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斜井开挖及支护工程施工安全技术方案.doc

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斜井开挖及支护工程施工安全技术方案.doc

广东省清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标斜井开挖及支护工程施工安全技术方案中国水利水电第十四工程局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部二○一二年二月五日审查校核编制广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工安全技术方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部1斜井开挖及支护工程施工安全技术方案1工程概述清远抽水蓄能电站引水隧洞斜井桩号为Y1025.998~Y1380.874,由上弯段、直线段、下弯段组成,直线段倾角为50°。斜井沿洞轴线总长为354.876m,其中直线段长292.119m,上弯段长为30.643m、下弯段长为32.114m,斜井开挖断面为圆形断面,开挖半径均为5.3m。斜井开挖采用RHINO400H型反井钻机把先导孔扩成φ1.4m直径的导井后,再进行斜井的扩挖,扩挖分两次进行。Ⅰ次扩挖采用反井法自下而上将φ1.4m导井扩挖成φ3.5m导井Ⅱ次扩挖采用正井法,自上而下扩挖至设计断面。斜井上弯段和下弯段开挖采用人工手风钻开挖,为方便斜井Ⅰ次扩挖时装载机出碴,在斜井的下弯段应进行扩挖一部分。为满足后期斜井滑模安装和下弯段容渣空间的需要,并方便斜井开挖过程中的装渣运输,斜井二次扩挖前在斜井下弯段及下平洞范围内进行二次开挖。Ⅰ次扩挖时采用8T卷扬机(钢丝绳直径φ26mm)牵引小车至工作面,工人站在φ1.2m小车平台架上进行打钻、装药等工作。在小车里设计安装一套紧急停车按钮。Ⅱ次扩挖时采用2台10T卷扬机(钢丝绳直径φ36mm)牵引斜井扩挖台车进行开挖,采用1台8T卷扬机(钢丝绳直径φ36mm)牵引送料小车运送人员、材料至扩挖台车,在扩挖台车上进行打钻施工。根据不同围岩类别支护参数开挖一段支护一段。斜井Ⅰ次扩挖时风、水管固定在导井井壁上部,通讯管路随小车升降Ⅱ次扩挖爆破时收掉爆破危险区域风、水、通讯管路,并适时延伸各种管路。2编制依据(1)爆破安全规程(GB67222003)(2)金属非金属矿山安全规程(GB164232006)(3)一般用途钢丝绳(GBT201182006)(4)建筑卷扬机(GB/T19552008)(5)施工现场机械设备检查技术规程(JGJ1602008)(6)锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB500862001)广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工安全技术方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部2(7)施工技术方案斜井开挖及支护工程施工技术措施(FCB[2011]B202028)(8)施工现场布置。3提升系统安全3.1卷扬机选择及钢丝绳受力分析Ⅰ次扩挖时使用的自制小车自重约1.0T,设计承载施工人员3人、施工设备材料等重1T,总共2T,考虑摩擦力、动荷载等需要的最大提升拉力为2T1.5sin50°2.28T。配绳速16m/min、8T卷扬机,卷扬机的钢丝绳绕过提升架定滑轮后与小车牵引。如图1所示图1Ⅰ次扩挖示意图Ⅰ次扩挖时卷扬机的安全系数验算80KN÷22.8KN3.51钢丝绳安全系数验算φ26mm纤维芯钢丝绳最小破断拉力为325KN,钢丝绳的安全系数为325KN÷22.8KN14.25>9。Ⅱ次扩挖时采用自制送料小车运送施工人员、材料,送料小车自重约5T,设计承载3人,施工设备材料等1T,总共6T,采用1台8T卷扬机牵引扩挖台车广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工安全技术方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部3自重约9.76T,人员、材料重3T,采用2台10T卷扬机绕过滑轮牵引。