水利工程论文-小湾电站导流隧洞洞身开挖及支护工程施工.doc

水利工程论文-小湾电站导流隧洞洞身开挖及支护工程施工摘要：小湾洞身自上而下分三层进行开挖支护。层开挖考虑到开挖机械性能及支护施工的需要，确定开挖高度约为89.55m；层开挖高度为10.5m；层主要为保护层开挖，开挖高度1.73.15m。1#、2#导流洞层导洞开挖采用两台三臂台车进行两个工作面的开挖，其余工作面开挖采用手风钻开挖。F7断层带采用I20a工字钢拱架。渐变段I层开挖方案采用44小导洞超前，洞口10m大跨度段分两半分别进行开挖支护，其余20m段全断面一次扩挖到位。1洞出口12m段及2#洞出口20m段由洞挖改为槽挖，将f23断层切除，二次衬砌支护改为明拱，出口5m段自外向内分半开挖支护，开挖前洞脸设预应力锚杆锁口。键词：小湾导流隧洞开挖支护F7断层渐变段出口1工程概况1.1设计参数小湾水电站1#、2#导流洞均布置于左岸，进口底板高程为988.0m；出口底板高程为984.984m；两条导流洞平行布置，中轴线间距48m。1#、2#导流洞各由30米长进口渐变段，60米长的堵头段和标准断面组成，两洞长分别为861.592m、980.922m，底坡分别为0.3627%、0.3172%，衬砌断面为1619m及1619.5m（顶拱不衬段）城门洞形。隧洞开挖及支护断面根据地质条件共设六种形式，开挖标准断面尺寸有17.320.2、17.420.25、19.422.2、20.423.2四种；隧洞沿线边墙、顶拱进行系统喷锚支护；不良地质地段挂网喷25cm钢纤维砼，增设工字钢拱架加强支护。1.2地质条件本工程两条导流洞埋深均为30230m，最大埋深约260m，围岩以微风化新鲜岩体为主，少量弱风化和卸荷岩体主要分布在洞室的进、出口段。围岩岩性主要为黑云花岗片麻岩及角闪斜长片麻岩，二者均夹片岩。围岩类别为类，其中，类围岩分布在进口洞段，1#、2#导流洞类围岩分别占总长的81%、83.8%，、类围岩分别占总长的19%、16.2%。洞身还分布有一条级断层（F7），4条级断层为F11、F5、F19、F23等。还有若干分属级结构面的小断层、挤压面和节理组，断层影响带岩体破碎。地下水以基岩裂隙潜水为主，水位一般高出隧洞顶拱30m200m，围岩多具微透水性。1.3主要工程数量石方洞挖65万m3，喷砼1.4万m3，锚杆3.3万根，挂网76t，钢拱架1096t。1.4施工进度小湾电站导流隧洞开挖支护计划执行情况如下：进口施工支洞计划开、竣工时间：2002年4月1日2002年7月31日；实际开、竣工时间：2002年4月1日2002年7月20日。出口施工支洞计划开、竣工时间：2002年6月1日2002年12月31日；实际开、竣工时间：2002年5月30日2002年12月20日。洞身计划开、竣工时间：2002年8月1日2003年12月31日；实际开、竣工时间：2002年7月20日2003年11月30日。两条渐变段上半部的开挖及支护月平均开挖强度5000m/月；洞身I层开挖支护平均强度56m/月，II层开挖支护平均强度78m/月，III层开挖支护平均强度166.26m/月；F7断层段开挖支护平均强度28m/月。2施工支洞布置由于导流洞进出口工作面受上部干扰较大，前期无法施工，经业主监理统一协调安排在上、下游各设一施工支洞进入主洞进行施工。进口施工支洞为进入导流洞进口段上层工作面的施工支洞，全长339.899米，与1#、2#导流洞相交于导1#0+54及导2#0+85桩号；下层支洞长277.16米，与1#、2#导流洞相交于导1#0+135.266及导2#0+166.263桩号；出口上支洞总长837.543米，与1#、2#导流洞相交于导1#0+793.76及导2#0+861.613桩号；下支洞长163.628，与1#、2#导流洞相交于导1#0+755.76及导2#0+823.613桩号。3洞身开挖支护施工3.1施工总程序洞身自上而下分三层进行开挖支护。层开挖考虑到开挖机械性能及支护施工的需要，确定开挖高度约为89.55m；层开挖高度为10.5m；层主要为保护层开挖，开挖高度1.73.15m。单洞开挖施工程序依次为层层层。层开挖支护完成后进行层开挖，层开挖支护完成后进行层开挖。各层均利用施工支洞进入主洞后分别向上、下游进行平行作业，其中从上层施工支洞进入完成导流洞洞身层开挖支护；利用下层施工支洞在主洞内向上、下游升坡10%至层底面，完成导流洞洞身层开挖支护；从下层施工支洞进入导流洞底部进行层的开挖支护。3.2施工队伍配置进、出口各配置一个开挖队伍，每个开挖队各设一个台车钻爆班、一个手风钻钻爆班和一个支护班。3.3常规洞段开挖支护施工常规洞段共1386米，占导流隧洞洞身开挖总开挖段长的75.4%。