引水隧洞开挖措施.docx
《引水隧洞开挖措施.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《引水隧洞开挖措施.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
引水隧洞开挖措施
.中国水利水电第七工程局有限公司
四川省阿坝州白水江流域
多诺水电站厂区枢纽工程
（合同编号：
DN/CV）
引水隧洞开挖施工措施
批准：
审核：
校核：
编制：
中国水利水电第七工程局有限公司
多诺水电站项目经理部
2010年5月25日
多诺水电站引水隧洞开挖措施
一、工程概述
引水隧洞布置在黑河右岸，全长15.161km，纵坡降2.33‰，进水口底板高程2310.00m。
我部承担引水隧洞主洞桩号（引）14+400.00m～（引）15+161.472m段的施工。
根据围岩类型，Ⅲ-2类围岩开挖断面为4.3m×4.85m（宽×高）的城门洞形，衬厚0.3m；Ⅳ类围岩的开挖断面为4.6m×5.1m（宽×高）的城门洞形，全断面钢筋混凝土衬砌，衬厚0.4m；Ⅴ类围岩开挖断面为5.2m×5.6m（宽×高）的城门洞形，全断面混凝土衬砌，衬厚0.6m。
引水隧道14+400~15+161.472m，段长761.472m，处于引水隧道末尾段，垂直埋深220~400m，洞向为N70°E。
地层总体产状为N40~60°W/NE∠60~75°，隧洞轴线与地层走向夹角约50～70°。
地层岩性为黑河组上段第二层中、上部（P1h22－2、P1h22－3），薄板状～条纹状砂质灰岩夹少量砂岩及千枚岩。
岩体中除层面裂隙较发育，岩体以层状结构为主。
该洞段地层走向与隧洞轴线大角度相交，对围岩稳定不具控制性，围岩局部稳定性差，以Ⅲ-2类围岩为主，部分Ⅳ类围岩。
二、编制依据
1、招标文件；
2、引水隧洞结构布置图；
3、石方洞挖施工规范；
4、施工组织设计。
三、引水隧洞开挖施工
引水主洞地质条件一般，施工支洞为蝶阀室交通洞的岔洞。
从蝶阀室交通洞岔洞与引水隧洞交叉口同时向引水隧洞上、下游两个工作面开挖掘进。
3.1、风水电布置
（1）施工供风
引水隧洞石方洞挖施工用风，主要通过在蝶阀室交通洞洞口布置24m3/min固定空压机一台供风，接Ф159供风主管至用风工作面。
（2）施工用水
右岸施工区供水系统：
供水设于蝶阀交通洞上游约60m处，容量为53m3。
供水能力25m3/h，设备选用80D30×5型水泵2台（Q=43m3/h，H=150m，N=30KW，其中备用1台），2305m高程山坡设80m3调节水池一个（分为两格，每格40m3）。
（3）施工用电
我部将在蝶阀室交通洞洞口架设一400KVA/35/0.4KV和800KVA/35/0.4KV的变压器，向固定式空压机、供排水系统、通风机、洞内施工照明以及施工区提供施工用电。
我部将在洞口附近各放置一台200kw柴油发电机作为备用应急电源，主要用于受停电影响的施工期排水、照明、洞内通风及设备系统的安全运行等。
（4）施工通风
引水隧洞各施工部位通风都采用轴流式风机，其中蝶阀室交通洞洞口采用Φ100的轴流式风机。
（5）施工照明
