引水隧洞开挖及支护施工措施.docx
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引水隧洞开挖及支护施工措施
四川省西溪河地洛水电站
首部枢纽、引水隧洞前段土建及金属结构安装工程
引水隧洞（0+000～4+408）段开挖及支护技术措施
批准：
校核：
编制：
中国水利水电第十一工程局西溪河地洛水电站项目经理部
西溪河地洛水电站首部枢纽、引水隧洞前段土建及金属结构安装工程
引水隧洞开挖及支护施工措施
1、概述
地洛水电站引水隧洞全长13665.25m。
根据合同文件，本标段承建引水隧洞前段0+000～4+408m。
根据《川设地电（2006）II009号设计更改通知单，将原引水隧洞马蹄形断面改为标准城门洞型，开挖断面为：
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ围岩底板宽4.6m，直墙高2.7m，顶拱半径为2.3m；Ⅱ围岩底板宽4.0m，直墙高2.5m，顶拱开挖半径为2.0m。
进口底板高程1205.00m，纵坡i=1.976‰。
2、地质条件
地落电站引水线路长13.754km，地层从寒武系一二叠系及第四系地层均有出露，岩性主要有灰岩、白云岩、泥灰岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩等较复杂。
隧洞轴线跨越6条切割较深的冲沟，跨沟洞段洞顶以上岩体破碎，透水性较强，地下水也易于汇集，有可能产生较大范围坍塌和涌水等问题，建议加强施工排水和临时支护，并采取可靠的工程处理措施。
围岩类别Ⅱ类围岩占隧洞总长度的11.7%、Ⅲ类围岩占48.9%，Ⅳ、Ⅴ类围岩占39.4%。
隧洞埋深达500～810m，以硬质岩为主的洞段，存在产生岩爆的可能；隧洞穿越可溶岩和断层破碎带洞段，存在突发性涌水的可能。
对这些不良地质问题，施工中应引起足够重视并采取相应工程处理措施。
个别洞段岩层局部含薄石膏层，存在对砼产生硫酸盐型结晶类腐蚀问题，建议采用抗硫酸盐水泥拌制砼并及时衬砌成洞。
3、主要工程量
序号
项目
工程量
单位
备注
1
石方开挖
91357.12
M3
2
C20喷混凝土
8345.7
M3
3
锚杆
24000
根
4
钢筋网
500
T
4、施工布置
4.1施工用风、水、电的布置
4.1.1施工用风
在支洞开挖施工布置中已经综合考虑了引水隧洞开挖用风，所以引水隧洞开挖用风利用分别布置在1#支洞、2#支洞的2台20m3/min电动空压机和1台9m3电动空压机进行供风，主供风管采用φ108钢管联接到施工作业面。
供风管之间采用法兰连接，在距开挖掌子面20～30m处设置带截门的风叉，然后采用Φ50或Φ25胶管供风至掌子面。
供风主管布置在开挖断面右侧边墙的下部，设置钢托架固定。
在支洞进口设置1台55KW轴流式通风机，通风管采用φ600mm的加肋软风筒，沿洞顶布置，通风管随开挖作业面的推进方向延伸，并与开挖作业面保持15～20m距离，以保证洞内有害气体和粉尘及时排出洞外，为施工人员提供较好的施工环境。
4.1.2施工用水
在支洞开挖施工布置中已经综合考虑了引水隧洞开挖用水，所以引水隧洞开挖用水利用分别布置在1#支洞、2#支洞口的蓄水池进行供水。
供水池容量为20m3。
用D50钢管引入洞内。
供水管布置在开挖断面右侧洞壁的下部，设钢托架固定。
供水管采用法兰连接，距开挖面20～30m处，设置带截门的水叉，采用φ50胶管向作业面供水。
4.1.3施工用电
在支洞开挖施工布置中已经综合考虑了引水隧洞开挖用电，所以引水隧洞开挖用电利用分别布置在1#支洞、2#支洞的1台630KVA变压器供电。
利用120mm2低压电缆引入洞内，电缆沿洞壁拱角一侧敷设，设钢支架固定，每隔50～100m左右设置一接线端子，满足洞内施工设备用电要求，供电线路同开挖工作面保持20m左右的安全距离。
为防止系统停电，在洞口设置一台150kw的柴油发电机组作为备用电源。
