水工隧洞设计与施工职业学院.docx

1、水工隧洞设计与施工职业学院隧洞设计与施工 专 业: 水利水电建筑工程 班 级: 水工1303班 姓 名: 俞海庭 学 号: 1310155 组 别: 第三组 指导老师: 胡敏辉 水工1303班第三小组成员主编：俞海庭副主编：黄孝义、方林主审：刘鹏、顾浩田1 工程概况1.1工程设计指标XXX泄洪隧洞位于右岸坡，进口设置检修平板闸门、弧形工作闸门，进水口为岸塔式，基础要求座落在T2b2-4砂泥岩弱风化上，采用短有压进水口形式。隧洞长528m，为直径7.5m的圆形隧洞，进口底板高程499.246m，纵向底坡i=2.4/1000。1.2地质水文条件T2b2-4灰色薄至中厚层钙质泥岩夹泥质粉砂岩、砂岩，

2、最大埋深86m，洞线与岩层走向夹角60-70，属层状、互层状结构，以C类围岩为主，C类围岩主要分布于进出口段，成洞条件差。地下水主要赋存于风化带网状裂隙中，洞室围岩透水性微弱，施工中不存在地下水干扰。岩体成块、碎石镶嵌结构，自稳能力差，总体以C类岩体为主，进、出口强风化段为C类围岩（约占隧洞段10%），成洞条件较差2.拟定组织管理机构总 工 程 师2.1管理机构结构图2.2主要职责项目经理部一般设项目经理、项目总工、项目副经理以及经营部、技术部、质检部、安全部、物资设备部、办公室、财务部等部门，各部门配备相应的施工员、质检员、预算员、安全员、材料员等专业人员。2.2.1项目经理职责A贯彻执行国

3、家和工程所在地政府有关工程建设和建筑管理的法律、法规和政策，执行企业的各项管理制度，维护企业整体利益和经济权益。B. 严格财经制度，加强财务管理，积极组织工程款回收，正确处理国家、企业和项目及其单位个人的利益关系。C. 组织制定项目经理部各类管理人员的职责和权限、各项管理规章制度，并认真贯彻执行。D组织编制施工管理规划及目标实施措施，编制施工组织设计并组织实施。E科学地组织施工和加强各项管理，并做好建设单位、监理和各分包单位之间的协调工作，及时解决施工中出现的问题。F. 执行经济责任书中由项目经理负责履行的各项条款。G. 对工程项目施工进行有效控制，执行有关技术规范和标准，积极推广、应用新技术

4、、新工艺、新材料和项目管理软件集成系统，确保工程质量和工期，实现安全、文明生产，努力提高经济效益。2.2.2项目总工职责a.协助项目经理部组织质量管理领导小组会议。b.贯彻执行本项目部质量方针、目标，在分管范围和部门内保证质量体系的有效运行。c.负责领导项目部技术工作，主持贯彻实施施工生产中重大技术质量安全问题会议并做出决定。d.参加本项目部竣工产品的内部竣工验收，对本项目部的工程产品质量负技术责任。e.主持本项目部质量事故分析，提出处理意见。f.组织领导新技术、新工艺、新材料、新机具在本项目部推广应用。g.有权提出质量奖惩建议。2.2.3项目副经理职责a.贯彻执行公司质量方针、目标，明确本项

5、目部门人员岗位、质量职责，保证质量体系在本部门的有效运行。b.负责本项目部生产工作，领导本项目部技术系统推行质量管理，按照“质量体系”文件和资料，控制“纠正和预防措施”、“质量记录的控制”、“内部质量审核”、“合同评审”、“服务”等要素及所属程序的实施管理。 c.负责本项目部技术领导工作，贯彻工程施工技术规范、规程、规定、标准的领导工作，审定本项目部制定的主要质量技术文件、质量标准、操作规程、施工工艺及施工组织设计等。d.搞好材料、设备系统的管理，确保材料设备的质量，满足工程施工、生产的需要。e.对工程质量负领导责任，有权对质量实施优秀提出奖励的建议，对发生质量事故造成损失的人员，责成有关部门

6、进行调查处理，并有权按规定处置。f.负责对本项目部质量奖惩的审批领导工作。3 隧洞施工方案3.1洞挖施工方案3.1.1进出口边坡明挖方案挖运机械选用：反铲挖掘机、自卸汽车等洞口开完方法：首先布设满足规范设计要求的高等级测量控制网，确保贯通精度高于规范与验收标准，高程点进行全面复测，确保控制点的准确，并通过对隧道进出口控制点的联测，确保贯通误差满足要求，洞口开挖按照设计要求施工，自上而下分层进行刷坡和防护，分层高度两米。根据实际情况，对于土质和破碎的岩石边坡采取挖掘机开挖配合人工刷坡，石质边坡以松动控制爆破为主，坡面部采用光面爆破，以保持坡面平顺完整和减少对围岩的扰动，局部爆破困难地段采用人工风

