第六章-引水系统工程施工

第六章引水系统工程施工6.1概况xx水利枢纽引水系统主要包括：引水渠、进水塔和引水隧洞。其工程特性见表6-1，主要工程量见表6-2。引水系统工程特性表表6-1工程部位布置型式、特点特征尺寸主要工程项目引水渠、进水口引水渠位于右岸410m高程公路与大坝之间，利用坝子沟开挖成渠，为典型的侧向进水。其渠底高程329.50m。宽约60m，长约340m1、引水渠基础清理；2、马道、引水渠护底砼；3、地质缺陷处理。进水塔位于大坝上游坝子沟西南侧的边坡上，紧靠大坝呈一字形排列，其纵轴线与坝轴线夹角为20.3°，单机单段,每段长24.00m，底坎高程330.00m,塔顶高程407.00m。紧靠1#机布置有28×25.50m的安装平台，平台顶高程与进水塔相同，为闸门拼装兼交通转弯场地，安装平台右端设交通桥与上坝公路相连。长124.00，宽30.00m，高77.00m1、进水塔基础保护层开挖2、地质缺陷处理；3、进水塔基础固结灌浆；4、进水塔砼浇筑。引水隧洞采用一机一洞布置型式，四条引水隧洞轴线平行并与进水塔垂直，与主厂房轴线夹角为70.25°，隧洞中心间距24m。相邻的洞壁厚仅13.2m。每条引水隧洞由上平段、上弯段、斜直段、下弯段和下平段组成，断面呈圆形。其中，上平段洞径为8.5m，除洞身加强段为普通钢筋砼衬砌外，其余为无粘结预应力环锚钢筋砼衬砌；斜井及下平段洞径为6.9m，钢管衬砌。隧洞上平段与下平高压段由倾角为60°的斜井相连接。上平段进口中心高程334.25m，下平段出口中心高程189.00m。单洞长度374.3m、382.9m、391.6m、400.2m，引水隧洞开挖、地质缺陷处理、支护；引水隧洞砼衬砌3、引水隧洞上平段无粘结预应力环锚施工；4、引水隧洞回填灌浆、接触灌浆和固结灌浆；5、引水洞底板以下的防渗帷幕灌浆。引水系统主要工程量表表6-2工程项目单位数量备注开挖引水渠及马道基础清基m314910引水渠、进水口石方明挖m312096进水塔石方洞挖m3118650引水隧洞地质缺陷开挖m314577砼浇筑缺陷处理回填砼m315690砼m3140087预应力衬砌砼m312390引水洞上平段钢筋制安t2538含地质缺陷处理喷砼喷钢纤维砼厚200mmm39828含钢纤维掺量钢筋网kg10319锚杆根19193含地质缺陷处理无粘结预应力环锚束1259灌浆回填灌浆m212128固结灌浆m25725接触灌浆m221105帷幕灌浆m326420A工字钢拱架榀248下平段6.1.1主要施工难点、特点及相应施工对策引水系统工程特点及相应对策见表6-3。引水系统工程特点及相应对策表表6-3工程部位施工特点施工对策进水塔进水塔体型复杂、模板种类较多、塔体较高、工程量大，进口提交的工作面时间较晚采用多卡悬臂模板、自升式模板、组合小钢模等多种模板以适应不同体型砼的需要；施工中配置2台门机以满足塔体浇筑强度与浇筑高度的需要，制定强有力的安全措施以保障顺利施工。