照明线路采用50mm2的低压绝缘导线，沿洞壁一侧拱角布置。
洞内非作业地段采用220V白炽灯照明，每隔40～50m设置一盏500W白炽灯，距离开挖工作面30m以内，改为36V安全电压照明，开挖、支护工作面照明采用低压投光灯具，每5～10m布置一盏。
另外，为防止施工中突然停电，施工人员配置12～24V手提作业灯作为应急照明。
4.2施工排水
在引水隧洞右侧开挖30×30cm的排水沟沿支洞排水沟引入洞外。
遇有大量渗水时用人工设置积水坑，及时用潜水泵抽排至洞外。
4.3施工通讯
施工现场主要采手机和对讲机进行联络。
4.4弃渣
引水隧洞开挖石渣按照合同要求堆放在监理和业主指定的渣场。
4.5施工道路的布置
引水隧洞施工道路主要用于出渣及各种材料的准备和运输，因此采用在前期施工中修建的施工道路进行出渣和材料运输。
5、土石方开挖技术措施
5.1石方开挖
根据《川设地电（2006）II009号设计更改通知单，将原引水隧洞马蹄形断面改为标准城门洞型，开挖断面为：
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ围岩底板宽4.6m，直墙高2.7m，顶拱半径为2.3m；Ⅱ围岩底板宽4.0m，直墙高2.5m，顶拱开挖半径为2.0m。
由于开挖断面较小，因此采用YT-28手风钻进行钻孔爆破，爆破采用光面爆破。
ZL50侧翻装载机装5t小型汽车出渣。
由于引水隧洞开挖断面较小，在过程中采用小型汽车出渣，为了方便施工和提高施工效率，每200m设置一错车道，进行出渣和错车使用。
错车道断面为：
长10m，宽5.0m，高5.0m。
5.1.1爆破参数设计
引水隧洞开挖采用全段面开挖方式，在开挖断面进行直孔掏槽方式，钻孔孔径为Ф42mm,掏槽孔位于洞面中下方，掏槽孔的布置为中间1个Ф100mm空心引导孔，4个掏槽孔均匀布置于四周周边，周边布置光爆孔，孔距为60cm，底板孔间距为64cm。
根据设计提供的地质情况和以往的施工经验，对Ⅱ类围岩掏槽孔单耗1.5kg/m，孔深3m，Ⅱ类围岩开挖爆破单耗为1.3kg/m3。
崩落孔单孔装药为1.35kg，周边光爆单孔装药为0.32kg；对Ⅲ类围岩掏槽孔孔深为2.5m，掏槽孔单耗为1.4kg/m3,Ⅲ类围岩开挖爆破单耗为1.3kg/m3。
对Ⅲ类围岩掏槽孔单孔装药为1.50kg,崩落孔单孔装药为1.35kg,周边光爆单孔装药为0.32kg；Ⅳ、Ⅴ类围岩掏槽孔深为1.5m，Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖爆破单耗为1.1kg/m3，掏槽孔单耗为1.3kg/m3。
对Ⅳ、Ⅴ类围岩掏槽孔单孔装药量为0.9kg,崩落孔单孔装药量为0.675kg,周边光爆孔单孔装药量为0.4kg，周边光爆孔的装药采用底部一节Φ32加强药卷，上部不藕合的装药方式。
控制最大单响为50kg。
5.1.2.施工工艺流程
Ⅱ、Ⅲ类围岩施工流程如下
施工准备
↓
测量放线
↓
钻孔
↓
装药、联网、引爆
↓
通风散烟
↓
安全处理
↓
出渣、清底
↓
延伸风水电线路，转入下一循环
Ⅳ～Ⅴ类围岩工程流程图如下
开挖准备
↓
测量放线
↓
超前支护
↓
钻孔
↓
装药爆破
↓
通风散烟
↓
安全处理
↓
平 渣
↓
支 护
↓
出渣、清底
↓
延伸风水电线路，转入下一循环
5.1.3.施工工艺说明
5.1.3.1施工准备
在石方洞挖施工前，要做到人员到位，机械正常运行，道路风、水、电通畅合理。
测量队并作好施工放样，技术员作好技术交底。
5.1.3.2测量放线
开挖前由测量队按照施工图纸进行施工放样。
按爆破设计放出爆破孔点位，并用红漆标记。
5.1.3.3钻孔
由熟练的风钻技工严格按照钻爆设计图进行钻孔作业。
各钻手分区、分部位定人定位施钻，实行钻手作业质量经济责任制。
每排炮孔按“平、直、齐”的要求进行控制。
孔位偏差：
一般爆破孔孔距、排距为抵抗线的5%，光爆孔距为5%。
