尾水系统工程特点难点重点及对策.docx

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尾水系统工程特点难点重点及对策

尾水系统工程特点、难点、重点及对策

一、工程特点

（一）洞群紧凑、规模大、结构复杂；

（二）4条尾水管洞在同一高程并列布置，两条洞之间的净间距为13.8m，相互之间的爆破影响较大。

（三）地质条件复杂；

二、工程难点、重点

大华桥水电站尾水系统工程主要施工重点、难点如下：

（一）确保工期是施工的重点

尾水系统洞室多，尾水调压室、尾水管洞、尾水隧洞、尾水出口闸门室、施工支洞等以平、竖相贯及交错，形成庞大复杂的地下洞室群，洞群紧凑、规模大、结构复杂、施工质量要求严格、施工强度高、保证工期是重点。

（二）尾水系统地下洞室开挖围岩稳定和安全是施工的重点和难点

尾水系统地质条件相对复杂，一次支护工程量大，支护的时效性强，开挖与支护须平行交叉作业；尾水隧洞出口段围岩条件较差，成洞条件差，并且在地下水活动的作用下易发生塌方，洞身顶拱及边墙开挖稳定问题突出，保证该洞段开挖成型质量和施工安全是洞身施工的重点和难点。

尾水隧洞天然地下水位高，对地下水渗水和施工用水的及时抽排，确保围岩稳定和工程安全是施工的重点之一。

（三）尾水调压室高度较高，在底部与尾水管洞、尾水隧洞相贯，挖空率远远大于其他工程，在洞室交汇部位会出现应力集中和较大的塑性区，薄岩柱（体）易产生有害变形。

如何采取科学的施工方法与施工程序确保洞室稳定，控制有害变形是尾水系统开挖支护的重点、难点。

（四）对外开口少，施工通道长，通风散烟难度大

尾水系统地下洞室群开挖工作面多、强度高，施工支洞均由交通洞和1#施工支洞洞内开口派生形成，形成长距离环形路线，加上尾水隧洞出口设置有度汛岩塞，不能形成直道排尘散烟的局面，因此通风散烟难度很大，如何有效地改善通风条件，创造地下洞室良好的通风条件是本工程的难点和重点。

（五）为主厂房下部开挖提供通道是施工的重点

根据施工进度分析及总程序安排，4条尾水管洞作为主厂房下部第Ⅷ、Ⅸ层的开挖通道。

尾水管洞上游侧开挖不仅是尾水系统施工的关键，更是主厂房下部开挖的关键环节和重要通道，所以尾水系统其它洞室施工受这一关键环节制约，相互之间施工干扰大。

（六）尾水出口工程施工复杂地质条件汛期压力是工程的重点

尾水出口边坡稳定性差，表层覆盖层密实程度较差，雨季易产生掉块、局部塌滑等地质现象。

岩体中剪切面发育，岩层倾倒严重，岩体完整性差。

岩体中局部发现倾岸外的长大不利软弱面，同时该处边坡岩体风化严重，呈碎裂结构，再加上倾倒张裂面的分布，边坡开挖过程中易产生连锁破坏反应，施工中如何做好洞口锁固、边坡支护工作，克服不利地质环境带来的风险，确保出口施工安全显得十分重要。

本标尾水出口边坡，施工道路布置困难，加上出口开挖受主汛期影响较大如何合理安排尾水出口工程施工程序，充分利用枯期施工作业，处理好度汛与施工的关系保证地下洞室安全度汛是本工程重点之一。

（七）尾水系统洞室断面大、体型多变，合理规划各洞室的混凝土浇筑模板型式是重点。

尾水系统工程混凝土浇筑工程量大，结构复杂、衬砌断面大，衬砌断面多，如何科学选择混凝土衬砌模板型式、混凝土入仓方式以及材料（模板、钢筋等）运输手段，将是确保施工工期和混凝土施工质量的重要环节，是本工程重点之一。