引水隧洞洞群轴线距离24m，洞壁间距13.2m，相邻洞室开挖时所产生的爆破振动及二次应力重分布相互影响；引水洞穿越地层软硬相间，Ⅳ类围岩占整个引水洞顶拱的50.7%，软岩成洞、硬岩洞段岩体稳定、上覆斜坡岩体稳定及溶岩塌陷等工程地质问题突出，特别是3#、4#引水隧洞的上平段在庙包滑移体挖除后，上覆岩体过于单薄，且位于卸荷岩体中，成洞开挖可能导致洞顶失稳，加之规模较大的溶洞从引水洞进口附近穿过，引水洞进口洞室可能面临岩溶塌陷问题；引水洞施工均在地下进行，场地十分狭窄，且斜井高差较大，易造成施工安全事故，车辆行驶时安全因素突出；引水隧洞无粘结预应力砼衬砌工艺复杂、技术含量高四条引水洞采取间隔开挖施工，其中，上平段先进行1#、3#引水隧洞的开挖、砼衬砌，再进行2#、4#引水隧洞上平段开挖、衬砌；斜井和下平段均先进行1#、3#引水隧洞开挖、初期支护，再进行2#、4#引水隧洞开挖和初期支护，施工中加强一次支护，采取可靠、安全的施工方法，对Ⅳ类围岩、3#、4#引水隧洞的上平段、上覆岩体单薄洞段主要采取超前预支护、超前小导管预注浆（视围岩情况进行）、短台阶核心岩土法开挖。施工中高度重视围岩变形观测，根据其变形动态观测资料，适时调整施工进度和施工方法。为配合无粘结预应力环锚安装，引水上平段采用针梁钢模台车全断面一次浇筑成型，中途不允许有停仓现象发生；锚索束在防腐时必须保证每根钢绞线都被防腐油脂充满并包裹密实6.1.2施工程序框图依据引水系统工程特点及相应施工方法制定引水系统工程施工总程序框图（下页）所示：6.2分项工程施工方案6.2.1引水渠、进水口工程施工引水渠及马道清基工艺流程框图出碴出碴高压水冲洗施工准备推土机、反向铲或人工清理表面浮碴测量放样局部欠挖处理人工撬挖，安全处理检查、验收二次出碴施工方法：首先用D7H220推土机、反向铲或人工平整、清理工作面，引水渠底板弃碴直接用反铲或装载机装15t自卸车运至桥沟弃碴场；马道弃碴先用溜碴槽溜至引水渠底板或进水塔基础，然后用反铲或装载机装15自卸车运至桥沟弃碴场。测量放样后，根据实际情况用风镐或手风钻浅孔小药量爆破进行欠挖处理。引水渠底板及马道清基面积较大，宜采取分区施工，以便形成欠挖处理、出碴等工序平行流水作业。引水系统工程施工总程序框图工程开工工程开工6#施工支洞开挖支护2#施工支洞开挖支护引水隧洞具备开工条件引水系统工程完工1#、3#引水隧洞上平段开挖及支护、地质缺陷处理1#、3#引水隧洞压浆板砼及防渗帷幕施工帷幕灌浆1#、3#引水上平段6#支洞上游预应力环锚安装及砼衬砌1#、3#引水隧洞斜井段开挖及支护、地质缺陷处理1#、3#引水隧洞下平段开挖及支护、地质缺陷处理2#、4#引水隧洞上平段开挖及支护、地质缺陷处理2#、4#引水隧洞压浆板砼及防渗帷幕施工2#、4#引水上平段6#支洞上游预应力环锚安装及砼衬砌2#、4#引水上平段6#支洞上游段回填、固结灌浆2#、4#引水隧洞下平段开挖及支护、地质缺陷处理4#引水隧洞下平段压力钢管安装及砼衬砌引水隧洞下平洞回填、固结灌浆进水口具备开工条件引水渠及马道基础清理、地质缺陷处理基础保护层开挖及地质缺陷处理马道、引渠护底砼进水塔浇筑及一期埋件、基础固结灌浆金结安装及二期砼3#引水隧洞下平段压力钢管安装及砼衬砌2#引水隧洞下平段压力钢管安装及砼衬砌1#引水隧洞下平段压力钢管安装及砼衬砌2#施工支洞砼封堵及堵头灌浆3#引水上平洞的渐变段预应力砼衬砌、回填、