引水发电洞竖井开挖方案

1、目录一、工程概述11.1工程简介11.2工程地质与水文条件11.3工程量估算1二、编制依据2三、施工总体布置与规划23.1渣场规划23.2施工道路布置23.3施工风水电布置23.4材料、设备场地布置3四、施工准备与施工方案34.1施工准备34.2施工方案3五、施工工序与工艺说明85.1导井开挖工序与说明85.2竖井扩挖施工工序与说明9六、竖井支护工程96.1锚杆96.2喷射混凝土施工10七、施工控制措施137.1开挖质量控制措施137.2雨天施工措施13八、安全技术措施148.1爆破安全保证措施148.2爆破作业区警戒措施148.3爆破安全作业注意事项15九、竖井开挖与支护施工资源配置15十、

2、施工进度计划16一、工程概述1.1工程简介涔天河水库扩建工程坝址位于湘水支流潇水上游涔天河峡谷出口处，永州市江华瑶族自治县东田镇境内，下距东田镇和江华县城分别为3km和12km。本工程是以灌溉、防洪、向湘江下游长株潭河段补水为主，兼顾发电、航运等综合利用的大型水利水电工程。水库正常蓄水位为313.0m，总库容为15.1亿m3。枢纽工程由钢筋混凝土面板堆石坝、1#泄洪洞、2#泄洞、放空洞、发电引水洞、电站厂房和灌溉渠首等主要建筑物组成。发电洞布置在右岸、大坝右坝头与1#泄洪洞之间。分层取水进口，底板高程256.5m，洞径9.5m，纵坡i=0.5%，出口中心线高程215.0m，引水隧洞进口至岔管总

3、长478.7m。引水发电洞闸门竖井布置在进口0+0260+045桩号段之间，其开挖顶高程为EL300m，底高程为EL265.7m,开挖尺寸为6.4X15.4m。工程地质与水文条件1、地质条件：引水发电洞进口地形陡峻，平均坡度45。岩层产状N31ENWZ20。25，走向与洞轴线交角41。洞脸边坡高达75m，上部为强风化岩体，受节理、层面切割影响，存在掉块与局部塌滑问题。K0+011.1K0+043.1处受断层F71切割，围岩呈碎裂结构状，自稳条件差，为WV类围岩。由于断层带透水性较好，且水量较丰富，故存在渗水、塌方等问题。2、水文条件：沿线地下水主要为基岩裂隙水，据钻孔ZK48、ZK121、ZK

4、132揭露，沿洞线地下水位与地形线形态相似，除进口处地下水位略低于隧洞底板外，其余洞段地下水位高于隧洞顶板约1748m。据钻孔压水试验成果,洞身段弱强风化岩体为弱中等透水性，微风化岩体为弱透水性。工程量估算引水发电洞闸门竖井开挖主要内容包括准备工作、场地清理、钻孔爆破、土石方运输和堆存、完工验收前的维护以与按监理人指示对废弃的渣场进行清理等工作。主要工程量见下表1-1表1-1竖井施工主要工程量表序号项目单位工程量备注1土石方开挖m33450225锁口锚杆根30L=4.5m325系统锚杆根720L=4.5m4钢筋网片m214706.520cm5喷砼m21470喷C20砼20cm厚注：工程量以实际

5、发生量为主二、编制依据(1)爆破安全规程GB6722-2011；(2)水利水电工程施工通用安全技术规程SL398-2007；(3)水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规XDL/T5389-2007；(4)水利水电工程锚喷支护施工技术规XSL377-2007；(5)水利水电工程物探规程SL326-2005；(6)水工建筑物水泥灌浆施工技术规XDL/T5148-2012；(7)施工蓝图与设计要求；(8)合同文件。三、施工总体布置与规划渣场规划本次竖井开挖施工采用1.6m?反铲与侧翻装载机配合20t自卸汽车在竖井下部装渣，再由自卸汽车运至监理指定雾江滑坡体压脚弃渣。施工道路布置根据现场查看，很难修建通