（八）解决施工干扰是尾水系统施工的重点和难点

尾水系统工作面多，相互制约、施工干扰大。

合理布置并利用施工通道、优化配置和有效利用施工资源、统筹安排和协调组织，开展均衡生产，以解决尾水系统洞室（井）群的平面、立体交叉和平行作业的施工干扰是尾水系统施工的一大重点和难点。

（九）确保洞内运输安全是重点和难点

5#、6#、7#施工支洞和交通洞为主要出渣通道,施工车辆多、车流量大、交通拥挤，交通安全问题突出，保证交通安全是重点和难点。

三、工程难点及重点的对策

针对上述施工重点和难点，为保证工程质量、进度，在本标尾水系统工程中拟采取如下主要施工对策：

一、解决施工干扰的对策

施工中严格按照招标文件的要求，在满足节点工期和总工期前提下，合理布置施工通道，采取合理的施工程序和科学的施工方案，配备足够的、高性能的施工设备，精心组织，统筹协调，减少施工干扰，优质按时完成施工任务。

施工中将采取如下措施：

（一）满足施工需要合理增设施工支洞

科学合理增设施工支洞，解决各洞室各层施工通道问题。

重点抓住厂房底部施工通道的主线，避开平竖立体作业之间的施工干扰，有利于提高工程质量，加快工程进度，确保工程安全。

由于尾水管洞、尾水隧洞需分层进行开挖支护，施工通道上考虑分上、下两层布置，且尾水管洞和尾水隧洞各设一条下层施工支洞，利用尾水管洞下层施工支洞尽快完成尾水管洞开挖进入厂房底部，满足厂房下部开挖通道要求。

在尾调室中部设置施工支洞统筹兼顾中上部的开挖、尾调室混凝土施工需要，并满足上部开挖与穿过调压室底部进行尾水管洞上层开挖平行作业的要求。

1、尾水调压室除利用设计规划的尾调交通洞及尾调下部尾水隧洞、尾水管洞作为施工通道外，增设3#、4#施工支洞作为尾水调压室中下部开挖施工通道，使尾调室尽量采用洞挖法施工，少部分采用井挖法施工，并减小与尾水管洞、尾水隧洞的施工干扰，进行平行作业；

2、增设5#～7#施工支洞作为尾水管洞、尾水隧洞和尾水调压室下部竖井施工通道；

（1）5#上层施工支洞、6#施工支洞作为尾水管洞、尾水隧洞上层开挖施工通道；以5#施工支洞为界划分为上、下游两大施工区域，上游开挖区域优先施工，及早转入尾水管洞下层开挖，及时为厂房下部开挖、混凝土浇筑提供通道；

（2）尾水管洞、尾水隧洞各设1条下层施工支洞（5#、7#施工支洞），5#施工支洞作为尾水管洞下层开挖通道，7#施工支洞作为尾水隧洞下层开挖、尾水调压室下部竖井出渣通道。

进度安排上充分考虑到尾水管洞下层和尾水隧洞上游洞段下层开挖在尾水调压室下部竖井扩挖前完成，尽量避免尾水平洞施工与尾水调压室下部竖井开挖的施工干扰；

（3）为确保调压室的稳定，从尾水管洞上层进入尾水隧洞上层穿越调压室底部段采用导洞连接，尾水管洞下层开挖时下挖导洞，调压室底部导洞周边预留的岩体随调压室自上而下开挖而逐层挖出。

（4）除尾水隧洞上层施工支洞在开挖完毕后可提前封堵外，其余施工支洞均可作为后期尾水系统混凝土浇筑及灌浆施工通道。

（二）合理安排施工程序

1、合理布置并利用施工通道，统筹安排和协调组织，尽量减少平洞和竖井间的施工干扰，实现尾水系统洞室（井）群“平面多工序、立体多层次”施工。

2、条件具备后尽早贯通尾水出口通风斜井（施工新增），以改善尾水系统通风条件；

3、尾水管洞开挖时，采取分序间隔开挖方式，保证洞室间岩柱的稳定。

4、尾水管洞和尾水隧洞作为尾水调压室下部的施工通道，应尽早完成相应洞段的开挖支护，尽可能避免平洞和竖井间平行作业的施工干扰。

5、混凝土施工阶段，首先考虑尾水调压室下部混凝土施工与尾水管洞、尾水隧洞混凝土施工的干扰问题。

解决方案是尾水调压室阻抗板以下混凝土施工以相应的尾水洞作施工通道，尾水洞底板混凝土在相应尾调阻抗板混凝土浇筑结束后开始施工，以避开调压室下部混凝土施工与尾水隧洞混凝土施工的干扰。

