引水隧洞管棚支护专项措施方案.docx
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引水隧洞管棚支护专项措施方案
格尔木那棱格勒河三级水电站
工程名称：
那棱格勒河三级水电站土建及金属结构制安工程
合同编号：
NLGL3-2012-1
引水隧洞出口施工专项措施
中国水利水电第四工程局那棱格勒河项目部
2013年7月5日
批准：
审查：
校核：
编制：
引水隧洞出口施工专项措施
1概述
根据引水隧洞出口开挖的地质情况得知，出口段主要分布着上更新统洪积砂砾石层，夹砂层，微弱胶结，造成进洞及成洞困难，为后续隧洞施工的安全稳定造成影响，鉴于实际地质情况，现根据设计通知（第005号）要求，采用超前支护加固措施，即管棚法结合常规支护方式，保持自然地层在稳定状态下开挖隧洞。
2编制依据
⑴《水利水电工程锚喷支护施工规范》DL/T5181-2003；
⑵《水利水电建设工程验收规程》SL223-2008；
⑶《水利水电工程地质规范》DL/T5109－1999；
⑷《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004。
3主要工程量
工程量表
表1
序号
项目
单位
工程量
备注
1
钢支撑
t
58.4
I20
2
喷护混凝土
m3
2000
3
钢筋网
t
7.3
φ8＠10×10cm
4
钢筋
t
7.6
Φ25
5
钢管
m
2900
Φ50×5
6
钢板
t
1.8
σ=10mm
说明：
最终工程量以实际发生计量。
4施工布置
4.1施工道路
材料进场以上游围堰至厂房永久道路作为主要进出场道路，并辅以调压井旁修建临时施工便道。
洞口段出渣渣场为厂房开挖边线与围堰之间，出渣道路约500m。
4.2施工用风水电布置
于调压井底板高程3142m平台布设2台10.5m3油动空压机，并以储气罐储存，引接风管，满足施工用风要求。
施工用水主要为混凝土喷护，就近于河床面挖设泵坑取水，施工面设置水箱。
为便于现场施工用电，布置一台150KW柴油发电机即可满足施工照明、焊接等需求。
5施工进度控制
由于引水隧洞出口段，无具体详细地质质料，即无法明确沙砾石地质段的长度，现按4m管棚控制一个循环，单循环工期为9天。
6准备工作
㈠根据各部位具备施工条件的时段，提前组织好人员、机械设备，确保洞脸沙砾石边坡稳定；
㈡对机械设备进行认真系统的清查，掌握设备状况，尽早进行保养和维护，保证施工机械设备满足施工强度要求；
㈢做好物资材料、机械配件等的采购供应工作；
㈣做好现场规划，道路平整、供电及照明准备。
7施工程序
7.1施工工序
洞脸施工工序：
边坡处理→洞脸支护施工→管棚架设→明拱架设及支护。
洞内施工工序：
上扩钢拱架架设及支护→上扩开挖→支护→下卧开挖→边墙支护→下一循环管棚管架设。
7.2施工方法
㈠洞脸支护施工
由于引水隧洞洞脸处于调压井高边坡下方，并且边坡无任何支护措施，首先应对边坡由于风蚀作用掏空的胶结层进行清除，而后针对洞顶以上6m范围及洞室两侧开挖轮廓线外4m范围，进行素混凝土喷护施工，喷护厚度控制在20cm。
洞脸进行明拱架设，明拱架设3m。
进口明拱采用I20型钢，间距50cm一榀，明拱安装7榀，开挖底座至引水隧洞底高程3142m，底座利用10mm钢板连接。
明拱间采用Φ25钢筋进行连接，连接筋间距40cm一根，拱架顶部钢拱架与Φ25钢筋焊接进行加固，并采用φ8＠20×20cm的钢筋网片进行双层焊接。
最后对明拱进行喷锚封闭施工，厚度22cm；
㈡管棚施工
钢管规格为热轧无缝钢管Φ50*5mm，节长4m。
管棚单循环控制为4m，两管之间的环向间距中至中为25cm，洞脸处钢管轴线与衬砌外缘线5°～6°，管长4m（实际只能入岩3.8m），最终洞内管头部上抬40cm左右；考虑到进洞后钢拱架设阻碍施工，即进洞后管棚施工必须在起始拱架割孔后管棚管定位，方能进行管棚管钻进，钢管轴线与衬砌外缘线8°～9°，管长4m（实际只能入岩3.5m），最终洞内管头部上抬70cm左右。
应该达到：
钢管施工误差径向不大于5cm。
洞内拱架与钢管不能紧靠的情况，采用工字钢使拱架与管棚管焊成整体。
考虑到现场地质情况，将管棚钢管头加工成楔形钻头，管棚钢管尾与钻机连接，管棚钢管作为钻杆钻进，局部卡钻时利用人工或机械撞击跟进，直至达到钻进尺寸。
