洞内。

通风管靠近工作面的出风口距工作面不宜大于15m；采用混合式通风时，当一组通风机向前移动，另一组风机的管路即相应接长，始终保持两组管道相邻端交错不小于20-30m。

通风机应装有保险装置，当发生故障时能自动停机。

2、施工通风设计

洞内通风采用37KW×1低噪音轴流式风机压入式通风，通风管路采用Φ1000mm帆布风筒，布置于隧洞顶部，随开挖深入，距掌子面间距20～25m。

3、隧洞防尘降尘

洞内防尘的基本原则采用湿式凿岩和干喷砼工艺，水幕降尘和个人防护相结合。

在掌子面30m的两侧各设一台水幕降尘器，放炮前10分钟打开阀门，放炮后30分钟关闭。

阀门打开后高压水在高压风的作用下雾化程度高，射程远，水雾将洞室开挖范围封闭充分降尘。

隧洞防尘降尘施工布置详见附后《降尘净毒综合治理工艺流程图》、《水幕降尘示意图》、《水幕降尘器技术参数表》。

3.1.6、施工弃渣

施工支洞开挖弃渣全部运出洞口后按照要求堆弃在2km弃渣场，分类有序堆放。

第四章施工程序及主要施工方法

4.1支洞开挖与支护

根据现场实际的地形地质条件，结合施工进度安排，施工支洞开挖和支护

同步进行，施工支洞施工总体程序和洞身开挖支护循环程序分别如下：

4.1.1、施工支洞施工总体程序：

施工准备—支洞进口测量—洞口明挖及洞脸

边坡支护〔锚杆采用φ25钢筋L=1．8m，间排距2.5×2.5m挂网钢筋采用φ6．5

间距采用20×20厘米）—施工支洞洞身开挖—施工支洞临时支护。

4.1.2、明挖主要施工程序：

岩面清理—初喷混凝土—锚杆施工—挂钢筋网—

喷混凝土采用10厘米厚的C20砼—下层开挖

4.1.3、洞身开挖施工程序：

施工准备—测量放样—钻孔—装药—联网起爆—

通风排烟—安全排险—出渣—安全处理—初喷混凝土—系统锚杆—钢支撑支护

—喷混凝土—掌子面清理—下一循环

4.1.4、洞脸开挖与支护施工方法：

洞口施工开挖前首先在洞口顶部进行

2排锁口锚杆施工；锚杆采用φ25螺纹钢L=4米，间距50厘米排距50厘米梅

花型布置每排24根共计48根。

洞口边坡分两级马道开挖，二级马道以上边坡开

挖坡比按1:

0.7进行开挖，下部洞口部位边坡坡比按1:

0.3开挖，马道靠坡脚部位

开挖排水沟，排水沟向山沟排水。

洞脸从上向下开挖过程中，根据现场实际情况及时进行支护处理以防雨水冲

刷造成边坡失稳，洞脸支护先初喷混凝土，按设计边坡锚杆采用φ22间距3

米、长1.8米梅花形布置，挂φ6.5，20×20mm的钢筋网。

之后用C20喷射

混凝土进行喷护，喷护厚度10cm.由于边坡属强风化岩体，洞脸边坡处理实际工

程量，现场确认。

洞脸开挖面积较大，该处山坡属崩岩堆积层，堆积层整体面积较大，为了确

保堆积层的稳定性，需在洞脸边坡上方设置两道山坡排水沟，具体位置现场

确定，完工后现场收方计量。

排水沟断面图附图。

4.2、洞身开挖与支护施工方法

4.2.1.任务

本工程涉及测量工作主要有：

（1）地表控制测量验证。

（2）明方开挖放样，断面图及工程量的计算。

（3）隧洞开挖施工测量，隧洞每隔5m或10m（具体根据监理要求实施）的断面测量和成图及精度统计。

（4）隧洞贯通测量。

4..2..2作业依据

（1）水利水电工程施工测量规范（SL52-3）。

（2）水利水电工程施工测量规范（SL52-3）条文说明。

（3）监理部门有关特殊的技术要求（以联系单为准）。

4.2.2、控制测量

接收到监理人提供的测量基准点、基准线和水准点及其基本资料和数据后，与监理人共同检测其基准点（线）的测量精度，并复核其资料和数据的准确性。

根据检测后的基准点，设计布置本隧洞工程的施工控制网。

根据工程布置特点，施工控制网采用两级导线控制：

基本导线用于贯通测量，二级导线用于施工放样。

（l）基本导线

根据《水利水电工程施工测量规范》施工测量主要精度指标有：

隧洞横向贯通中误差为±50mm，纵向贯通中误差为±100mm，高程贯通中误差为±25mm。

基本导线主要指标为：

导线边长200m，测角中误差±2.5秒（J2经纬仪6个测回），边长相对中误差l：

15000。

（2）施工导线（二级导线）

施工导线每50米布一个点，与基本导线统一考虑，间隔3-5个施工导线点，布设一个基本导线点。

施工导线边长50m，测角用JZ经纬仪左右角各一测回。

施工导线用于隧洞开挖放样及初支立架放样。

高程控制采用四等水准，洞内水准标石与基本导线点标石合一。

隧洞贯通后及时进行贯通测量，进行贯通误差调整与分配。

4.2.3、细部放样

隧洞细部放样轮廓点，相对于洞轴线的点位中误差不应大于下列规定：

（l）开挖轮廓点30mm。

开挖放样以导线标定的轴线为依据，采用激光经纬仅标定开挖中线，每次爆破后标定中心、腰线并画出开挖轮廓线。

4.3隧洞开挖

开挖前在依据工程水文地质条件及工期要求，结合我单位多年来水工隧洞方面的施工经验，我们认为施工方案的核心是选择配套实用的机械设备，强化施工组织管理与调度，充分利用时间和空间，优化工序衔接和资源配置，重点抓好通风排烟与运输，保证洞内作业紧凑、有序、协调、均衡。

达到安全、优质、高效、低耗的目的。

施工出碴拟采用50B装载机，5T自卸汽车运至弃碴场弃碴，洞内根据需要设会车道。

4.3.l、洞身开挖方案

隧洞开挖采用钻爆法（其工艺流程见图8.5-1）。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类类围岩采用全断面开挖，光面爆破。

采用直线型掏槽，按设计开挖轮廓线布置周边炮眼，间距为45-55cm，辅助眼间距为60－80cm。

工作面同时开动4-6台YT-28型气腿式凿岩机钻眼作业。

2＃浮化炸药，周边眼采用中φ25光爆小药卷，8＃电雷管簇联非电毫秒导爆雷管起爆。

每循环进尺控制在2.5m左右，每循环耗时11h，平均月进尺140~150m左右。

图8.5-1隧洞循环作业施工工艺框图

4.3.2、起爆方式

（l）隧洞开挖按光面爆破要求进行钻爆设计，周边眼使用小直径光爆炸药，炮眼间距45－55cm，采用间隔装药，导爆索起爆，孔口堵塞长度足够。

炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹I、Ⅱ类围岩保存率达到90％以上，Ⅲ、Ⅳ类围岩保存率达70％以上，保证开挖面与设计轮廓线一致，径向超挖值和开挖岩面的起伏差均小于200mm，平均100mm。

围岩中不得有明显可见的爆破震动裂隙，不能有欠挖。

（2）掏槽眼、辅助眼采用连续装药，毫秒延期导爆管雷管起爆，φ32＊200、2＃岩石销按炸药，装填系数0.7-0.85。

（3）掏槽方式

考虑围岩的夹制力，每循环进尺控制在2.5米左右，掏槽型式采用直线方式，确保掏槽效果。

4.3.3、钻孔作业

（l）钻孔前准确测画开挖轮廓线，点出掏槽眼和周边眼的位置。

（2）钻孔采用YT-28型风动凿岩机，钻孔深度2.8m，每个工作面配5～6台风钻同时作业，司钻手按设计划定的区域和炮眼顺序钻孔，详见如下调压井支洞炮眼布置图和引水隧道炮眼布置图。

