苗家坝引水洞开挖施工方案Word下载.docx

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3条引水支管轴线方向均为SE104.2，水平布置，直径D=4.6m，开挖初期支护采用0.1m厚钢筋网喷射混凝土，并设置Φ28mm、长4m/6m锚杆。

2、水文气象和工程地质条件

2.1水文

本标地下洞室均处于大坝上下游围堰间，不受洪水影响，可全年施工。

2.2气象

据文县气象站1971年～2000年气象要素统计，多年平均气温14.8℃，极端最高气温38.1℃，极端最低气温-7.4℃。

多年平均风速2.4m/s，多年最大风速20m/s，多年平均最大风速10.5m/s，多年平均相对湿度62%，多年平均蒸发量2004.0m，多年平均降水量451.6mm，降雨集中在5月～9月，该时段占年降水量的80.8%，其中6月～8月占全年降水量的52.2%，实测最大日（1987年5月30日）降水量73.0mm。

多年平均雷暴日数6.7天，雷暴最早发生日期4月16日，最晚发生日期9月21日。

2.3工程地质

引水发电洞布置于右岸，洞向为SE147.5～SE104.2，进口边坡整体走向为NE57，边坡前缓后陡，属斜向结构边坡，整体稳定性好。

出口边坡整体走向为NW310，平均坡角48，属逆向坡，边坡表部有卸荷松动现象，需予锚喷措施处理。

洞室围岩厚度一般大于50m，岩体由变质凝灰岩局部夹砂质泥质板岩组成，微～新鲜岩体致密坚硬，强度较高；

洞室沿线岩层走向为NW280～315，倾向SW，倾角45～55，与洞线夹角小于40。

岩体中断裂结构面较发育，出露的断层主要层间挤压带fj67、fj71、fj75、fj77等。

裂隙主要以层面裂隙、反层向裂隙及NNE向高倾裂隙组较发育。

地下水以裂隙性潜水赋存于基岩裂隙和断层破碎带中，地下水位埋深大，水力坡降相对平缓，除进口段外，其余洞室均位于地下水位线以下。

进口0+050m段，主要受风化及层间挤压带影响，岩体完整性较差，围岩类别主要为Ⅳ类；

洞身0+050～0+356m段岩体结构相对较完整，围岩类别主要为Ⅲ类；

出口0+356m～0+416.2m段，地表有3m～5m的覆盖层，岩体受风化及结构面组合切割影响，岩体结构破碎，完整性较差，围岩类别主要为Ⅳ类。

引水洞进、出口段，岩体结构破碎，围岩类别低，开挖过程中局部会产生掉块、塌方，注意及时支护。

在断层破碎带和裂隙密集带部位，将出现渗水现象，但水量不大，需做好防、排水措施。

3、引水洞隧洞、压力管道段洞挖及支护主要施工难点及重点

3.1空间弯管段属空间螺旋形结构，施工控制难度大

空间弯管为空间三维螺旋形结构，无法按原方案常规方法施工，其洞轴线为空间球体表面螺旋线性，整个洞挖（包括后续衬砌需制作专门的球面异型模板）体型需跟进洞轴线在空间三维方向持续扭转变形，施工体型采用拟合渐变方式建立空间数据计算模型进行控制，洞挖循环进尺宜根据设计提供2m间距数据循环进尺控制。

因此洞挖每个循环前均需由测量进行详细计算，确定钻爆布孔的空间方向，每个孔位都必须结合布孔掌子面实际空间位置，确定钻孔具体操作孔深、孔向、方位角，相应测量及钻孔难度成倍加大；

而受弯管空间螺旋形结构影响，原定的导洞溜渣井开挖出渣方案已不再适用，将被迫采用正井法组织空间弯管段的洞挖及支护施工，出渣效率将大幅度下降并制约到实施进度。

3.2洞挖施工强度高、工期紧迫，进度压力尤其突出

根据施工总体进度安排，整个洞挖及支护作业需在2010年1月中旬完毕，但在机组扩容后发电引水洞结构形式较原设计发生较大变化，除增加空间弯管段外，整个下平段长度由原设计10m调整增长至60m，除施工难度进一步加大外，洞挖及支护关键线路工作量大幅度增加，而相应工期维持不变，施工强度由此进一步提高、工期紧迫，进度压力尤其突出。

