尾水闸门室Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层开挖支护施工技术措施.doc

糯扎渡水电站引水发电系统工程（NZD/C5） 尾水闸门室、层开挖支护施工技术措施 尾水闸门室、层开挖支护施工技术措施1 概述1.1 施工依据按照设计图纸及相应的规范标准进行施工方案编制，具体如下：（1）设计图纸：尾水闸门室开挖支护图（1/44/4）（2）水电水利工程爆破施工技术规范（DL/T 5135-2001）（3）水工建筑物地下开挖工程施工技术规范（DL/T 5099-1999）（4）水利水电工程施工组织设计规范SL 303-2004；（5）水利水电工程工程量计算规定DL/T5088；（6）爆破安全规程GB6722；1.2 工程概况尾水闸门室与主变室轴线距离为43.5m，与主变室间的岩柱厚度29.5m。尾水闸门室高程618.50m以上为地下长廊式，长293.65m，宽8.3m11.0m，高34.5m。高程618.50m以下为9条尾水闸门竖井，与尾水支洞相贯，相互平行，中心间距34.0m，相邻之间岩壁厚度18.6m。闸门井开挖断面为15.4m6.8m17m7.6m（顺水流方向长宽）的长方形，高度57.5m，支护型式为砂浆锚杆、挂网喷混凝土，井壁混凝土衬砌厚度11.8m。长度为103.72m；尾水闸门室、层主要工程量表见表1。表1 尾水闸门室、层施工支洞主要工程量项目单位数量石方洞挖m348173.2喷混凝土C20m3204025砂浆锚杆，L=4.5m/3.0m根2000/2500钢筋网6.50.20.2mt1528砂浆锚杆，L=6.0mt11001.3 工程地质条件尾水闸门室位于花岗岩体中，风化程度轻微，一般呈微风化新鲜，局部断层出露部位可能为弱风化下部。洞室部位花岗岩岩体为次块状结构和整体结构岩体。有属于级结构面的断层F20、F21、F22和F23通过， F20断层产状：N2030E，NW6064，宽度0.30.4m，断层带主要由角砾岩、片状岩组成，局部有少量断层泥（宽1mm2mm）、糜棱岩及花岗岩透镜体，胶结差；F21断层产状：N1028W,SW7282，宽度0.9m，断层带由碎块岩、角砾岩及少量糜棱岩组成；F22断层产状：N022W,SW4258，宽度0.51.2m，断层带主要由角砾岩、碎裂岩、糜棱岩组成，局部有少量石英脉及断层泥（宽1mm4mm，呈软塑状）。胶结差; F23断层产状：N2032E,NW7585，宽度4.8m，断层带由角砾岩、糜棱岩、断层泥及石英脉组成。根据对断层的走向和倾角进行分析，缓倾角的F22对后拱围岩稳定不利，其余断层倾角比较陡，对顶拱围岩稳定影响比较小。尾水闸门室、层主要以、类围岩为主，局部为、类围岩。1.4 施工重点、难点1、尾水闸门室有断层F20、F21、F22和F23通过，断层带围岩稳定性较差，开挖后及时支护；2、尾水闸门室层需2次预裂是开挖的难点；3、尾水闸门室EL618.5高程由于16#施工支洞贯穿通过，因此尾水闸门室层开挖也是难点之一；4、层开挖时吊车梁混凝土的保护和质点振动控制是重点；5、层开挖时确保16#施工支洞的通行是重点。2 施工布置2.1 施工通道布置尾水闸门室层开挖初期开挖支护通道为：1、15#施工支洞15#-2施工支洞1#排风洞扩大段尾闸排风洞扩大段尾水闸门室层降坡；2、从尾闸运输洞降坡对其进行开挖；层开挖时，从两侧降坡，右侧斜坡道先挖除，浇砼。然后回填石渣，在挖除左侧斜坡道浇砼。尾水闸门室、层经15#施工支洞排风洞扩大段从排风洞一侧通过层斜坡道从尾闸室降坡进行开挖；尾闸室层及、斜坡道经厂运洞主变交通洞16#施工支洞在内升坡进行开挖。2.2 施工供电、供水、供风布置（1）施工供风：供风由布置在15#施工支洞洞内的2#压风站固定供风，采用4管路从压风站引至工作面；根据需要在风管上设置闸阀接口，以供喷砼、造孔等零星用风；（2）施工用水：从布置在15#施工支洞主水管上接引至施工工作面附近，然后利用橡胶水管接至各工作面，以供施工用水；（3）施工用电：利用布置在15#施工支洞的变压器接入施工区，以供施工照明及排水施工用电；2.3 施工通风布置由原布置在尾水闸门室层的风管接至开挖工作面。 