小湾洞挖及支护工程施工

小湾水电站导流隧洞土建及金属结构安装工程（XW/C1-A） 施工技术措施导流洞洞身开挖及支护工程施工一、工程概况小湾水电站1#、2#导流洞均布置于左岸，进口位于狗崖子沟沟口附近，进口底板高程为988.0m；出口位于临时吊桥上游约400m600m地段，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859.592m、978.922m，底坡分别为0.3627%、0.3172%，衬砌断面为1619m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20cm微纤维砼，增设钢筋格构架加强支护。主要洞挖工程量见表1。 导流洞洞身开挖支护主要工程量表 表1项目名称单位渐变段堵头段ABCDEF合计段长m6012017321120956152.51921838.51石方洞挖m331004478525649533056173930569喷C20微纤维砼20cmm378700014450174803980喷C20砼10cmm306840167905000007363喷C20砼15cmm3001340000724858锚杆25,L=3.0m根158278311766017493311684481锚杆25,L=4.5m根95617002179632618202160192014820锚杆25,L=6.0m根320000316004962534229钢筋网6.51515t000025.0800025.08钢筋网6.52020t10.3500.86700022.94.69238.809钢筋格构架0.5榀0000242000242钢筋格构架0.8榀76000001980274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。因此，隧洞进出口洞段、穿越F7等断层破碎带，开挖成洞稳定问题较突出，是洞身开挖的一大难点，为此，施工中将采取有效措施。全洞尤其是对不良地质洞段，严格按“新奥法”工艺施工，开挖钻爆按照“短进尺、弱爆破、少扰动，紧封闭，勤量测”的原则施工，以确保围岩成洞稳定及施工安全。本工程隧洞开挖断面大、地质条件复杂，而且由于进、出口明挖工程量较大、地形较陡，隧洞进、出口施工道路布置困难，导流洞洞身施工大部分只能从增设的进出口两条施工支洞进行，施工强度较高，因此，在洞身开挖施工中将充分利用上下游施工支洞各向两边展开多工作面平行作业，以大型多臂凿岩台车、潜孔钻为主的成套的先进机械化施工设备，组织好洞内各工作面多工序及与明挖施工的平行交叉作业，协调好与进出口明挖施工的干扰问题，进行均衡施工，确保导流洞工程安全、优质、如期完成。 由于导流洞进出口工作面开挖量较大，以及上部施工的干扰，在前期无法开洞口，由施工支洞进入导流洞单向开挖深度较长，施工通风散烟较困难，因此，施工中除充分利用施工支洞外，将在洞身进出口分别打两条通风平洞及竖井，并采用大容量、可逆轴流式通风机进行强力通风，以改善洞内工作条件，促进施工高效顺利进行。二、施工布置1、施工交通 施工交通已基本布置就绪：1）对外交通情况 电站对外交通公路主要有两条：主线为昆明楚雄祥云南涧（小军庄）岔河小湾电站，全线已全面竣工；辅线为凤庆大河小湾电站，全线已于2001年五月建成通车。2）施工支洞布置情况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339.399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。施工支洞布置详见图1，施工支洞特性详见表2。施工支洞特性表 表2支洞名称长度（m）宽高（m）高程（m）路面结构主要作用备注洞口/终点进口上支洞339.8998.07.01019.33/999.811C25砼导流洞上游洞身层开挖支护施工通道正在施工进口下支洞277.16 8.07.01019.33/988.068C25砼导流洞上游游洞身、层开挖支护及洞身砼、进口砼施工通道拟建出口上支洞837.5438.07.01016.15/996.927C25砼导流洞上游洞身层开挖支护施工通道正在施工出口下支洞163.6288.07.01016.15/984.927C25砼导流洞下游洞身、层开挖支护及洞身砼、出口砼施工通道正在施工2）场内交通情况业主提供与导流洞洞身开挖支护施工相关的场内施工道路见表3施工道路特性表 表3序号道路名称长度（km）路面宽度（m）路面结构主要作用备注R1凤小公路场内段9.1710.0砼小团山营地、大沙坝存渣场至下游临时桥、永久大桥右桥头的交通运输通道；且与对外交通辅线公路相连接。