6#尾水隧洞开挖支护施工措施最终版.docx

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6#尾水隧洞开挖支护施工措施最终版

右岸6#尾水洞下段建安工程

隧洞开挖支护施工措施

　批准：

审查：

校核：

编写：

编号：

中国水利水电第六工程局溪洛渡施工局

2006年12月25日

右岸6#尾水洞下段建安工程

隧洞开挖支护施工措施

1.工程概述

溪洛渡右岸地下电站6#尾水洞下段建安工程，是溪洛渡地下电站、泄洪洞土建及金属结构安装（Ⅱ标段）的独立议标工程，合同编号：

XLD/0588，分标段起始桩号6#尾水洞0+541.486桩号，施工范围为自6#尾水洞分标桩号至出口长1195.521m段的开挖支护工程、右下4施工支洞的开挖支护工程（不含施工支洞的封堵）、6#尾水洞出口400m高程以下开挖支护及一期埋件制安工程、6#尾水洞出口围堰工程以及与工程有关的临时工程等。

6#尾水洞为永久过水隧洞，进口底板高程为335.00m，出口底板高程为360.20m。

出口段采用i=-8%的纵坡，以尽量减小明满流交替段的长度，其余洞段采用一坡到底布置，6#尾水洞主洞的纵坡为i=-1.0664%。

尾水洞主洞设计断面为城门洞型，开挖断面宽17.0m～18.6m，高22.0m～23.6m，开挖完衬砌钢筋混凝土，衬砌厚度1.0m～1.8m，衬砌完成后过水断面尺寸为15.0m×20.0m，6#尾水洞全长为1720.144m，下段建安工程独立段长1195.521m。

6#尾水洞下段建安工程隧洞开挖支护施工，主要施工项目有：

施工风水电管线路敷设、尾水施工支洞开挖支护施工、6#尾水主洞室自分标桩号至出口段的分层开挖支护施工、以及相关的临时工程施工等。

1.2隧洞特性

6#尾水洞主洞室根据围岩类别的不同，开挖断面尺寸也不相同，尾水洞下段各类围岩开挖断面特性见下表。

尾水洞开挖断面特性表

序号

桩号（m）

围岩类别

长度（m）

断面尺寸

（宽×高m）

断面面积

（m2）

1

0+541.486～0+980.000

II

438.514

17×22

346.2848

2

0+980.000～1+190.000

Ⅲ1

210

18×23

381.6094

3

1+190.000～1+390.000

II

200

17×22

346.2848

4

1+390.000～1+555.000

Ⅲ1

165

18×23

381.6094

5

1+555.000～1737.007

Ⅲ2、Ⅳ

182.007

18.6×23.6

403.5609

6

合计：

1.3主要工程量

6#尾水洞下段建安工程，隧洞部分开挖支护主要工程量如下表所示。

6#尾水洞下段开挖支护主要工程量表

序号

项目名称

单位

工程量

备注

1

6#尾水石方洞挖

m3

466431

2

锚筋Ф25，L=4.0m，外露0.5m

根

22462

3

锚筋Ф28，L=6.0m，外露0.5m

根

10250

4

锚筋Ф32，L=9.0m，外露0.5m

根

1625

5

喷混凝土

m3

4764

6

钢筋网ø6.5@0.15×0.15m

t

67.4

1.4施工工期

溪洛渡右岸地下电站6#尾水洞下段建安工程，计划于2006年12月26日开始施工，进行施工支洞的开挖支护施工，然后分别从下4-1、下4-2支洞进入，自上而下分层进行尾水洞室的开挖支护施工，洞室全部开挖支护工程计划于2010年11月14日完成，详细施工工期安排见附：

《6#尾水洞下段建安工程隧洞开挖支护施工进度计划》。

2.施工布置

6#尾水洞下段开挖支护施工，总布置内容包括：

施工通道布置、施工弃渣场规划、施工辅助企业布置、施工风水电供应、施工通风及施工排水等。

2.1施工道路布置

6#尾水洞下段建安工程施工，发包人提供右下4施工支洞（原右岸导流洞3#、3#-1支洞），其下岔洞相交于6#尾水洞1+183.5m桩号，交点处下岔洞底板高程为▽365.214m，尾水洞顶拱高程为▽367.93m，下岔洞底板在尾水洞顶拱高程下方2.716m处，不能用于尾水洞室开挖施工，因此要在下4施工支洞修建新的施工支洞。

