发电引水隧洞设计计算书07

第三章隧道工程设计

引言xx水电站位于xx县境内的xx河中下游河段上，工程任务以发电为主。电站装机容量2X3200kW，年发电量3455万kW・h。发电无压隧洞长450m，引水流量57m3/s。水库正常蓄水位412m，大坝采用水力自控翻板闸坝，闸门坝段总长120m，固定坝堰顶高程407m，闸门高度5m，单扇宽度10m，共12扇。发电引水系统布置于右岸，设计引用流量57/s。发电引水隧洞后接压力前池，压力前池直接接厂房。发电引水隧洞采用无压隧洞，按自动调节渠道设计。隧洞洞长L=450m，底坡i=1/2000,进口洞底高程405.3m，出口洞底高程405.07m。隧洞断面型式采用圆拱直墙型，衬砌后断面尺寸为BXH=5.5X8.188m，直墙高度6.6m。隧洞进口未设检修闸门。第一节 工程地质环境1、 工程地质及水文地质资料发电引水隧洞全线穿越Pt3q板岩，岩石强度高，结构上多属中厚层板岩，围岩工程特性较好，除进出口强风化段外，其余属III类围岩。隧洞通过地层为单斜构造，岩石走向基本与洞线斜交，角度约30°〜40°。地下水位在洞线以下，对成洞条件无影响。2、 取水口水位流量及泥沙含量⑴、取水口底板高程405.6m，设计引用流量57m3/s⑵、泥沙含量：0.154kg/m33、 风速、风向⑴、多年平均风速：1.0m/s⑵、多年最大风速：10m/s⑶、风向：NE4、 设计基本资料4.1、 工程等别与建筑物级别⑴、工程等别为IV等⑵、建筑物级别4级4.2、 洪水标准⑴、设计洪水重现期：30年⑵、校核洪水重现期：200年4.3、地震烈度⑴、地震基本烈度：小于6度⑵、设计地震烈度：不考虑地震设防5、隧洞线路布置设计5.1、 洞线平面布置根据图纸要求设计，发电引水系统布置于右岸，设计引用流量57m3/s。发电引水隧洞后接压力前池，压力前池直接接厂房。发电引用隧洞采用无压隧洞，按自动调节渠道设计，轴线方位角N73.24°E。隧洞洞长L=450m，底坡i=1/2000，进口洞底高程405.3m，出口洞底高程405.07m。隧洞断面型式采用圆拱直墙型，衬砌后断面尺寸为BXH=5.5X8.188m（直墙高度6.6m）。根据设计施工将隧洞分为0+000〜0+085段的开挖顺序进行设计施工。5.2、 洞线纵、横剖面布置根据水力学计算并结合桩号0+000〜0+085段开挖顺序，本次设计将隧洞纵向分为两段，第一段为桩号0+000至0+060段，纵坡i=1/2000，进口底板高程405.6m，末端底板高程405.570m。第二段为桩号0+070至0+085段，纵坡i=1/2000，进口底板高程405.865m，末端底板高程405.675m。中部0+060至0+070段为渐变段。桩号0+000至0+060段，根据地质勘察报告提供的隧洞0+000〜0+085段的开挖实测断面资料复核，桩号0+000至0+060段隧洞平均开挖宽度为7山，平均开挖高度8.1m，隧洞洞底平均开挖高程405.3m，洞顶平均开挖高程413.4m。该段围岩为中风化砂质板岩，岩层产状N75°W，NEV15°，与洞轴线交角32°，岩层较平缓。围岩类别为III类，岩石弹性抗力系数=10〜15MPa/cm，坚固系数f=4.0。根据勘测的地质条件来看，该段围岩稳定性较好，可以采用底板与边墙部分现浇砼、顶拱挂网喷锚的衬砌型式，但考虑到校核洪水时若厂房未发电，此种情况下隧洞将会形成静水有压（洞顶水头0.64m），另外上游水位在413.4m〜414.04m时，该段隧洞也处于全断面有压状态。根据实际情况本次设计用0.3m厚的钢筋砼全断面衬砌，断面如下：排水孔，排距5 孔深4回填灌浆孔，排距4土横剖面图(0+000--0+060)段c20混凝桩号0+060至0+070段：为渐变段，断面型式如下:孔深4M120水泥砂浆锚杆；05)长度=|排水孔，排距5 孔深4回填灌浆孔，排距4土横剖面图(0+000--0+060)段c20混凝桩号0+060至0+070段：为渐变段，断面型式如下:孔深4M120水泥砂浆锚杆；05)长度=|排距2，梅花形布置水泥砂浆锚朴(中弟)长弘0排距华i,梅花形布置赧。混凝43.可填潮浆孔，排距的横剖面图(0+060—0+070)段桩号0+070至0+085段：围岩为砂质板岩，该段出露有F1、F2、F3、F4共4条断层，受断层影响，岩层风化程度高，结构松散，目前桩号0+085处已经发生顶拱塌方。围岩类别V类，岩石弹性抗力系数二0MPa/cm，坚固系数f=0.5。由次分析该段采用0.6m厚的钢筋砼衬砌，断面如下：££00横剖面图（0+070—0+085）第二节 隧洞水力学计算1、洞身段过流能力由于第一段（桩号0+000〜0+060）的洞身断面较第二段（桩号0+70〜0+450）大，而两段纵坡一致，所以洞身段的过流能力由第二段控制。无压隧洞洞身段的过流能力，按明渠均匀流公式计算：Q=°L。对于矩形断面：3=bh0、X=b+2«、、C=Ry6/n

