高压引水隧洞施工方案.doc

'高压引水隧洞施工方案本标段高压引水隧洞包括上平段、竖井段、下弯段和缓坡段，其设计断面为圆形，内径3.5m，起点桩号引6+313.081，终点桩号引6+646.406,其中竖井段高90.626m,上下弯段圆弧轴线半径10.5m，高压段其结构为双层钢筋砼衬砌。第一节高压引水隧洞施工总体布置一、施工注意事项：1．根据项目部的布署，确保高压引水隧洞的施工机械设备无故障，施工用电、施工用水系统畅通；2．在高压引水隧洞施工中，特别要作好围岩的适时支护；3．作好施工安全防护措施，制定出各队安全规章制度；4．高压引水隧洞洞内施工测量控制网要切实达到标准，施工队作好桩体保护，项目部要经常复核控制桩。二、高压引水隧洞施工方案：高压引水隧洞采取通过其附近的GBS点直接施测建立座标控制网，竖井采取联系法进行测量控制，开挖采取两个工作面同时施工的方法进行掘进工作，一是采取吊篮法从上弯段向竖井掘进，二是采取从压力钢管段向缓平段掘进。在竖井掘进过程中，采取全断面开挖的方法一次成井，在压力钢管段掘进过程中采取分段开挖的方法进行掘进，首先进行上部圆形断面光面爆破，再采取二次清底与衬砌同步的下圆段的爆破，利用小型自卸车出渣，以保证圆形洞段成洞质量和进度。在成洞以后，竖井段采取滑模施工工艺至底向上进行分层衬砌，缓平段从上游（下弯段未端）至下游进行衬砌，采取全圆台车进行全断面衬砌，对于上、下弯段采取自制异形模板进行全断面衬砌，砼运输采用输送泵直接运送到作业面。二、高压引水隧洞施工流程：开挖闭合开挖闭合开挖闭合上弯段竖井段开挖与支护下弯段开挖与支护压力钢管段一次开挖与支护缓平段一次开挖与支护灌浆工程上弯段衬砌滑模衬砌竖井全圆台车衬砌缓平段下弯段衬砌落底 第二节施工测量控制一、测量投入仪器：调压井座标控制测量采用日本托普康公司生产的（GTS-311）2〃级电子全站仪进行施测，水准测量采用上海生产的C32Ⅱ型自动安平水准仪进行施测。二、测量方法及步骤：1.测量准备工作①进行竖井及缓平段测量工作前，首先进行其附近的GBS导线点（AS12、AS13、AS14、AS15）校核。②根据GBS导线点采取导线测量方法直接进行竖井中心座标控制测量，中心控制桩不得低于五等控制网水平。③根据上弯段与竖井交接处扩洞情况，在4#主洞内布设竖井施工控制桩，并在竖井扩洞平台上布设四处施工控制桩，以便随时校核竖井座标。2.竖井井挖测量方法：①控制网建立：通过4#支洞附近的GBS点进行洞内基本导线点布设，最后在竖井扩洞6m范围内建立十字形座标控制网（每条线上不得少于四点个点），具体详见（图一）。②座标传递测量：当厂房开挖进度滞后时，施工可以从竖井继续向下弯段进行开挖，施工中决定采取联系三角定向测量法进行施工，并在方向上采取观测法观测不少于6测回以提高测角精度，具体详见（图二）。③高程传递测量：施工中采取钢丝悬挂铅锤从井口向井内投点。 第三节竖井段石方井挖竖井段开挖首先在高压段上弯段进行扩洞，形成竖井开挖工作面，竖井段采取全断面一次光面爆破施工工艺，并采取门架配以小车、吊篮出渣，施工中决定自卸车通过4#支洞运输出渣。一、竖井段石方开挖及扩洞：竖井段扩挖从高压洞段开始，考虑到门架受力结构效果和出渣车运输方便，施工中将上弯段扩高2m并按直线剖面进行开挖，其渐变段通过圆弧进行渐变，保证围岩受力效果状态良好，上弯段底部采取一次开挖成城门洞形，以便洞挖施工和砼浇筑，当砼浇筑至上弯段下部时，再二次开挖形成圆弧形设计洞形，在一次开挖扩洞后，采取I12钢拱架与连接筋进行加固扩洞段，重点支护边墙和拱顶部位，再进行喷射砼施工。建议钢拱架间距为70cm，拱顶设计双层连接筋Φ25，拱顶间距为30cm，边墙为50cm。喷射砼厚度20cm。并在上弯段部位增加收敛观测断面，在洞挖中，观测洞室变形情况。其扩挖结构图如下： 图三《上弯段扩挖图》二、爆破的基本方法：根据竖井段开挖面积和厂区下游高压洞段进洞比较困难等特点，竖井开挖准备在调压井衬砌高程达1874m以上，开始进行上弯段扩挖，并进行竖井全断面浅孔光面爆破，通过爆破向下游掘进，以加快高压段施工进度。