6、往EL300高程引水发电竖井开挖施工平台道路因此本次竖井开挖不修建到EL300高程的施工道路，开挖所需机械设备可在EL300施工平台上方EL324道路上采用汽车吊吊运至施工面。出渣道路为已建好引水发电洞进口段接老坝右岸道路至监理指定的雾江滑坡体压脚弃渣。施工风水电布置1、施工用风在EL324公路布置一台20m3移动式空压机，供引水发电洞竖井开挖。2、施工供水供水池布置于2#泄洪洞正上方EL324公路附近，砖砌水池，主供水管道采用75钢管，为方便施工，在竖井口附近再布置一个2m3循环水池。3、施工用电电力取自EL324高程平台附近配电室。4、施工照明在引水发电洞竖井外采用2盏500瓦卤化物灯照明

7、，竖井内安装36V低压灯，间距分别为5m-10m。3.4材料、设备场地布置引水发电洞竖井洞内支护根据施工方法和施工条件制作相应的施工平台：用于喷混凝土、锚杆、钻孔、注浆、安装等施工作业场所。竖井开挖支护所用材料包括钢筋、水泥、砂等，根据现有地形与设计图纸，在开挖支护期间，原材料与喷锚设备堆放在已完成的EL324公路平台上，锚杆在材料堆放平台加工完成后，人工配合机械至运输施工区域进行安装。四、施工准备与施工方案施工准备1、测量放样确定开挖边线和开挖X围。2、采用汽车吊将施工所需机械设备吊运至施工作业平台。施工方案4.2.1施工方案综述本次闸门井竖井开挖主要为W类围岩，且有断层等不良地质带存在，从

8、现场EL300m查看闸门竖井时，发现竖井开挖轮廓线下游侧周边岩层较薄，局部开挖线位于山体外侧，且下游边坡下部为大坝址板砼，开挖过程中下游侧部分围岩会掉落，易对大坝砼造成破坏，存在较大的安全隐患，因此对此部位的爆破开挖需采取有效措施，控制边坡爆破飞石，并建议在爆破区域下方（砼可能受到破坏的区域）增加防护措施。引水发电洞开挖采用一次钻孔从下往上分段爆破，先形成直径3.4m的导井,再通过两次从下往上分段爆破扩挖的方式进行本次竖井开挖（见两次扩挖分界图），在进行从下往上扩挖爆破至EL295m-EL277m时，需在扩挖X围顶部盖上2cm厚竹胶板，并在竹胶板上加两层砂袋进行盖重，防止最后一次爆破石渣向外抛

9、飞；在第二次扩挖时，竖井下游侧边坡EL297-EL300覆盖层较薄X围（覆盖层厚度在2.5m以内的全部清除）同时打孔爆破，爆破方向向竖井内部，并在外侧边坡铺设爆破防护网，最大程度减少爆破飞石、落石。引水发电洞竖井爆破示意图如下所示（单位m）：引水发电洞竖井开挖平面图原始地形线竹胶板随第二次扩挖同时爆破挖除爆破防护一网/羽冬步vI刀*jrEL300m第二次扩挖孔第一次扩砂袋盖重引水发电洞竖井开挖剖面图开挖完成后，先用高压水对竖井周边围岩进行冲洗，再从竖井底部搭设脚手架，从上往下对竖井进行初期支护，脚手架拟定间排距为1.2m，步距2.5m,竖井支护方式为：挂网喷锚支护，系统锚杆采用d25、L=4.

10、51.5m的砂浆锚杆,外露10cm，梅花形布置，锚杆垂直开挖坡面插入，钢筋网片采用6.520cm,喷射C20砼20cm厚。为防止土、石、杂物滚入井内伤人与雨水流入井内，保证井内施工人员安全施工，竖井采用钢筋砼进行锁口，钢筋砼高出地面0.3m，埋入地下1.2m,砼厚40cm，砼中布置双排1620cm钢筋，钢筋保护层厚5cm。在距地面以下0.6m处布置一圈251.5m、L=4.5m锚杆，外露20cm锚入砼内。锚杆插入方向与水平成30。锁口砼完成后，需在其上搭建1.2m高防护栏杆，以防止施工平台上工作人员与管理人员失足落入井中。4.2.2引水发电洞竖井导井施工方法本次引水发电洞竖井导井开挖采用一次钻