3.3洞挖组织与明挖、其他场面施工存在交叉作业，干扰突出

洞挖施工与厂区、进出口闸室等明挖作业存在不可规避的交叉作业影响，安全隐患尤其突出。

出口闸室高边坡扩挖钻爆区直接位于引水洞支洞洞口正上方，为确保作业安全需要，上部爆破时段洞内作业将暂停作业，每个明挖循环过程中需全程监控、检查，同时引水洞及排沙洞洞挖及各明挖作业临近，爆破扰动影响极易出现岩体松动掉块、对作业人员构成安全威胁，对此各作业面爆破期间，将暂时撤离各场面作业人员，爆破实施后重新进行洞内及边坡安全排查，相应安全避让措施使作业效率受到影响。

3.4地质条件相对复杂，进尺效率受限、安全支护工作量大

结合相关地质资料及前期引水洞上平段及施工支洞开挖过程中实际揭露围岩情况反映，洞挖中存在一定地质缺陷及处理工作，尤其进入空间弯管段后，右侧边顶范围岩体裂隙切割发育，断层张裂有次生泥质夹层，前期施工中已采取了加强随机锚杆及钢支撑等支护措施进行处理。

因此后续洞挖中应对地质缺陷做好充分处理准备，做好超前地质预报，并采取短进尺、弱爆破及强支护等措施，确保洞挖作业安全需要。

4、施工布置

洞挖与支护工作面所需临时设施充分利用厂区明挖和引水洞进出口明挖供风、水、电等系统，采用就近原则进行布置于洞口附近。

4.1施工测量

接收监理工程师移交的平面及高程控制网点，进行校核测量，并根据施工精度要求，测设洞挖施工的控制网，控制网资料报监理人审批后投入使用。

洞挖施工时测放洞轴线、开挖轮廓线及高程线，并在洞挖过程中加强断面控制，防止严重超欠挖发生。

4.2施工道路布置

引水洞进口工作面利用上游已建3#施工道路至洞挖作业面，前期通行线路为：

进场道路→左岸低线公路→下基坑道路→大坝标段作业区→上游围堰道路→进口3#施工道路；

后期左岸交通洞具备通行条件后，采用进场道路→左岸低线公路→左岸高线→左岸上游河床临江道路→进水口交通便桥→上游围堰→进口3#施工道路至施工作业面。

引水洞施工支洞作业面通行线路为：

进场道路→左岸低线公路→下基坑道路→右岸低线。

4.3供风站

在施工支洞洞口及高线公路末端各布置一座供风站，各配2台20m3/min空压机，集中向施工支洞、排沙洞出口和引水洞进口工作面供风。

4.4施工供水

布置于厂区与进水口明挖作业已建水池，采用钢管引至施工支洞、引水洞工作面提供施工用水。

4.5供电与照明

从明挖厂区、进口变压器接线至各洞挖工作面提供施工用电电源。

动力线从洞口用95mm2铝芯绝缘线架设进洞，接配电盘后为喷射机等供电；

照明线从配电盘接线，照明采用36V安全电压，用碘钨灯照明，其它部位采用220V/150W白炽灯照明，灯头间距15m。

4.6通风排烟除尘

在支洞口及引水洞进口各布置一台37kw轴流式通风机进行洞内排烟除尘。

通风管采用帆布软管，直径为φ80cm。

洞内钻机采用湿式作业，爆破后采取喷雾洒水降尘，出渣前用水淋透石渣。

4.7临时拌合站

喷砼的临时拌合站就近布置，配备JDY350A强制拌合机2台及相应的设施，为工作面喷护施工供应拌制好的喷料，采用自卸汽车运至施工工作面待用。

4.8弃渣场

洞挖出渣按现场监理工程师协调要求组织，出渣主要堆存在已规划上、下游围堰临时备料场内，在具备条件情况下可直接上坝用于大坝填筑，或按监理制定要求弃至下游4#、6#渣场。