业 主 提 供R4左岸导流隧洞施工道路1.4410.0泥结碎石联络进出口工作面的主要通道。R10左岸上游出渣公路5.110.0砼进入进口施工支洞的通道，与对外施工主线公路相连接且与上游临时桥相连5C岔小公路延长线1.010.0砼进入出口施工支洞的通道，与对外施工主线公路相连接。R15岔江至马鹿塘公路11.4310.0砼导流洞进口对外运输主要通道2、施工风、水、电及通讯设施布置1）施工供风根据导流隧洞洞身工程特点及施工需要，在导流洞的进口及出口施工支洞附近各布置相对集中的压气站。压气站采用固定式空压机供风的方式向各用风点供风。进口1号压气站布置在进口施工支洞下游侧，主要承担导流洞上游工作面洞身开挖及支护施工供风，考虑到履带钻机等主要钻孔设备均自带风机，供风系统只供手风钻、轻型钻及喷砼机具等用风，上游工作面洞内施工高峰期用风量为60m3/min。压风站内设置1台20m3/min的电动压风机，1台40m3/min的电动压风机，配4m3储气罐2个，合计供风容量为60m3/min。敷设6主风管进入施工支洞，然后接4支管至洞身各工作面供风。出口2号压气站前期布置在出口施工支洞口下游约300米处的5C公路旁，后期移至临时索桥上游侧，主要承担导流洞下游工作面洞身开挖及支护施工供风，考虑到履带钻机等主要钻孔设备均自带风机，供风系统只供手风钻、轻型钻及喷砼机具等用风，下游工作面洞内施工高峰期用风量为60m3/min。压风站内设置1台20m3/min的电动压风机，1台40m3/min的电动压风机，配4m3储气罐2个，合计供风容量为60m3/min。敷设6主风管进入施工支洞，考虑到施工支洞太长，拟在支洞内设置4m3储气罐1个用以稳定风压，然后接4支管至洞身各工作面供风。1号压气站目前已基本布置完毕，2号压气站目前临时布置完毕，前期用于支洞施工供风，根据导流洞施工进度情况按洞身施工需求分步完善或一次性投入安装均可。洞内供风布置见图1。洞身施工供风系统主要设备见表4，洞身施工供风系统特性见表5。施工供风系统主要设备表 表4编号名 称型号及规格单位数量功率（KW）备 注单 机合 计1空压机VHL-20/8-I20m3台2125125电动2空压机40m3台2电动施工供风系统特性表 表5序号名 称容量m3/min布置地点用风点风管规格风管长度（m）主管支管主管支管1进口1号压气站60导流洞进口施工支洞旁导流洞上游工作面洞身开挖643505002出口1#号压气站60导流洞出口施工支洞下游5C公路旁导流洞上游工作面洞身开挖6412005002）施工供水上游洞身施工供水：利用上游工作面供水系统已接至进口施工支洞口的水包分支，其中一根4管作为主管通过上游施工支洞引水至导流洞洞内工作面,洞内支管根据具体情况采用3管和2.5管。出口供水系统：利用下游工作面供水系统已接至下游临时索桥左桥头的水包分支，向下游用4管作为主管进入施工支洞，洞内支管根据具体情况采用3管和2.5管。洞内供水布置见图1。供水系统特性见表6。 供水系统特性表 表6序号部位起 止 点供水量m3/h管径管长（m）1上游洞身进口水包-2#导流洞岔口-1#导流洞岔口6043502导流洞岔口-洞内各工作面603/2.510003下游洞身出口水包-2#导流洞岔口-1#导流洞岔口60412004导流洞岔口-洞内各工作面603/2.57503）施工供电照明施工供电施工电源：导流洞进口从已建成并投入使用的上游施工支洞口的2#开关站搭火；出口从业主提供的下游临时桥左桥头10KV终端杆搭火，并在临时桥头建开关站，开关站受上部其它标段施工影响需保护。根据电力负荷计算和负荷分配情况，隧洞施工设置分电开关2个。洞内供电布置方案已获批准，详见华监（XW/C1-A）-JS2002-015及JS2002-012号文。 无功补偿为提高施工供电质量，使功率因数不小于0.85，这已经在开关站内用电容进行了补偿。事故备用电源事故备用电源仅考虑隧洞排水及照明用电，因此拟选用两台250KW柴油发电机，分别设于上、下游1#2#变配电所，当供电线路发生电网停电事故时，通过开关切换接通洞内400V系统，实现备用电源供电。施工照明地下开挖支护及钢模台车浇筑砼工作面采用220V照明线路，用防潮型灯具照明。3）施工通讯设施隧洞开挖支护施工在进、出口调度室内各设一部TC124程控电话交换总机，进、出口共安装28部场内有线电话，供隧洞内各施工点、工程部各生产调度室的通讯联络，并配备部分对讲机以保持局部范围内的联络。