针对本标段地质情况，施工中决定采取浅孔（孔径小于75mm，孔深小于5m）光面爆破工艺，合理布置炮孔，充分利用天然临空面或创造更多的临空面，形成低成本、高效益爆破。1．炮孔布置原则炮眼呈同心圆布置，同心圆数目一般为3~5圈，其中最靠近开挖中心的1~2圈为掏槽眼，最外一圈为周边眼，其余为辅助眼。（1）掏槽眼形式：施工中准备采取圆锥形掏槽眼，其掏槽眼与工作面夹角（倾角）一般为700~800，掏槽眼比其他炮眼深20~30cm，各眼底间距不小于20cm。（2）辅助眼与周边眼辅助眼可呈多圈布置，其最小圈与周边眼距离应满足光爆层要求，以0.5~0.7m为宜,其余辅助眼的圈距取0.6~1.0m，按同心圆布置，眼距为0.8~1.2m左右。周边眼采取直眼爆破方式，其眼距0.4~0.6m，不产生倾角。其炮孔布置图如下： 见图四《竖井开挖炮眼布置图》2．单位炸药消耗量该施工部位，准备采取工程类比法，根据岩石的坚固系数、岩石的结构构造特性，以及φ32的岩石炸药威力等确定单位炸药消耗量。根据《甘肃省迭部县多儿水电站〈初步设计研究报告〉工程地质》竖井段围岩坚固系数取值为2~6，根据以往工程，以竖固系数4为基数进行初步试爆，单位耗药量取值2.28Kg/m3，然后再进行调整确定。但试配中取值以小为宜，以保证施工的安全性。第四节高压缓平段施工一、高压段缓平段石方洞挖当压力钢管段石方洞挖至封堵砼端时，由于缓平段属全圆洞段，施工中采取二次开挖的方式时行掘进施工，一次采取光面爆破直接爆破拱弧、边墙；二次边衬砌边清渣落底，以便有效控制开挖断面，以减少洞室的超欠挖。二、洞室爆破：爆破方式，根据低压引水洞爆破经验，高压引水洞光面爆破试验依据及调整办法如下：1.地质概况：1.1地形地貌1.2岩体风化程度1.3隧洞围岩分类及力学参数建议 围岩类别岩体结构类型纵波速度VP岩石抗压强度Rb岩石完整性系数Kv变形模量抗剪断弹性抗力系数K0坚固系数fM/sMpaGpaF’C’Mpa/cmⅡ完整层状>3500>70>0.558120.80.950.81.07010078Ⅲ层状镶嵌2500350040700.550.3560.750.800.650.8405046Ⅳ碎裂结构17002500<250.30.14230.500.600.350.451520<22.爆破参数计算:2.1爆破形式根据钻孔形式和围岩类别，确定采取全断面浅孔爆破。2.2布孔参数2.2.1计算抵抗线长度WP(m)浅孔:WP=KWd=30*0.04=1.2(m)KW_____岩石性质对抵抗线的影响系数,通常取15~30,岩石越软弱取值越大，试取30；d_____炮孔直径，浅孔以m计，深孔以mm计，试取40mm=0.04m；2.2.2阶梯高度H(m)浅孔:H=KHWP=1.2*2.0=2.4mKH_____为防止爆破顶面逸出的系数，通常取1.2~2.0，试取2.0；2.2.3炮孔深度L(m)浅孔:L=KLH=2.64*1.0=2.64(m)KL_____岩性对孔深的影响系数，对于坚硬岩石取1.1~1.15，中等坚硬岩石取1.0，松软岩石取0.85~0.95，试取1.0；2.2.4炮孔间距a(m)浅孔:a=KaWP=0.85*1.2=1.02(m)Ka_____起爆方式对孔距的影响系数，对火花起爆取1.0~1.5，对电气起爆取1.2~1.5， 试取1.0；2.2.5炮孔排距b(m)浅孔:b=asin600=1.02*0.866=0.88(m)2.2.6炮孔的最小堵塞长度Lmin(m)浅孔:Lmin=(0.7~1.0)WP≥L/22.3孔眼爆破的药量计算单位耗药量q值岩石坚固性系数f0.8~23~45681012141620q/kg.m-30.40.430.460.500.530.560.60.640.670.72.3.1从排孔爆破的第一排孔的每孔装药量按下式计算：Q1=q*a*WP*H=0.6*1.2*1.02*2.64=1.94(Kg)H_____台阶高度，m2.3.2多孔爆破时，从第二排孔起，以后各排孔的每孔装药量按下式计算：Q2=k*q*a*b*H=1.1*0.6*1.02*0.88*2.64=1.56(Kg)H_____考虑受前各排孔的矿岩阻力作用的增加系数，k=1.1~1.22.3.3总体装药量Q=Q1+Q23.