在右岸导流洞3#-1施工支洞至下岔洞的转弯段，以原右导3#-1施工支洞的D5控制坐标点为起点，平行于尾水洞洞轴线方向，向山体内侧布置一条新施工支洞下4-2施工支洞，以i=10.33%的坡经过一转弯段到达6#尾水洞0+967.36m桩号的底板（▽343.124m高程），主要用于尾水洞中、下层施工及后期尾水出口施工使用。

在下4-2施工支洞的适当位置，向6#尾水洞侧山体布置下4-1施工支洞，以i=2.32%的坡到达6#尾水洞1+095.898m桩号上层底板（▽357.994m高程），主要供尾水洞上层开挖支护施工使用。

新增施工支洞布置详见附图1《下4施工支洞平面布置及剖面示意图》。

尾水洞上层开挖支护施工，开挖出渣路线为：

开挖工作面→下4-1施工支洞→下4施工支洞→202#隧洞→2#公路隧洞→场内公路→指定弃渣场。

尾水洞中下层开挖支护施工，开挖出渣路线为：

开挖工作面→下4-2施工支洞→下4施工支洞→202#隧洞→2#公路隧洞→场内公路→指定弃渣场。

6#尾水洞下段开挖支护施工期间，使用施工支洞特性如下表所示。

施工支洞特性表

序号

通道名称

通道长度（m）/

平均纵坡（%）

起讫高程（m）

断面尺寸

（m×m）

备注

1

原右3#施工支洞

596.12/5.28

409.5/378.000

10.5×7

下4施工支洞

2

原右3#-1施工支洞

130.867/9.46

378.277/366.608

9×7

3

下4-1支洞

21.49/2.32

358.481/357.994

8.0×6.5

新增支洞

4

下4-2支洞

234.33/10.33

367.377/343.124

8.5×7

2.2施工弃渣规划

根据工程主标段招标文件及6#尾水洞下段建安工程合同文件的有关要求，右岸6#尾水洞主洞室开挖石渣均运往塘房坪渣场回采区，按照渣场管理人员和监理工程师的要求有序堆放。

2.3施工辅助企业布置

6#尾水洞下段建安工程施工，不新增砂石骨料系统、拌合楼和试验室，使用左岸中心场现有的拌合楼、试验室和砂石骨料系统生产的骨料；按照6#尾水洞下段建安工程合同文件要求，所有混凝土均由左岸中心场砼系统提供。

6#尾水洞砼施工高峰期和中心场砼拌合系统维修期间，外购黄桷堡水电武警砼拌合系统生产的商品混凝土，以满足施工需求。

6#尾水洞下段建安工程施工，充分结合利用左岸导流洞现有施工场地，并根据6#尾水洞所处地理位置和所施工项目，考虑施工设备右岸使用至左岸停放、左岸钢筋厂加工的锚索运至右岸施工等均交通极为不便，拟在右岸溪洛渡沟口下游2#公路靠江侧业主提供的条带区域新增一块临建场地，用以修建钢筋加工厂、施工机械停放修理厂等施工辅助企业。

拟新增临建场地布置详见附图2《6#尾水洞施工辅助企业平面布置图》。

2.4施工风水电供应

右岸6#尾水隧洞下段开挖支护施工，洞内风、水、电管线路统一布置，悬架在隧洞一侧，照明供电线路悬挂在洞壁4.5m高的位置，动力电缆悬挂在洞壁2.5m高的位置，供风及供水管路统一采用间距5.0m的悬挂支架固定在洞壁一侧，隧洞通风管路悬挂在隧洞拱顶位置，根据实际施工情况现场可做调整。