4.3.4、爆破

按照钻爆设计图准备好爆破材料，装药前先用高压风清孔，检查钻孔是否堵塞或坍孔，然后接划定的区域装药连线，各负其职。

装药顺序先上后下，先两侧后中间。

导爆管连线采用“一把抓”法，配两个起爆雷管，装药结束经安全检查后起爆，各步骤按《塑料导爆管非电起爆操作原则》进行。

4.3.5、钻爆设计

4.3.5.1炮眼数目

炮眼数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺、洞成型的好坏。

暂按下式计算炮眼数目，在施工中，根据具体情况再作调整，以达到最佳爆破效果。

炮眼数目N，按下式计算：

N＝q×s/rη

式中：

q——炸药单耗量，取q1=1.4kg／m3,q2=1.88kg／m3

S——开挖面积，S1=23.5m2,S2=14.2m2

r——每米长度炸药的重量，2号岩石销铵炸药r=0.78kg／m

η——炮眼装药系数，取η=0.7

经计算，N1=60，N2=49.光面爆破共计73只和59支。

6.3.5.2每个炮眼的装药量

（1）掏槽眼

Q1=η×L×r

式中：

η——炮眼装药系数，取η＝0.8

L——眼深，L=2.8m

r——每米长度炸药量，r＝0.78kg／m

经计算Q1=1.75取Q1=1.7kg

（2）辅助眼

Q2=η×L×r=0.7*2.5*0.78=1.37kg取Q2=1.35kg

4.3.5.3光面爆破参数

针对各类岩石初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数。

周边孔间距a=（15～10）d=（15～10）*43mm＝645～430mm

密集系数m=a／W=0.65～1.0

最小抵抗线W＝600～400。

岩石坚固系数f

不偶合系数k

装药量q（g/m）

炮孔间距a（cm）

最小低抗线W（m）

2~4

2~2.4

50~125

0.4~0.3

0.4~0.3

4~6

1.6~1.8

100~200

0.45~0.35

0.45~0.35

6~10

1.4~1.6

150~250

0.5~0.4

0.55~0.45

4.3.5.4装药起爆

光面爆破宜采用细药卷，起爆时注意以下事项：

（l）周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果；

（2）对起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆底孔，周边孔最后起爆；

（3）周边孔的底孔应该装一个φ32毫米药卷，以克服岩体挟制作用；

（4）为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果。

4.3.5.5炮眼布置图

设计的炮眼布置见爆破参数见表5.5-2。

支洞开挖爆破参数表

炮眼

雷管段号

炸药

名称

数量（个）

眼深（m）

垂直夹角（度）

类型

每孔装药（节/孔）

每孔装药量（kg）

总装药量（kg）

掏槽眼

8

2.8

0

1

2号岩石

14

2.1

16.8

辅助眼

10

2.6

0

3

2号岩石

10

1.5

15.0

辅助眼

19

2.6

0

5

2号岩石

8

1.2

22.8

周边眼

27

2.6

0

7

光爆小药卷

4

0.64

17.28

底眼

9

2.6

0

9

2号岩石

8

1.2

10.8

合计

73

191.4

82.68

说明：

（1）预计每循环进尺2.5m，循环方量58.75m2，预计炮眼利用率89.3%。

（2）炸药单耗1.4kg/m3（以Ⅱ类围岩为准）。