㈢开挖及支护
考虑现场地质状况，开挖分区施工，即先上扩后下卧，进尺深度控制在0.7m，采用人工和风镐进行开挖，不进行爆破，控深间距满足一榀拱架即可，完成拱架架设后，进行管棚管与钢拱连接，而后进行拱架与空腔间混凝土喷护。
8具体施工方法
8.1喷混凝土施工
本工程喷混凝土支护包括素喷混凝土及挂网喷混凝土。
喷混凝土施工采用干喷法。
㈠材料
⑴水泥：
优先选用符合国家标准的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，当有防腐或特殊要求时，经监理人批准，可采用特种水泥。
水泥强度等级应不低于42.5。
进场水泥应有生产厂家质量证明书。
⑵骨料：
细骨料采用坚硬耐久的粗、中砂，砂的细度模数应大于2.5～3.0；粗骨料采用耐久的卵石或碎石，其中砂的含水率一般以5%～7%为宜，石子的含水率以2%～3%为宜；喷射混凝土的骨料级配，满足DL/T5181-2003第7.1节的有关规定。
回弹的骨料不能重复使用。
⑶水：
喷射混凝土用水的质量遵守JGJ63-2006的规定。
⑷外加剂：
施工中使用的速凝、早强剂、减水等外加剂，其质量应遵守DL/T5100-1999和施工图纸要求，并有生产厂家的质量证明书，但速凝剂不得含氯。
喷射混凝土的外加剂，进行与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结试验。
掺速凝剂的喷射混凝土初凝时间应不大于5min，终凝时间应不大于10min。
⑸钢筋（丝）网：
应采用屈服强度不低于240MPa的光面钢筋、其质量应遵守GB/T13013-1991的有关规定。
㈡配合比
喷射混凝土配合比，按施工图纸要求，通过室内试验和现场试验选定，试验成果应提交监理人批准。
速凝剂的掺量通过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，满足施工图纸和现场喷射工艺的要求。
㈢配料、拌和及运输
⑴称量允许偏差
拌制混合料的称量允许偏差符合下列规定：
水泥和速凝剂±2％；
砂、石±3％。
⑵搅拌时间
混合料搅拌时间遵守下列规定：
①采用容量小于400L的强制式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于60s；
②采用自落式或滚筒式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于120s；
③采用人工拌料时，拌料次数不少于三次，且混合料的颜色应均一；
④混合料掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长。
⑶运输和存放
①运输存放混合料，应严防雨淋、滴水及混入大块石等杂物，装入喷射机前应过筛。
②干混合料应随拌随用。
无速凝剂掺入的混合料，存放时间不应超过2h；干混合料掺入速凝剂后，存放时间不应超过20min。
㈣喷混凝土施工程序及工艺流程
素喷混凝土施工应严格按照如下程序进行：
喷射面清理及验收→配料拌和→混合料运输→喷射→养护。
喷射混凝土施工工艺见框图8-1。
图8-1喷混凝土工艺流程框图
㈤素喷混凝土施工
⑴施工准备
①在喷射混凝土施工作业开始前，将各项喷射混凝土作业的工艺措施报告，提交监理人批准；
②在喷射前对喷射面进行检查，并做好以下准备工作：
清除开挖面的松散层。
③喷射作业前，对施工机械设备、风、水管路和电线等进行全面检查和试运行。
⑵喷射混凝土：
本工程喷混凝土采用干喷法，采用PZ-6混凝土喷射机喷射混凝土。
①喷射混凝土作业分段分片依次进行，区段间的接合部和结构的接缝处应做妥善处理，不得存在漏喷部位。
喷射顺序自下而上，一次喷射厚度按DL/T518l-2003表7.5.3的规定数据选用。
分层喷射时，后一层在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再行喷射，先用风水清洗喷层面。
射作业应紧跟开挖工作面，混凝土终凝至下一循环放炮时间不小于4h。
②喷射机作业应严格执行喷射机的操作规程；连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。