布孔形式:根据炮孔间距和排距设计炮孔布置形式，其形式如下：图五高压引水洞缓平段爆破开挖示意图 三、高压洞段钻爆与出渣运输高压洞缓平段钻爆决定采取气腿式风动凿岩机在工作台架上钻孔，钻头40合金钢钻，出渣运输采用06小型装载机或耙渣机配合自卸汽车直接装渣，运至渣场。第五节井壁及高压洞段支护考虑到竖井段岩层破碎、褶曲和层面裂隙发育，岩体完整性差，均属于Ⅳ、Ⅴ类围岩，因此开挖过程中必须采取临时加固措施，以保证洞室开挖稳定性。竖井段决定在上弯段扩挖处，支护花拱架挂网，再喷射砼的方式进行临时支护。再竖井井壁，决定采取素喷砼或锚杆挂网喷砼的方式进行支护；在高压洞段，围岩状况良的状态，采取直接喷射素砼的方式，在围岩状况差的情况下，采取锚杆挂网喷砼或花拱架喷砼的方式进行临时支护，以保证开挖工作的正常进行。一、上弯段扩洞支护措施上弯段按开挖图进行扩洞后，首先进行锚杆和喷射砼支护，再进行花拱架与连接筋支护，最后喷射20cm厚砼。其随机锚杆建议长度取3.0m左右(根据围岩状况好坏确定)，其花拱架采取四边形矩形断面，其主筋采取Φ25钢筋，箍筋采取φ8钢筋，其连接筋采取Φ25钢筋，拱架间距为100cm，其拱架高度根据拱顶开挖情况现场放样，要求拱架与钢筋间距控制在5cm左右，拱架拱弧筋必须控制在拱角90~1200范围内，边接筋拱弧部位间距为30cm，边墙部位距为50cm。具体可参考《调压井阻抗孔及高压段支护图》。二、竖井段井壁及高压隧洞支护措施当竖井段开挖过程中，可根据围岩状况，围岩状况良好的情况下，可直接采取素喷砼的方式时行临时支护，当围岩状况差的情况下，采取系统锚杆（3m左右）支护并挂网（φ6.5@20*20cm）再喷射砼进行支护。具体支护形式可参考下表：隧洞和斜井（竖井）的锚喷支护类型和设计参数围岩级别毛洞跨度（m）ⅠⅡⅢⅣⅤ5不支护50mm厚喷射砼(1)80~100mm厚喷射砼(2)50cm厚喷射砼,设置1.5~2.0m长的锚杆80~100mm厚喷射砼,设置1.5~2.0m长的锚杆120~150mm厚钢筋网喷射砼,设置1.5~2.0m长的锚杆备注1．服务年限小于10年及洞跨小于3.5m的隧洞和斜井，表中的参数可根据工程具体情况适当减小。2．陡倾斜岩层中的隧洞或斜井易失稳的一侧边墙和缓倾斜岩层中的隧洞或斜井顶部，应采用表中第（2）种支护类型和参数，其它情况下两种支护类型和参数均可采用。 第六节砼衬砌施工一、竖井段衬砌砼施工竖井衬砌采用滑模施工（如图十六），混凝土浇筑方法采用泵入模，人工振捣，模板分仓高度为3m。图六引水洞高压段竖井滑模施工示意图二、缓平段衬砌砼施工根据施工设计图纸的要求，高压洞段要求全圆砼一次性浇筑成功，分仓长度为9m，因此施工中决定采取针梁式钢模台车，保证其砼全断面一次性成型，既保证工期，以可以加快施工进度。其台车简易图如下：图七高压洞段针梁式台车简易图 三、混凝土浇筑程序图图八混凝土浇筑程序图混凝土入模铺料砂、石、水泥等材料准备混凝土拌和混凝土运输砼试件制作水、电准备混凝土振捣混凝土养护四、施工方法说明(一)混凝土的搅拌1、材料要求砂、石、水泥、外加剂等材料应符合设计及水工规范要求。水泥：对接受的每批水泥，应有出厂合格证并对水泥品质进行检查复验，到货的水泥应按不同品种、标号、出厂批号分别存放，并防止受潮。粗骨料：按监理人批准的料源进行生产，不同粒径的骨料分别堆存。粗骨料的质量技术要求应符合SDJ207-82表4.1.13的规定。细骨料：砂料应质地坚硬、清洁、级配良好；砂的质量技术要求应符合SDJ207-82表4.1.13的规定。外加剂：用于混凝土中的外加剂，其质量应符合DL/T5100-1999第4.1.1至4.1.4条的规定。