2.4.1施工供风

6#尾水洞下段洞挖施工的主要用风项目为开挖钻孔及支护喷砼用风。

用风的主要设备为潜孔钻、手风钻和砼喷射机等。

6#尾水洞室施工期间，在202#隧洞（下4支洞外侧的闲置段）内，布置一个空压站，布置6台28m3/min空压机，空压站容量：

168m3/min，采用1根Φ200mm钢管做为主管路，沿现有施工支洞边墙敷设至用风工作面附近。

施工支洞开挖施工期间，直接延伸Φ200mm主管路至工作面，供支洞施工使用。

6#尾水隧洞上层施工，在下4-1支洞主供风管路，用Φ100mm钢管做为支管延伸至工作面附近，供上层开挖支护施工使用。

6#尾水隧洞中、下层施工，在下4-2支洞主供风管路用Φ150mm钢管做为支管延至工作面附近，供中、下层开挖支护施工使用（供风支管采用上层拆除的风管）。

6#尾水洞下段开挖支护施工供风布置详见附图3《6#尾水洞下段建安工程施工供风布置图》，空压站供风量计算及空压机配置如下表所示。

空压站供风量计算及设备配置表

用风设备

名称

数量

（台）

单耗量

m3/min

综合

系数

供风总需求量m3/min

空压机布置

空压机防

护型式

型号

数量

风钻

25

4.0

0.75

156.75

28m3/min

6

自制2m高

围栏

100B潜孔钻

6

12

电动钻

5

5.0

砼喷射机

1

12

6#尾水洞下段施工供风主要设备及材料如下表所示

供风设备及主要材料表

序号

名称

型号

数量

备注

1

电动空压机

28m3/min，160kw

6台

2

供风管

Φ200

970m

3

供风管

Φ100

1200m

4

阀门

DN200

2

5

阀门

DN100

4

6

阀门

DN50

8

2.4.2施工供水

6#尾水洞下段洞身开挖支护施工总生产用水量约在50m3/h左右，发包人已经将主供水管路从500m高程塘房坪水厂敷设至2#公路隧洞内，6#尾水洞下段开挖支护施工期间，采用Φ100mm钢管从2#公路隧洞内业主提供的供水管路上接引，经202#隧洞、下4施工支洞敷设至用水工作面附近。

施工支洞开挖施工期间，直接延伸Φ100mm主管路至工作面，供支洞施工用水。

6#尾水隧洞上层施工，在下4-1支洞的主供水管路上，用Φ75mm钢管做为支管延伸至工作面，供上层施工用水。

6#尾水隧洞中、下层施工，在下4-2支洞的主供水管路用Φ75mm钢管做为支管延至工作面，供中、下层施工用水（供水管采用上层拆除的水管）。

供水管路敷衍时，在用水部位的主供水管上每隔30～50m安装1个DN50闸阀，从闸阀引DN50皮管至用水部位。

6#尾水洞下段开挖支护施工供水布置详见附图4《6#尾水洞下段建安工程施工供水布置图》施工供水主要材料如下表所示。

6#尾水洞下段供水材料表

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

水表

DN100

个

1

与发包人主管路接口处

2

蝶阀

DN100

个

5

3

蝶阀

DN75

个

4

4

闸阀

DN50

个

20

5

钢管

100

m

1000

6

钢管

75

m

1200

7

胶皮管

50

m

200

2.4.3施工供电

根据6#尾水洞下段工程的自身特点和施工方案，确定6#尾水洞开挖施工期间用电项目为设备用电和照明用电，用电设备为多臂钻、水泵、风机等设备。

根据施工需要，在202#隧洞内布置一个1#变电所，用高压供电电缆从2#公路隧洞进口业主提供的洞外高压供电线路上接引，布置1台容量为S9-1000KVA10/0.4和1台容量为S9-800KVA10/0.4变压器，联合供202#隧洞出口段布置的空压机用电和附近施工生产用电。

在下4施工支洞适当位置布置一个2#变电所，用高压电缆从1#变电所高压侧接引，布置1台容量为S9-1000KVA10/0.4变压器，供洞内施工、照明及附近布置的通风风机用电。