第二段隧洞底坡i=1/2000,断面宽度b=5.0m,满足无压净空面积界限（15%）时的水深=5.95m，对于钢筋砼衬砌n=0.015。3=bho=5.0X5.95=29.75m2,X=b+2h0=5.0+2X5.95=16.9m二29.75/16.9=1.760m，C二29.75/16.9=1.760m，C=R6/n=1.7601/6/0.015=73.256Q=3c四二29.75X73.256X(1.760/2000)1/2=64.65m3/s>Q设Q=57m3/s,洞身过流能力满足要求。2、设计洪水情况隧洞水力学计算⑴、第一段（桩号0+000〜0+060）设计洪水情况隧洞洞前水位412.88m,引用流量Q=57/s。隧洞长度二60m,进口底板高程405.6m，纵坡i=1/2000，宽度b=6.4m，单宽流量q=57/6.4=8.906/sn=0.015。进口断面处水深的计算公式：Q=msbJ2gH032Q $7 。根据进口条件，流量系数m取0.36。隧洞进口底板高程起mb寸2gH；2算的上游总水头二412.88—405.6=7.28m,b=6.4m,Q=57/s,=0.280.36x6.4x蓦，=0.280.36x6.4x蓦，2x9.81x7.2832查《水力学计算手册》可知：=0.28时/=0.982,则=0.982=0.982X7.28=7.149m,即隧洞进口断面处水面高程为412.749m。隧洞末端断面处水深的计算：按明渠非均匀流用分段求和法计算。经计算=7.171m,即该段隧洞末端断面处水面高程为412.741m。⑵、第二段（桩号0+070〜0+085）一405.865=6.876m,b=5.0m,Q=57/s57隧洞洞前水位即为第一段末端水位412.741m，引用流量Q=57/s。隧洞长度L2=380m，进口底板高程405.865m,纵坡i=1/2000，宽度b=5.0m,单宽流量q=57/5.0=11.4/s・m,n=0.015。隧洞进口底板高程起算的上游总水头一405.865=6.876m,b=5.0m,Q=57/s57=0.450.32x5.0xJ2x9.81x6.87632查《水力学计算手册》可知：=0.45时/=0.964则=0.964=0.964X6.876=6.628m。隧洞出口断面处水深的计算:按明渠非均匀流用分段求和法计算。经计算=6.702m，即隧洞末端断面处水面高程为412.377m。5.4、校核洪水隧洞水力学计算⑴、洞内流态判别非常运用情况隧洞洞前水位414.04m，=414.04-405.6=8.44m，设计引用流量Q设二57/s。对于第一段隧洞来说，进口断面处水深最大只能达到洞高a=7.8m,此时根据=7.8/8.4420.92,查《水力学计算手册》得=0.68,此时通过得流量为：远大于Q所设值，所以在校核情况（洞前水位414.04m）通过Q设时该段隧洞应是有压流状态。对于第二段隧洞来说，进口断面处水深最大只能达到洞高a=7.5m,此时根据二7.5/8.4420.88，查《水力学计算手册》得=0.8，此时通过得流量为：Q=mbJ2gH32=0.32x0.8x5.0xj2x9.81x8.4432=139.019m3/s也远大于Q所设值，所以在校核情况（洞前水位414.04m）通过Q设时第二段隧洞也应是有压流状态。⑵、隧洞有压流计算参照《水力学计算手册》公式计算。详见表5、表6。表5一流量系数u计算成果表1管段第一段中部渐变段第二段出口断面合计进口段身246.481540.90435.32635.32630.760.86415（A¥匚A，"0.28880.07460.10.46346601038071.7851.6571.528