（3）周边眼采用φ25*300小药卷，其余炮眼采用φ32*200药卷。

主洞开挖爆破参数表

炮眼

雷管段号

炸药

名称

数量（个）

眼深（m）

垂直夹角（度）

类型

每孔装药（节/孔）

每孔装药量（kg）

总装药量（kg）

掏槽眼

6

2.8

0

1

2号岩石

14

2.1

12.6

辅助眼

10

2.6

0

3

2号岩石

10

1.5

15.0

辅助眼

14

2.6

0

5

2号岩石

8

1.2

16.8

周边眼

22

2.6

0

7

光爆小药卷

4

0.64

14.08

底眼

7

2.6

0

9

2号岩石

8

1.2

8.4

合计

59

191.4

66.88

说明：

（1）预计每循环进尺2.5m，循环方量35.5m2，预计炮眼利用率89.3%。

（2）炸药单耗1.88kg/m3（以Ⅱ类围岩为准）。

（3）周边眼采用φ25*300小药卷，其余炮眼采用φ32*200药卷。

4.4隧洞超欠挖控制

水工隧洞掘进不允许欠挖，且设计要求径向超挖值和开挖岩面的起伏均小于200mm，平均100mm。

因此，必须选择合理的钻爆参数，制定严格的技术标准，保证隧洞超欠挖控制在《技术规范》允许的范围内。

（l）根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配各种爆破器材，完善爆破工艺，不断提高爆破质量。

（2）根据最近一轮爆破中得到的经验，对周边爆破的各项参数进行调整，以获得最佳效果。

（3）提高画线打眼精度，尤其是周边眼的精度（周边眼精度直接影响超欠挖值）。

因此，要认真准确测画轮廓线，测量误差控制在20mm以内。

（4）提高装药质量，杜绝随意性，防止雷管混装。

（5）断面检查及信息反馈：

为了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖原因，配专职测量工检查开挖断面，及时修正爆破设计，纠正误差。

（6）建立严格的施工管理制度：

在解决好超欠挖技术问题的同时，必须有一套严格的奖罚制度，用经济杠杆来调动施工人员的积极性，造成人人关心超欠挖，人人为控制超欠挖而努力。

4.5出渣运输

隧洞出碴运输的关键是：

选择装运配套的机械设备，保障有力的机械设备维护，才能确保洞内运输忙而不乱，有条不紊。

为了解决长巷运输的困难，降低隧洞有毒有害气体、灰尘及烟雾；提高施工进度，施工出碴拟采用50装载机装碴，10T自卸汽车运至厂区弃碴场弃碴。

洞内在围岩较好的洞段，每200米靠左侧设一会车道，会车道长6-9m左右。

表6.5-2引水隧洞开挖作业循环时间计划表

序号

作业工序

作业时间（min）

循环时间（h）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1

测量及准备

30

2

钻孔

210

3

装药爆破

60

4

通风散烟

30

5

出碴

180

6

排险及支护

150

7

合计

每循环11h，平均进尺2.5m。

说明：

每循环作业时间11个小时，综合考虑其它因素，每天二个循环，平均每天进尺5m，平均每月进尺140-150m。

4.6锚喷支护

4.6.l、喷砼主要设备

（l）TK－961型干喷机。

（2）350L强制式搅拌机。

（3）20m3电动空压机。

（4）φ5-20mm的筛子。

4.6.2、喷砼原材料

喷砼所用水泥、骨料、水、外加剂等必须符合《水工混凝土施工规范》（SDJ207－82）和《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》（SDJ57－85）的要求。