施工通讯布置见图1。3、施工通风及排水系统1）施工通风导流洞工程的施工期通风问题是比较关键的问题，关系着导流洞工程的施工进度、施工质量、施工安全、施工环境和文明施工。由于进、出口明挖受上部干扰的影响，施工进度计划滞后，进、出口间的边坡受上部施工的影响难以进行施工布置，两条施工支洞较长，特别是出口支洞长达830多米，导流洞工程施工期的通风散烟难度非常大。根据工程的实际情况和周围条件，导流洞工程开挖阶段以机械通风为主，另为保证通风效果和洞内良好的通风条件，拟在进口增设一条长约100米的2X2m的通风支洞与1#2#导流洞分别虚交于进口上层施工支洞附近，通风支洞口分别选在0#山梁的低线公路上，尽可能避开上部的施工干扰，具体位置现场确定；出口利用EL1050.48高程的PD48地质探洞向前延伸约20米到达2#导流洞上部，作为通风平洞；通风平洞与1#2#导流洞虚交的位置分别开挖一条1.5m直径的通风竖井与导流洞贯通通风；出口另在原定施工支洞附近的中线公路上打一条近100米的通风支洞与出口施工支洞虚交于支0+380附近，与施工支洞虚交的位置开挖一条1.5m直径的通风竖井与施工支洞贯通通风。进、出口施工支洞开挖到主洞后，分别往进口、出口打2X2m的小导洞与进、出口贯通，作为辅助通风。为尽早改善洞内通风条件，进、出口施工支洞开挖至主洞后，1#导流洞上下两个工作面都以开挖导洞为主，全线贯通后再进行扩挖及支护。通风支洞布置图及支洞具体方案另报。根据以上布置以及开挖作业程序，结合洞内各阶段通风的需要，拟将进出口洞内通风各分四期布置：第期为进出口施工支洞开挖机械通风；第期为导流洞进口段与2#、3#通风竖井贯通后，及出口段与4#、5#通风竖井贯通后，洞身层施工的机械通风；第期为导流洞进、出口开挖完毕，全洞未贯通前，洞身层施工的机械通风；第IV期为导流洞层全洞贯通后，自然通风。第期通风：进口：在进口施工支洞洞口布置1台1500m3/min轴流式风机，在支0+290.000桩号再设一台1500m3/min轴流式风机，接力通风，供施工支洞施工通风。通风用1.0m直径风管接至工作面，采用正压通风。出口：在出口施工支洞洞口布置1台1500m3/min轴流式风机，考虑到线路太长，一级通风不能满足需要，在支0+780.000桩号再设1台1500m3/min轴流式风机，接力通风。通风用1.0m直径风管接至工作面，采用正压通风；另在支0+380处的5#通风竖井口布置一台1500m3/min轴流风机抽风，辅助通风。开挖面附近增加风扇辅助通风。为减少洞内烟尘，爆破后辅以洒水降尘等措施。第期通风：II期通风各工作面仍然采用正压通风，在I期通风的基础上增加如下设施：进口支洞到达主洞后，在进水口下游山脊1019高程打一条2X2m平洞穿过两条导流洞的上部，利用竖井贯穿两条导流洞，在井口分别布置一台1500m3/min轴流式风机抽风，后期超前打通1#导流洞进口小导洞，利用小导洞进风辅助通风。通风用1.0m直径的风管从施工支洞接至主洞后分岔接至上、下游工作面，风管岔口处加转换阀。出口利用EL1050.48高程的PD48适当延伸作为通风平洞，用两条竖井与两条导流洞贯穿，在竖井口分别布置一台1500m3/min轴流式风机抽风；通风用1.0m直径的主管从施工支洞接至主洞，再用1.0m直径风管分岔接至上、下游工作面，风管岔口处加转换阀。第期通风：进口利用一层开挖完毕后的1#、2#导流洞口进风，洞口各布置1台1500m3/min轴流式风机，分别供进口部位1#、2#导流洞工作面施工通风，通风用1.0m直径的风管直接接至工作面，采用正压式通风。同时撤出原施工支洞内的进风管；废气从2#3#通风竖井中抽出。出口利用出口施工支洞及开挖完毕后的导流洞出口（出口明挖未完成，出口与外界先用小导洞贯通）进风，洞口各布置1台1500m3/min轴流式风机，分别供出口部位1#、2#导流洞工作面施工通风，通风用1.0m直径的风管直接接至工作面，采用正压式通风。同时撤出原施工支洞内的进风管；废气从4#5#通风竖井中抽出。第期为导流洞层全洞贯通后，自然通风。第、期洞内施工通风布置详见图2-a、2-b、2-c、2-d、2e、2-f。通风系统特性及设备见表7。 通风系统特性及设备表 表7名称型号、规格电机功率（KW）通风量（m3/min）数量轴流式通风机TF88-129015008台风管1000mm20002）洞内施工排水系统开挖期洞内施工废水及地下渗水采用潜水泵分别汇水，上下游各集中到一个主泵站再分别从上下游施工支洞排除。