2、拌和(1)严格遵守试验室提供并经监理人批准的混凝土配料单进行配料；(2)拌和设备安装完毕后，会同监理人进行设备运行操作检验，合格后才能使用；(3)混凝土拌和应符合SDJ207-82第四章的规定； (4)混凝土的拌和程序及时间应通过试验确定。(5)因混凝土拌和及配料不当，或因拌和时间过长而报废的混凝土不可再用于本工程，可弃置于指定地点或进行施工场地硬化。(二)混凝土的运输竖井段：拌和站设置在4#支洞口,采取混凝土输送泵运输混凝土以浇筑竖井段。其竖井段砼输送管呈“S”形布置，以便减少砼的离析、泌水性。高压段：拌和站设置在厂区附厂房附近（压力钢管支叉管口）,采取混凝土输送泵直接运输进行砼浇筑。其注意事项：1.混凝土出拌和机后，应迅速运达浇筑地点，运输中不能有分离、漏浆现象。2.采用泵送混凝土时，应遵循《水工混凝土施工规范》中的有关规定，应保证泵送混凝土工作的连续性，如因故中断时，应经常使混凝土泵转动，以免导管堵塞，在正常温度下，如间歇时间超过45min应将留在导管内的混凝土排除，并加以清洗。（三）封拱砼浇筑砼浇筑采用砼输送泵进行砼浇筑，在台车模板上预留导管，导管末端安装冲天尾管，冲天尾管垂直伸入仓内，冲天尾管的位置应根据浇筑段长度和砼扩散半径来确定，其间距一般为4～6m，离浇筑段端部约1.5m左右,尾管出口与岩面距离越近越好,但必须保证压出的砼能扩散,一般为20cm左右,封拱时为了排除和调节仓内空气,检查拱顶充填情况,可以在仓内岩面最高的地方设置通气管,在仓的中央部位设置进人孔,以便进入仓内进行必要的辅助工作。施工中砼浇筑准备采取输送泵进行砼输送，当进入拱顶封拱时，砼坍落度可为14～16m，以便加快砼泵的压送速度，连续压送砼，当通气管开始漏浆或压入的砼已超过预计的方量时，停止压送砼，去掉尾管上包住预留孔眼的铁箍，从孔眼中插入防止砼下落的钢筋，然后拆除导管，待顶拱砼凝固后，将外伸的尾管割除，并用灰浆抹平。其示意图如下：图九封拱砼尾水管孔眼布置图 （五）其它注意事项（1）混凝土浇筑前8h（隐蔽工程为12小时），通知监理工程师对浇筑部位进行检查。（2）施工要点及注意事项①浇筑前，对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查，模板上的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净；模板如有缝隙，应填塞严密，模板内侧涂刷脱模剂。②浇筑前，检查混凝土的和易性和坍落度。③浇筑前，检查脚手架的稳定性、强度和刚度。④混凝土分层浇筑厚度不宜超过25cm。⑤浇筑混凝土时，洞身衬砌采用插入式振动器附以附着式振动器振动捣实，同时应符合下列规定：a、使用插入式振动器时，移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍；与侧模在保持5～10cm的距离；插入下层混凝土5～10cm；每一层振动完毕后边振动边徐徐提出振动棒；避免振动棒碰撞模板、钢筋及其它预埋件。b、对每一振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉、不再冒出气泡、表面呈现平坦、泛浆。⑥混凝土的浇筑应连续进行，如因故必须间断时，间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间，允许间断时间应经试验确定。若超过允许间断时间，须采取保证质量措施或按施工缝处理。⑦在混凝土浇筑过程中，应注意观测：a、随时观测所设置的预埋螺栓、预留孔的位置是否移动，若发现移位时应及时校正。 b、在灌注过程中应注意模板、支架等支撑情况，设专人检查，如有变形、移位或开节应及时校正并加固，处理后方可继续浇筑。⑧在浇筑过程中或浇筑完成时，如混凝土表面泌水较多，须在不致扰动已浇筑混凝土的条件下，采取措施将水排除。继续浇筑混凝土时，应查明原因，采取措施，减少泌水。中铁十九局集团二公司多儿水电站项目经理部2005年3月15日'