4.9机械修配厂及停车场

施工机械修配厂及停车场布置在右岸下游生产区内。

4.10火工器材库

洞挖火工器材库共用明挖已建批准投入使用炸药库。

4.11油料库

油料库布置在右岸下游生产区内，已于工程前期批准投入使用，提供工程所需各类油料。

4.12综合仓库

综合仓库布置在1#生活营地内，主要储存物资、材料、五金、化工、劳保等物品。

4.13施工期排水

施工支洞、引水洞、压力管道等通过洞内设排水沟引至集水井，再采用水泵集中排出洞，接至洞外排水系统经处理后排入白龙江内。

5、施工支洞洞挖施工方案

5.1施工支洞布置形式及主要施工方法

施工支洞进口选择布置在电站厂区与排沙洞出口闸室之间防护区位置，首先对区间边坡覆盖层明挖清除至基岩面，在705m高程左右组织进口。

支洞布置线路兼顾交通、洞内排水、工程量及主洞施工为原则。

为有效减少排沙洞出口闸室明挖作业与支洞作业面交叉施工干扰，支洞洞口段采用钢支撑埋置式明拱进行防护。

在机组扩容后引水洞布置结构形式进行了相应调整，按专题会议精神，施工支洞布置线性维持原设计不变，支洞与主洞交点位置由原引水洞下平段调整至压力管道主管与岔管衔接位置。

支洞施工方法参见已批复《施工支洞组织设计》。

5.2施工支洞与主洞衔接段处理措施

考虑施工支洞及压力管道主管段断面形式，为确保支洞与主洞的顺利衔接，支洞与主洞段采用圆滑过渡方式进行处理，支洞施工至141.771m桩号左右时，顶拱开始转弧并按12%起坡，并最终于主洞顶拱平顺切交。

同时，考虑主洞采用上导洞分期扩挖总体施工进度安排，支洞与主洞衔接段亦采用分期组织，确保主洞洞挖施工交通通行需求，考虑支洞与主洞衔接段围岩应力集中，与主洞交汇段采用6榀钢支撑（间距100cm）加强进行支护，具体支护范围按监理工程师现场要求组织。

支洞衔接段具体处理形式参见《发电引水洞支洞与主洞衔接段处理结构示意图》所示。

6、引水洞及压力管道段洞挖施工方案

6.1引水洞洞身开挖施工工序

根据工程枢纽布置特点，以及现场施工条件，引水洞进口段利用明挖3#道路作施工通道，出口段以施工支洞作为施工通道。

图5.2-1引水洞施工支洞与主洞衔接段处理处理结构示意图

引水洞开挖施工顺序为：

进口工作面先组织上平段导洞及扩挖作业，至空间弯管段后按12%底板坡度组织起始段开挖，再按2m分层预留反铲翻渣台阶方式下卧，至753.72m高程后提交斜井导井工作面；

出口工作面首先完成下平段及下弯段末端上导洞洞挖及支护，进行下弯段中间段开挖，采用自下而上进行斜井导井开挖，再进行斜井自上而下扩挖。

主要施工工序参见附图所示。

图6.1-1引水洞洞挖施工工序示意图

6.2洞挖施工工艺流程

洞身开挖与支护程序参见图6.2-1。

6.3主要施工方法

洞身开挖与支护主要按“新奥法”的思想或方法组织施工，采用“短进尺、弱爆破、早封闭、强支护、勤观察”，钢拱架、“喷锚网”等方式跟进或紧跟支护的施工方法。

引水洞上平段、下平段及弯管段部分段、压力管道段均考虑分上下两部开挖，一般上部高6.0m，下部高4.4m，在上导洞形成后，及时穿插跟进下部洞身段扩挖工作。

开挖采用人工手风钻造孔，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆。

出渣用反铲装20t自卸汽车运输。

洞内混凝土喷护采用TK961湿式喷射机。

上部开挖配11部YT28气腿式手风钻造孔，用简易自制钻爆台架配合造孔。

图6.2-1洞挖及支护施工程序工艺流程图

斜井开挖先自下而上人工方式形成导井，在由上而下对导井进行扩挖至溜渣道所需必要溜渣断面，最后再自上而下进行井身扩挖，扩挖采用人工手风钻进行，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆。