尾水洞内照明采用每10米安装1盏220V、60W节能灯；开挖作业面附近采用镝灯和碘钨灯投光照明。

6#尾水洞下段开挖支护施工供电布置详见附图5《6#尾水洞下段建安工程施工供电布置图》施工供电主要材料如下表所示。

供电系统主要设备、材料用量表

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

变压器

S9-1000KVA10/0.4

台

2

2

变压器

S9-800KVA10/0.4

台

1

3

高压计量电表

/

个

1

4

高压电缆

YJLV32-3×70mm2

m

1950

洞外至洞内供电

5

低压动力电缆

/

m

1000

变压器至用电设备

6

照明线路

2×VLV-35mm2

m

1400

7

开关箱

400A

只

2

8

开关箱

200A

只

2

9

行灯变压器

BK-10KVA

台

1

10

碘钨灯

1000W

套

10

11

节能灯

220V/60W

套

120

12

镝灯

380V/3.5KW

个

4

2.5施工通风

右岸6#尾水洞下段建安工程开挖支护施工期，在原3#上岔洞与3#施工支洞交点适当位置布置一台换气扇，向洞外方向吹风引导支洞内气流流向，在新增下4-2施工支洞口靠边墙布置一台SDDY-Ⅱ12.5轴流风机采新鲜空气，接Ф1.5m风筒向洞内敷设供风，风筒悬挂在支洞顶拱部位。

上层开挖施工时，将风筒沿下4-1支洞敷设至尾水洞上层，在支洞与尾水洞上层平交的位置接“三通”岔管，分别将风筒随尾水洞上层上、下游的开挖进尺，敷设至离上层开挖工作面约50m距离的位置，将新鲜空气送入上、下游工作面。

尾水洞相应位置上层开挖完成后，进行对应位置尾水洞中、下层的开挖施工，将上层的供风风筒移设至中、下层使用，风筒沿下4-2支洞敷设，在支洞与尾水洞中、下层平交的位置接“三通”岔管，分别将风筒随尾水洞中、下层上、下游的开挖进尺，重新敷设至离中、下层工作面约50m距离的位置，将新鲜空气送入上、下游工作面。

施工供风线路布置详见附图6《6#尾水洞下段建安工程施工通风布置图》施工供风材料设备如下表所示。

6#尾水洞独立段施工通风设备、材料表

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

轴流风机

SDDY-Ⅱ12.5

台

1

风量:

2250m3/min功率:

2×110kw

2

换气扇

/

台

1

3

风筒

Ф1.5m

m

1450

4

三通岔管

Ф1.5m

个

3

平交段使用

5

钢绞线

GJ-25mm2

m

1450

2.6施工排水

尾水洞内主要排水内容为：

洞内施工废水（约为70m3/h）和洞内的围岩渗水，采用200mm的钢管作为主排水管，长约1000m，尾水洞上层与下层施工时主要采用100mm的钢管做为支排水管排水，支排水管总长约1200m。

根据施工特点、施工程序安排，采取利用坡降自流和机械抽排相结合的原则进行排水布置。

进行尾水洞上层开挖支护施工时，拟在尾水洞与下4-1施工支洞相交的适当位置设置一排水泵站，排水泵站布置2台60m扬程6″水泵（备用一台），每台流量为200m3/h，尾水洞上层开挖施工过程中，靠侧墙底部开挖一条临时性排水沟，在坡降向外的洞室开挖施工期间，工作面的施工废水及洞室的渗水，通过排水沟自行汇集到靠下4-1施工支洞布置排水泵站，在坡降向内的洞室开挖施工期间，每隔50～100m在掌子面附近设置一1.5m×1.0m×0.5m的小集水坑，施工废水及洞室的渗水通过排水沟汇集到掌子面附近的小集水坑内，采用潜水泵或小型抽水机经支排水管将汇集的施工废水抽排至靠下4-1施工支洞布置的排水泵站内，由排水泵站布置的6″排水泵通过主排水管转排到洞外。

在进行尾水洞中、下层开挖时，拟在尾水洞与下4-2施工支洞相交的适当位置设置一排水泵站，排水泵站布置2台80m扬程6″水泵（备用一台），每台流量为200m3/h，尾水洞中、下层开挖施工过程中，靠侧墙底部开挖一条临时性排水沟，在坡降向外的洞室开挖施工期间，工作面的施工废水及洞室的渗水，通过排水沟自行汇集到靠下4-2施工支洞布置排水泵站，在坡降向内的洞室开挖施工期间，每隔50～100m在掌子面附近设置一1.5m×1.0m×0.5m小集水坑，施工废水及洞室的渗水通过排水沟汇集到掌子面附近的小集水坑内，采用潜水泵或小型抽水机通过支排水管将汇集的施工废水抽排至靠下4-2施工支洞布置的排水泵站内，由排水泵站布置的6″排水泵通过主排水管转排到洞外。