倾角与方向偏差。
一般爆破孔为±2.5%孔深（+为超，-为欠）。
光爆孔为±1.5%孔深。
爆后岩面不平整度应不大于15cm，壁面不得有明显的爆破裂隙。
当开挖面凸凹较大时，应按实际情况调整炮眼深度，并相应调整装药量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底在同一垂直面上。
钻眼完成后，由值班质检员按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼应重新进行钻孔。
5.1.3.4装药、联网、爆破
在钻孔检查后，要求其他人员撤离现场，并由专业炮工进行装药。
装药采用Φ32的2#岩石铵梯炸药进行装药，遇有渗水段应采用乳化炸药进行装药。
掏槽孔和崩落孔采用毫秒微差非电雷管进行联网，周边光爆孔用导爆索进行联接。
联网后用火雷管进行起爆。
5.1.3.5通风、排烟
爆破后立即进行通风排烟，通风时间应保证在20～40分钟内，通风压力不得小于0.5MPa。
待爆破后的有害气体排净或达到要求后方可进洞进行安全检查。
5.1.3.6安全检查
待有害气体排净或达到要求后，安全检查人员应及时检查，确认是否有拒爆和危石，对存在的拒爆立即通知有关人员进行拒爆处理，对存在于隧洞周围或拱顶粘边在围岩石母体上的危石，采用长撬棍处理，做到第一时间排除危险源。
5.1.3.7石渣清理
经安全检查和处理之后，确认施工环境安全，可进行爆破石渣装运。
石渣运至监理、业主指定的弃渣场进行堆放。
6、支护
根据设计图纸中所提供的地质情况，在本标段引水隧洞开挖中围岩类别分别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩。
Ⅲ类围岩段采用Ф25的锚杆支护，L＝3m，间排距为2×2m，喷砼5～7cm（范围：
顶拱180°）；Ⅳ、Ⅴ类围岩支护采用Ф25锚杆，L＝5m，间排距1.5×1.5m，喷C20砼10cm，Ⅳ、Ⅴ围岩采用花栅拱架进行支护，Ⅳ围岩花栅拱架支护间距在0.6~0.8m。
Ⅴ类围岩花栅拱支护间距在0.8~1m。
6.1支护施工程序
Ⅲ类围岩施工流程图
Ⅳ、Ⅴ围岩施工流程图
6.2、施工方法
洞室开挖之后，根据不同围岩类别进行支护。
对开挖中遇到的不良地质段，需增加随机锚杆及时进行混凝土喷护、挂网、钢拱架、花拱架单独或联合支护方式进行围岩加固处理。
在支护施工之前，应完成地质素描工作。
支护一般采用喷射混凝土、锚杆、挂网支护方式，其中锚杆根据设计图纸提供的设计参数进行施工。
喷混凝土因分层分片分段进行喷护，初喷混凝土层厚：
顶拱一般在3～5cm；边拱厚度在5～7cm。
钢筋挂网采用φ6.5＠200㎜×200mm结构，安装前在加工场制成方便施工的网片，而后运进洞内安装；对不稳定岩石块体，采用初喷混凝土+锚杆+钢筋挂网+钢拱架的支护方式进行加固处理。
6.2.1、喷混凝土施工
6.2.1.1喷砼施工工艺流程
6.2.1.2施工准备
在喷射砼前，对喷射面清洗处理，清除开挖面的浮石或其它堆积物；采用高压风枪冲洗岩面；埋设控制喷射砼厚度的标志；作业区应具有良好的通风和充足的照明设施。
并对施工机械设备，风、水管路、供电线路等进行全面检查和试运行。
在受喷面涌水部位埋设导管作好排水，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。
喷射混凝土使用的水泥、砂子、小豆石、外加剂等材料应符合技术规范要求，喷射配合比按实验室提供的配合比并经现场试验后调整确定。
6.2.1.3、混凝土喷射
C20喷射混凝土配合比
强度
类别
配合比
W/C（％）
水泥
标号
水泥型号
砂
豆石小于15mm（kg）
水（kg）
外加剂
砂率（％）
用量（kg）
C20
喷射
1：
1.81:
2.21
0.51
Po32.5
425
45
770
940
165
水泥量2~4%
采用高压风枪将喷射面清理干净，并在施工部位建立截流排水系统后可进行砼喷射。