二、不良地质洞段开挖支护对策

尾水系统各洞室开挖严格按“新奥法”原理，根据围岩地质条件和监测数据反馈，动态调整开挖方式，开挖后适时按设计要求做好支护，加强排水。

对不良地质洞段按“超前探测、预锚固或预灌浆、短进尺、弱爆破、少扰动，早封闭、强支护、勤量测”的的原则进行，采取一掘进一支护，稳步前进，避免因支护不及时而发生坍塌。

对断层破碎带等不良地质洞段，采取分层分区开挖，同层各区开挖支护按“先软后硬”程序进行，即根据断层出露的情况，先对地质条件较差的一侧进行开挖及强支护后，再进行另一侧开挖支护。

采取探孔、导洞或地质雷达超前探测；锚杆、注浆管棚或预灌浆超前支护；架设双层钢筋网片，采用125KN级的随机预应力锚杆固定，喷20cm厚钢纤维混凝土。

对不稳定块体，采用随机长锚杆或125KN级预应力锚杆、随机预应力锚索进行支护。

（一）Ⅳ类围岩及不良地质洞段开挖措施

尾水管洞、尾水隧洞上层开挖，Ⅳ类围岩开挖前先打设超前锚杆，采用分部台阶法，顶拱开挖进尺1.5～2m；不良地质段先进行开挖作业面顶拱部位的超前小导管预注浆支护，再采用“核心土法”分部分层开挖，爆破后立即喷钢纤维混凝土封闭岩面，及时进行初期支护和钢支撑强支护，顶拱开挖进尺0.8～1.0m。

下部开挖采用台阶爆破法，周边轮廓先行预裂或预留保护层；采用非电毫秒雷管分段起爆；按围岩和建筑物的抗震要求控制最大一段的起爆药量；台阶高度5～8m，其单孔药量不超过允许值，采用孔间微差顺序起爆新技术。

不良地质洞段下部分两小层，各小层采用两侧先开挖，分段进行钢支撑接腿及喷混凝土，中部最后开挖，锚杆支护跟进。

不良地质段开挖过程中，根据围岩特性对局部不稳定部位增设随机锚杆；对控制稳定的软弱结构面，采取预应力锚索加固并伸到完整岩体中维护围岩稳定。

（二）配备具有丰富地下工程施工经验的地质工程师和监测工程师，负责及时分析、处理施工中出现的地质问题。

根据开挖过程中分段地质素描和编录成果，对开挖过程出露的断层破碎带等不良地质段，及时按设计要求处理加固，支护稳定后再继续开挖。

开挖过程中按设计要求设置动态观测点和围岩收敛监测断面，及时整理和分析监测数据，根据反馈信息指导施工，以便及时调整开挖钻爆程序、参数和支护方式。

同时，根据监测结果进行安全预报，保证施工人员、设备安全。

（三）地下水处理措施

尾水系统洞室均位于地下水位以下，地下水为基岩裂隙渗水。

施工期间，采用截、堵、引、排的综合治理措施，采用超前孔探明地下水的活动规律，测定漏水量、压力、防止突然涌水；截、堵水主要采用预灌浆等措施；引排措施为：

在地势较低处设置集中排水泵站，在开挖边墙角设置排水沟，在围岩渗水量较大处及时钻设排水孔，地下水和施工废水通过潜水泵、移动泵站、排水沟汇水至集中泵站，及时抽排至洞外。