洞内排水布置详见附图7。

《6#尾水洞下段建安工程施工排水布置图》施工排水材料设备如下表所示。

施工排水设备、材料表

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

水泵

200m3/h

台

2

60m扬程（备用1台）

2

水泵

200m3/h

台

2

80m扬程（备用1台）

3

水泵

25～50m3/h

台

6

洞内集水坑

4

水管

DN200

m

1000

主管

5

水管

DN100

m

1200

支管

3.施工方法及程序简述

6#尾水洞洞室开挖支护施工，根据施工支洞的布置特点及拟定的尾水洞室开挖方案，从施工支洞进入尾水主洞室，自上而下分层进行，尾水主洞室总共分成三层，第一层上拱层层高9.0m，出口162.5m段（桩号：

1+574.507～1+737.007m）根据拱角9.0m锚杆施工需要，上层层高调整为10.0m；第二层为中间梯段层，层高8.5～9.3m；第三层为底板保护层，层高4.5～5.3m。

考虑尾水洞开挖施工与导流洞施工相互之间的影响，以导流洞施工结束为分界点，将尾水洞开挖分成两个时间段施工。

导流洞标完工前，原右岸导流洞3#施工支洞下岔洞做为导流洞标段的主要施工道路，不具备挖断条件。

从发包人提供的下4支洞基础上，进行下4-1施工支洞和下4-2施工支洞的修建，下4-1施工支洞开挖形成后，进入尾水洞上层施工工作面，先进行支洞下游侧上层中导洞的开挖支护，开挖到尾水洞与原3#下岔洞交点（桩号:

1+183.5）后暂停施工，转而进行此段两侧墙的扩挖施工（同样扩挖至原3#下岔洞），和下4-1支洞上游侧中导洞的开挖施工，施工到分标桩号（桩号:

0+541.486）附近，为了减小与相邻标段的施工干扰，在分标桩号位置预留5.0m岩塞，此段中导洞开挖完成后，从下4-1支洞开始进行上游侧的上层两侧扩挖施工，上游侧开挖到分标桩号附近，先进行中导洞5m预留岩塞的开挖，再将两侧扩挖至分标桩号位置，下4-1支洞上游侧上层开挖支护工作全部结束后，将下4-2支洞开挖到尾水洞上层正下方位置，在尾水洞内下4-2支洞上方炸顶，从下4-2支洞进入先后进行下游侧和上游侧的尾水洞中、下层开挖支护施工，下游侧开挖到尾水洞与下4-1支洞交点附近暂停施工，上游侧开挖到分标桩号位置。

右岸导流洞标完工后，原导流洞3#施工支洞下岔洞停止使用，具备将其挖断的施工条件。

从下4-1施工支洞进入，依次进行原3#下岔洞下游尾水洞上层中导洞开挖及两侧墙的扩挖支护施工，考虑防洪渡汛等问题，尾水出口开挖到1+717.007桩号停止施工，预留20m岩塞段；上层1+717.007m桩号以前的开挖支护工作全部结束，从下4-2施工支洞进入将下4-1支洞挖断，进行下4-2支洞下游侧尾水洞中下层的开挖支护施工，在开挖到出口岩塞附近时，留两排炮的爆破石渣在原工作面，用以修筑成斜坡道进行出口上层岩塞的处理施工，岩塞段上层开挖支护完后进行岩塞段中下层的施工。

完成后，6#尾水洞室下段建安工程隧洞部分全部开挖支护工作完毕。

6#尾水洞开挖支护施工程序见附图8《6#尾水洞下段开挖支护施工程序框图》与附图9《6#尾水洞下段开挖程序及方法示意图》。

4.开挖施工

6#尾水洞下段洞室开挖工程，是尾水下段建安工程的重点施工项目，根据施工通道的布置及以往类似工程的施工经验，尾水洞开挖支护施工分三层进行，第一层为上拱层，基本层高9.0m，开挖以手风钻钻水平孔装药爆破为主，上层开挖又分成三个部分施工，先开挖上层中导洞，相应部位上层中导洞开挖完毕后再进行两侧墙的扩挖施工；第二层为中间梯段层，梯段高8.5～9.3m，开挖以液压钻钻斜孔梯段爆破为主；第三层为底板预留保护层，根据尾水洞底板3.5～4.3m半径拱角的特点，考虑预留4.5～5.3m保护层，开挖以手风钻钻水平孔装药爆破为主。