③为了减少回弹量，提高喷射质量，喷头保持良好的工作状态。
调好风压，保持喷头与受喷面垂直，喷距控制在0.6m～1.2m范围，采取正确的螺旋轨迹喷射施工工艺。
④喷射混凝土养护：
喷射混凝土终凝2h后，喷水养护；养护时间一般工程不得少于7昼夜，重要工程不得少于14昼夜；气温低于+5℃，不得喷水养护，必要时需采取保温防冻措施。
㈥网喷混凝土施工
网喷混凝土施工与喷混凝土施工工艺与方法相同，现场施工时喷混凝土分两次进行施工，具体做法如下：
⑴首先按照素喷混凝土方式进行基岩面的清洗验收，然后进行混凝土喷射，混凝土喷射厚度控制在3～5cm，并在喷射前在混凝土内埋设细铅丝作为挂钢筋网之用，初喷结束后进行钢筋网的施工。
⑵挂网钢筋在后方加工厂加工，根据设计图纸要求将圆钢加工成20.0cm×20.0cm钢筋网片（或现场人工编网），网格尺寸根据设计图纸要求。
现场挂网时，先用5t载重汽车拉运至施工现场，人工进行挂网，网片与先前预埋在混凝土内的铅丝牢固绑扎，网片搭接长度为20cm，并用铅丝将网片牢固连接。
网片的安装要求紧贴喷混凝土面，杜绝出现架空现象，可用手锤敲击网片，使其紧贴混凝土面。
⑶挂网钢筋结束后进行验收，合格后可进行二次混凝土喷射，喷混凝土厚度直至达到设计要求厚度，施工方法同素喷混凝土施工。
㈦质量检查和验收
⑴材料质量检查：
技术条款有关规定，进行喷射混凝土材料、配合比，以及抗压强度的抽样检验，并将检验成果提交监理人。
达到下列要求：
①水泥和速凝剂等外加剂应符合国家或行业标准的规定，并有出厂合格证书；砂石料的质量符合施工图纸的要求。
每批原材料进厂后均进行抽样检查。
②喷射混凝土的强度抽检试件必须在喷射作业过程中抽样，或在喷射混凝土达到一定强度后，在指定部位钻取芯样。
喷射混凝土抗压强度应遵守DL/T518l—2003第l0.2.4条的规定。
对重要工程，还测定其抗拉强度、围岩黏结强度和抗渗性能等。
⑵喷层厚度检查：
按DL/T518l-2003第10.2.6条中的规定进行喷层厚度检查。
检查记录应提交监理人。
经检查，喷层厚度未达到施工图纸要求时，按监理人指示进行补喷，所有喷射混凝土都必须经监理人检查确认合格后才能进行验收。
⑶喷射外观质量检查：
经监理人检查，发现喷射混凝土的鼓皮、剥落、强度偏低或有其他缺陷的部位，及时予以清理和修补，经监理人检查合格后，方能进行验收。
8.2钢拱架支护施工
洞脸、进口段采用I20工字钢架进行支护。
工字钢架在洞外按设计加工成型，在洞内用螺栓连成整体，拱架架设控制在开挖体型之外。
洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位连系筋焊接。
钢架间设纵向连接筋，钢架间以喷混凝土填平。
钢架拱脚必须放在牢固的基础或槽钢上，架立时应垂直隧道中线。
当钢架和围岩之间间隙过大时设置混凝土垫块，用喷混凝土喷填。
工字钢架施工工艺见附图《工字钢架施工工艺框图》。
⑴制作加工
钢架按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型。
按设计放出加工大样，放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量。
格栅钢架加工后进行试拼，允许误差：
①沿隧道周边轮廓误差不大于3cm。
②钢架由拱部、边墙各单元钢构件拼装而成。
各单元用螺栓连接。
螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm。
⑵钢架架设工艺要求：
①为保证钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15-0.2m原地基；架立钢架时挖槽就位；软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。
②钢架平面垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°。
钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。