洞内照明按照下述规定实施：
①作业地段采用36V安全电压，使用投光灯照明时采用220V电压；
②照明线与动力线分别安设，并以线路颜色和挂标识牌做出醒目的区分，按照分层架设的原则，即高压在上，低压在下；干线在上，支线在下；动力线在上，照明线在下。
③照明线悬挂高度不少于2m；
④使用防水灯头，漏水地段加防水灯罩，照明灯间距10m；
⑤对洞内抽排水设施配备柴油发电机组作为事故照明备用电源，每班作业人员配备手电筒或矿灯等作为应急照明手。
3.2、引水隧洞主洞开挖
本标段内引水隧洞位于整条引水隧洞末端，桩号（引）14+400.00m～（引）15+161.472m段长761.472m，以Ⅲ-2类围岩为主。
I、开挖施工程序见图
引水隧洞开挖施工程序图
II、主要施工方法
引水隧洞采用YT28气腿钻钻孔，水平光面爆破，全断面开挖，Ⅲ类围岩设计循环进尺2m，钻孔深度2.3m；Ⅳ类围岩设计循环进尺1.5m，钻孔深度1.8m；Ⅴ类围岩设计进尺1.2m，钻孔深度1.5m。
开挖渣料采用ZL30E1.7m3侧卸装载机装5t自卸汽车出渣，渣料运输至6#渣场。
引水隧洞洞身尺寸较小，考虑每200m设置1个会车道，供出渣车辆会车、调头及装渣使用，共设置3个，混凝土衬砌时一并回填。
引水隧洞开挖施工方法详见图3-1、3-2。
图3-1引水隧洞开挖方法示意图
图3-2会车道平面布置示意图
III、开挖工艺流程
（1）Ⅲ2类围岩开挖支护一般工艺流程见附图3-3。
图3-3Ⅲ2类围岩开挖支护工艺流程框图
（2）Ⅳ、V类围岩及断层破碎带开挖支护工艺流程见图2。
图3-4Ⅳ、V类围岩及断层破碎带开挖支护工艺流程框图
IV、具体施工工艺
A测量放线及布孔
洞内导线控制网测量采用全站仪进行。
施工测量一般采用全站仪配水准仪进行，岩锚梁采用红外线激光定位技术放样。
测量作业由专业人员实施，每排炮后进行洞室中心线、设计规格线测放，并根据爆破设计参数点布孔位。
开挖断面测量在喷砼前进行，测量间距3m。
定期进行洞轴线的全面检查、复测，确保测量控制工序质量。
同时，随洞室开挖、支护进度，每隔20m在两侧洞壁及洞顶设一桩号标志。
按照爆破设计进行炮孔布置。
B钻孔
钻孔采用人工辅以YT28气腿钻进行施工，由合格钻工严格按照测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线和测量布孔进行钻孔作业。
各钻工分区、分部位定人定位施钻。
技术人员现场旁站，便于及时发现和解决现场技术问题。
每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查，做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个铅直断面上（梯段爆破为水平面）；为了减少超挖，周边孔的外偏角控制在设备所能达到的最小角度。
光爆孔、预裂孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm，单循环进尺2.0～2.5m。
具体布置如下：
引水隧洞开挖采用中部直孔掏槽、周边光面爆破全断面开挖的施工方法。
引水隧洞爆破炮孔布置见图3-4、3-5.