导流洞层开挖时，主泵站设置于上部施工支洞；导流洞、层开挖时，主泵站设置于下部施工支洞，主泵站距离2#导流洞边约8m，主泵站内开挖一20m3集水坑，上下游工作面的主泵站各配置2台100 m3/h离心水泵分别将水抽至进出口施工支洞洞口沉淀池处理合格后排放。主洞内各开挖工作面设一移动式泵站，由潜水泵将工作面积水抽至移动水箱后，抽至主泵站。进口排水主管采用6管，支管采用4或3管（考虑到过F7断层将遇到大量渗水）；出口排水主管采用4管，支管采用3或2.5管；为保护当地生态环境，在施工支洞口附近及导流洞进、出口明渠基坑内设沉淀池，对污水处理后集中排放。导流洞位于地下水位线以下，开挖过程中，在断层或其交汇带等处可能会有较集中的渗水发生，应配备足够的备用水泵，保证渗水发生时，能够及时有效地排出。洞内排水系统设备表见8。洞内排水系统设备表 表8序号名称型号流量（m3/h）功率（KW）扬程（m）数量（台）1离心水泵SLW80-160（I）10015326（2台备用）2污水泵2PW431534203潜水泵QS40-30/2-55405.530304、弃渣场本工程业主提供可使用弃渣场有：左-号弃渣场，堆渣高程1050m1150m；左-弃渣场，堆渣高程987m1050m；右岸大沙坝沟存渣场，堆渣高程1008m1200m。碴料分层进行堆筑，层厚不大于10m，堆渣边坡为1:1.3。本工程各弃碴场特性见表9。弃碴场特性表 表9序号名 称存 料 来 源1左-弃渣场导流洞上游部分洞挖的有用料2左-弃渣场导流洞上游部分洞挖无用料3大沙坝沟存渣场导流洞下游部分洞身开挖的有用料4大沙坝沟存渣场（存渣区上游侧）导流洞下游部分洞身开挖的无用料5、砂石骨料、砼供应1）砂石料供应根据合同要求，2002年9月30日以前所需砂石料考虑利用开挖料自行制备。2002年10月1日以后砼用砂石料由业主的右岸砂石加工系统供应，喷砼用砂石料则由自己的砂石系统供应至完工。根据导流洞工程施工技术要求，洞内喷砼必须采用湿喷法施工工艺，所有导流洞工程喷砼必须加瓜米石。进口先人工在马鹿塘沟中线路段的存砂场筛分一部分瓜米石，同时在马鹿塘沟下渣场安装一台振动筛分天然河沙中小石和部分碎石机生产小石。出口主洞开挖及支护根据施工总进度安排要到2003年初开始，此时右岸砂石、砼系统已经投产，瓜米石可从右岸砂石系统购买。进出口工作面的用砂全部采用江砂。2）砼供应根据合同要求，2002年9月30日以前所需砼考虑自行制备。2002年10月1日以后由业主右岸砼系统供应，导流洞工程全部喷砼自行制备至完工。为满足工程需要，拟在导流洞进、出口各布置一个砼系统，以满足导流洞洞身施工喷砼支护及零星砼的施工需要。进口喷砼拌和站利用一局现有的拌和站移至马鹿塘沟下渣场（1#变压站附近）作为进口喷砼及砼拌和站，生产能力25m3/h。出口利用岔小线5B合同段K66+550外侧的拌和站进行改造形成导流洞出口的喷射砼拌和站及砼拌和站，生产能力25m3/h。6、环保设施在进、出口施工支洞口分别设置污水沉淀池。按本工程合同条款的规定和监理工程师的指示，做好施工弃碴的治理设施。在施工现场设置移动厕所。三、洞身开挖支护施工1、洞身施工总程序1）两条导流洞洞间开挖支护平行作业，洞间各爆破工作面应错开至少20米。2）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10.5 m；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。导流洞洞身施工总程序见如下框图所示：施工准备工作进口施工上支洞 出口施工上支洞2#导流洞上游I层 1#导流洞上游I层 2#导流洞下游I层 1#导流洞下游I层 开挖支护 开挖支护 开挖支护 开挖支护进口施工下支洞 出口施工下支洞2#导流洞上游层 1#导流洞上游层 2#导流洞下游层 1#导流洞下游层 开挖支护 开挖支护 开挖支护 开挖支护2#导流洞上游层 1#导流洞上游层 2#导流洞下游层 1#导流洞下游层 开挖支护 开挖支护 开挖支护 开挖支护导流洞洞身开挖支护结束洞身纵向开挖支护施工总程序见图32、洞身开挖支护方案1）常规洞段施工方案常规洞段共1386米，占导流隧洞洞身开挖总开挖段长的75.4%。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4：A、洞身第层开挖施工程序：中导洞超前23排炮，两侧及上部扩挖跟进，一次支护滞后20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。