11、孔从下往上分段爆破方法，防止爆破“挤死”，可采用小断面导井，加大炸药用量、增加空包孔数、加大临空面等措施解决。一次钻孔分段爆破导井施工方法如下：1、导井爆破设计（1）本次闸门竖井导井开挖拟定采用大直径空孔桶形掏槽法，三次形成圆柱空腔。以中心孔为圆心，在半径30cm的圆上布5个空炮孔，保证爆破时有足够的碎胀空间，能有效形成直径60cm的第一次圆柱空腔。次后以第一次起爆形成的60cm直径的圆柱空腔为空孔，按下式进行周边孔布孔计算。=5D2+d2（4一1）1.27（D+d）（4一2）上二式中a掏槽孔与空孔的间距，（m）；h一一每次掏槽深度，（m）；D空孔直径，D=0.6m；d掏槽孔直径，d=0.09

12、m；经计算，得a=2.06m。根据爆破实验经验，应通过“1一碎胀系数“（a=al）调整a值，当l取值0.330.4最优，为保证爆后石渣更容易自落，初步选定1=0.34，a=0.7m。并将掏槽孔孔数增至8个，以更有效的控制石渣粒径。经计算得h=2.58m,为更好控制每段进尺取h=2.5m。考虑到二次扩挖后导井直径只有2m，为方便后期扩挖溜渣，再在二次扩挖后进行第三次导井扩挖，第三次扩挖炮孔与二次扩挖后周边轮廓线间距0.7m，孔数为11孑L,扩挖后导井直径为3.4m，导井爆破孔布置如下图所示：开挖坡面13R诅13导井爆破布孔图空炮孔，孔径90mm装药孔，孔径90mm序号113为雷管段别爆破网络与药

13、量设计中间孔因周边空孔多，直径大，为达到最佳爆破效果，采用满孔装药，周边孔单位用药量参考“水利电力部竖井开挖炸药消耗1984年预算定额”，根据地质情况引水发电洞竖井部位围岩坚固系数f=56,选定单位用药量为2kg/m3。为防止爆破深孔一次造孔成型后堵孔，采用孔底塞水泥袋、孔顶堵塞天然砂等措施，使其具有流动性，不宜堵孔，堵塞长度为装药长度的0.71.0倍。渗水或地下水丰富段选用2#乳化炸药，干燥段选用2#岩石硝铵炸药。爆破采用非电导爆雷管、导爆索，孔内孔外分段混合起爆网络，特别延长中间孔与二次扩挖周边孔的起爆时间差。单孔起爆点设在底部，靠开挖边坡侧孔号最后起爆。2、导井造孔：按工程爆破设计参数进

14、行孔位和孔数的测量放样，采用100B潜孔钻机一次钻到井底，钻孔要求孔口和孔底水平误差小于0.1m。3、导井出渣：每次每段爆破后，石渣借自重落在底部平洞中，采用1.6立方米反铲与侧翻装载机配合20t自卸汽车装渣，运至监理指定弃渣场。4、2.3引水发电洞竖井扩挖施工方法以上述开挖的竖井导井为临空面，按设计的矩形闸门井断面自下而上分两次扩挖，轮廓线边缘采用光面爆破成形，根据地质情况确定每层开挖高度为4.05.0m,主爆孔与周边光爆孔均采用100B潜孔钻钻孔，扩挖爆破参数设计如下表4-1表4-1扩挖爆破参数设计爆孔名称孔径(mm)药经(mm)一次爆破深度(m)间距(m)排距(m)单耗药量(孔/kg)(

15、g/m)主爆孔90700.8-1.12.0光爆孔90320.6300（3）装药、联网起爆竖井扩挖爆破方式与上述导井爆破方式相同，周边孔按照光面爆破装药，线装药量为350g/m，主爆破孔单耗为0.62kg/m3。炮孔统一采用抗水性良好的2#岩石乳化炸药，光面孔采用不耦合间断装药，导爆索联结；崩落孔与爆破孔采用集中装药，毫秒微差塑料导爆管雷管联结，整个爆破网络统一采用导线联结，起爆器起爆。扩挖爆破一次钻孔布孔图如下所示（单位m）：（4）第一次扩挖每循环时间为：一次钻孔（72个，包括测量矫正）10天装药联网5.0h，爆破排险0.5h，出渣3.0h。第二次扩挖每循环时间为：装药联网8.0h，爆破排险1