2.4 施工排水布置尾水闸门室、层排水系统由原尾水闸门室层开挖支护排水系统排除洞外。尾水闸门室、层由工作面排水系统排至16#施工支洞内排水系统排至洞外。2.5 开挖渣料的利用和堆存规划洞渣有用料堆放在火烧寨沟存渣场或根据业主(监理)要求存放。3 施工总体程序3.1 施工总体程序安排1、在层开挖前，需完成尾调通风洞的开挖，消防通道上口的开挖；2、尾水闸门室层先进行边墙的预裂后从排风洞扩大段降坡对其进行开挖，然后采用手风钻进行钻孔，进行梯段爆破，或从尾闸运输洞侧降坡对其进行开挖，尾水闸门室层开挖完成后，进行岩锚梁混凝土浇筑，待岩锚梁混凝土浇筑砼强度满足要求后，进行层开挖支护，为确保16#施工支洞通行，待厂运洞开挖结束16#施工支洞停止使用后进行层的开挖支护施工。3.2 施工总体程序框图施工总体程序如下框图尾水闸门室2层开挖支护小牛腿混凝土浇筑尾水闸门室层开挖支护尾水闸门室层开挖支护厂运洞开挖支护结束1#、2#通风洞开挖尾水闸门室1层开挖支护层预裂16#施工支洞停止使用4 开挖支护施工4.1 开挖支护程序及方法4.1.1开挖程序及方法为保证小牛腿岩台开挖质量，尾水闸门室层分为两小层进行开挖，尾水闸门室1层分层高度为3.0m，高程EL644EL641.00，2层分层高度为4.0m，高程EL641.00EL637.00。尾闸室1、2层开挖采用台阶梯段爆破或水平爆破方式，主爆孔及预裂孔均采用手风钻造孔，预裂超前掌子面不小于30m。层开挖时具备双通道条件，可同时从左右两侧同时降坡进行开挖，为保证岩台混凝土和吊车的安装，层中间段支护结束后，挖除左侧（尾闸运输洞侧）斜坡道，预留右侧（排风洞扩大段侧）斜坡道作为、层施工通道。由于布置16#施工支洞，尾闸室下部EL618.5EL625.5已先开挖，为确保层开挖的施工安全，层分层高度为4.0m，高程为EL637.0EL633.0，层分层高度为7.5m，高程为EL633.0EL625.5。层开挖时延伸层右侧斜坡道，降坡至层底板，层开挖采用台阶梯段爆破或水平爆破方式，主爆孔及预裂孔均采用手风钻造孔，预裂超前掌子面不小于30m，原则上层开挖必须在16#施工支洞（穿越闸室段）停止使用后开挖，以确保通行安全，可在保证通车安全的条件下进行小规模开挖，层开挖支护结束后，根据需要可安装桁车。尾水闸门室层开挖时在尾闸室左侧先开挖一个导井，形成梯段爆破临空面，导井采用履带式潜孔钻钻孔，一次爆破成井，梯段爆破预裂孔采用改进型潜孔钻钻孔，主爆孔采用履带式潜孔钻，由于层下部已开挖，为确保施工设备，人员的安全，预裂孔与主爆孔同步起爆，爆破进尺6.08.0m。爆破及出渣，采用反铲从16#施工支洞在尾闸室左侧修施工通道上升至层底板，并平整爆渣，形成层支护施工平台，层开挖至右侧上部斜坡道后修施工便道连接上下施工通道，进行预留斜坡道、层开挖支护。施工方法同上。卸汽车运输至指定渣场。厂房、层开挖支护程序见图0103。为保证预裂孔钻孔质量，无论是手风钻或改进型潜孔钻均采用1.5钢管搭设施工样架或导向管架来控制钻孔孔向，孔位和孔深。尾闸室、层均采用3.4m3装载机或1.4m3反铲配合20t自卸车运输至指定渣场，尾闸室、层开挖支护分层及程序图见图0104。开挖支护程序如下框图： 施工准备 测量放线已开挖段的系统锚杆作业、喷混凝土钻孔装药爆破通风散烟喷水除尘安全清撬危石支护出渣、清底转入下一循环环4.1.2支护程序及方法系统支护滞后开工作面30m；F20、F22、F23断层及其影响带、节理发育洞段保护层开挖后及时进行系统永久结构支护。砂浆锚杆使用手风钻或凿岩台车造孔、人工配合钻架台车或反铲平台作为施工平台，麦斯特注浆机注浆，采用“先注浆后插杆”方法安装；喷砼采用Meyco喷车分层施喷（湿喷工艺）；挂钢筋网采用人工在钻架台车或反铲平台上施工。