固结灌浆4#引水上平洞的渐变段预应力砼衬砌、回填、固结灌浆2#引水上平洞的渐变段预应力砼衬砌、回填、固结灌浆1#引水上平洞的渐变段预应力砼衬砌、回填、固结灌浆2#、4#引水隧洞斜井段开挖及支护、地质缺陷处理1#、3#引水隧洞斜井、上弯段及上平钢衬段钢管安装及砼衬砌1#、3#引水隧洞斜井回填、固结、接触灌浆2#、4#引水隧洞斜井、上弯段及上平钢衬段钢管安装及砼衬砌2#、4#引水隧洞斜井回填、固结、接触灌浆6#施工支洞砼封堵及堵头灌浆11#、3#引水上平段6#支洞上游段回填、固结灌浆6.2.2进水塔工程施工合同项目编号施工部位主要工程量施工通道施工程序及方法主要施工难点施工历时主要设备配置施工组织设计图纸目录设计图纸目录设计修改、变更其它1．2．1基础保护层开挖石方开挖12096m314#公路、2#公路开挖前先用D7H220推土机、反向铲或人工平整、清理工作面，然后测量放线确定孔位，手风钻钻孔，人工浅孔小药量光面爆破。推土机辅助集料，反铲装15t自卸车运至桥沟弃碴场。开挖面积较大时，进行开挖分区，控制一次性总爆破药量。2005年7月开工。7655手风钻20把PC200、EX300反铲各一台15t自卸汽车10辆D7H推土机1台开挖作业工艺措施见第十五章1．2．8地质缺陷处理石方开挖1512m3、回填砼2625m3、锚杆1512根、钢筋78750kg14#公路、2#公路工艺流程为：开挖→基面验收→绑扎钢筋→回填砼→验收。及时通知业主、设计和监理，根据其指令，按“随挖随处理”的原则及时进行处理,开挖采用人工手风钻钻孔，小药量松动爆破，挖掘机配自卸汽车运输出碴。砼浇筑采用砼搅拌运输车运至工作面浇筑。2005年9月~2005年10月7655手风钻4把、PC200反铲一台15t自卸汽车4辆开挖钻爆工艺、砼浇筑工艺、锚杆等工艺措施见第十五章1．2．7固结灌浆固结灌浆钻孔7849m、固结灌浆进尺4830m14#公路、2#公路固结灌浆按分序加密的原则进行施工。段长小于6m的基岩固结灌浆采用孔内循环、全孔一次灌浆的方法进行施工；段长大于6m的孔，采取自上而下分段灌浆的方法进行施工2005年9月中旬~2005年11月底灌浆作业工艺措施见第十五章1.2.2、1.2.3砼、钢筋工程砼107520m3、钢筋750.44t14#公路、2#公路工艺流程为：施工准备→施工缝面处理及验收→测量放线→模板、钢筋、金属埋件安装→仓位验收→砼浇筑→养护。施工缝面用高压水进行大面积冲毛，局部人工凿毛；经测量放线以后根据施工图纸和技术规范要求进行钢筋制安，钢筋由技术员开料单下料，钢筋加工厂加工；针对不同砼体形辅以门机或仓面吊，选用不同类形的模板进行立模，对有预埋件的部位要准确预埋，并对模板和预埋件进行测量校正；仓位准备完成后，由技术员和质检员先进行初检，初检合格后按照监理批准的有关表格内容如实填写，然后请监理到现场验收；验收合格的仓位及时进行砼浇筑，砼用自卸车从拌合楼运至现场采用门机和吊罐入仓，砼振捣密实，模板、钢筋和预埋件派专人现场看护；砼浇筑完毕后12～18h内开始洒水养护；砼达到规定强度后，门机或仓面吊配合人工拆模，检查砼浇筑外观质量，对砼缺陷进行缺陷处理。