一层两侧边墙底板以上2.5米范围内超挖20cm，为二层潜孔钻造预裂孔提供最小操作空间；超挖部分在砼衬砌施工时用砼回填。B、洞身第层开挖施工程序：边墙用QZJ-100型潜孔钻一次预裂爆破到底板高程，液压潜孔钻垂直钻孔梯段爆破。一次支护滞后20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。C、洞身第层开挖施工程序：两侧边墙在层开挖时已预裂到底，层采用凿岩台车全断面开挖，底部光爆，一次支护滞后20米进行，与后循环开挖平行作业，类围岩视危岩情况进行局部支护。施工方法1#、2#导流洞层导洞、层开挖各工作面均采用一部三臂液压凿岩台车为主的大型机械化钻爆法作业，出碴主要采用3m3 侧卸装载机配15t自卸车运输。层扩大开挖采用人工在三层平台架上610台手风钻钻爆。层开挖各工作面采用24台QZJ-100型潜孔钻造预裂孔超前爆破，液压潜孔钻钻主爆孔梯段爆破跟进，出碴采用4m3 正铲配20t自卸车运输为主，辅以3m3 侧卸装载机配15t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；挂网及安装锚杆人工在平台车上或在三层平台架子上进行。洞身开挖料运至指定渣场。施工成型后按设计要求及时埋设观测设施，定期观测。导流洞一般洞段开挖工艺及方法见图5a、图5b。2）堵头段开挖支护方案 堵头段位于导1#0+3760+436及导2#0+4600+520，地质情况良好，属I或II类围岩，每个堵头长60米，包括一个20米的平段及7.85米和32.15米两个渐变段。堵头段施工程序及方法与上述常规洞段开挖支护施工程序类似，分层线与常规洞段相适应。第I层开挖86中导洞超前23排炮，周边扩挖跟进，一层两侧边墙底板以上2.5米范围内超挖20cm，为二层潜孔钻造预裂孔提供最小操作空间；II、III层开挖边墙一次预裂到底部等。3）一般V类围岩不良地质段及出口段开挖支护方案一般V类围岩段及出口段共152米，占导流隧洞洞身开挖总开挖段长的8.3%。其中出口不良地质段根据地质资料显示分别为：1#导流隧洞K0+817K0+859.592段42.6米及2#导流洞K0+959.000K0+978.922段19.9米共计62.5米长。一般V类围岩洞段及出口洞段采取同样的施工程序及方法施工，爆破参数根据具体地质情况作相应调整。施工程序一般V类围岩洞段及出口洞段横断面开挖程序见图6：A、洞身第层开挖施工程序：I层采用4.55.2中导洞起先，顶拱打超前锚杆超前支护，弱爆破、短进尺扩挖，一次支护紧跟掌子面。若中导洞揭露的地质较差（断层破碎带），顶拱改用超前小导管预注浆超前支护，扩往采用先扩挖一边，支护完后再扩挖另一边的方法，一次支护增加部分预应力树脂锚杆，并按设计增设钢筋格构架。程序框图如下：不良地质地段洞身第层开挖施工程序4.55.2中导洞超前开挖前超前锚杆或超前小导管预注浆（遇断层时）对顶拱加固两侧及上部扩挖、初喷5cm厚的微纤维砼一次支护:挂网、喷微纤维砼、格构架支撑安设径向系统锚杆下一轮循环B、洞身第层开挖施工程序：中部潜孔钻垂直钻孔拉槽超前，两侧保护层（厚度为4m）手风钻分层扩挖跟进，边墙光爆，逐层开挖逐层及时进行一次支护。C、洞身第层开挖施工程序：凿岩台车全断面开挖，周边光爆。开挖后及时施作一次支护。施工方法一般V类围岩洞段及出口洞段层开挖以三臂凿岩台车钻孔为主，周边孔采用密孔、小药量、隔孔装药光爆，3m3装载机配15t自卸车运输；层中部开挖各采用一台液压履带式潜孔钻造孔机梯段爆破，两侧保护层采用手风钻分层开挖，出碴采用3m3 侧卸装载机配15t自卸车运输；层开挖各工作面均采用一部三臂液压凿岩台车为主的大型机械化钻爆法作业，出碴主要采用3m3 侧卸装载机配15t自卸车。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。洞身料运至指定渣场。各层施工成型后按设计要求及时埋设观测设施，每排炮观测一次，及时反馈观测信息，如围岩变形速率陡增，及时衬砌顶拱砼。导流洞不良地质洞段及出口段开挖工艺及方法见图7。4）渐变段开挖支护方案1#、2#导流洞进口渐变段长均为30m，相应桩号范围均为导0+000导0+030，渐变段底板为水平段。开挖断面尺寸从洞口25.423.2的方形断面渐变到末端20.423.2的城门洞形断面；渐变段边墙、顶拱进行系统锚杆+挂网喷微纤维砼、并增设钢筋格构架加强支护。