三、特殊及关键部位的开挖支护对策

尾水系统洞室平行布置较多，与主厂房、主变等洞室相互影响大，各相连洞间岩墙厚度较小，施工程序安排须统一考虑，分序施工，做到有利于围岩稳定和保证施工安全。

洞室交叉处以及相邻洞室之间等特殊部位采取间隔开挖、分部开挖、控制爆破，及时临时强支护，加强监测以指导施工，具体方式如下：

（一）为进一步控制塑性区的扩展，尾水调压室与主厂房、主变室合理安排开挖程序，错距开挖施工。

（二）根据我公司在地下厂房的施工经验，尾水调压室Ⅱ～Ⅳ层开挖采用“深孔预裂、薄层开挖、随层支护”方案，一般预裂深度为8m左右，梯段开挖高度4.0m左右，以控制高边墙的变形。

尾水调压室开挖必须边开挖边进行支护，上一循环支护完成之前，不得进行下一循环作业，以保工程安全；1398.5m高程以下竖井扩挖采用逐层分部开挖、分区支护，以4.0m分层台阶法开挖爆破，每一层开挖完成后，及时挂网喷射混凝土，在下一层爆破出渣之前，进行锚杆及二次喷混凝土支护，再进行锚索支护。

（三）尾水管洞上层开挖至尾调室下方时即进行尾调室φ1.4m导井（兼开挖期间通风竖井）的施工，开挖顺序为1#→2#→3#→4#，尾水管洞扩散段上层待其上部相对应的母线洞Ⅱ层开挖结束、底板悬吊锚杆施工后开挖；尾水管洞下层在上层开挖支护结束后分两序间隔开挖，先进行1#、3#的开挖支护再进行2#、4#，已开挖洞室系统喷锚支护完成后才能进行相邻洞室的开挖。

（四）两条尾水隧洞开挖作业面前后错开的距离不小于30m。

（五）对于交叉洞口的开挖，按照“短进尺、多循环、支护紧跟开挖作业面”的原则施工，开洞口前进行锁口锚杆（锚筋桩）支护；根据开挖揭示的地质条件，采用长锚杆、挂网喷混凝土、型钢拱架等加强支护。

（六）对于与尾水调压室高边墙相关的尾水隧洞、施工支洞的开挖，采用“先洞后墙”方案。

对施工支洞末端1.5倍调压室跨度范围内采取加强支护措施，每开挖一排炮至设计规格线即进行设计喷锚支护和强支护，建议采用I20工字钢钢支撑，采用I16工字钢纵向连接成整体，喷30cm厚钢纤维混凝土进行强支护。

在高边墙开挖前，沿尾水调压室高边墙形成环向预裂孔，减少对高边墙的震动破坏。

（七）为确保调压室稳定，尾水管洞以导洞穿过尾调室，周圈预留岩墙和底板保护层，以起到调压室上部扩挖时约束和限制边墙变形的作用。

穿越调压室导洞7×6.5m（宽×高），尽可能减小开挖跨度，并进行必要的临时喷锚支护。

调压室底部导洞周边预留的岩体及底板保护层随调压室自上而下开挖而逐层挖除，并及时进行系统支护。

（八）尾水调压室与主变室间设有两排对穿锚索，根据施工总进度安排，尾水调压室开挖超前于主变室并完成对穿锚索孔造孔；待主变室开挖至锚索位置时及时进行锚索穿索、张拉、锚固等工作。

四、尾水系统通风散烟对策

通风散烟是地下工程施工的难题之一。

除正负压强力通风外，尽快贯通尾水隧洞（尾水出口通风斜井），达到机械抽排为主、辅以自然通风的局面是开挖阶段的紧要工作，一旦完成尾水洞室工作面即可降低有害气体浓度到规范允许的范围之内，有效地改善工作面施工环境，确保正常安全施工。

为改善尾水系统的通风条件，尾水隧洞上层开挖穿过尾水调压室底部后，及时施工调压室底层1#和3#两条出渣井导井，利用导井做为通风竖井；拟在6#施工支洞开挖进入尾水隧洞后，由尾水隧洞Ⅰ层向下游侧方向开挖导洞至尾水洞预留岩塞处尽快贯通尾水出口新增的通风斜井，形成“低进高出”通风方式，以改善尾水系统通风条件。