进水塔塔身较高，体形复杂、模板形式多样，进水塔施工工期紧，砼浇筑强度高历时14个月2005年9月~2006年10月底MQ200B门机2座6m3吊罐4个3m3吊罐2个履带吊1台砼搅拌车4～6辆机动翻斗车5辆20t自卸汽车4辆15t自卸汽车4辆1、进水塔砼浇筑分段、分层图2、引水系统进水口门机及预制厂布置示意图3、进水塔塔身模板示意图4、进水塔胸墙、渐变段砼浇筑模板示意图砼浇筑工艺措施见第十五章进水塔工程施工方案表表6-46.2.3引水隧洞工程施工引水隧洞工程施工方案表表6-5合同项目编号施工部位主要工程量施工通道施工程序及方法主要施工难点施工历时主要设备配置施工组织设计图纸目录设计图纸目录设计修改、变更其它1.3.1岩石洞挖118650m36#施工支洞、2#施工支洞四条引水洞采取间隔开挖施工，引水上平段先进行1#、3#开挖、砼衬砌，再进行2#、4#上平段开挖、衬砌；斜井和下平段均先进行1#、3#开挖、初护，再进行2#、4#开挖和初护；引水下平段先施工2#施工支洞以下的下段，再施工上段。隧洞洞口开挖施工前，采取超前管棚、长锚杆锁口等有效防护措施，确保安全；为了施工安全，靠近进水塔的2#、4#洞的洞口段视情况可考虑从进水塔方向从外往里进行开挖。引水上平段分两层开挖，上层高6.5m，钻架台车配手风钻钻爆，中导洞超前1～2排炮，边顶扩挖跟进，周边光面爆破，循环进尺3m；下层4.0m，手风钻打水平孔爆破，周边光爆，循环进尺3m。上下层均采用3m3侧卸装载机配合15t自卸车出碴，下层开挖底部暂留部分石碴不出，以方便交通。引水斜井开挖采用LM-200型天井钻机打φ=2.0m导井，手风钻扩挖，短进尺、小药量、弱爆破开挖，强支护跟进。3m3侧卸装载机配合15t自卸车从斜井下口出碴。引水下平洞分层开挖，上半洞开挖采用“中导洞法”，中导洞超前1～3排炮，两侧边梯次跟进扩挖，钻架台车配手风钻造孔，3m3侧卸装载机配15t自卸汽车出碴；下半洞预留保护层，凿岩台车全断面开挖。洞身Ⅳ类围岩、上覆岩体单薄洞段、3#、4#引水上平段分四区开挖，先开挖支护正顶拱部分，再开挖支护两侧，最后挖除中间核心岩体。手风钻钻爆，循环进尺控制在1.5m以下，小药量，弱爆破，周边密孔小药量光爆。3m3侧卸装载机配合15t自卸车出碴。下部：手风钻打水平孔爆破，循环进尺2.0m，小药量，弱爆破，周边密孔小药量光爆。3m3侧卸装载机配合15t自卸车出碴。1、洞群轴线距离24m，洞壁间距13.2m，相邻洞室开挖时所产生的爆破振动及二次应力重分布的影响决定施工程序及方法；2、引水洞穿越地层以软岩为主，Ⅳ类围岩占整个引水洞顶拱的50.7%软岩成洞、硬岩洞段岩体稳定、上覆斜坡岩体稳定及溶岩塌陷等工程地质问题突出；3、3#、4#引水隧洞的上平段，上覆岩体单薄，位于卸荷岩体中，另有规模较大的溶洞从引水洞进口附近穿过，进口洞室可能面临岩溶塌陷问题；4、引水洞施工均在地下进行，场地十分狭窄，斜井高差较大，施工安全问题突出引水隧洞开挖与支护综合考虑，整个引水洞开挖支护历时22个月钻架台车（自制）2台、7655手风钻26把、7HR扒碴机一台、LM-200天井钻机一台、966F侧卸装载机2台PC200、EX300反铲各一台、15t自卸汽车10辆、D7H推土机1台1、引水隧洞开挖程序平面示意图2、引水洞上、下平段开挖支护工艺及方法示意图3、引水上下平段Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖支护程序示意图4、引水上平段典型断面Ⅳ类围岩开挖支护施工程序示意图5、引水斜井段开挖支护及施工程序示意图6、引水斜井段开挖方法示意图。