图3-4引水隧洞炮孔布置图
图3-5掏槽孔布置示意图
C装药、联线、起爆
装药前用高压风冲扫孔内，炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，由考核合格的炮工严格按批准的钻爆设计进行施作，装药严格遵守爆破安全操作规程。
掏槽孔由熟练的炮工负责装药，光爆孔、预裂孔用小药卷捆绑于竹片上间隔装药。
水平开挖洞室利用台车安全平台或平台车作为登高设备装药，掏槽孔、扩槽孔和其它爆破孔装药要密实，堵塞良好，严格按照爆破设计图（爆破参数实施过程不断调整优化）进行装药、用非电雷管联结起爆网络，最后由炮工和值班技术员复核检查，确认无误，撤离人员和设备，炮工负责引爆。
其主要爆破参数见表。
引水隧洞爆破设计参数表
表1
炮孔类型
炮孔直径
（mm）
药卷直径（mm）
炮孔孔深
（m）
炮孔间距
（cm）
抵抗线
（cm）
装药量
光爆孔
42
25
2.3
40～50
45～50
250～350/孔
崩落孔
42
32
2.3
80～100
80～100
1.3～1.5kg/孔
掏槽孔
42
32
2.5
80～100
80～100
1.3～1.5kg/孔
备注
1.炸药采用2#岩石乳化炸药；
2.周边孔采用Ø25mm直径药卷，其余采用Ø32mm直径药卷；
3.爆破参数在施工过程中根据现场试验进行优化调整。
引水隧洞爆破设计主要技术指标
表2
开挖断面（m2）
钻孔总数（个）
炮孔密度（个/m2）
爆破效率
预期进尺（m/排炮）
爆破方量（m3）
总装药量（kg）
炸药单耗（kg/m3）
18.871
57
3.02
85～90%
2.0
37.742
45.3
1.20
D危岩处理
通风散烟后，对开挖面上残留的松动岩块等进行彻底的检查清除。
E出渣
出渣时由ZL30E装载机装渣，5T自卸车运输至6#渣场。
出碴完毕后用反铲或人工清出工作面积碴，为下一循环钻爆作业做好准备。
F局部临时支护
每排炮开挖结束后，对稳定性差的局部岩体及时进行随机锚喷支护和系统支护，围岩好的地段系统锚杆、挂网及喷砼可滞后开挖作业施工。
四、引水隧洞支护
根据地质条件，对Ⅲ2类围岩及部分Ⅳ围岩根据围岩情况采用喷锚支护。
在地质条件较差的Ⅳ、Ⅴ类围岩自稳时间很短的洞段；早期围岩压力增长快，需要提高初期支护的强度和钢度时，支护方式包括锚杆、喷混凝土（包括喷射素混凝土、挂钢筋网喷射混凝土）、锚杆和各种喷射混凝土的组合、钢支撑、注浆小导管等。
（1）、岩石锚杆施工
①、主要材料
1）钢筋：
锚杆均选用Ⅱ级螺纹钢筋：
锚杆为Φ22钢筋。
2）水泥：
主要用于注浆水泥砂浆，其标号选用不低于42.5MPa普通硅酸盐抗酸水泥。
水泥砂浆强度不低于20MPa。
3）砂：
采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。
②、主要机具
1）钻机：
锚杆直径为25mm、28mm和32mm，孔深为3.0m、4.5m，选用YT28气腿钻造孔。
2）灌浆设备：
孔道灌浆采用MZ-30注浆机，JJS型拌浆机制浆。
（2）、锚杆施工
①、施工程序
锚杆拟采用水泥砂浆锚杆，其主要施工程序为：
先注浆后安装锚杆。
其施工程序如图。
注浆锚杆施工工艺流程图
②钻孔
1）钻孔前，进行孔位放样。
2）孔道开孔偏差不大于100mm。
系统锚杆的孔轴方向满足设计要求；对于存在地质缺陷的部位，及时报告监理工程师后，按照设计及监理工程师的指示进行施工。
③锚固和安装
1）在安装锚筋之前，采用压力风、水将锚杆孔彻底清洗干净。
2）锚杆插入孔内后，必须及时在孔口将锚杆临时固定，并将孔口作临时性堵塞。
④注浆
在正式灌浆之前，注浆锚杆的水泥砂浆必须经过试验室进行配合比试验。
其基本配合比范围为：
水泥：
砂＝1∶1～1∶2（重量比），水泥：
水＝1∶0.38～1∶0.45。