根据尾水系统洞室结构特点有效进行风流组织，实施系统通风，总体按“低进高出”的原则布置，低通道（尾水洞施工支洞和调压室导井）进风，高出口（尾水出口通风斜井）出风方案；满足地下洞室开挖作业通风、防尘和防有害气体标准的要求，有效地改善工作面施工环境，体现“遵章守法预防为先以人为本健康安全”的理念。

五、为主厂房下部开挖提供通道的对策

尾水管洞上游开挖工作面作为尾水系统洞室开挖的关键线路和主攻方向，以满足如期利用尾水管洞进行厂房下部开挖需要，尾水调压室施工程序安排与此相协调，尽量排除相互之间的施工干扰，如遇到干扰，以确保上游施工为主。

六、尾水系统大断面洞室混凝土衬砌施工技术措施

尾水隧洞及尾水管洞边顶拱混凝土采用钢模台车进行衬砌，尾水隧洞底拱采用定型底拱翻模浇筑，尾水管洞底板混凝土采用组合模板支立堵头模板方案，确保施工进度和混凝土成型质量。

两条尾水隧洞标准段边顶拱混凝土采用2套12.0m长钢模台车进行衬砌，既一条布置一套台车，弯段利用钢模台车拼接“西瓜皮”。

尾水管洞标准段边顶拱混凝土采用1套12.0m长钢模台车进行衬砌，即4条尾水管洞共用一套台车。

尾水调压室阻抗板以下混凝土采用满堂脚手架配定型、组合钢模施工，闸墩混凝土采用定型钢模板，阻抗板以上墙体混凝土采用悬臂模板，尾调室混凝土工程钢筋、模板等施工材料采用增设的临时施工桥机起吊。

尾水出口闸室混凝土采用满堂脚手架配定型钢木模板施工，在1425.5m高程平台配2台固定式塔机进行施工材料的垂直吊运。

提前进行钢模台车、专用定型钢模的设计和制造，采用新工艺、新材料保证模板表面光洁度和刚度，满足混凝土表面平整度要求。

七、尾水出口工程施工对策

为保证引水发电系统地下洞室汛期安全，我公司的度汛方案中，拟在尾水隧洞末段洞内预留岩塞，实现安全度汛的目标。

（一）尾水出口明挖安排在4号至尾水闸门公路路基施工完毕且尾水出口边坡开口线外截水天沟施工完毕后施工。

开挖施工拟分三区进行。

1425.25m高程以上边坡开挖施工为一区，2#尾水洞出口明挖为施工二区，1#尾水洞出口明挖为施工三区。

本工程进场后首先进行1425.50m高程以上边坡（一区）的开挖施工，开挖渣料下翻至1425.50m高程集渣平台，由装载机装20t自卸车运至指定渣场。

（二）尾水出口明挖二区和三区施工时，首先进行1409.00m～1425.50m高程部分的开挖，从1425.50m高程修建L1施工便道到达1409.00m高程先形成集渣平台，开挖渣料下翻至集渣平台，再装运至指定渣场；

（三）尾水出口明挖二区和三区的1409.0m高程以下部分施工时，先顺围堰内侧的临时施工便道下卧基坑出渣进行1409.00m～1402.46m部分的开挖施工，1402.46m以下采用常规的下卧施工方式道路布置比较困难，因此1402.46m高程以下采用“井挖”法施工，石渣由塔机吊运至基坑外转自卸汽车出渣；

（四）根据尾水出口倾倒松弛岩体的实际情况及实际施工难度，在充分总结我公司在类似工程施工经验的基础上，针对倾倒松弛岩体施工难点，采取以下各种施工措施并持续进行改进，保证尾水出口倾倒松弛岩体施工的顺利进行。