开挖钻爆作业工艺措施见第十五章1.1.2锚杆15910根同上引水上平洞：喷锚支护滞后开挖作业面不大于8m，与开挖施工平行作业。局部稳定性差的岩体开挖后及时进行随机砂浆锚杆支护。预应力锚杆用宣化钻及地质钻机造孔、安装，张拉锁定；砼喷车施喷钢纤维砼。施工成型后，按规范要求布置围岩收敛监测断面，定期观测，并及时分析和整理观测数据，以保证施工安全，并指导施工。下平洞Ⅱ、Ⅲ类围岩：每个循环的开挖作业完成后进行钢拱架安设及喷锚支护。预应力锚杆用宣化钻及地质钻机造孔、安装，张拉锁定；砼喷车施喷钢纤维砼。下平段开挖完后，应按设计要求采取工字钢拱架等初期加强支护措施。洞身Ⅳ类围岩、上覆岩体单薄洞段：上部：顶拱Ⅰ1区开挖后，及时用手风钻打临时砂浆锚杆、挂网、喷5cm厚钢纤维砼，再安装钢拱架，最后喷钢纤维砼至设计厚度；两侧Ⅰ2区开挖后，支护程序及方法同上。预应力锚杆施工滞后开挖面2～3排炮，施工方法同上。下部：两侧壁喷锚支护及时跟进。与开挖施工平行作业。预应力锚杆及喷钢纤维砼施工方法同上。斜井段：开挖后手风钻配合施作锚杆、挂钢筋网喷钢纤维砼等强支护同上引水洞相应洞段支护次于开挖，开挖支护历时22个月SGZ-150地质钻机2台、QZJ100B宣化钻2台、QZJ-100B凿岩机一台、TK961砼喷射机4台、AMV25作业平台车一台AMV30作业平台车、UP4.8锚杆注浆机3台、EA45砼搅拌运输车2辆、5t材料运输车2辆、ZM443油罐车1辆1、引水隧洞开挖程序平面示意图2、引水洞上、下平段开挖支护工艺及方法示意图3、引水上下平段Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖支护程序示意图4、引水上平段典型断面Ⅳ类围岩开挖支护施工程序示意图5、引水斜井段开挖支护及施工程序示意图锚杆作业工艺要点、喷（钢纤维）砼作业工艺、挂钢筋网、钢拱架安装作业措施见第十五章喷钢纤维砼8600m3钢拱架248榀钢筋网10319kg扩张金属网903m2合同项目编号施工项目主要工程量施工通道施工程序及方法主要施工难点施工历时主要设备配置施工组织设计图纸目录设计图纸目录设计修改、变更其它砼35175m3厂房Ⅴ层、厂2#施工支洞、6#施工支洞下平段钢衬段钢筋砼施工程序：钢管安装→钢筋制安→预埋件安装→堵头模板安装→砼浇筑→脱模→砼养护。钢管安装完毕并经过监理人检查验收后进行钢筋安装，受力钢筋固定在架立钢筋上。砼从厂房通道和厂2#施工支洞进入，采用6m3搅拌运输车运输，泵送入仓，插入式振捣器振捣。斜井上下弯段砼浇筑施工方法参见下平段砼浇筑施工方法，砼运输通道由6#支洞进入。斜井下弯段砼浇筑采用泵送入仓，该段采取在下平段浇筑之前先浇筑，以确保斜井下弯段部位砼浇筑密实，斜井上弯段砼浇筑待斜井斜直段砼浇筑完后进行，该段与上平段钢衬段钢筋砼段同时浇筑。