16、.0h，出渣3.0h，再加外部干扰影响，闸门竖井扩挖完成约20天。2、扩挖出渣：每次每段爆破后，石渣借自重落在底部平洞中，采用1.6立方米反铲与侧翻装载机配合20t自卸汽车装渣，运至监理指定弃渣场。3、垂直运输：施工所用设备（钻孔）、材料（支护）采用布置在EL275m（引）0+000.0桩号的F0/23B塔机吊运至施工面。在竖井扩挖完成后，与时在竖井周围做安全防护，制作简易爬梯，做为施工人员上下通道，爬梯宽80cm，步距20cm，采用28钢筋焊接而成，并设置环形护栏和休息平台。施工过程中为保证竖井施工人员上下安全与设备、材料运输安全，专职安全员应每天进行安全检查，发现问题与时处理。五、施工工序

17、与工艺说明导井开挖工序与说明导井开挖施工程序框图1、定孔位和造孔。将90mm钻头的100B潜孔钻机架设在引水发电洞竖井EL300高程平台，通过全站仪对深孔孔位进行放样，自上而下平行钻凿好导井所需的全部爆破深孔（包括掏槽孔、空药孔）。钻孔过程需严格控制好钻孔的水平偏差。导井钻孔一次成型，孔底与孔口偏差小于10cm。为控制造孔精度，自行加工导向套，以加长冲击器，减小偏孔概率；挑选具有丰富经验的钻爆技师钻孔；造孔时采用垂球平行定位，缓进尺，勤观测。2、分段爆破和出渣。分段爆破每次装药前检查爆破深孔是否堵塞。若堵孔即进行洗孔。确定通孔后，按设计爆破网络与药量在闸门竖井EL300平台进行连线装药施工。深

18、孔分段爆破法自下而上分段爆破，爆下的石渣借助自重下落至引水发电洞上平段，采用3m3装载机装渣，20t自卸汽车出渣。3、安全措施。出渣完后，将预先自制的好的简易挡渣钢架置于闸门竖井底部，预防井内掉块，解决洞内施工安全问题，避免同洞内的施工干扰。竖井扩挖施工工序与说明扩挖也采用自下而上分段爆破，施工工序同导井开挖基本一致。利用导井这个已形成的临空面分两次扩挖，第一次扩挖至离设计开挖断面2.8m的部位第二次进行剩余部位与周边光面爆破。六、竖井支护工程6.1锚杆材料（1）锚杆锚杆材料应满足施工图纸的要求。对于普通注浆锚杆，选用III级普通螺纹钢筋。（2）水泥注浆锚杆所用水泥应采用强度等级不低于42.5

19、的普通硅酸盐水泥。（3）砂采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。（4）外加剂按施工图纸要求，在注浆锚杆水泥砂浆中添加的速凝剂和其它外加剂，其品质不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分，并应符合标准。所用外加剂均通过经监理人认可的检测单位试验或检验合格，生产厂家应具有完善的质量保证体系，产品质量稳定。锚杆施工程序测量定孔位f钻孔f清洗钻孔f注浆f锚杆插入f孔口固定f孔口处理f检测。锚杆施工方法说明A、测量定孔位根据施工图布置的钻孔位置进行孔位测量定位，由测量人员和钻工配合完成，按设计孔位用白漆标出。B、钻孔1、竖井锚杆钻孔（1）竖井区域锚杆长度为4.5m,采用手风钻造孔。其孔位误差、孔深误差、钻孔偏差角

20、度等按规X要求进行控制。成孔直径为4560mm。（2）锚杆孔的开孔按施工图纸布置的钻孔位置进行,其孔位偏差应不大于100mm。（3）锚杆的角度偏差应符合施工图纸的要求。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；局部加固锚杆的孔轴方向一般与可能滑动方向相反,并与可能滑动面的交角应大于45。钻孔的偏差角应小于2。（4）注浆锚杆的钻孔孔径应大于锚杆直径,采用“先注浆后安装锚杆”的施工方法，其钻头直径应大于锚杆直径20mm以上。（5）锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定,孔深偏差值不大于50mm。C、清洗钻孔钻孔结束后，用压力风、水将孔壁清理干净，在监理人验收合格后方可进入下一道工序。D、锚