4.2 特殊部位开挖支护措施尾水闸门室吊车梁岩台位于EL639.50高程，为确保岩台开挖质量，在岩台底部EL639.4高程布置一排锁口锚杆，参数为25，L=3m，间距50cm，角度下倾10，同时将尾水闸门室层分为两层3次开挖，1层为3m，从EL644EL641高程，2层为4m，从EL641EL637高程，3层为岩台开挖。在2层开挖同时，进行3层岩台垂直光爆孔钻孔，并采取有效方法对其进行保护，2层开挖支护结束后，采用手风钻沿岩台面钻水平光爆孔，同时清洗垂直光爆孔，采用水平加垂直光面爆破技术对岩台进行爆破，岩台垂直及水平光面爆破孔间距均采取40cm，初拟线装药密度取120g/m。孔深超深均按20cm控制，以避免拐角处形成欠挖，施工过程中依据实际爆破效果进行调整。4.3 开挖施工工艺4.3.1 施工准备洞内风、水、电就绪，施工人员、机具准备就位。4.3.2 测量放线洞内导线控制网测量采用全站仪进行。施工测量一般采用全站仪配水准仪进行。测量作业由专业人员实施，每排炮后进行洞室中心线、设计规格线测放，并根据爆破设计参数点布孔位。开挖断面测量在喷混凝土前进行，测量间距5m。定期进行洞轴线的全面检查、复测，确保测量控制工序质量。同时，随洞室开挖、支护进度，每隔20m在两侧洞壁及洞顶设一桩号标志。洞内测量控制点埋设牢固隐蔽，作好保护，防止机械设备破坏。4.3.3 钻孔作业由合格钻工严格按照测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线和测量布孔进行钻孔作业。各钻工分区、分部位定人定位施钻，实行严格的钻工作业质量经济责任制。技术人员现场旁站，便于及时发现和解决现场技术问题。每排炮由值班人员按“平、直、齐”的要求进行检查，做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个铅直断面上；为了减少超挖，周边孔的外偏角控制在设备所能达到的最小角度。光爆孔的偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。钻孔布置见附图。4.3.4 装药、联网、起爆装药前用高压风冲扫孔内，炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，由合格的炮工严格按批准的钻爆设计进行施作，装药严格遵守爆破安全操作规程。爆破孔由熟练的炮工负责装药，光爆孔用小药卷捆绑于竹片上间隔装药。水平开挖洞室利用台车安全平台或平台车作为登高设备装药，爆破孔装药要密实，堵塞良好，严格按照爆破设计图（爆破参数实施过程不断调整优化）进行装药、用非电雷管联结起爆网络，最后由炮工和值班技术员复核检查，确认无误，撤离人员和设备，炮工负责引爆。装药结构见附图。光面爆破须达到以下要求：a、残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布；b、孔眼残痕率：对微风化岩体达到80；对弱风化中、下限岩体不小于50%，对弱风化上限岩体不少于10；c、相邻两孔间的岩面不平整度，不得大于15cm，孔壁没有明显的爆震裂隙；d、相邻两排炮之间的台阶最大外斜值不应大于10cm。4.3.5 通风散烟除尘各工作面开挖施工过程中根据需要启动通风设备通风，利用已形成的排风系统进行排烟除尘，保证在放炮后规定时间内将有害气体浓度降到允许范围内。爆破散烟结束后，对开挖面爆破渣堆洒水除尘。4.3.6 安全处理由专职安全员全过程监控。爆破后，用反铲（或人工）清除掌子面及边顶拱上残留的危石及碎块，保证进入人员及设备的安全，岩面破碎洞段在进行安全处理后，进行出渣，然后再次进行安全检查及处理。在施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。