出渣用反铲或装载机装20t自卸汽车运输。

6.4引水洞上平段施工

引水洞上平段洞挖及支护施现阶段已按批复施工组织设计施工完毕，具体施工措施参见相应施组。

6.5引水洞下平段

按已批复施工组织设计施工，具体施工措施参见相应施组。

6.6压力管道施工

压力管道主管及岔管开挖计划利用施工支洞工作面进行掘进，考虑支管段断面较小及厂区明挖工作面进展形象，支管段计划在厂区明挖洞脸揭露后，及时跟进锁口并穿插明挖组织支管段开挖。

6.6.1压力管道主管段开挖

主管段考虑分上下两部开挖，上部高6.0m，下部高4.4m，在上导洞形成后，及时穿插跟进下部洞身段扩挖工作。

开挖采用人工手风钻造孔，楔形掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，出渣用反铲或装载机装20t自卸汽车运输。

主要施工工艺基本与引水洞下平段相同，有关爆破设计及循环情况参见引水洞下平段施工。

考虑后续洞内压力管道组装空间需要，压力管道主管段边顶拱将进行扩挖处理，并进行相应天锚钻孔及安装，扩挖及天锚制作计划在上导洞开挖过程中穿插实施，计划扩挖长度按15～20m，扩挖量350m3。

6.6.2压力管道岔管段开挖

岔管开挖首先进行上导洞部分施工，考虑岔管体型与主管衔接部位存在突变扩大，为减少二次扩挖量及确保设计结构体型，上导洞开挖完毕即跟进此部分扩挖，扩挖完毕后在进行下半幅洞挖，最后完成底拱部分扩挖工作。

扩挖采用密孔光面爆破完成。

具体施工工序参见附图6.6-1所示。

图6.6-1岔管分区开挖工序示意图

6.6.3压力管道支管段开挖

支管开挖由厂区后边坡组织进洞，开挖全断面一次完成，采用人工手风钻造孔，楔形掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，出渣用反铲甩渣至厂区明挖作业面，同明挖渣料一起装20t自卸汽车运输。

支洞洞脸边坡锁口形式参见附图6.6-2。

图6.6-2支管洞脸锁口示意图

6.7洞内支护

6.7.1钢拱架施工

钢拱架计划在加工厂制作，装载机配合人工现场安装。

施工工艺流程图见图6.7-1。

注意事项：

安装前分批按设计图纸检查验收，不合格禁用；

清除干净底脚浮渣，超挖处加设混凝土或刚垫块；

按设计要求焊接纵向连接筋，段间用螺栓连接，确保安装质量；

严格控制中线与标高；

拱架与岩面间安设马鞍形垫块，确保岩面与拱架密贴；

确保初喷质量，拱架在初喷5cm后架立。

图6.7-1钢拱架施工工艺图

6.7.2锚杆施工

锚杆的材料选用φ25Ⅱ级螺纹钢筋。

①锚杆施工工艺如下：

钻孔：

采用一台独臂钻造孔，锚杆孔孔径采用φ42mm。

钻孔布置应符合设计要求，孔位误差不大于15cm，孔深误差不大于5cm；

清孔：

锚杆安装前，应向孔内插入钢管，通入压力风吹净孔内的碎石和石渣。

锚杆安装：

锚杆安装前，施工人员应先用杆体量测孔深，做出标记；

采用“先安装锚杆后注浆”的施工工艺，风动注浆器注浆，注浆管要插入孔底；

砂浆应拌合均匀，随拌随用；

应用注浆器注浆，浆液应填塞饱满；

锚杆注浆后48h内，不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。

②砂浆锚杆的安设应符合下列要求：

砂子宜用中细砂；

最大粒径不大于3mm；

水泥选用425#的普通硅酸盐水泥；

水泥和砂之重量比宜为1:

1～1:

2，水灰比宜为0.38～O.45。

③锚杆的检查：

施工中，应对其孔位、孔向、孔径、孔深、洗孔质量、浆液性能及灌入密实度等分项进行检查；

铺杆每3O0根锚杆为一组，每组抽取3根，当围岩条件或原材料变更时须另做一组；

抽样率不得少于1％，其平均值不得低于设计值，任意一组试件的平均值不得低于设计值的90％。

④钢筋网制安

钢筋网选用φ6.5Ⅰ级钢筋，在加工厂将钢筋调直后,先在加工场内加工成2×

2m的钢筋网片。

将备好的钢筋网片用5t自卸车运至现场，人工现场敷设安装、贴近岩面布置其间隙不小于3cm；

片与片之间采取焊接，并与系统锚杆（或插筋）焊接。

6.7.3喷护混凝土

采用混凝土湿喷机进行混凝土喷射，其工艺流程见图6.7-2。

图6.7-2混凝土湿式喷射工艺流程图

①施工准备

材料、机具准备:

水泥采用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，水泥选用32.5普通硅酸盐水泥，进场水泥应有生产厂的质量证明书；

细骨料采用坚硬耐久的粗、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或碎石，粒径不应大于15mm，喷射混凝土中不得使用含有活性二氧化硅的骨料，喷射混凝土的骨料级配，应满足表6.7-1的规定；

水的质量符合规范要求；

速凝剂的质量应符合施工要求并有生产厂的质量证明书，初凝不大于5min，终凝时间不大10min，选用外加剂应经监理人批准。

表6.7-1喷射混凝土用骨料级配

项目

通过各种筛径的累计重量百分数（%）

0.6mm

1.2mm

2.5mm

5mm

10mm

15mm

优

17～22

23～31

35～43

50～60

78～82

100

良

13～31

18～41

26～54

40～70

62～90

施工时，核实水泥和速凝剂的品种、标号和出厂日期以及储备量是否足够；

砂、石是否符合质量要求，并有足够储备量。

检查空压机运转是否正常；

检查搅拌机、上料机、喷射机就位是否恰当，试车是否良好；

检查风、水、电线路是否处于良好状态。

施喷前应进行试风、通水，情况正常才能开始喷射作业。

施喷场地准备:

检查隧洞开挖轮廓线，如有欠挖应处理；

清理松动岩块和墙脚处的弃渣；

用高压水（风）冲洗受喷岩面；

对滴、漏水处应采取措施进行处理。

作喷射混凝土厚度的标志（如利用锚杆的外露长度或在岩面上用快凝水泥浆粘铁钉）。

②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，并应符合施工图纸要求，在保证喷层性能指标的前提下，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要求，配合比试验成果报送监理人审批后使用。

③配料、拌和及运输

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%。

混合搅拌时间应遵守下列规定：

采用容量小于400L的强制式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于1min；

采用自落式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于2min；

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；

混合料掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长。

运输：

混合料在运输、存放过程中，应严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前应过筛。

④喷射作业

风压:

要求风源风压稳定在0.5～0.65Mpa,喷嘴处风压稳定在0.1～0.25Mpa。

系统风压小于0.5Mpa时，不能开机工作。

喷嘴处风压要稳定，才能保证喷射混射混凝土质量。

湿喷机最大输送距离为水平30m，垂直20m。

工作风压应随管路增长而增大。

喷嘴与受喷岩面之间的距离和角度:

喷嘴与受喷岩面距离以0.8～1.2m为宜。

喷嘴与受喷岩面角度,一般应垂直或稍微向刚喷射过的混凝土部位倾斜。

喷射拱部时应沿径向喷射。

喷射混凝土的制备、运输及上料要求:

混凝土中粗骨料最大粒径不超过15mm，坍落度严格控制在80～150mm之间。

混凝土在洞口拌合站拌好后，用5t自卸车运至喷射作业现场。

作业过程中，上料速度要均匀连续适中，始终保持进料中有一定的混凝土贮存，及时清除掉振动筛上粒径＞15mm的粗集料和其它异物。

一次喷射的厚度及各喷层之间的间隔时间:

δ=5cm素喷混凝土可不分层，一次喷完。

δ=8cm喷混凝土在边墙部位可不分层一次喷完，拱部分两层进行喷射，每层喷厚大致4cm。

（喷混凝土在边墙、拱部均要求分两层进行喷射，每层喷厚大致5cm）。

两层喷射混凝土的间隔时间视掺速凝剂的品种而定，但都要求前一层混凝土终凝后才能进行下一层喷射。

喷射分区与喷射顺序:

为减少喷射混凝土因重力作用而引起的滑动或脱落现象，喷射作业应按照分段、分部、分块、自下而上、先拱脚后拱腰，最后喷拱顶的原则进行。

要求每一分部终凝后才可进行该位置下一高度或第二层喷射。

喷射混凝土时，喷头要正对受喷岩面，均匀缓慢地按顺时针方向作螺旋形移动，一圈压半圈，绕圈直径20～30cm。

对凹凸悬殊的岩面，喷射时应注意喷射次序要先下后上，先两头后中间，以减少回弹量。

开、停机顺序:

喷射作业要遵守严格的开、停机顺序，否则可能损坏喷射机。

开机顺序：

打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀送风→依次启动速凝剂计量泵和振动器→向料斗加料。

停机顺序：

要待料斗中混凝土输送完时才能停机。

停机顺序为：

关主电机、振动电机→关速凝剂计量泵→关主风阀，速凝剂辅助风阀暂不关闭→使计量泵泵水清洗速凝剂管路→依次开主风阀、计量泵电机、主电机、向料斗中加水→喷嘴中出清水后，依次关主电机、主风阀、计量泵→关速凝剂辅助风阀。

喷射混凝土的回弹率：

洞室拱部不大于25%，边墙不大于15%。

喷射混凝土养护：

喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护；

养护时间一般工程不得少于7昼夜，重要工程不得少于14昼夜；

气温低于+5℃时，不得喷水养护。

⑤冬季施工：

应采取措施确保喷射作业区的气温不应低于+5℃，混合料进入喷射机的温度不低于+5℃，普通硅酸盐水泥的喷射混凝土在分别低于设计强度30%时，不得受冻。

岩石边坡先将基岩面整平，并将表面松动岩块、浮渣等覆盖物清理干净；

清除坡脚处的岩渣等堆积物。

⑥喷射作业施工中的注意事项

喷射过程中，喷射手后方的助手应及时协助喷射手理顺混凝土管，避免喷射手在更换方向喷射时，使混凝土管产生急拐弯和憋劲现象，引起堵管。

一旦发现堵管，要立即停主电机和振动电机，然后再关风。

任何情况下，严禁喷射手将喷嘴向有人活动的方向。

⑦喷射混凝土的养护

喷射混凝土终凝后2h开始洒水养护，洒水次数以能保持混凝土具有足够的湿润状态为度。

养护时间不小于14天。

⑧喷混凝土的质量标准:

喷混凝土表面应平整，不应出现干斑、疏松、脱空、裂隙、露筋等现象。

如出现上述情况，应采取补救措施。

强度：

每喷50m3混凝土，应取一组试件。

当材料或配合比改变时，应增取一组。

每组三个试块，取样要均匀；

平均抗压强度不低于设计标号，任意一组试件的平均值不得低于设计标号的85％；

宜采用切割法取样；

喷射厚度应满足设计要求。

7引水洞空间弯管、斜井段施工专项措施

7.1概述

空间弯管、斜井段布置于引0+121.27m～引0+257.6m段，空间弯管为空间三维螺旋形结构，无法按原方案常规方法施工，其洞轴线为空间球体表面螺旋线性，整个洞挖（包括后续衬砌需制作专门的球面异型模板）体型需跟进洞轴线在空间三