8C=1R1/6ini73.42672.52171.54892gl i_C2R0.12230.02250.953210兰ra〕2C2RIAJii i/0.07060.01680.95321.0406110.632由表6可知：当上游水位为校核洪水位414.04m、隧洞通过设计引用流量Q设=57时，隧洞出口水深=8.032m，即出口水位为413.707m，高于出口洞顶高程（413.175m）0.532m，即为淹没出流，所以上面关于洞内流态得判别是正确的。另外，当隧洞通过设计引用流量Q设=57m3/s时，上游水位在413.515m以上，洞内就将形成有压流状态。①、流量系数u计算计算公式：口计算公式：口=隧洞糙率：n=0.015，出口断面面积:A=35.326表5一流量系数u计算成果表基本数据：水库最高水位二414.04，出口底板高程▽2=405.675，出口断面洞高:a=7.5，出口断面面积：3=35.326，流量系数：u=0.632出口淹没出流：==8.032计算公式： Q 呻1^^^n)计算结果见表一6、水位流量关系成果表,V 0p水位▽Q414.048.0328.36557.067414.0258.0178.3557.067414.018.0028.33557.067413.9957.9878.3257.067

413.987.9728.30557.067413.9657.9578.2957.067413.957.9428.27557.067413.9357.9278.2657.067413.927.9128.24557.067413.9057.8978.2357.067413.897.8828.21557.067413.8757.8678.257.067413.867.8528.18557.067413.8457.8378.1757.067413.837.8228.15557.067413.8157.8078.1457.067413.87.7928.12557.067413.7857.7778.1157.067413.777.7628.09557.067413.7557.7478.0857.067413.747.7328.06557.067413.7257.7178.0557.067413.717.7028.03557.067413.6957.6878.0257.067413.687.6728.00557.067413.6657.6577.9957.067413.657.6427.97557.067413.6357.6277.9657.067413.627.6127.94557.067413.6057.5977.9357.067413.597.5827.91557.067413.5757.5677.957.067

413.567.5527.88557.067413.5457.5377.8757.067413.537.5227.85557.067413.5157.5077.8457.0676、结构计算6.1、 有关的计算系数⑴、结构重要性系数：建筑物级别为4级，安全级别为III,结构重要性系数0.9⑵、设计状况系数：运行期持久状况1.0，运行期偶然状况0.85，运行期短暂状况0.95，检修期和施工期0.95⑶、结构系数：钢筋混凝土衬砌1.2⑷、按承载能力极限状态计算时荷载分项系数:衬砌自重作分项系数1.1和0.9,内水压力作用分项系数1.05，外水压力作用分项系数1.0，围岩压力作用分项系数1.0，灌浆压力作用分项系数1.36.2、 桩号0+000〜0+060段结构与配筋计算成果⑴、计算数据计算断面形状：圆拱直墙形衬砌中心几何尺寸：洞高8.1m，顶拱半径3.84m，顶拱半中心角60.606°。衬砌厚度：底板厚0.3m,左墙厚0.3m，顶拱厚0.3m,左拱端厚0.3m,右墙厚0.3m,右拱端厚0.3m。混凝土强度等级：C20。运行期持久状况内水水头6.4m。运行期持久状况外水水头0m。单位弹性抗力(MN/):底部1000，左侧1000,顶部1000,右侧1000。围岩压力计算方法：系数法，垂直压力系数0.2，侧向压力系数0.05,围岩重度26.5kN/⑵、内力计算成果荷载工况：运行期持久状况按承载能力极限状态计算，自重作用分项系数为1.1，内水压力分项系数1.05段号：1断面类型：园拱直墙形轴力(kN)剪力轴力(kN)剪力(kN)弯矩(kN*m)切向位移(mm) 法向位移(mm)1-31.125-6.3941.051-0.0010.1962-31.125-12.6924.255-0.0030.1993-31.125-18.3979.492-0.0040.214-31.125-22.22216.375-0.0050.245-31.125-21.74723.906-0.0070.3026-31.125-13.20130.05-0.0080.4117-31.1258.46531.289-0.010.5788-31.12548.99322.27-0.0110.8049-31.125113.395-4.214-0.0121.07110-31.125203.361-56.588-0.0141.326段号：2序轴力(kN)剪力(kN)弯矩(kN*m)切向位移(mm)法向位移(mm)号0-203.361-31.125-56.588-1.326-0.0141-198.496-40.593-32.219-1.3420.2272-193.632-25.095-11.626-1.3580.2523-188.767-9.895-1.194-1.3730.1954-183.903-2.3862.162-1.3880.1265-179.038-2.0133.214-1.4020.076-174.173-5.6835.474-1.4170.0377-169.309-8.39210.028-1.430.048-164.444-1.21513.801-1.4440.1099-159.57929.5686.689-1.4570.26410-154.71595.755-29.93-1.4690.446段号：3序轴力(kN)剪力(kN)弯矩(kN*m)切向位移(mm)法向位移(mm)号0-181.7957.492-29.93-1.499-0.3330 -31.1250-0.0200.196