7、镐刷坡。（2）隧道进洞口边仰坡的开挖防护，为保证边、仰坡的稳定和防止地表水影响洞口的稳定，分层刷坡后要及时对坡面进行防护，此工程采用锚、网、喷结合的加固防护措施。3.1.2洞身开挖方案(1)开挖方式此工程采用全断面开挖法，因为地质条件较好，围岩坚固稳定，不需要零时支护，仅需要局部支护的大小断面平洞中，有完善的机械设备，均可采用全断面开挖方法。配套机械:每个工作面拟布置8台YT-28型气腿式凿岩机于工作面进行钻孔作业，上半部钻孔时搭设简易施工台架。供风由布置于洞口处附近的20m3电动空压气机通过D108钢管供给。供水通过洞外供给。(2)爆破的技术要求(a)光面爆破法光面爆破是控制开挖轮廓的爆破方

8、法指一，光面爆孔的爆破是在开挖主爆孔的药包爆破后进行的，它可以使爆裂面光滑平顺，超欠挖均很少，能近似形成设计轮廓要求爆破。光面爆破的炮孔布置可分为陶槽孔、辅助孔、崩落空和周边孔。注意，掏槽孔比其他孔(b)起爆器材a、材料：采用MS115段非电毫秒导爆管雷管，8#纸质火雷管，导火索、导爆索。b、起爆方法：周边眼采用导火索及8#纸质火雷管引爆非电豪秒导爆管雷管。通过导爆索传爆起爆炸药；其它眼采用导火索及8#纸质火雷管引爆非电毫秒导爆管雷管，非电毫秒导爆管雷管起爆炸药。光面爆破流程图光爆设计放样布眼地质调查原因分析定位开眼修改光爆设计钻 眼 清 孔装 药联起爆网络起 爆 通 风光爆效果检查(3).爆

9、破炮孔布置图(a).附图二炮孔布置图炮孔布置图(b)各炮孔的做用及起爆顺序掏槽孔的主要作用是爆出新的自由面来，为其他炮孔创造有利爆破条件，辅助孔用来进一步扩大掏槽孔爆破形成的自由面，崩落孔是破坏岩石的主要炮孔，能够在掏槽孔和辅助孔形成的自由面方向上爆出较大的爆破体积；周边孔又称轮廓孔，主要是使爆破后的井巷断面形状和方向符合设计要求。掏槽孔是爆破成功的关键，它的作用是在工作面上先掏出一个槽子，形成新自由面，为其余炮孔爆破创造有利条件。掏槽孔必须最先起爆。为了提高爆破效果，发挥掏槽孔的作用，掏槽孔应比其他炮孔加深15-20cm，装药量增加。起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆底孔，周边

10、孔最后起爆。(4)爆破各类炮孔的爆破参数本工程采用钻头直径为42mm的YT-25风钻8台，则炮孔直径为45mm，对于孔径小于50mm的孔，采用浅孔爆破法，炮孔布置为交错梅花形，依次逐排起爆，炮孔排距b=(0.8-1.2)W,同时起爆多个炮孔应采用电力起爆或导爆索起爆。本工程采用导爆索及二号硝铵炸药。隧洞长528m，直径7.5m，进出口强风化段为CV类岩，约占隧洞段10，则CII类围岩占；528-60=468m 洞挖总工期14个月，CII类围岩每循环进尺2.5m因为CII类围岩岩体坚固，为了达到施工进度要求和施工安全技术。 CV类围岩每循环进尺0.8m因为CV岩体松软成洞条件差。手风钻砖头直径4

11、2mm 炮孔直径45mm 最小抵抗线W=（7-20）D=675mm炮孔间距a=(0.6-0.8)w=540mm,装药及其炸药使用性能掏槽孔：45mm 2#岩石硝铵炸药崩落孔：45mm 2#岩石硝铵炸药周边孔：45mm 2#岩石硝铵炸药施工中遇水现象，将改用防水乳化炸药。（a）.总炮孔数量计数 炮眼数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺、洞成型的好坏。暂按下式计算炮眼数目，在施工中，根据具体情况再作调整，以达到最佳爆破效果。 炮眼数目N，按下式计算： Nqs/r 式中：q炸药单耗量，取q=1.3kgm S开挖面积，S=44.16m2 R每米长度炸药的重量，2号岩石销铵炸药r=0