21、杆安装锚杆人工安装，必要是可用手风钻送入。E、锚杆的注浆（1）锚杆注浆的水泥砂浆配合比，在以下规定的X围内通过试验选定：水泥：砂，1：11：2（重量比）；水泥：水，1：0.381：0.45。（2）先注浆的永久支护锚杆，注浆采用UJ-2型注浆机，将注浆管插入孔底，由里向外进行注浆，并随注浆压力缓缓向孔外抽出注浆管，注浆达到要求后，停止注浆并立即采用人工插入锚杆，然后采用钢楔在孔口将锚杆固定。（3）锚杆应插入孔底，锚杆安装后五天内，不得敲击、碰撞、拉拔锚杆和悬挂重物。（4）水泥砂浆要随伴随用，初凝前必须使用完毕。倘因停歇时间过久，砂浆已经初凝，则将作废料处理。在任何情况下杜绝将已初凝的砂浆加水重新

22、拌和。（5）锚杆安装与注浆均在有监理人旁站的情况下进行施工。6.2喷射混凝土施工6.2.1喷射混凝土工艺措施报告在喷射混凝土施工作业开始前，请监理工程师对喷砼工作面进行验收。6.2.2材料和配合比A、材料（1）水泥：采用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，当有防腐或特殊要求时经监理人批准，可采用特种水泥。水泥强度等级不低于42.5。进场水泥有生产厂家的质量证明书。（2）骨料：细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5，使用时的含水率不宜大于6；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，满足SL377-2007的有关

23、规定。回弹的骨料不能重复使用。（3）水：符合技术条款的相关规定。（4）外加剂：速凝剂的质量符合施工图纸要求并有生产厂家的质量证明书初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min。根据试验资料，选用外加剂应经监理人批准。B、配合比（1）喷射混凝土配合比，通过室内试验和现场试验选定，并符合施工图纸要求，在保证喷层性能指标的前提下，尽量减少水泥和水的用量。（2）速凝剂的掺量通过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，满足施工图纸和现场喷射工艺的要求，喷射混凝土的强度符合施工图纸要求。（3）配合比试验成果报送监理人。6.2.3施工方法说明A、配料、拌和称量允许偏差拌制混合料的称量应控制在相关规

24、定的X围之内，水泥和速凝剂控制在2，砂、石控制在3。搅拌时间搅拌时间不得少于2min；个别部位可采用人工拌料，拌料次数不少于三次,且拌和至混合料的颜色均一为止；混合料掺有外加剂时，搅拌时间适当延长使外加剂与混合料均匀掺合。B、施工程序喷混凝土施工应严格按照如下程序进行：岩面清理f验收f拌合f喷射f养护。喷混凝土工艺流程图C、施工方法（1）喷射混凝土作业分段分片依次进行，区段间的接合部和结构的接缝处做妥善处理，避免出现漏喷部位。（2）喷射混凝土分层进行。受喷面清理干净之后，与时进行混凝土喷射作业，采用油动空压机供风，混凝土喷射机配合人工进行喷射混凝土施工。（3）混凝土喷射按自下而上顺序进行。一次

25、喷射的厚度以喷射的混凝土不产生坠落和滑移为适度，一般控制在5cm左右，后一次喷射在前一层终凝之后进行，若间隔时间超过lh,则用高压风水将上一喷层表面的乳膜、浮尘等杂物冲洗干净。（4）保持喷头处水压稳定并保持喷头处于良好的工作状态；喷头宜与受喷面垂直，喷射距离控制在o.6m1.2m；干法喷射作业过程中应控制好水灰比，与时调整供水量，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。（5）地下洞室的喷射混凝土作业紧跟开挖工作面，在全部锚杆钻设完成后立即进行喷射混凝土。若安全监测中发现数据异常，监理人认为需要在锚杆钻设前喷射混凝土时，将按监理人指示遵照执行，混凝土终凝至下一循环放炮时间不应少于4