4.3.7 出渣及清底采用3.4m3、3.2m3侧卸装载机装、配合20t、15t自卸汽车出渣，出渣完毕后用反铲或人工清出工作面积渣，为下一循环钻爆作业做好准备。4.3.8 围岩支护每排炮开挖结束后，对稳定性差的局部岩体及时进行随机锚喷支护和系统支护，围岩好的地段系统锚杆、挂网及喷混凝土可滞后开挖作业施工。4.4 支护施工作业4.4.1 锚杆施工工艺流程锚杆制作测量放线先注浆后插锚杆施工工艺流程框图检查验收安插锚杆注浆清洗验收造孔基面清理4.4.2 砂浆锚杆施工工艺措施1、造孔（1）钻头选用要符合要求，钻孔点有明显标志，开孔的位置在任何方向的偏差均应小于100mm。（2）锚杆孔的孔轴方向应满足施工图纸的要求。施工图纸未作规定时，其系统锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面；局部随机加固锚杆的孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的交角应大于45，钻孔方位偏差不应大于5。锚孔深度必须达到设计要求，孔深偏差值不大于50mm。（3）钻孔结束，对每一钻孔的孔径、孔向、孔深及孔底清洁度进行认真检查记录。（4）钻孔完成后用风、水联合清洗，将孔内松散岩粉粒和积水清除干净；如果不需要立即插入锚杆，孔口应加盖或堵塞予以适当保护，在锚杆安装前应对钻孔进行检查以确定是否需要重新清洗。2、钻孔直径砂浆锚杆的钻孔孔径应大于锚杆直径。当采用“先注浆后安锚杆”的程序，钻孔直径应大于锚杆直径15mm以上。3、锚杆的安装及注浆采用“先注浆后插锚杆”时：（1）锚杆插送方向要与孔向一致，插送过程中要适当旋转（人工扭送或管钳扭转）；（2）锚杆插送速度要缓、均，有“弹压感”时要作旋转再插送，尽量避免敲击安插。4.4.3 喷砼施工工艺流程喷砼与开挖、锚杆施工跟进平行交叉作业，除特殊地质段先喷后锚的程序外，其它部位均按如下工艺流程进行施工，其施工工艺流程为：喷砼一般施工工艺流程框图拌合运输验收仓面岩面清洗检查验收复喷处理厚度检查分层喷射4.4.4 喷砼施工工艺措施各工序作业首先要认真遵照设计文件和施工规范要求进行。各工序作业要点如下：1、准备工作埋设好喷厚控制标志，作业区有足够的通风照明，喷前要检查所有机械设备和管线，确保施工正常。对渗水面做好处理措施，备好处理材料，联系好仓面取样准备。2、清洗岩面清除开挖面的浮石、墙脚的石渣和堆积物；处理好光滑岩面；用高压风水枪冲洗喷面；仓面验收以后，开喷以前对有微渗水岩面要进行风吹干燥。3、钢筋网钢筋网由屈服强度为240MPa的光面钢筋（I级钢筋）加工而成。钢筋网与锚杆联接要牢固，且尽量紧贴岩面。对有凹陷较大部位，可加设膨胀螺杆拉紧钢丝网，再挂铺钢筋网，并与锚杆和附加插筋（或膨胀螺栓）连接牢固。4、喷射要点喷射砼要沿一定方向分区、分块、分薄层均匀施喷，边墙应自下而上施工，避免回弹料覆盖未喷面。喷头距施喷面要合适，喷射推进要有序，尽量减少回弹，刚喷射完的部分要进行喷厚检查（通过埋设点、钻孔、物探检测）不满足厚度要求的，可及时复喷处理。挂网处要喷至设计厚度并无明显网条为止。喷射作业要连续，因故中断则需及时清理机械管道，防止管道堵塞。分层喷射时，后一层应在前一层砼终凝后进行，若终凝1h以后再行喷射，应先用风水冲洗喷层面。喷射作业应紧跟开挖工作面，砼终凝至下一次循环放炮时间不得少于3h。5、养护、检测喷射砼终凝2小时后，应喷水养护，养护时间一般不得少于14天，气温低于5时，不得喷水养护。当喷射砼周围的空气湿度达到或超过85时，经监理工程师同意，可准予自然养护。5 爆破设计5.1 爆破设计原则根据尾水闸门室的条件及岩性、技术规范要求、开挖方法及前期施工经验。采用手风钻配合履带钻钻孔进行全断面开挖。地质条件差的洞段（断层及其影响带、节理发育洞段），爆破设计按“短进尺、弱爆破、少扰动、强支护、快封闭、勤测量”的原则进行爆破设计。