1-174.202-5.669-29.531-1.468-0.4442-165.538-13.022-25.653-1.421-0.6353-156.308-18.064-19.253-1.349-0.8934-147.019-20.784-11.275-1.247-1.1975-138.166-21.275-2.649-1.111-1.5216-130.211-19.7325.755-0.94-1.8377-123.563-16.4413.164-0.737-2.1168-118.56-11.76318.939-0.508-2.3359-115.453-6.12722.602-0.259-2.47410-114.4023.8560-2.522⑶、单工况配筋成果建筑物级别：4级，计算工况:运行期持久状况，钢筋级别2级,保护层a=5cm,限裂宽度=0.25mm，自重作用系数1.1，内水压力分项系数:1.05。配筋计算和抗裂验算结果（表中的轴力和弯矩已经乘以结构重要系数和设计状况系数）段号1点号轴力(kN)弯矩(kN*m)配筋面积（内-外）配筋率（内一外）抗裂度1-2803.753.750.150.15满足3-280.93.753.750.150.15满足5-283.83.753.750.150.15满足7-288.53.753.750.150.15满足9-2814.73.753.750.150.15满足11-2821.53.753.750.150.15满足13-2827.4.6923.750.190.15满足15-2828.24.9083.750.20.15不满足17-2820.3.753.750.150.15满足19-28-3.83.753.750.150.15满足21-28-26.83.754.6420.150.19满足

段号21-182-45.93.755.3540.150.21不满足3-178.6-293.753.750.150.15满足5-174.3-10.53.753.750.150.15满足7-169.9-1.13.753.750.150.15满足9-53.750.150.15满足11-53.750.150.15满足13-53.750.150.15满足15-152.49.03.753.750.150.15满足17-53.750.150.15满足19-143.66.03.753.750.150.15满足21段号3-139.5-24.23.753.750.150.15满足1-163-273.753.750.150.15满足不3-156.8-26.63.753.750.150.15满足5-149-23.13.753.750.150.15满足7-140.7-17.33.753.750.150.15满足9-132.3-10.13.753.750.150.15满足11-124.3-2.43.753.750.150.15满足13-53.750.150.15满足15-53.750.150.15满足17-106.717.03.753.750.150.15满足19-103.920.33.753.750.150.15满足21-103.021.53.753.750.150.15满足本工况选筋结果内侧每米5根，外侧每米5根，钢筋直径(mm)见下表:最大裂缝宽度(mm)最大裂缝宽度(mm)超过限裂宽度点数部位直径 筋直径

底部12120.040左边12120.040顶部121200右边12120.040短钢筋直径如下表:位置底部左下左上右上右下内侧120000外侧0120012短筋间矩为主筋的两倍，自重作用系数0.9，内水压力分项系数:1.05配筋计算和抗裂验算结果（表中的轴力和弯矩已经乘以结构重要系数和设计状况系数）段号1点八、、轴力弯矩配筋面积配筋率抗裂号(kN)(kN*m)(内-—外）（内-外）度1-24.003.753.750.150.15满足3-24.00.83.753.750.150.15满足5-24.03.53.753.750.150.15满足7-24.07.93.753.750.150.15满足9-24.013.73.753.750.150.15满足11-24.020.3.753.750.150.15满足13-24.025.24.4173.750.180.15满足15-24.026.34.6333.750.190.15不满足17-24.018.93.753.750.150.15满足19-24.0-3.23.753.750.150.15满足21-24.0-24.53.754.2710.150.17满足段号21-169.0-42.43.754.9340.150.2不满足