考虑摩擦力、动荷载等需要的送料小车最大提升拉力为6.8Tsin50°5.17T,提升扩挖台车单台卷扬机最大提升拉力为12.76T÷2sin50°4.85T。图2Ⅱ次扩挖示意图Ⅱ次扩挖时卷扬机的安全系数验算80KN÷51.7KN1.54100KN÷48.5KN2.061,钢丝绳安全系数验算φ36mm纤维芯钢丝绳最小破断拉力为676KN钢丝绳的安全系数为10T卷扬机676KN÷48.5KN13.94>98T卷扬机676KN÷51.713.07>9。根据金属非金属矿山安全规程6.3.4.3条和6.3.5.8,加速度限制0.75m/S2,速度限制12m/s,载人用钢丝绳的安全系数不应小于9,运送物料用钢丝绳的安全系数不应小于6.5。Ⅰ次扩挖时8T卷扬机速度为16m/min,Ⅱ次扩挖时10T卷扬机速度为45m/min钢丝绳的安全系数符合金属非金属矿山安全规程规定。3.2卷扬机受力验算广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工安全技术方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部4Ⅰ次扩挖时拟定主卷扬机参数为自重2.2T,牵引为80KN,钢丝绳直径26mm,绳速16m/min。Ⅱ次扩挖时拟定主卷扬机参数为自重7.2T,牵引为100KN,钢丝绳直径36mm,绳速45m/min。卷扬机以9根锚杆固定于基岩面上,锚杆规格为Φ25,L2.0m,入岩1.5m。(1)抗剪验算Ⅰ次扩挖卷扬机在运行过程中,其支座抗剪能力应满足下式要求KcF/(9πd2÷4)≤fv其中,Kc安全系数,F钢绳牵引力,d支座锚杆直径,fv钢材抗剪强度设计值。根据钢结构设计规范(GB500172003)第3.4.1条,fv125MPa,并取安全系数Kc2.0,F22.8KN,将数值代入公式得2.022800/(93.14d2÷4)≤125d≥22.56mm所以,Ⅰ次扩挖时初选的9根Φ25锚杆满足卷扬机抗剪强度要求。Ⅱ次扩挖卷扬机在运行过程中,其支座抗剪能力应满足下式要求KcF/(9πd2÷4)≤fv其中,Kc安全系数,F钢绳牵引力,d支座锚杆直径,fv钢材抗剪强度设计值。根据钢结构设计规范(GB500172003)第3.4.1条,fv125MPa,并取安全系数Kc2.0,F4.85T,将数值代入公式得2.048500/(93.14d2÷4)≤125d≥32.89mm经过计算Ⅱ次扩挖时一台10T卷扬机初选的9根Φ25锚杆不能满足要求,改为12根Φ32锚杆,2.048500/(123.14d2÷4)≤125,d≥28.49mm,即可满足要求。2.051700/(123.14d2÷4)≤125d≥29.41mm通过计算Ⅱ次扩挖时8T卷扬机选12根Φ32锚杆才能满足要求,(2)抗倾覆验算广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工安全技术方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部5A、锚杆抗拉强度分析根据力矩平衡有FL1≤FL2F≥FL1/L2式中F钢丝绳牵引力L1、L2力臂,m。由于采用上出线方式时L2≥L1。验算如下(F÷2)÷(πd2/4)≤σ选用Φ25锚杆时,取F122.8KN,σ123.23Mpa选用Φ32锚杆时,取F251.7KN,σ232.158Mpa取F348.5KN,σ330.167Mpa。HRB335钢筋屈服强度ReL335MPa,所以所选Φ25锚杆、Φ32锚杆均满足抗拉强度要求。B、锚杆锚固长度La根据锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB500862001)第4.2小节,采用全长粘结型Φ25普通水泥砂浆锚杆,水泥砂浆强度M25,Φ42钻孔。LaKNt/(πDqr)(4.2.52)1.691000÷(3.142421.0)109mm式中,K-安全系数,取1.6Nt-轴向拉力设计值(kN)D-锚固体直径(mm)qr-水泥结石体与岩石孔壁间的粘结强度设计值。所以,入岩1.5m的锚杆完全满足锚固长度要求。

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