渐变段主要分布少量弱风化和卸荷岩体，围岩岩性主要为黑云花岗片麻岩（MV-1）夹少量片岩，块状和次块状岩体，IV级结构面的小断层（f）和挤压面（gm）较发育，主要有四组节理相互切割，围岩多具微透水性，属IV类围岩，围岩稳定性较差；加之渐变段最大开挖跨度达25.4米，且顶部大部分平直，未形成拱；所以开挖成洞稳定问题较突出；为此，渐变段施工中应采取有效超前加固措施，防止洞顶塌落，隧洞开挖严格按“新奥法”工艺施工，开挖钻爆按照“先支护（强支护）、短进尺、弱爆破、少扰动，快封闭，勤量测”的原则施工，以确保围岩成洞稳定及施工安全。开挖前的洞顶围岩超前预加固方案开挖支护施工开始之前必须完成以下超前加固工作:A、由于渐变段所处位置岩石破碎，IV级结构面较为发育，多组节理相互切割，围岩自稳性较差，为有效的稳定开挖面，拟对1#2#导流洞渐变段洞顶以上6米左右范围进行超前预注浆加固,灌浆孔布置在导流洞渐变段正上方的进口改线公路EL1036平台上,沿洞轴线方向呈辐射状布置七排孔,孔底分别落在0+002、0+006、0+010、0+014、0+018、0+22、0+026桩号，每排布孔911个，间距3米，孔底排距4米，呈梅花形布置。灌浆自上而下分三段进行，上面两段各10米，采用0.30.5Mpa的小压力灌浆，主要为固壁作用；平台20米以下为第三段，第三段为主要加固段，灌浆压力取1Mpa，灌后在洞顶形成一610米厚的主要加固层，加固层两侧各向开挖边线外延伸35米。B、由于渐变段跨度大，大半部分顶部平直，仅两侧起拱，开挖后围岩难以自稳，所以顶部除了灌浆加固外，拟采用悬吊锚筋桩从上部将洞顶拉住，具体方法如下：灌浆后对灌浆孔进行扫孔处理，然后在孔内安装至少25米长的325锚筋桩,锚筋桩伸入洞顶50cm，便于洞挖支护挂网及格构梁施工。C、为避免洞顶岩体发生整块下滑的危险，在EL1016平台和EL1036平台之间的开挖边坡上布置两排40米长1800KN锚索施加侧向压力。渐变段开挖前围岩超前加固方案见图8。渐变段的开挖程序渐变段横开挖程序见图9： A、渐变段第层开挖施工程序： 2X2小导洞超前探明地质情况，“双侧壁导坑法”分区开挖，短进尺、小药量、弱爆破，视围岩地质条件及超前预注浆加固效果采用1-2m一个循环，周边一般光爆。中壁墙的拆除，必须待围岩完全稳定后方可进行。导坑开挖每次循环进尺1.5米。开挖后立即进行一次支护。施工程序如下：2X2小导洞超前探明地质情况开挖前超前锚杆对顶拱加固两测壁开挖、初喷5cm厚微纤维砼一次支护:挂网、喷微纤维砼、格构架支撑、径向系统锚杆中壁墙开挖、初喷5cm厚微纤维砼一次支护:挂网、喷微纤维砼、格构架支撑、径向系统锚杆C、渐变段第层开挖施工程序：边墙上部4m先手风钻预裂爆破，中间潜孔钻垂直钻孔梯段爆破拉槽超前，两侧预留保护层凿岩台车水平扩挖（或手风钻分层扩挖）跟进，边墙光爆，保护层厚度3m。开挖后立即进行一次支护。D、洞身第层开挖施工程序：凿岩台车全断面开挖，周边光爆。开挖后及时施作一次支护：挂网、喷微纤维砼、锚杆、格构架支撑。施工方法灌浆孔钻孔在EL1036平台进行，施工采用QZJ-100B型潜孔钻造孔，灌浆泵灌浆，人工配合5T汽车吊安装锚筋桩。I层开挖阶段每个开挖循环前先作超前锚杆加固；开挖采用液压凿岩台车造孔钻爆作业，出碴主要采用3m3 侧卸装载机配15t自卸车运输。层中部开挖各采用一台液压履带式潜孔钻造孔机梯段爆破，出碴采用3m3 侧卸装载机配15t自卸车运输；两侧保护层采用凿岩台车水平扩挖或手风钻分层开挖。III层开挖采用凿岩台车水平开挖，周边光爆，出碴采用3m3 侧卸装载机配15t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。开挖料堆入上游指定渣场。导流洞渐变段开挖程序及方法见图10。 另：为改善渐变段开挖断面围岩受力条件，提高围岩自稳能力，顶拱开挖断面建议采用弧形。5）F7断层开挖支护方案另见专项施工技术措施3、渐变段洞顶超前加固工艺及措施按图9所示方案进行渐变段顶部围岩超前预加固施工。1）洞顶超前围岩预注浆灌浆孔孔底间排距3X4m，梅花型布置，每孔从上往下分三段灌注，一、二段为平台往下各10米，剩余部分为第三段，每孔灌浆结束后及时扫孔安装锚筋桩。灌浆施工程序为：施工准备测量放线钻I序孔灌浆钻II序孔灌浆施工结束钻孔按照灌浆程序分序进行，采用QZJ-100型轻型凿岩钻机一次成孔。孔口位置与设计位置的允许偏差为5cm；孔底位置偏差应小于孔深的1%。灌浆参数：A、孔底间排距为3X3m，梅花形布置，孔深入岩27.330.7m，跳孔分两序施工，I序孔钻灌完毕后进行II序孔的钻灌。