注浆工作拟在移动式注浆平台上完成。
1）采用先注浆后安装锚杆的施工方式。
2）采用MZ-30注浆机注浆。
3）注浆之后，在砂浆强度较低时，严禁敲击、碰撞和拉拔锚杆。
（2）、喷射混凝土施工
①、主要材料
1）水泥：
优先选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，水泥标号不低于42.5MPa。
2）骨料：
细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5，使用时的含水率宜控制在5%~7%；粗骨料应采用耐久的卵石石，粒径不应大于15mm。
3）外加剂：
速凝剂的初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。
②、主要机具
喷射混凝土拟采用0.35m3自落式搅拌机在现场拌制，机动拖拉车运送，干喷机喷射混凝土。
③、配合比
喷射混凝土配合比，应通过室内试验和现场试验选定，并符合施工图纸要求，在保证喷层性能的前提下，尽量减少水泥和水的用量。
速凝剂的掺量应通过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，应满足施工图纸和现场喷射工艺的要求，喷射混凝土的强度应符合施工图纸的要求。
④、配料、拌和
1）、称量允许偏差
拌制混合料的称量允许偏差应符合下列规定：
水泥和速凝剂±2%
砂、石±3%
2）、搅拌时间
混合料搅拌时间应遵守下列规定：
（1）采用自落式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于2min；
（2）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；
（3）混合料掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长。
3）、喷射混凝土的准备工作
1、在喷射混凝土前应对喷射面进行检查，并做好以下准备工作：
清除开挖后的浮石、墙脚的石渣和堆积物；处理好光滑岩面；安设工作平台；用高压风水枪冲洗喷面；对遇水易潮解的泥化岩，应采用压风清扫岩面；埋设控制喷射混凝土厚度的标志；作业区应具有良好的通风和充足的照明设施。
2、喷射作业前，应对施工机械设备，风、水管路和电线等进行全面检查和试运行。
3、应在受喷面滴水部位埋设导管排水，导水效果不好的含水层可设盲沟排水，对淋水处可设截水圈排水。
4）、喷射砼施工
1、喷射砼施工工艺流程如图。
喷护工艺流程图
2、准备工作
测量放点后，清理受喷面。
将开挖面及坡脚的松动土石清理干净。
并用高压风水枪冲洗受喷面。
部分遇水易潮解的泥化岩层，采用压力风清理岩面。
待受喷面验收合格，在锚筋上设立喷厚标志（在锚筋稀少处，可采用砂浆或另设锚筋喷厚标志）。
喷厚标志设置时，其外端头宜低于喷射混凝土表面3～5mm，待混凝土喷射完毕，其喷面可保证较为平整。
3、喷射混凝土
（1）首先检查喷射混凝土施工机械及风水管路等设施并试运行。
然后，拌和、运输喷射系统准备完毕后，即可进行喷射砼施工。
混合料采用自落式拌和机拌和，斗车运输，混合料要求即拌即用。
（2）采用干喷机喷射混凝土。
喷射混凝土采用自下而上，分层分区的方式进行。
完成第一层喷射后，清理回弹混合料，然后进行下一层喷射混凝土施工。
下一层混凝土喷护在前一层混凝土终凝后进行。
若终凝后1h喷护，需用压力风水清洗喷面。
（3）喷射混凝土时，混凝土喷射方向大致垂直于岩面，喷嘴保持与岩面距离0.6m～1m。
（4）养护：
喷射混凝土终凝2h后，要及时对砼进行洒水养护。
养护时间不少于7天。
（3）、挂钢筋网喷射混凝土
①、钢筋网的使用
1）、应按施工图纸的要求，在指定部位进行喷射混凝土前布设钢筋网。