（l）水泥：

42.5普通硅酸盐水泥。

（2）砂：

最大粒径小于3.0mm的中细砂。

（3）石子：

粒径为5－20mm。

（4）水：

采用PH＝6-8的洁净水。

（5）速凝剂：

使用外加剂要征得监理同意。

掺合料质量符合规范要求，速凝剂中不得含氯。

4.6.3、喷砼施工

岩面在喷砼之前必须做好表面清理，包括清理所有松散岩块或其他影响砼粘着的污迹、赃物；使用压力水冲洗表面，湿润岩面，清除表面积水及疏排裂隙渗漏水等。

4.6.3.1工艺参数

（l）工作压力

暂按下式计算，实际再作调整。

工作压力=l－0.013*输送长度。

（2）喷射方向与受喷面的夹角。

根据施工经验，喷射方向与受喷面的夹角近似90°时，回弹量最小。

（3）喷头与受喷面的距离一般控制在70-80cm为宜。

如布有钢筋网，可缩小至60－70cm。

4.6.3.2喷砼施工

喷砼的配合比设计必须经过试验确定，并报监理批准。

喷时要自下而上，凹凸不平处，先喷凹处。

将骨料、水泥和水按设计比例拌和均匀，用干式喷射机送到喷头处.。

其工艺流程见图4.6-1：

图4.6-1喷射砼施工工艺流程图

控制砂的含水量，调节喷射用水量，加强通风，控制喷射工作压力，操作人员配备必要的防护用品。

4.6.3.3喷砼厚度控制

喷砼厚度按图纸设计要求，一般分层喷射，且每次喷射在前一次喷射尚未完全凝固前进行。

一般相邻层喷射间隔30-60分钟，喷砼的厚度控制，必须在施工过程中逐步进行检查。

在布有钢筋网的部位喷砼保护层厚不小于30mm，如果没有布筋，就用埋桩控制，一般间距为2.5m。

喷进后，洞壁相邻表面过渡平缓圆顺，没有明显台阶，以改善受力状态。

4.6.4、喷砼养护

喷砼完成后，先清除所有喷注溅落物，并将砼表面保持湿润进行养护。

4.6.5、防尘措施

控制砂的含水量，调节喷射用水量，加强通风，控制喷射工作压力，操作人员配备必要的防护用品。

4.6.6、锚杆安装

锚杆安装采用灌浆锚杆，锚杆直径φ25mm，钻孔直径中φ42mm。

砂浆配合比采用：

水泥和砂重量比为l：

l，水泥标号为425号，水灰比为0．33－0．45，砂子采用中细砂，最大粒径不大于3mm。

其工艺流程见下图：

图4.6-2锚杆施工工艺流程图

4.6.7、钢筋挂网

锚杆施工完毕后进行挂钢筋网工序。

安装时，钢筋网应贴近岩面，且与锚杆采用焊接法联接牢固。

钢筋网间距200㎜×200㎜，钢筋网的交叉点采用焊点连接。

4.7特殊地质隧洞的施工技术

在断层及其他复杂地层，如在破碎松软、渗水、漏水、流砂等不良地质构造中进行隧洞施工，防止围岩坍塌和衬砌沉陷变形是关键问题。

根据地质和水文地质资料，结合我单位施工经验，采取相应措施：

IV类围岩临时支护采用φ22钢筋拱架、φ25锚杆、挂钢筋网、喷C20砼，详见附图：

V类围岩施工临时支护：

V类围岩和特殊地质临时支护采用φ25钢筋拱架或型钢拱架支撑、φ25锚杆锁定、挂钢筋网、喷C20砼封闭。

4.7.1、一般措施

（1）在思想上重视。

提前开展有关情况的调查，根据调查情况，认真分析研究，选择合理的施工方法，制定相应的技术措施，避免在施工中造成困难，影响工程进展。

（2）采用地质超前预报，对前方的地质和水文条件进行预报，根据预报结果和已揭露的岩石情况综合判断，对前方的地质情况做到心中有数。

（3）缩短开挖进尺，严格控制爆破的单段起爆药量，确保爆破震动速度控制在2.0cm／s以内，同时加强爆破振动速度监测，及时调整爆破参数。

（4）爆破后要及时出碴，及时进行支护，减少掌子面暴露时间，并根据围岩量测情况大决定该段是否加强支护。

（5）技术人员必须现场旁站值班，随时观察了解掌子面的情况，及时采取有效措施。

4.7.2、塌方预防及处理

8.7.2.1塌方预防

防止塌方是保证安全施工和快速掘进的关键，因此施工人员必须从思想上引起足够重视，施工前根据设计提供的地质勘探资料，实施超前地质探报技术，制订切实可行的施工方案。

施工过程中，随时观察和监测有无异常，仔细研究岩体和