3-166.3-27.23.753.750.150.15满足5-162.7-10.13.753.750.150.15满足7-159.2-1.23.753.750.150.15满足9-53.750.150.15满足11-53.750.150.15满足13-53.750.150.15满足15-53.750.150.15满足17-141.312.3.753.750.150.15满足19-53.750.150.15满足21段号3-134.3-23.23.753.750.150.15满足1-156.9-25.93.753.750.150.15满足3-151.1-25.53.753.750.150.15满足5-143.8-22.23.753.750.150.15满足7-135.9-16.73.753.750.150.15满足9-128.-9.83.753.750.150.15满足11-120.4-2.33.753.750.150.15满足13-113.55.03.753.750.150.15满足15-107.811.43.753.750.150.15满足17-103.516.43.753.750.150.15满足19-100.819.63.753.750.150.15满足21 -99.9 20.7本工况选筋结果内侧每米5根，外侧每米5内侧钢部位筋直径底部 12左边 12顶部 123.75 3.75 0.15根，钢筋直径(mm)见下表：外侧钢 最大裂筋直径 缝宽度12 0.0412 0.040.15满足超过限裂宽度点数000

右边12120.04短钢筋直径如下表:右边12120.04位置底部左下左上右上右下内侧120000外侧0120012短筋间矩为主筋的两倍，建筑物级别：4级，计算工况:检修工况，钢筋级别2级，保护层a-5cm,限裂宽度-0.3mm，自重作用系数1.1本工况选筋结果：配筋计算和抗裂验算结果（表中的轴力和弯矩已经乘以结构重要系数和设计状况系数）段号1配筋面积配筋率点号轴力弯矩抗裂度（内--外）（内--外）1-53.750.150.15 满足3-53.750.150.15 满足5-53.750.150.15 满足7-53.750.150.15 满足9-53.750.150.15 满足11-53.750.150.15 满足13-53.750.150.15 满足15-50.118.03.753.750.150.15 满足17-53.750.150.15 满足19-50.1-12.33.753.750.150.15 满足21-50.1-33.13.755.4270.150.22不满足段号2点八、、配筋面积配筋率轴力弯矩抗裂度号（内--外）（内-一外）

1-161.3-47.33.756.0430.150.24不满足3-158.7-27.43.753.750.150.15满足5-155.3-10.73.753.750.150.15满足7-53.750.150.15满足9-53.750.150.15满足11-53.750.150.15满足13-141.715.73.753.750.150.15满足15-138.313.33.753.750.150.15满足17-53.750.150.15满足19-131.5-2.03.753.750.150.15满足21-128.3-27.63.753.750.150.15满足段号3点八、、配筋面积配筋率轴力弯矩抗裂度号（内-—外)（内--外)1-147.4-29.93.753.750.150.15满足3-141.6-28.53.753.750.150.15满足5-134.4-24.23.753.750.150.15满足7-126.6-18.3.753.750.150.15满足9-118.9-10.63.753.750.150.15满足11-111.4-2.73.753.750.150.15满足13-53.750.150.15满足15-53.750.150.15满足17-53.750.150.15满足19-92.419.83.753.750.150.15满足21-91.520.93.753.750.150.15满足本工况选筋结果:内侧每米4根，外侧每米6根，钢筋直径(mm)见下表：部位内侧钢外侧钢最大裂超过限裂