混凝土严格按配合比进行拌制。
喷射混凝土时对作业面进行分区，分区长度在4～6m。
喷混凝土遵从自下而上、螺旋形划圈（直径为30cm左右）的喷射方式，且混凝土喷射的方向应尽量垂直于受喷面，喷射的距离在1m左右，以减少砼回弹损失。
第二层的喷射应在混凝土终凝后再进行，喷射前应做好前一层混凝土表面的清洗湿润。
喷射完后对喷射机进行清洗，以方便下一次施工。
6.2.1.4、养护
混凝土终凝后2小时进行洒水养护，保持混凝土表面湿润，养护时间不少于7天。
且终凝至下一循环爆破时间不应小于3h。
6.2.2挂网施工
固定挂网的锚筋一般利用锚杆或另打插筋，钢筋网沿开挖面铺设，并在岩面喷射一层混凝土后进行钢筋网的安装，钢筋网与壁面的距离3～5cm,在有锚杆的部位，将挂网采用焊接固定在锚杆尾部，人工整理平整，使其紧贴初喷层，之后采用喷射混凝土覆盖，钢筋网混凝土保护层厚度不小于2cm。
钢筋网片在钢筋加工厂制作，采用5t载重汽车运至工作面，采用简易钢筋台车安装。
挂网施工工艺流程：
6.2.3花栅格构架施工
对于地质条件较差的洞段，为保证洞室开挖过程中和已成型断面的围岩稳定，在开挖过程中，根据围岩情况，Ⅳ、Ⅴ类围岩采用花拱架方法进行加强支护，其中Ⅳ围岩支护间距为0.6~0.8m，Ⅴ类围岩支护间距为0.8~1.0m。
以保证洞室围岩稳定。
花拱架采用φ22mm的螺纹钢筋制作，花拱架宽约17cm，高约12cm，中间采用“S”形螺纹钢筋焊接，使其成为一个柔性支撑体，长度根据拱周长进行加工制作，花拱架底座采用200×200×200mm钢板。
拱角开挖时，需超挖一定范围，以便形成拱座安放花拱架或钢支撑底座；对无法形成拱座的部位，采用打插筋和填补混凝土的方法进行修补；花拱架的联接方式采用焊接。
花栅拱架之间用Φ22或Φ25钢筋连接，间距为1.0m。
花栅拱架连接尽量利用锚杆，若不能利用则布设锁脚锚杆，锁脚锚杆长2.5m用Φ22钢筋，间距为1.0~1.5m，视现场情况适当调整。
6.2.4注浆小导管施工
在不良地质条件下，用4m长Φ40mm注浆小导管进行预支护。
小导管与开挖洞面成10°角，断面间距为1m。
小导管用手风钻完成Φ42mm成孔，成孔完后用压水进行冲洗。
冲洗压力为80%灌浆压力，并不大于1MPa。
冲洗直至回流水变清为止。
灌浆水灰比采用0.5和0.6二种水灰比进行灌注。
灌浆压力在0.2～0.3MPa之间。
7、质量保证措施
7.1实行项目经理负责制度，完善自检体系，加强质量管理，加强技术保证。
7.2建立内部“三检制”和验收把管制度，实行“质量一票否决”制度。
7.3将施工质量等级与结算和分配挂钩。
7.4搞好质量预防，加强过程控制。
7.5建立例会制度、开展技术培训，严格控制质量、自觉接受监督，加强材料质量控制。
7.6所有材料，包括成品、半成品的材料都要经过检验合格才可以使用，不合格的材料、成品料、半成品料严禁使用。
8、环境保护和文明施工
8.1环境保护的措施
本标段引水隧洞段施工严格按照有关法律、法规及技术规范做好周边的环境保护。
在工程施工期间，对噪声、扬尘、振动、废水、废气和固体废弃物进行全面控制，最大限度地减少施工活动给周围环境造成的不利影响。
生活污水、施工废水处理后达到污水综合排放标准。
在工程开工的同时，建立由项目经理直接领导的环境保护管理和监督机构，针对本标段施工对环境的不利影响，采取相应环境保护措施，使不利影响得到减免和改善，同时，负责组织和监督本标段环境保护措施的落实。
在施工过程中，对施工中出现的环境与施工之间的矛盾和问题进行协调，达到施工与环境保护协调发展。
8.2安全生产、文明施工
8.2.1在开工前首先编制安全施工措施及安全管理办法，建立健全以项目经理为安全第一责任人的安全保证体系。
8.2.2参加爆破作业的有关人员，应持有国家和有关行业颁发的资格证书才能上岗。
8.2.3加强对爆破器材的使用监管，对爆破器材的采购、验收入库、提领发放、现场使用以及每次爆破后剩余材料的回库等进行全面监管和清点登记，以防丢失。