3.3.1施工程序常规洞段即I、II、III类围岩段横断面开挖程序见图1：1)洞身第层开挖施工程序：中导洞超前贯通后进行周边扩挖，初期支护滞后30米进行，与后循环开挖平行作业，类围岩视危岩情况及时进行局部支护。2)洞身第层开挖施工程序：边墙用手风钻预裂4.5m，中部液压潜孔钻垂直钻孔梯段爆破。初期支护滞后30米进行，与后循环开挖平行作业，类围岩视危岩情况及时进行随机支护。3)洞身第层开挖施工程序：两侧边墙手风钻预裂到底，层采用手风钻及凿岩台车分半开挖，底部光爆，初期支护滞后30米进行，与后循环开挖平行作业，类围岩视危岩情况进行随机支护。3.3.2施工方法1#、2#导流洞层导洞开挖采用两台三臂台车进行两个工作面的开挖，其余工作面开挖采用手风钻开挖。层扩挖主要采用两台台车进行开挖，部分采用人工在三层平台架上810台手风钻钻爆。层开挖各工作面采用手风钻造4.5m深预裂孔超前爆破，液压潜孔钻梯段拉槽先行贯通后用凿岩台车进行两端保护层水平扩挖，周边光爆。层开挖采用手风钻两边墙预裂到设计底板高程，凿岩台车及手风钻水平扩挖，底部光爆，出碴采用3m3侧卸装载机配15t及20t自卸车运输。层及层开挖出碴主要采用3m3侧卸装载机配15t及20t自卸车运输。层开挖出碴采用4m3正铲配15t及20t自卸车运输为主，辅以3m3侧卸装载机配15t及20t自卸车运输。洞身支护以凿岩台车造孔为主、砼喷射台车湿喷工艺进行喷锚施工；安装锚杆采用人工配合凿岩台车进行，挂网采用人工在平台车上进行。3.4一般不良地质段开挖支护施工小湾导流隧洞分布有一条级断层（F7），4条级断层为F11、F5、F19、F23，还有若干分属级结构面的小断层、挤压面和节理组。实际施工中除F7断层、进出口不良地质带采用特殊施工方法施工外，其余小断层带开挖支护均采用与常规洞段大致同一种方法施工，不同之处是：小断层带开挖时层中导洞开挖时顶拱喷护5cm厚C20进行支护，层扩挖及、层保护层开挖后立即素喷5cm混凝土封闭岩面，部分系统锚杆及时跟进，剩余支护适时跟进。3.5F7断层开挖支护施工导1#0+1600+237及导2#0+2150+287范围为F7断层出露洞段，F7破碎岩带总宽约25.2米，其中主裂面有4个，总宽约0.5m2m，由断层泥、糜棱岩组成，其余为碎裂岩、碎块岩等，结构紧密。顺断层影响带一般具弱透水性，为地下水赋存及运移通道，沿影响带常有集中滴水现象。F7断层部位开挖断面为20.523.35的城门洞型，F7段层破碎带纵向开挖程序与一般洞段开挖相适应分三层开挖：第一层开挖高度9.70m，第二层开挖高度10.5米，第三层开挖高度3.15米。3.5.1F7断层层开挖支护施工1）施工思路及原理采用新奥法施工理论为指导：“短进尺、弱爆破、少扰动，紧封闭，勤量测”。利用三臂凿岩台车和砼喷车等大型机械设备实现了断层部位I层全断面一次开挖、及时支护、快速循环的先进施工工艺。关键之一：开挖后要及时对周边围岩及掌子面实施一层35cm的素砼封闭，以形成初期简单的柔性支护环，同时抑制围岩的进一步风化，增长围岩的自稳时间。利用掌子面的素喷封闭措施，保持开挖掌子面与洞轴线大致垂直，以方便了大型机械作业，加快循环进度。关键之二：素喷后要及时打设一定数量的系统锚杆，尽早发挥其悬吊及支承拱作用，进一步的加强围岩的稳定，同时快速的利用反铲配合人工进行工字钢拱架的安装，系统喷混凝土跟进；剩余的系统锚杆适时打设。2）施工程序顶拱及边墙超前锚杆施工全断面开挖进尺0.51m初喷5cm钢纤维砼支护，掌子面周边2m范围内素喷5cm厚C20砼封闭初期支护锚杆及钢拱架固定锚杆施工安装钢拱架分层喷钢纤维砼至设计厚度剩余系统锚杆支护3）主要支护参数及施工方法a超前支护顶拱超前支护主断层带采用32自进式中空注浆锚杆，长4.5m，环向间距0.5m，外插角515，排距2m；断层影响带顶拱超前支护使用25砂浆锚杆。边墙超前支护采用32砂浆锚杆，长4.5m，主断层带间距1m，断层影响带间距2m，外插角2530，排距3m。b系统支护F7断层带的系统支护采用I20a工字钢拱架，其中主断层带的间距为50cm，断层影响带的间距为80cm。工字钢拱架加工制作及安装方便快捷，易于及时支护跟进；同时由于F7断层跨度超过20m，使用工字钢拱架仍具备一定的柔性。系统锚杆主要采用6m长、32的砂浆锚杆（部分锚杆长度为9m）；间排距主断层带为1m1m，断层影响带为1.5m1.5m；主断层带造孔比较困难部分采用32自进式锚杆代替砂浆锚杆。F7断层范围内边顶拱均喷25cm厚C25钢纤维砼。c主要施工方法F7断层的施工，超前支护钻孔主要采用三臂凿岩台车、自进式锚杆灌浆采用注浆机；开挖主