筋直径筋直径缝宽度宽度点数底部12120.080左边12120.050顶部121200右边12120.050短钢筋直径如下表:位置底部左下左上右上右下内侧00000外侧0120012短筋间矩为主筋的两倍2.3、最终选筋成果：根据以上计算结果，选用钢筋如下:内侧，每米5根;外侧，每米5根。位置底部顶部左边右边内侧直径(mm)12121212外侧直径(mm)12121212短筋长度如下(cm)部位底左左下左上右上右下底右顶左顶右内侧175000017500外侧015700157000短钢筋直径如下表:位置底部左下左上右上右下内侧120000外侧0120012短筋间矩为主筋的两倍，运行期持久工况最大裂缝宽度0.04mm，小于限裂宽度=0.25mm，检修期工况最大裂缝宽度0.08mm，小于限裂宽度二0.3mm，均满足要求7、工程量计算7.1、 桩号0+000〜0+060段⑴、石方洞挖开挖面积S=54.6171m2,隧洞长度L=60m开挖方量V=54.6171X60=3277.026m3⑵、C20砼衬砌衬砌面积S=8.1356m2，隧洞长度L=60mC20砼衬砌V=8.1356X60=488.136m3⑶、回填灌浆顶拱长度l=8.6377m，隧洞长度L=60m灌浆面积S=8.6377X60=518.262m2⑷、M20水泥砂浆锚杆顶拱长度方向根数N=5根，隧洞长度排数M=30排本段根数n=5X30=150根7.2、 桩号0+060〜0+070段⑴、石方洞挖开挖面积S=52.5502m2,隧洞长度L=10m开挖方量V=55.5502X10=525.502⑵、C20砼衬砌衬砌面积S=11.6464m2,隧洞长度L=10mC20砼衬砌V=11.6464X10=116.464m3⑶、回填灌浆顶拱长度l=8.2586m，隧洞长度L=10m灌浆面积S=8.2586X10=82.586m2⑷、M20水泥砂浆锚杆顶拱长度方向根数N=5根，隧洞长度排数M=6排本段根数n=5X6=30根7.3、 桩号0+070〜0+085段⑴、石方洞挖开挖面积S=50.4832m2,隧洞长度L=50m开挖方量V=50.4832X50=2524.16m3⑵、C20砼衬砌衬砌面积S=15.1572m2，隧洞长度L=50mC20砼衬砌V=15.1572X50=757.86m3⑶、回填灌浆顶拱长度l=7.8794m，隧洞长度L=50m灌浆面积S=7.8794X50=393.97m27.5、工程量汇总⑴、石方洞挖：21225m3⑵、C20砼衬砌：4603m3⑶、回填灌浆：3416m2⑷、M20水泥砂浆锚杆：844根、642排水孔：728m⑹、橡胶止水带：181m施工组织设计1.1、主要工程量本标主体工程及导流工程主要工程量见表1-2。表1-2主体工程主要工程量表序号项目名称工程量单位1土方明挖1636.122石方明挖7539.613石方洞挖10953.24喷射混泥土360.665锚杆2085根6回填灌浆2996.77固结灌浆6948排水孔868m9混泥土衬砌3401.210进口混泥土236.3411钢筋197.5112门槽埋件及门槽门封制安7.01.2、 合同控制工期本合同控制工期如下：、开工日期：2002年3月28日前，业主发布开工令；、完工日期：2002年9月16日。本标工程施工总工期173天。根据招标文件的控制工期统筹安排施工进度、计划，施工高峰强度分别为：土石方明挖6900m3/旬，发生于2002年4月中旬；石方洞挖4600m3/月，发生于2002年5月；砼浇筑1700m3/月，发生于2002年7月；计划投入本标工程施工高峰期的人数为150人。1.3、 施工方案简述1.3.1、 本标工程主要施工特点、本标工程土石方明挖工程量不大，导流隧洞进、出口岸坡开挖最大高度仅20多m，但由于工期紧张，为及早具备进洞条件，进、出口明挖施工需同时进行，必须配备足够的施工设备，以满足明挖施工强度的要求；、到导流隧洞进、出口的施工道路由承包商修建，进场后必须抓紧场内施工道路修建，尽早创造良好的出碴条件；、导流隧洞洞身段有125m为W类围岩，开挖中必须加强临时支护，保证施工安全和质量；、进口砼施工与洞内砼衬砌同时进行，必须加强组织协调，保证洞内施工顺畅进行。