斜井斜直段砼浇筑采取从6#施工支洞用6m3搅拌运输车运送砼至斜井上弯段口，然后卸料于送料小车上，通过送料小车运送砼至仓面，然后通过分料器将砼分配至各个浇筑部位。上平段普通钢筋砼段全长34米，拟分四块采用针梁钢模台车全断面一次浇筑，每块浇筑长度8.5米。混凝土料采用拌合楼集中拌制，混凝土搅拌车运输，泵送入仓。引水上平段无粘结预应力砼衬砌工艺复杂、技术含量较高、渐变段模板体形复杂。引水洞砼浇筑历时38个月针梁钢模台车（2台），HBT60A拖式泵（2台），6m3混凝土搅拌车（6辆）。YDC3000-200型千斤顶（6台），2YBZ2-80型电动油泵（6台）1、引水隧洞砼施工程序平面示意图2、引水斜井砼浇筑程序及施工方法示意图3、引水上平段钢模台车示意图砼浇筑作业工艺措施见第十五章钢筋1577100kg1.3.4地质缺陷处理开挖：11865m3砼：11865m3锚杆：1671根同进水塔施工方案与引水洞开挖支护交叉作业同进水塔施工方案同进水塔施工方案引水隧洞工程施工方案表续表6-5引水隧洞工程施工方案表续表6-5合同项目编号施工部位主要工程量施工通道施工程序及方法主要施工难点施工历时主要设备配置施工组织设计图纸目录设计图纸目录设计修改、变更其它1.3.4无粘结预应力环锚1259束6#施工支洞锚索在衬砌块段内按8.4米长为一个单元进行布置，混凝土衬砌设计厚0.8米，衬砌内径为4.25米，每块衬砌安装20束锚索，锚索间距0.4米，施工所预留的20个锚具槽间隔布置于衬砌下半圆周的两侧，锚具槽中心线与洞的铅垂半径成300夹角。上平段预应力砼直线段砼采用针梁钢模台车全断面一次浇筑，浇筑长度为设计的分块长度8.4m，渐变段砼采用特制中梁外设定型钢拱架，钢拱架根据渐变段的尺寸定制，钢拱架上铺设木模，木模上铺设层板形成面板，全断面浇筑一次成型。锚索的加工、制作、贮存工艺复杂，锚索束的安装、张拉及防腐技术要求较高引水洞上平段预应力环锚施工历时31个月平板车2辆、7655手风钻6把1、锚索运输、贮存示意图2、锚索安装示意图无粘结预应力环锚施工工艺要点见第十五章固结灌浆16275m厂房Ⅴ层、厂2#施工支洞、6#施工支洞引水隧洞所有灌浆工程浆液由布置在6#施工支洞口和2#施工支洞口的2#制浆站、3#制浆站提供。固结灌浆孔，在钢筋砼浇筑时预埋Ф60的钢管，并定好方位，固结灌浆钻孔采用宣化钻完成，孔深按设计要求施工，固结灌浆采用循环式灌浆方法灌浆。回填灌浆在衬砌砼达到70%的设计强度后尽早进行，采用填压式灌浆方法，按分序加密、划分灌浆区段进行，分序方法主要根据地质情况和工程要求确定，各次序灌浆的间隔时间不少于48小时。引水洞压力钢管段的钢衬与回填砼之间的缝隙进行接触灌浆，接触灌浆在该部位回填灌浆之后，并在该部位达到设计稳定温度（砼衬砌结束60天）后进行；钢衬接触灌浆孔的位置宜在现场经锤击检查确定，每一个独立的脱空区布孔不应少于2个，最低处和最高处都应布孔，接触灌浆孔采用固结灌浆孔进行接触灌浆，压力按设计要求执行，灌浆宜采用循环式灌浆法。帷幕灌浆钻孔采用SGZ-150回转式地质钻机清水钻进，除孔口外，可采用孔径56mm的