B、固结灌浆压力及分段：每孔灌浆自上而下分三段钻灌，I、II段灌浆主要为护壁及止浆作用，灌浆压力取0.30.5Mpa；第三段为洞顶主要加固区，灌浆压力增加到1MPa。C、灌浆采用水泥浆液，灌浆水灰比：等级为1：1、0.5:1两级。D、其余参数见设计图纸。灌浆塞采用橡胶球制作，安放于孔口1.5m以下,浆液循环方式采用孔口循环（即填压式）。每序灌浆顺序为先灌内圈孔，后灌外圈孔；先注轴线孔，后注边线孔；先注无水孔，后注有水孔。如遇串浆或跑浆，则可间隔一孔或数孔灌注。注浆达到结束标准时，持续灌注30min后，该孔灌浆段工作即可作为结束；下段孔必须在上段结束待凝以后才能冲孔、继续钻灌。注浆结束条件A、单孔结束条件：注浆压力达到设计终压，单耗小于 0.4L/min。B、全段结束条件：所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注情况。法封孔，并将孔口抹平，封孔情况需记录备查。2）洞顶锚筋桩工艺流程如下： 浆液制备施工准备 扫孔 清孔 安装锚筋 注浆管注浆 安装完毕 杆件加工、运输灌浆孔(孔径110mm)灌浆结束48小时后进行扫孔；扫孔结束后及时进行风水联合冲洗：往孔内加水，水管用塑料管伸至孔底以上0.5m处，用0.3Mpa以上水压力，人工上下抽动，孔口返清后，在下入一根硬塑料管至孔底0.5m，通风进行吹洗，风压大于0.5Mpa。钻孔冲洗完毕后，及时安装锚筋束，锚筋束整体除尘、锈后用人工辅助吊车下束，分节在孔口焊接，焊接方式为单面搭接焊，焊接长度为25cm，接头错开至少1m。注浆管内径为1618mm，插入锚筋孔内的长度不宜小于500mm。由于孔径较锚筋大得多，注浆不必使用排气管。锚筋及注浆管安装完毕后开始注浆。注浆完毕后，孔口加楔固定封严，砂浆终凝前不允许扰动。3）洞脸边坡锚索施工工艺如下： 钢绞线下料 除锈 编束组装 质检 穿锚索排气、灌浆管检查（内锚段） 放线钻孔、冲洗固结灌浆、扫孔浇筑锚墩砼制浆、灌浆（内锚段）外露索体保护安装锚具张拉锁定、记录检查排气、灌浆管（自由段）制浆、灌浆记录质检外锚头防腐。 造孔根据锚索孔位参数，由专业测量人员放点，孔位误差10cm。 用QZJ-100B宣化钻造孔，成孔孔径为110mm，用垂球校正钻机的架设走向及倾角，用孔位测斜仪每5m检查一次，严格控制钻孔轴线与设计轴线的偏差，及时准确做出锚索造孔记录；孔深严格按要求确定；钻孔时，如遇反风反水严重减少时，说明岩石破碎，渗水量大，则进行固结灌浆。锚孔围岩固结灌浆 固结灌浆采用单孔循环灌浆，灌浆压力在0.20.4Mpa，灌浆前用0.2 Mpa的风压吹孔,清除孔内岩粉、岩屑、及裂隙填充物，灌浆水泥采用52.5普通硅酸盐水泥，水灰比由2.3:1、1.7:1、1:1、0.7:1四级构成，浆液配合比由稀变浓逐级改变，当连续下浆量超过400L（同一水灰比）时，可越级变浓，当单耗小于 0.4L/min，持续30分钟后，结束该孔灌浆，记录员详细准确的做好灌浆记录，若串孔严重，上报监理工程师，采取相应补救措施。扫孔 灌浆结束3天后，扫孔到设计孔深，不得破坏水泥结石，用风、水联合清洗，孔内不留残渣、岩石等，并用木塞将孔口封堵，以免杂物进入，在孔口标明孔号、孔深，便于确认和安装锚索。锚索制作A、下料长度LL=L1+Lc+L0L1岩锚孔深、Lc砼垫墩及锚具高度、L0富裕长度 B、下料 锚索制作在钢筋加工厂加工，锚索下料长度根据设计或实际测量孔深加张拉所需长度进行加工。把钢绞线人工拉伸后，用米尺准确量出下料长度后，由切割机切割，长度误差控制在10cm，不许出现短欠和毛头。 除锈编束全部钢绞线顺直排列，用钢丝刷及砂纸逐根除锈后，放在加工平台上，不得扭曲和交叉，在内锚固段每隔2m放一隔离架，适当捆绑，以张拉时能使铅丝自行绷断为宜，编束完成后，检查无误，用胶布适当缠裹，以免锚头散开，用细铁丝把20mm的硬质塑料管与锚束适当绑扎，灌浆后，稍加用力和索体分离，加工完毕，编号后，请监理工程师验收。内锚段注浆 采用硬质塑料管作为排气管和灌浆管，内锚段尾端必要时设止浆环。内锚段排气管伸至孔底，注浆管伸过止浆环；自由段排气管伸至内锚段尾端。注浆前，再次检查锚孔深度是否达到设计要求，将索体平顺入孔，不得扭曲和旋转，锚束达到设计孔深后，检查设备管路无故障后，采用52.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.4:1的水泥浆液，掺加适量铝粉和早强剂，注浆标准采用定量法控制。