6#尾水洞下段主洞室开挖施工项目之间的施工顺序如下所示：

施工支洞开挖→尾水洞上层中导洞开挖→尾水洞上层两侧扩挖→尾水洞中层开挖→底板保护层开挖→尾水洞洞挖施工完毕。

4.1尾水洞上层开挖

下4-1施工支洞开挖形成后，即进入尾水洞上层开挖施工工作面，结合以往类似工程施工经验及施工现场条件，拟定尾水洞上层开挖高度为9.0m，出口部位162.5m段（桩号：

1+574.507～1+737.007m）根据拱角9.0m锚杆的施工需要，层高调整为10.0m，上层开挖施工分成中导洞与两侧墙三个区域进行，根据施工支洞的布置情况，将6#尾水洞下段洞室上层从平面上分成四个区段，从下游往上游方向依次是：

出口岩塞段（桩号：

1+717.007～1+737.007m，洞长：

20.0m），原3#下岔与岩塞之间洞段（桩号：

1+183.5～1+717.007m，洞长：

533.507m）、下4-1支洞与原3#下岔洞之间洞段（桩号：

1+095.898～1+183.5m，洞长：

87.602m）、下4-1支洞上游侧洞段（桩号：

0+541.486～1+095.898m，洞长554.412m），考虑尾水洞开挖施工与导流洞施工相互之间的影响，以导流洞施工结束为分界点，将四段尾水洞上层开挖分成两个时间段施工。

导流洞完工前，原3#下岔洞做为导流洞的重要交通通道，不具备将其挖段的施工条件，从下4-1支洞进入，先进行下游侧至3#下岔洞之间尾水中导洞的开挖，开挖到尾水洞与原3#下岔洞交点（桩号:

1+183.5）后暂停施工，转而进行此段上层两侧墙的扩挖施工（同样扩挖到3#下岔洞）和下4-1支洞上游侧中导洞的开挖施工，上游侧开挖到分标桩号（桩号:

0+541.486）附近，为了减小与相邻标段的施工干扰，在分标桩号位置先预留5.0m岩塞，此段尾水中导洞开挖完成后，再从下4-1支洞开始进行上游侧的上层两侧扩挖施工，扩挖到分标桩号附近，先进行中导洞5m预留岩塞的开挖，再进行5m岩塞两侧墙扩挖施工。

导流洞完工后，原导流洞3#施工支洞下岔洞停止使用，具备将其挖断的施工条件。

从下4-1施工支洞进入，将3#下岔洞扩挖，进行下4-1支洞下游侧尾水上层的开挖，施工至出口桩号附近，考虑施工期防洪渡汛等问题，开挖到1+717.007桩号停止施工，在出口部位预留20m岩塞段，从下4-1支洞开始进行支洞下游上层两侧扩挖施工。

同样开挖至1+717.007m桩号后停止施工，出口20m岩塞段上层开挖结合中下层开挖施工进行。

尾水洞上层扩挖单侧宽3.5～4.3m，中层开挖采用梯段爆破法进行施工时，在尾水洞室中层两侧设计边线处用风动钻钻孔先进行预裂爆破，为了给中层风动钻机提供钻孔施工平台，上层两侧墙扩挖施工将尾水上层底板上方2.0m范围内的侧墙技术性超挖10～15cm。

尾水洞上层中导洞开挖敷设一次风水电管线路，上层扩挖施工将中导洞的风水电管线路拆除，随上层两侧扩挖重新敷设一次。

尾水洞上层开挖施工期间，施工方案根据现场实际施工情况及时调整优化。

⑴开挖方法

尾水洞上层开挖施工，利用支洞开挖形成的风水电管线路延伸至工作面，上层开挖高度为9.0m，中导洞开挖宽度为10.0m，两侧扩挖宽度为3.5～4.3m，均采用人工持YT-28型手风钻在自制钻爆平台上钻平孔装药爆破，中导洞开挖首先采用大角度楔形掏槽，然后扩