5.2 主要钻爆参数选择尾水闸门室、层均采用手风钻配合履带钻进行全断面开挖的，钻孔直径42mm(90mm)，排炮进尺、类围岩排炮进尺6.08.0 m，特殊洞段、不良地质围岩洞段2.03.0m。5.3 爆破器材选用炸药根据岩性及地下水情况选用乳化炸药或岩石炸药，起爆均采用非电毫秒雷管。5.4 爆破参数表爆破设计的爆破参数见附图。5.5 开挖爆破排炮作业循环时间表3 尾水闸门室、层围岩开挖作业循环时间表（单位：h）工序名称部位（循环进尺）测量放线钻孔装药爆破通风散烟安全处理出渣支护合计、围岩142114316、围岩1421241024注：、围岩喷锚支护滞后开挖工作面，与开挖平行作业，不占直线工期；、围岩喷锚支护紧跟开挖工作面。6 施工进度计划6.1 施工进度分析在地质条件好的地段开挖支护每2天循环3排炮，排炮进尺为6.08.0m , 单工作面月开挖循环45次，进尺7.2m，按单工作面计算，月开挖强度为324m，月开挖方量（按、围岩计算）约2.4万m。、围岩开挖支护每1天循环1排炮，排炮进尺为3.0m , 单工作面月开挖循环30次，进尺3.0m，按单工作面计算，月开挖强度为90m，月开挖方量约0.7万m。6.2 施工进度计划尾水闸门室层从2008年1月1日，开始施工，到2008年2月10日结束，工期为41天。尾水闸门室、层从2008年8月18日，开始施工，到2008年10月20日结束，工期为63天。7 施工资源配置7.1 施工设备配置表4 主要施工机械设备表序号设备名称型号及规格单位数量备注1履带钻台12手风钻YT24台30根据实际需要调整3侧卸装载机柳工台24反铲PC320B，1.2m3台25混凝土喷车麦斯特台16砂浆搅拌机Deguna20TEV台27锚杆注浆机台28混凝土搅拌运输车6m3辆29自卸汽车斯太尔，20t辆1010载重汽车台1材料运输7.2 施工人员配置表5 开挖支护作业劳动力组合表工种队伍管理人员设备运转工钻工炮工支护工驾驶员电工普工合计人数4101081520210798 质量控制措施8.1 施工过程严把“四关”一是严把图纸关，技术员认真复核图纸，了解设计意图，严格按图纸和规范要求组织实施，并层层组织技术交底。二是严把测量关，项目部测量队对工程的设计控制数据进行认真复核，施工队测量组根据复核成果进行测量控制。三是严把材料质量及试验关，对每批进入施工现场的钢材、水泥、砂石骨料等按规范要求进行质量检验，杜绝不合格的材料及半成品使用到工程中。四严把过程工序质量关，实行施工过程的自控检查，开展自检、互检、交接检，每道工序完工经项目部“三检”合格后报请监理工程师复检，上道工序不合格不准下道工序施工。8.2 施工过程质量控制措施（1）加强技术管理的基础工作，施工每道工序严格执行施工质量“三检制”和“联检制”，在三检合格的情况下由项目质检员将检验合格证交给监理工程师，再对申请验收的部位进行联检，在联检合格后，监理工程师在验收合格证上签字后方可进行下道工序的施工作业。（2）加强与业主、监理、设计单位的联系，在施工技术方面取得广泛的合作与支持，并及时解决施工中遇到的技术难题和问题。（3）隧洞光面爆破质量控制：A、钻孔前进行测量放线，精确定位边墙起拱点与顶拱中点，并适当加密顶拱轮廓线放样点。放样的同时，对上一排炮的光爆残孔进行钎孔水平直线率检查，并填写检查记录。B、现场管理人员在钻孔过程中加强造孔质量管理，严格控制钻孔的间排距，尤其是周边孔造孔质量，起爆前应对其钻孔质量进行检查，如钻孔质量不符合要求，责令其整改，或重新造孔，并作好检查记录。周边孔的线装药，药卷必须采用竹片按照装药结构绑扎，严禁无竹片光爆。C、质检人员是施工质量的最后把关，进行每一排炮光爆残孔的检查和统计，并对A、B中的检查记录进行分析评价，对施工过程进行巡查，有不符合要求的施工行为和方法，及时对相关单位及个人提出整改意见并监督其整改，直至符合要求为止。D、技术人员适时跟踪，参与光爆质量分析，提出整改建议，必要时，根据实际情况，对钻爆参数进行优化。