1、尾水出口开挖施工前详细了解倾倒松弛岩体工程地质结构、地形地貌和水文情况，对可能引起的滑坡和崩塌体采取有效预防措施及制定应急预案；

2、根据尾水出口的倾倒松弛岩体产状，制定相应的行之有效的施工方案；

3、采用岩锚钻机或地质钻机跟管凿孔，解决支护作业时难于成孔问题；

4、在开挖过程中，根据开挖面出露的情况及时进行施工组织和规划，做到爆破施工作业面、直接挖装作业面及边坡支护面等相互之间不干扰，同时进行施工，以保证现场施工有序进行；

5、通过爆破试验获得施工爆破参数，在施工中采取边坡预裂或光面爆破、在设计边坡线前排设置缓冲孔、控制大面爆破的单孔药量、单响药量及微差起爆等方法，来解决爆破振动对边坡成型及扰动问题，确保尾水出口的倾倒松弛岩体边坡稳定。

6、针对倾倒松弛岩体部位边坡在开挖完成后易垮塌的现象，拟在现场施工中对该部位的边坡进行小范围分区开挖，根据边坡岩体的松散程度以20～50m划为一开挖单元，在开挖完成后立即安排支护施工队进行支护，并加强施工期边坡安全监测，保证边坡稳定。

（五）尾水出口明挖支护结束后开始闸室混凝土施工，并在汛期来临之前将闸体混凝土浇筑至1425.5m高程以上，即汛期水位以上，以便2016年汛期继续闸体混凝土浇筑；

（六）尾水隧洞岩塞拆除、岩塞占压段尾水洞混凝土衬砌，分为两期进行拆除，一期围堰拆除后先进行围堰占压段的出口混凝土浇筑，然后再拆除剩余部分的围堰。

八、尾水隧洞岩塞段施工对策

岩塞段开挖时段必须采取控制措施对已衬砌段混凝土进行保护：

合理布置爆破临空面，使最小抵抗线方向不指向保护对象（从洞内向洞外开挖）；岩塞采用手风钻钻爆，轮廓线均光面爆破。

遵循“短进尺、多循环、弱爆破、强支护、勤观测”的原则进行开挖支护；已衬砌混凝土表面用弹性缓冲材料覆盖防飞石；在爆破过程中跟踪监测被保护对象在爆破过程中的实际振速，通过监测控制爆破规模，优化爆破参数，确保被保护对象的安全和开挖质量。

九、配备足够数量的先进、成龙配套的洞室施工机械设备，开展机械化流水作业，充分保证施工进度、施工质量。

尾水系统洞挖主要采用三臂液压凿岩台车、钻水平孔爆破和HCR1200-ED履带式潜孔钻钻梯段孔爆破方案，同时配置YQ100B改进型轻型潜孔钻超前进行下部预裂，3.0m3侧卸式装载机、1.6m3反铲配20t自卸汽车出渣，手风钻、凿岩台车、Meyco混凝土喷车和湿式混凝土喷射机进行开挖、支护，锚索采用MD60型锚索钻机造孔。

尾水隧洞混凝土衬砌先底拱后边顶拱，尾水管洞衬砌混凝土亦采用先底板后边顶拱的方案，尾水隧洞边顶拱混凝土均采用钢模台车一次衬砌成型，尾水管洞标准段边顶拱混凝土采用钢模台车一次衬砌成型，尾水管及渐变段采用满堂脚手架配定型钢拱架、定型模板浇筑；尾水调压室阻抗板以下混凝土采用满堂脚手架配定型模板浇筑，闸墩混凝土采用定型钢模板，尾调室边墙混凝土采用悬臂模板，混凝土入仓采用泵送或溜管；桥机负责材料的垂直运输，混凝土入仓主要采用20t桥机吊3m3卧罐施工。

十、进厂交通洞作为地下运输的主干线，施工车辆多、车流量大、交通拥挤，交通安全问题突出。

为此，洞内除配置充足的照明外，在所有洞内交叉口均设置警报灯，主要岔口和干扰较大的施工支洞内设专职交通协调员。