12、.78kgm 炮眼装药系数，取=0.7 经计算，N=105，光面爆破需多增加周边眼30只及中空孔一只，共计135只。 （b）每个炮眼的装药量 类围岩 （1）掏槽眼 Q1=Lr 式中：炮眼装药系数，取08 L眼深，L=3m r每米长度炸药量，r0.85kgm 经计算Q1=2.04取Q1=2kg 类围岩 （1）掏槽眼 Q1=Lr 式中：炮眼装药系数，取08 L眼深，L=1m r每米长度炸药量，r0.85kgm 经计算Q1=0.68取Q1=1kg （2）辅助眼 Q2=Lr=0.85*1*0.8=1kg 取Q2=1kg (c)光面爆破参数 针对各类岩石初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结

13、每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数 周边孔间距a=（1510）d=（1510）*43mm645430mm 密集系数m=aW=0.52.0 最小抵抗线W315900。光面爆破参数岩石类别岩石坚固系数f不偶合系数k装药量q(g/m)炮孔间距a(cm)最小低抗线W(m)2422.4501250.40.30.40.36101.41.61502500.50.40.670.45(d)装药起爆光面爆破宜采用细药卷，起爆时注意以下事项：（l）周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果；（2）对起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆底孔，周边孔最后起爆；（3）周边孔的底孔应该装一个3

14、2毫米药卷，以克服岩体挟制作用；（4）为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果。CII类围岩炮孔深度3.0m CV类围岩炮孔深度1.0m隧洞开挖爆破参数表（类围岩）炮眼炸药名称数量（个）眼深（m）垂直夹角（度）类型药卷直径每孔装药量（kg）总装药量（kg）中心眼110掏槽眼43.002#硝铵3228周边眼502.50光爆小药卷320.157.5崩落眼1002.802#硝铵250.2 20合计155 35.5隧洞开挖爆破参数表（类围岩）炮眼炸药名称数量（个）眼深（m）垂直夹角（度）类型药卷直径每孔装药量（kg）总装药量（kg）中心

15、眼110掏槽眼43.002#硝铵3214周边眼502.50光爆小药卷320.157.5崩落眼1002.802#硝铵250.2 20合计155 31.5(e)装药结构图结构形式示 意 图说 明间隔不耦合装药非电毫秒导爆管雷管引爆导爆索炮泥导爆索32mm药卷25mm小药卷1.此图为光爆眼装药结构图；2.孔外雷管延时；3.导爆索传爆；耦合连续反向起爆装药结构导爆管炮泥32mm药卷 1、此图为掏槽眼、辅助眼、底板眼装药结构图。（5）排烟降危方法 地下工程施工的辅助作业有通风，防尘，消烟，排水，照明和风水电供应等工作，做好这些辅助作业，可以改善施工人员工作环境，加快进度。 1.通风，防尘及消烟 通风，防

16、尘及消烟的目的是为了排除因钻孔，爆破，装岩，内燃机尾等原因产生的有害气体和岩尘含量，及时供给工作面充足的新鲜空气，改善洞室内的温度，湿度和气流速度，使之符合洞室施工卫生要求。（1）通风方式 洞内通风有自然通风和机械通风两种，自然通风只适用洞长小于40m的短洞。一般多采用机械通风，其基本形式有压入式，吸入式和混合式三种。 本工程采用压入式通风方式，压入式通风是将新鲜空气通过风管直接送到工作面，混浊空气由洞身排至洞外，其优点是工作面很快获得新鲜空气，缺点是混浊空气容易扩散至整个洞室。风管端部布置离工作面不宜超过6sm（s为开挖面积）。吸入式通风是通过风管将工作面的混浊空气吸走并排出至洞外 ，新鲜空

17、气有洞口流入洞内。其优点 是工作面混浊空气较快的被吸出，但新鲜空气流入较缓慢；混合式通风是在爆破后排烟用吸出式，经常性通风用压入式，充分发挥上述两种方式的优点。（6） 出渣方式采用装载机配自卸汽车出渣，此方式试用于中、大断面全断面开挖的平洞。装载机具有行走速度快、装渣灵活、对工作面净空要求较低、生产效率较高等优点。装载机铲斗斗容和自卸汽车斗容的适宜比例为1:31:5。平洞工程使用的装载机铲斗斗容一般为1.55m3。运输路线宜设双车道，如设单车道，应每隔200300m设错车道。本工程采用单车道，因为采用双向开挖不设错车道。将开挖的石碴迅速装车运出洞外，是提高隧道掘进速度的重要环节。该项作业往往占