③为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接板处预留钢架连接板凹槽；拱脚或墙脚处预留安装拱架槽钢凹槽。
初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（或槽钢）位置。
④钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应设骑马垫块，钢架与围岩接触间距不应大于50mm。
⑤为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。
沿钢架设置直径为Ф25mm的纵向连接钢筋，环向间距1.0m，内外侧交错布置。
工字钢架施工工艺框图
8.4管棚施工
㈠测量放样
a.根据隧道进口布设的三角导线网，用坐标法测设管棚的起始中心桩号落点。
然后置镜中心点，测设中心线的垂线方向，在该方向上测设控制桩，每边各2个，以便随时恢复并检查方向的正确性。
b．钻孔的方向和倾斜度控制
方向控制：
在每个导管中心线方向上，均钉设两个方向桩，以控制钻孔的方向。
倾斜度控制：
孔外，通过测设大导管孔口及钻机中心的高程进行控制。
孔内，用精密水平陀螺仪控制倾斜度，分别在距孔口1/2孔深处、终孔处三处进行测量，不符合钻孔精度和要求的钻孔，必须封孔重钻。
㈡钻孔
①检查开挖的断面中线及高程，确保开挖轮廓线符合设计要求。
在开挖工作面处安设受力拱架，并在其上正确标明管棚位置；
②钢架安装垂直度允许误差为±20，中线及高程允许误差为±5cm。
在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。
原则为：
任何时候都必须保证有两台钻机同时工作。
因为上扩需人工开挖掘进，工效很低，是控制整个隧道工期的关键因素，所以必须千方百计地加快管棚施工进度，为人工开挖掘进，赢得一定的时间。
③按照布好的孔位及钻孔的方向和倾斜度开始钻孔。
孔口位置与设计位置的允许偏差为±5cm；孔底位置偏差小于孔深的10‰。
④刚开孔时，要低压、慢转，以便于控制方向，然后逐渐地提高钻速，保持正常压力。
如遇到大孤石时，则需高压、低速进行。
总之，要随着地质的不断变化，相应地调整钻进参数。
⑤钻进时，如出现卡钻，利用人工及机械撞击。
9施工质量及安全保证措施
9.1施工质量检查及验收
㈠施工质量以预防为主，防检结合，确保施工质量满足设计和合同的要求，达到优良；
㈡严格按施工图纸、施工技术要求、标准、质量检查程序及标准进行。
对重要部位质检要跟班监督及时更正，严格控制特殊过程和关键工序的质量情况，确保施工全过程始终处于有效控制状态。
㈢施工过程应严格按“三检”制进行验收及控制，并做好施工质量记录。
㈣加强测量控制和现场技术人员管理,加强质量教育，强化质量意识，实行“质量奖惩制度”。
9.2安全保证措施
㈠建立三级安全管理组织，设专职安全责任人，全面负责现场施工安全的管理、检查和控制,施工队和班组设兼职安全员，各生产厂队和部门设兼职安全员，监督相关岗位的安全技术操作规程和岗位安全责任制的落实。
㈡要求技术及现场施工人员坚守工作岗位，听从指挥，不得违章作业。
㈢施工人员必须佩戴好安全防护用品。
㈣施工现场和辅助作业区，按有关法规、制度和规定配备必须的劳保用具、信号与标志、防触电装置和充足的照明措施。
㈤其它措施详见引水隧洞塌方应急预案，项目部（技）033号。
10施工主要机械设备
施工主要机械设备见下表2。
施工主要设备配置表
表2
序号
设备名称
型号
单位
数量
备注
1
装载机
ZT50
台
1
2
液压反铲
PC260
台
1
3
自卸汽车
25t
辆
1
4
潜水泵
2寸
台
1
5
载重汽车
5T东风康明斯
台
2
6
柴油发电机
100KW
台
1
7
手风钻
YT-28
台
4
8
电焊机
ZX7-400KIGBT
台
2
9
储气罐
2m3
个
1
10
工字钢加工成型机
台
1
11
加钢筋调直机
台
1
12
混凝土喷射机
PZ-6
台
2
11施工主要劳动力计划
施工主要劳动力见下表3。
每循环主要劳动力计划表
表3
序号
工种
人数
备注
1
管理人员
2
2
技术员
2
3
电焊工
4
4
电工
2
5
司机
2
6
钻工
8
7
普工
20
合计
40
升级会员 