孔口垫墩内锚固段灌浆后，孔口用水泥纸堵塞，72小时不得扰动，孔口垫墩采用砼预制垫墩，由导向管、钢垫板及螺旋筋等组成，砼标号不低于C30。安装垫墩前，应清除孔口松渣，使预制垫墩与基岩面紧密相贴，其缝隙用同标号砂浆充填。锚索张拉A、所用张拉机具，统一标定，千斤顶和压力表配套检验，并将率定成果绘成曲线，作为施工依据。B、采用0VM锚固体系，配套张拉设备：千斤顶、工作锚、限位板、工具锚。限位板安装在工作锚与千斤顶之间，千斤顶的前端止口应对准限位板，保证锚孔对中。C、锚索张拉分三个阶段进行，包括预张拉、张拉、补偿张拉、相邻锚索间隔张拉。D、预张拉：锚索正式张拉前，用YKD180型千斤顶，施加50KN的定位荷载，对钢绞线逐根对称张拉，使各部接触紧密，钢绞线完全平直，每根钢绞线预张拉吨位均匀一致锁定在工作锚板上。E、张拉张拉分段进行，张拉过程：025%P75%P100%P110%P，P张拉控制吨位在张拉过程中，加荷、卸荷均匀，同时测出伸长值，并做出详细记录。F、补偿张拉在首次张拉以后，进行补偿张拉，达到设计吨位后锁定。封孔灌浆和锚头封闭a)补偿张拉达到设计要求后，为了减少预应力损失，对张拉段尽快灌注砂浆，注浆材料采用灰砂比1：0.51.0，水灰比0.40.5:1。b)进浆管插入内锚段末端，排气管设在导向管上，当回浆浓度和进浆浓度相同后，结束灌浆。c)当水泥砂浆达到设计强度后，用手提式切割机割除锚头外露钢绞线，预留至23cm，用水泥砂浆封闭。4、开挖施工工艺及措施1）开挖工艺流程、类围岩段（包括堵头段）开挖施工工艺流程见如下框图所示：开挖施工工艺流程框图开挖准备测量放线 钻孔装药爆破通风散烟、洒水除尘安全处理出碴、清底延伸风水电线路，转入下一循环 、类围岩及地质条件较差段开挖施工工艺流程见如下框图所示：开挖施工工艺流程框图开挖准备测量放线超前支护钻孔 装药爆破 通风散烟、洒水除尘 安全处理 平碴 一次支护 出碴、清底 延伸风水电线路，转入下一循环 2）主要工艺作业措施测量放线：导线控制网由联营体机关测量组的专业测量人员负责提供，每个月进行一次测量检查、复测，确保测量控制工序质量。钻孔作业前由厂队测量工配合技术员定出开挖断面中线、水平线和断面轮廓，用油漆标出炮眼位置，隧洞的直线段可采用简易的串线法放样，两吊线的间距不小于5米，延伸长度应小于20米，曲线段应用仪器放样。施工完毕后进行断面测量，断面测量的间距一般为5米，对断面变化较大的部位，可适当加测断面。断面测量各测点的误差相对于洞轴线50mm之内。钻孔作业：由熟练的凿岩台车或潜孔钻技工严格按照钻爆设计图进行钻孔作业。各钻手分区、分部位定人定位施钻，实行严格的钻手作业质量经济责任制。每排炮按“平、直、齐”的要求进行控制，水平周边孔偏差不得大于5cm，爆破孔偏差不得大于10cm。当开挖面凸凹较大时，应按实际情况调整炮眼深度，并相应调整装药量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底在同一垂直面上。钻眼完成后，由值班质检员按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻。装药爆破：洞室层和层开挖，炮工在技术人员的指导下按钻爆设计说明书进行作业，炸药选用4#抗水铵锑炸药；爆破崩落孔药卷直径43mm和35mm，连续装药，周边孔选用25mm直径药卷，间隔装药，均用砂袋堵塞；装药完成后，由技术员和专业炮工分区分片检查、按设计联结爆破网络，保证准爆齐爆。洞室层梯段开挖，预裂孔使用4#抗水铵锑炸药，药卷直径35mm，间隔装药；主爆孔炸药选用2#岩石乳化炸药，药卷直径65mm，柱状装药，毫秒微差爆破。初拟导流洞开挖钻爆设计见图11。通风散烟及防尘：施工支洞及导流洞上部开挖过程中，利用通风竖井及平洞内轴流通风机进行强力正压通风。配置监测气体浓度的仪器仪表以及报警信号系统，开挖面爆破后进行人工洒水降尘。安全处理、清底：出渣前人工配合0.7m3反铲处理掌子面及顶拱安全。出碴后再次进行安全检查及处理，并用反铲扒除工作面积碴，为下一循环钻爆作业做好准备。3）其它工艺作业措施对洞身不良地质条件段，除上述一般洞段的施工工艺及方法外，还采取如下措施：地质探测在开挖过程中，加强地质跟踪及预测，利用导洞开挖超前探明围岩性状及情况，以便调整采取恰当的施工程序及措施，确保围岩稳定。超前支护洞身类围岩段及断层破碎带、进出口洞段开挖前，初步拟采用超前锚杆、42直径，长L=46m小管棚预注浆等支护措施，以增强围岩自稳能力，确保施工安全。开挖钻爆钻爆按照“