钢筋保护层厚度不应小于50mm。
2）、钢筋网喷射混凝土支护厚度不应小于100mm，亦不应大于250mm。
②、钢筋网喷射混凝土的施工
钢筋网喷射混凝土施工本节喷射混凝土的施工方法和要求执行。
（4）、钢支撑
①钢支撑制作
钢支撑采用型钢和钢筋制成的格栅拱架，主拱架型钢形式采用Ⅰ16。
格栅钢架主筋采用Ф25mm钢筋，材料宜采用20Mnsi或A3钢筋，联系钢筋可按具体情况选用。
钢支撑的纵向间距，一般不宜大于1.0m，两榀钢支撑之间应设置直径20～25mm的钢拉杆；钢架的截面高度，应与喷射混凝土相适应，一般为10～18cm，最大不超过20cm，且要有一定保护层。
钢支撑根据设计分节在加工厂制作，每节加工长度根据实际开挖断面确定，洞内螺栓连接。
钢支撑拱架及其附件材料为型钢和钢板，各种钢板和型钢的规格和品质按设计施工图要求执行。
钢支撑采用冷弯或热弯方法在加工厂加工，依照各洞室形状、规格采取分段、分节进行制作，按1：
1比例放样，设立1：
1胎模的工作台，制作好的钢支撑钢架进行编号，分类堆放。
②钢支撑安装
开挖完成后，采用运输车将分节支撑钢架运至施工现场拼装，每榀钢支撑拟采用的安装间距为80cm，节间采用螺栓联接，钢架与岩壁之间紧贴，在安设过程中，当钢架与围岩之间有较大间隙时安设垫块，两排钢架间沿周边用纵向钢筋联接，形成纵向连接系；拱脚高度不够时设置钢板调整，拱脚高度低于上半断面底线以下10cm；钢支撑立柱脚设钢垫板，必要时浇筑基础混凝土。
钢架安装完成后，和接触的锚杆头焊接牢固，使之成为整体结构，按设计图要求安装的钢挡板、钢棚架、钢枕、钢锲和钢柱鞋等附件与钢支撑焊接牢固，防止松动。
钢支撑安装尺寸严格按设计施工图执行，确保不侵入衬砌设计断面范围内。
（5）、注浆小导管支护施工
根据设计图纸在V类围岩开挖过正中，需要进行超前注浆小导管的支护方式。
具体施工工艺如下：
（1）小导管的制作
小导管制作：
小导管采用φ42mm的钢管制成，沿管体每20cm钻φ8mm孔，四周梅花状布设出浆孔，前端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的导管孔内，当围岩松软时，用锤击直接打入。
（2）小导管的安装
用YT-28风钻开孔，开孔直径为42～50mm，并用吹管将砂石吹出。
用带冲击的YT-28风钻将小导管顶入孔中，或直接用锤击插入钢管。
用塑胶泥封堵导管孔口周围及工作面上的裂缝。
沿顶拱100°范围内设置，环向间距为0.4m，排距2.5m。
（3）小导管的灌浆
①．当通过小导管对围岩进行固结灌浆时，在围岩被喷混凝土覆盖之后进行注浆。
②．用来注浆的钢管，在杆体前端的管壁上开孔。
孔径为6mm~8mm，孔距沿管轴向为100mm~150mm，沿环向为120度范围，开孔布置成梅花型，托板上设计约12mm的排气孔。
③．孔口处钢管与孔壁之间的空隙进行封堵。
④．注浆的浆液采用添加早强剂、减水剂、膨胀剂的水泥浆。
注浆压力通过试验确定。
注浆时，待排气管出浆后，封堵排气管，并继续灌注至预定压力，停止灌注，封堵钢管口。
五、引水隧洞洞挖质量控制措施
（1）现场爆破试验是保证开挖质量的前提
进行现场爆破试验，调整和优化爆破参数，确定在开挖区段内不同地质条件下的各项爆破参数，为开挖爆破设计提供最佳设计依据，以提高爆破效果，保证开挖质量。
（2）超前地质勘探的重要性
根据地质资料，及时调整爆破参数，以保证开挖质量和确保安全。
（3）精确测量放样保证设计开挖轮廓
使用质量优良的测量设备，确保各施工控制点布控准确无误。
钻孔孔位应依据测量定出的中线、腰线及开挖轮廓线确定；周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm，其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm；炮孔的孔底应落在爆破图规定的平面上。