26、h。（6）地下洞室拱部喷射混凝土的回弹率不应大于25，边墙不应大于15。（7）喷射混凝土表面应平整，平均起伏差应满足设计要求。（8）如果喷射混凝土出现蜂窝、叠层、脱空、松弛、砂穴或其它相关缺陷或者质量检查不合格，均按监理人的批示予以清除后重新喷射。D、养护喷射混凝土养护：喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护；养护时间不得少于7d，气温低于+5C时，不得喷水养护。喷射混凝土的养护，按SL377-2007规定执行。当喷射混凝土周围的空气湿度达到或超过85时，经监理人同意，可准予自然养护。E、现场清理喷射混凝土缺陷修复和质量检查全部完成以后，与时拆除一切喷射混凝土的设施，并将所有金属露头切除并采用水泥砂

27、浆予以封闭，对回弹材料进行彻底清理。钢筋网喷射混凝土钢筋网的钢筋规格和质量、网格尺寸均满足施工图纸的要求。钢筋使用前进行除锈、除污处理。钢筋网沿开挖面铺设，并与锚杆(或钢筋)连接牢固。钢筋网与壁面距离30mm50mm。捆扎要牢固，在有锚杆的部位宜用焊接法把钢筋网与锚杆联接在一起。喷射混凝土必需填满钢筋与岩面之间的空隙，并与钢筋黏结良好，钢筋网混凝土保护层厚度应符合施工图纸要求。钢筋网喷射混凝土支护厚度将满足施工图纸要求和监理人的指示。喷射混凝土作业遵守SL377-2007的规定。七、施工控制措施开挖质量控制措施1、钻孔严格按照设计图施工，各钻手分区、分部位定人定位施钻，每排炮由值班工程师按要求

28、进行检查。以确保减少超挖和减轻对岩石的破坏。2、针对竖井特点，在自下而上每层开挖时，尽量减少爆破对边坡的振动破坏。7.2雨天施工措施雨天施工，应做好雨情报，严格执行规X中有关降雨停工标准要求或监理工程师的指示。为确保施工质量施工进度，雨天施工采取以下一些措施：1、雨季施工必须做好施工场地排水，保持排水沟渠畅通。雨天施工在井口位置应采取封闭处理，避免雨水进入井内。（2）配备必要的排水物资与排水设备。（3）加强对出碴道路的维护。2、初期支护与时跟进，对不良地质边坡与时进行支护封闭八、安全技术措施爆破安全保证措施（1）制定爆炸用品安全管理细则和火工用品管理制度，并严格执行。（2）在全面熟悉设计文件和

29、图纸的基础上，进行现场核对和检查。（3）在业主指定地点定时、定量使用，不在施工现场设库存放炸药。炸药雷管和油料的运输方式严格遵守国家有关规定。（4）爆破施工时，指派有一定爆破经验的安全员专项负责，并按以下要点操作：爆破材料严格按有关要求存放和专人保管看守。严格领取爆破材料的手续和监检手段。已装置炸药的炮孔必须按规定长度堵塞，并保证堵塞质量。对瞎炮严格按爆破规程处理。爆破时人员撤离安全区，对危险区进行警戒，严禁人、车辆进入。（5）在爆破影响X围设立明显的警示标志，安全警戒人员和作业人员必须佩戴安全帽和袖标。6）爆破完成安全检查无误后，方可解除警界。爆破作业区警戒措施（1）设置警示标志工地周围拉好警戒绳，并悬挂警示牌，防止无关人员进入。在醒目处设置告示牌，标明建设单位、施工单位、爆破员、安全员、起爆时间。（2）爆破器材的领取只准领取当班使用的爆破器材，配备临时放置雷管的保管箱。（3）警戒点设立起爆前10分钟在所有进出通道定点、定时、定人员设立安全警戒哨。（4）三次信号规定第一次缓慢哨声，预告信号。所有与爆破无关人员撤离到危险区外。第二次短、急促哨声，起爆信号。确认人员和设备已撤离，具备起爆条件时，发出起爆信号，方可起爆。第三次长哨声，解除警戒信号。爆破后5分钟，经安全员检查确认无