18、全部开挖作业时间50%左右，控制着隧道的施工速度。因此，正确选择并准备足够的装碴运输方案，维修好线路，减少相互干扰，提高装碴效率是加快隧道施工速度，尤其是加快长大隧道施工速度的关键。本隧道主线断面较大，洞内能够设置双车道出碴运输道路，故一般情况下不需要设置专门的会车道或避车洞。采用无轨运输，不需要铺设复杂的运输轨道，具有运输速度快，管理工作简单、配套设备少等特点。但由于内燃机排放大量废气，对洞内空气污染较为严重，尤其在长大隧道中使用，需要有强大的通风设施。运输作业在隧道施工中，选用车身较短，车斗容量大，转弯半径小，车体坚固，轮胎耐磨、配有废气装置、并能双向驾驶的自卸汽车，以增加运行中的灵活性，

19、避免洞内回车和减轻对洞内空气的污染。调车作业 由于无轨运输采用的装碴、运输设备都是自配动力，属自行式，其调车作业主要是解决回车，错车和装碴场地问题。装碴采用挖掘机配合轮式装载机，运输采用带净化装置的柴油自卸汽车。施工中建立运输调度，根据施工进度编制运输计划，统一指挥，提高运输效率。运输线路应设专人按标准要求进行维修和养护，使其经常处于良好状态，线路两侧的废碴和杂物应随时清除。运输道路与仰拱、底板混凝土结合施工，并做好排水及路面的维修工作。施工作业地段的行车速度不得大于15km/h，成洞地段不得大于25km/h。严禁使用汽油的机械进入隧道，内燃机械采用尾气净化装置并加强通风。隧道内的运输道路应配

20、备与施工方法、运输车辆相适应的跨越设备，并设置信号、标志予以警示，运输车辆不得对已施工的结构造成破坏、损伤。所需设备：隧洞装载机，（7）喷锚支护本工程锚喷支护机械使用：锚喷砼搅拌机、气动锚杆钻机、砼喷射机。工艺原理锚喷支护就是当隧道周围围跟边坡岩石承载能力不足，需提高围岩自身承载能力时，采取联合支护形式，形成长期稳定的支护结构体系。锚喷支护的最大优点；及时性、与围岩密贴性、早强、柔性。锚喷支护就是应用新奥法原理；即：运用各种手段（开挖方法、支护及地层预处理等）控制围岩变形，最大限度地保护和调动围岩的承载能力。施工工艺及操作要点锚杆施工工艺及操作要点原材料备制锚杆材料：锚杆材料一般有HRB335

21、钢筋直径22，按本工程技术要求采用钢筋直径22，为完成进度要求锚固剂。喷射砼作业混合料的备制a.混合时，各种材料应按配合比准确称量；b.采用强制式密封搅拌，时间不少于90秒；机具就位机具安装在围岩稳定地段，保证输送线路通畅。未上料前，先进行砼喷射机试运转：开启高压风及高压水，如喷嘴风压正常喷出的风水呈雾状，如喷嘴风压不足，可能出料口堵塞，如喷嘴不出风，则可能输料管堵塞。有故障及时排除，待喷射机运转正常后才能进行喷射作业。喷射砼作业要点a、喷前应用高压风或高压水清洗岩面，将附着在岩面上的粉尘、硝屑冲洗干净 ，以保证砼与岩面粘结牢固。若用高压水清洗会引起岩面软化时，只能用高压风清扫岩面杂物（视地质

22、情况而定）。b、严格掌握规定的速凝剂掺量，并添加均匀；c、喷射机工作风压一般控制在0.20.4MPa；d、喷射手严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象；e、喷嘴的方向应与受喷岩面垂直，喷嘴与受喷岩面距离保持在0.61.0米范围；f、喷嘴移动轨迹应因地制宜，横条、竖条、圆圈等应交替使用，移动速度要慢，让砼“堆”起来，有了一定厚度再移开，然后逐块扩大其喷射范围；g、喷射顺序一般采用先下后上，先墙后拱；h、一次喷射厚度一般拱部为35，边墙为68；i、凹凸不平时应先将凹处喷平，按正常顺序喷射，以减少回弹；j、有钢架时，钢架与围岩间隙必须以喷射砼充填密实，喷射砼应将钢架覆盖，并应由两侧