（4）优化技术措施，提高作业人员的技能
优化技术措施，提高作业人员的技能：
严格按爆破设计进行钻孔、装药；孔深、孔斜控制在允许范围之内，炮孔经检查合格后，方可装药爆破。
六、安全保证措施
在支洞开挖施工全过程中必须把安全工作作为首要任务来抓，正确处理好施工中安全、质量、进度间的关系，全面贯彻“安全第一、预防为主”的方针。
（1）强化安全意识、制定全面合理的安全措施
建立健全洞挖施工安全管理制度、强化安全意识、制定全面合理的安全措施。
加强施工安全管理，合理安排工序进度和关键工序的作业环节，组织均衡生产，及时解决生产中进度与安全的矛盾，统一指挥，必须遵守有关施工规范、安全技术规范、安全规程等。
（2）洞内作业安全管理
所有进入支洞内的人员，必须按规定佩带安全帽；在洞口设置值班室及挂工序作业牌并设立值班人员和专职安全巡查员，主要职责是：
禁止作业期间内闲杂人员或机械和车辆进入施工现场；观察判断事故发生的可能性，正确而安全有效地指导生产。
（3）洞内作业用电安全
对施工人员进行安全用电知识教育，定期检修电器设备；对电器外壳要进行防护性接地、保护性接零或绝缘；在潮湿洞内环境中，施工临时照明设备及手提工具，不得使用超过36V高电压作业。
（4）通风、防尘和防有害气体安全措施
通风、防尘和防有害气体安全措施：
做好洞内通风工作，确保洞内通风要求达到国家有关规定及招标文件要求。
采用综合措施防止和降低粉尘危害，即“湿式凿岩标准化，机械通风正常化、喷雾洒水正规化、个人防护普遍化”。
（5）洞口段施工安全措施
洞口施工前，必须根据洞口附近的地形、工程地质、水文地质、环境条件等情况，预估可能发生的各种危险及对环境的影响，制定保障洞口段施工安全的技术措施。
洞口段开挖之前一般应加设锚杆、钢筋网、护坡和喷射混凝土等进行加固。
当有坍塌可能时，先安设长锚杆或管棚等预支护，在辅助施工设施防护下开挖，以确保隧洞洞口加固段施工安全。
七、进度控制
2010年9月20日至10月15日，引15+132.442~引15+161开挖支护；
2010年9月1日至2010年5月15日，引15+132.442~引14+400开挖支护；
八、施工资源配备
主要施工机械设备配备表
表3
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
液压反铲
CAT330
台
1
2
装载机机
ZL30E1.70m3
台
2
3
气腿钻
YT28
台
20
4
砼搅拌机
0.375m3
台
3
5
自卸汽车
5t
辆
5
6
固定式空压机
L3.5-20/8（Q=20m3/min,P=0.80Mpa,N=110kw）
台
2
7
油动移动式空压机
VY-12/7
台
1
8
干喷机
台
2
9
注浆机
MZ-30
台
4
10
轴流风机
SFDZ-I-N010
台
2
11
水泵
65DL（8）
台
4
12
topcon全站仪
Topcongpt-3000ln
台
2
主要施工人员配置汇总表
序号
工种
人数
备注
1
装载机司机
4
2
汽车司机
10
3
专职安全员
2
4
电工
5
6
洞挖人员
50
7
管理人员
6
8
其他
5
九、环境保护
（1）、施工废水、废浆处理
施工支洞在钻孔、喷护过程中会产生大量的废水废浆，我部将在洞口设置5m3的污水沉淀池，废水废浆经沉淀后排入河中。
（2）、土石方开挖爆破产生的粉尘防治
石方爆破方式采用预裂爆破、深孔微差挤压爆破技术、光面爆破和缓冲爆破技术等，以减少粉尘产生量。
钻孔、爆破采用湿法作业，以降低粉尘。
对土石方开挖，运碴车辆装车高度不得超过车厢挡板高度，使用编织布在车厢顶部加装顶盖；车辆行驶速度一般不大于25km/h，以减少施工扬尘。
升级会员 