8.2.4划定爆破警戒区，爆破时派专人进行警戒。
8.2.5出渣时所有设备运转人员必须持证上岗，机械运转必须有专人指挥。
8.2.6危险地段应设置安全警示牌。
8.2.7设置爆破管理机构，严格按爆破安全规程进行爆破管理及施工；
8.2.8根据地质预测和岩石变形观测，提前准备一定数量的随机锚固材料和水泵等应急材料、设备，组织一支由兼职人员组成的抢险队，以保证施工中出现塌方、涌水等险情时，能够及时进行险情处理；
8.2.9混凝土喷射作业前，应对施工设备、风、水管和供电线路等进行全面检查和试运行，确定无安全隐患后进行喷射作业。
8.2.10加强围岩地质施工安全监测，采取有效支护手段，保证洞室的稳定。
8.2.11坚持班前会制度，熟悉安全措施，预知安全隐患，将安全事故消灭于萌芽状态之中。
8.2.12对施工现场的设备、材料堆放、场地道路做到设备定时检修，保证设备完好，各材料统一有序堆放，道路完好，场地平整。
8.2.13施工现场的管理人员和作业人员应当在胸前佩戴个人身份标卡。
标卡统一制作,标卡应有个人照片、姓名、工种或职务、所属部门。
8.2.14要会同施工人员积极主动地处理好与兄弟施工单位、周边居民、企事业单位的友好合作关系,尊重当地社区各行政主管部门,自觉遵守社区行政管理规定。
8.2.15工程施工的各阶段,做到“工完料净、场地清”,工地及四周环境要及时清理干净。
8.2.16尊重当地风俗，搞好地方关系，取得当地政府和群众对该工程的支持。
与当地政府、治安部门联合搞好综合治理，维护施工现场的治安管理。
9、安全保证措施
9.1建立完善的安全管理组织机构，成立项目经理领导下的，由主管安全副经理、项目总工程师、质量安全部、工程技术部、计划合同部、财务部等部室负责人组成的施工安全管理领导小组。
严格按照有关安全施工措施进行施工，不违章作业。
9.2建立安全风险抵押制度，提高全员安全意识。
9.3安全技术交底
9.4对所有重大危险源进行辨识和标识，设立警示牌。
10、工期保证措施
本标段隧洞出口明挖及支护将严格按照整个工程的总进度计划，编制月、旬、周进度计划，在施工严格按照进度施工计划，加强施工现场的管理，服务一线，确保进度。
做好农忙季节的工作安排和冬夏雨季的施工措施，以保证如期完工。
11、资源配置计划
11.1人力资源配置
序号
名称
单位
数量
备注
1
空压机工
名
2
2
钻工
名
30
3
爆破工
名
6
4
司机
名
8
5
技术员
名
2
6
测量员
名
4
7
调度
名
2
8
普工
名
18
9
喷锚工
名
18
10
电工
名
2
11
机械维修工
名
2
12
质量安全员
名
2
11.2施工设备配置
序号
名称
单位
规格、型号
数量
备注
1
变压器
台
630KAV
2
2
电动空压机
台
20m3/min
4
3
电动空压机
台
9m3/min
2
4
移动式油动空压机
台
20m3/min
2
5
手风钻
台
YT28
25
6
反铲
台
CAT320
2
7
推土机
台
TY220
2
8
装载机
台
ZL50侧翻
2
9
自卸汽车
台
5t
6
10
载货汽车
台
2
11
全站仪
台
2
12
洒水车
台
5t
2
13
柴油发电机
台
150kw
1
14
柴油发电机
台
200kw
1
15
强制式拌和机
台
JQ350
2
16
混凝土喷射机
台
PZ-5C
2
17
电焊机
台
6
11.3材料使用计划
序号
名称
单位
数量
备注
1
乳化炸药
T
71.5
2
水泥PO32.5
T
3200
3
砂子
M3
38505
5
速凝剂
T
100148
5
柴油
T
500
6
Φ25钢筋
T
500
间排距2m，长5m
7
Φ10钢筋网
T
500
12进度计划
引水隧洞施工工期：
2006年11月26日～2008年2月29日
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