23、拱脚向上喷射；k、喷完或间歇时，喷嘴应向低处放置，一工班结束，要拆开喷头，取出水环，用水清洗干净，疏通水眼，以备下一班使用。喷完后，喷射机具均应清洗、保养，以保证机具处于完好状态。喷射砼的工艺参数：a、工作风压：一般为0.20.4MPa；b、喷射角度与喷射距离喷射料束与受喷面垂直时，回弹量最小；喷头与受喷面距离一般宜保持在0.61.0m；c、一次喷射砼的厚度：一般拱部为35，边墙为68；d、水灰比：喷射手应把水灰比控制在0.40.45，使喷层平整光滑，无干斑或滑移流淌现象e、两次喷射的间隔：两层砼的喷射时间间隔太短，会由于前一层砼未达到强度而拉裂坠落，间隔时间过长，又会影响施工效率，较合理的间

24、隔时间是前一层砼终凝，并达到一定强度后再复喷，一般可在20分钟以后进行。f、养护（干燥处）：喷射砼由于喷层内外部分干燥条件有异，必须进行养护，规则规定：喷射砼终凝后两小时起即开始养护，养护不得少于7天。g、水压：喷头处水压控制在0.150.2MPa；h、速凝剂：掌握规定的掺量，并添加均匀（8）爆破作业循环图开挖作业循环时间表（类岩石）施工工序循环时间（h）循环作业时间（单位h）4812162024283236404448测量布孔2钻孔15装药爆破6排烟除尘1e安全处理1出渣14安全临时支护8其他1合计48说明：钻孔深度3m，崩落孔2.8m，周边孔2.5m,爆破效率80%，每两天一个循环作业时间

25、。每天平均进尺5m。开挖作业循环时间表（类岩石）施工工序循环时间（h）循环作业时间（单位h）4812162024283236404448测量布孔2钻孔8装药爆破4排烟除尘1e安全处理1出渣7安全临时支护24其他1合计48说明：钻孔深度1m，爆破效率80%，每两天一个循环作业时间。每天平均进尺0.8m。3.1.3隧洞混凝土衬砌方案（1）隧洞施工流程图施工缝处理清底出碴岩面清理钢筋加工绑扎钢筋立模隧洞砼衬砌工艺流程图经纬仪检测安装砼输送泵及管路生产砼、运输砼灌注砼养护养生（2）分缝分块水工隧洞较长，纵向需要分段进行浇筑，分段长度根据围岩约束特性，隧洞断面大小，混凝土浇筑能力和模版结构型式等因素确定

26、。当结构上设有永久伸缩缝时，可利用结构永久缝分段；当结构永久缝间距过大或无永久缝时，可设施工缝分段，并做好施工缝的处理。平洞衬砌的分段长度主要是考虑一下因素：1）当结构上有永久伸缩缝时，可以利用永久缝分段，当永久缝间距过大或无永久缝时，应设施工分缝分段，分段长度一般418m为宜。本工程分段长度为12m，共44段，采用跳仓浇筑。2）衬砌的分段长度，应考虑隧洞的用途，非水工隧洞分段长度主要根据施工能力确定。3）对于泄洪隧洞，若有较高防渗要求时，分段长度一般912m为宜；如果采用光面跑破或预裂跑破，洞壁比较平整，降低了围岩对衬砌的约束作用，分段长度也可适当增加。4）当采用双层钢筋混凝土衬砌，分段可以

27、适当延长。5）在隧洞围岩条件显著变化段和结构段面变化段，应设伸缩缝，并以此作为分段界限。6）按照施工安全的要求，确定衬砌长度。如围岩稳定，分段长度可以长一些，但应注意匿岩对衬砌的约束力；若围岩不稳定，开挖后要求尽快衬砌时，从施工安全出发，不允许分段太长。 分段确定后，为争取分段浇筑混凝土的连续性，常采用的浇筑顺序为跳仓浇筑，如图（a），表示按分段编号，先浇，.段，后浇，.段。（3）混凝土运输方式因为本工程隧洞总长度只有500多米，综合考虑使用混凝土罐车和混凝土泵车搭配使用。汽车运输机动灵活，载重量较大，卸料迅速，应用广泛，与铁路运输相比，它具有投资少，道路容易修建，适应工地场地狭窄、高差变化大的特点。但汽车运费高震动大，容易是混凝土料漏浆和分离，质量不如铁路平台列车，事故率较高。进行施工规划时，应尽量考虑运输混凝土的道路和基坑开挖出渣道路相结合，在基坑开挖结束后，利用出渣道路运输混凝土，以缩短混凝土浇筑的准备工期。（4）封拱方案封拱时，在输送混凝土的导管末端接上冲天位管，垂直穿过模板伸入仓内，用混凝土泵封拱的步骤如下。当混凝土浇筑到拱顶出是，撤出工人和浇筑设备，封闭进入孔。增大混凝土坍落度至cm，同时加大混凝土泵的输送速度，保证仓内混凝土的连续供应。通气管开始漏浆，说明拱顶处已经填满，可停止