1.3.2、 主要施工程序针对本工程施工条件和施工特点，结合国内类似水电工程的施工经验，经过对现场的认真踏勘及对招标文件的充分熟悉和深入研究，拟定本标工程主要施工程序，简述如下：（1） 、准备工程2002年3月28日，业主发布开工令后，立即进行准备工程施工；4月5日导流隧洞进、出口施工便道形成，4月中旬出口施工道路形成，4月底进口施工道路形成，5月上旬临时生产生活设施及风、水、电等全部形成，5月底砼拌和系统形成。（2） 、土石方开挖2002年4月5日，开始导流隧洞进、出口明挖施工，4月15日隧洞出口明挖施工完成，具备由出口进洞条件，立即由出口向上游方向进行洞挖施工；4月20日隧洞进口明挖施工完成，具备由进口进洞条件，立即由进口向下游方向进行洞挖施工，形成洞挖从进出口两个工作面同时掘进的局面，至2002年7月5日，洞挖全部完工。土石方开挖施工工期共90天。（3） 、砼浇筑土石方开挖施工完成后，立即进行隧洞底板砼浇筑，浇筑好底板的隧洞段等到一定强度后即可进行隧洞身边、顶拱衬砌；隧洞砼浇筑从中间向进、出口方向分两个工作面同时平行作业，每个工作面各采用4套模板跳仓浇筑。隧洞砼浇筑施工工期共60天。在隧洞底板和洞身边、顶拱砼浇筑的同时，7月20日至8月25日进行隧洞进口砼浇筑，8月1日至9月15日进行灌浆和排水孔施工。2002年9月15日，本标工程完工。1.3.3、主要施工方法土石方明挖隧洞进口石方开挖采用ROC742液压钻分层钻深孔梯段爆破，最大分层高度7.0m，边坡预裂，建基面留2.0m厚保护层开挖，保护层采用Y28手风钻钻爆。开挖出碴采用TY220（220马力）推土机集碴，PC200型液压反铲（1.2m3）和ZL50型装载机（3.0m3）挖装10t自卸汽车出碴。隧洞出口石方开挖采用Y28手风钻分层钻孔梯段爆破，最大分层高度2.5m，边坡预裂，建基面留2.0m厚保护层开挖，保护层采用Y28手风钻钻爆。开挖出碴由人工翻碴到出口350m高程，采用TY220（220马力）推土机集碴，ZL50型装载机（3.0m3）挖装10t自卸汽车出碴。石方洞挖导流隧洞采用Y28手风钻全断面开挖，周边光面爆破，从进、出口两个工作面向中间掘进。爆破石碴采用NKL-20（装载能力150m3/h）型挖掘装载机（扒碴机）挖装SD9B型梭式矿车（9m3）运输至隧洞进、出口位置卸车，ZL50型装载机（3.0m3）挖装10t自卸汽车运输至碴场。根据机械配备和洞室围岩状况及支护工程量分析：隧洞W类围岩平均月进尺75.0m,II、III类围岩平均月进尺140.0m。砼浇筑本标砼采用HZS35拌和站（设计生产能力30m3/h）集中拌制。隧洞进口闸门井和启闭机排架砼采用3.0m3搅拌运输车运料，HB60砼泵入仓；隧洞砼从桩号0+380.0m处向进、出口方向分两个工作面同时浇筑，3.0m3搅拌运输车运料，HB60砼泵入仓，采用组合式钢模板立模。第五节主要项目或工序的施工方法一、 隧道进洞施工方法本隧道进、出口为III类围岩，但岩性为石灰岩，风化严重，有地下水，地表覆盖层为碎石土堆积，洞口浅埋，基于这种情况，在进洞施工时，要特别注意防坍方。在对洞门、边仰坡按设计放线后，采用以挖掘机开挖为主，如遇岩层较硬或遇较大孤石，则采用松动爆破，将孤石震裂，岩石震松，然后以挖掘机挖掘，并用风镐辅以开挖。以此减少对洞口风化严重部分围岩的扰动，保证顺利进洞。在开挖洞门、边仰坡的同时，认真仔细地观察边仰坡土体的稳定性，如若土体不稳或有滑动迹象，对边仰坡进行及时的加固和防护措施，以保证施工安全。在洞门位置及边仰坡基本就位后，要及时修建排水沟、天沟、截水沟等排水系统，防止地表水冲刷及渗透，影响成洞及施工安全。挖出洞门位置后，立即对其进行洞门衬砌及挡翼墙、地面排水系统的施作，待洞门施工完毕后，再向前掘进。二、 隧道掘进施工方法开挖方法Ill类围岩地段采用台阶法光面控制爆破技术施工，利用掘进台架进行作业，风枪钻孔。w、v类围岩地段，采用光面爆破技术，利用凿岩台车及移动式钻孔作业平台进行全断面开挖，采取预留光爆层的施工方法。横洞的洞口掏槽眼要建筑图书充分考虑安全需要，眼口尽量压低，要低于既有线的梁底位置，在洞口开挖中，要严格控制装药量，以减轻对围岩的扰动，确保既有线的行车安全。三、初期支护我们将根据本隧道的施工支护的要求，按照新奥法施工原理，在施工过程中施作初期支护。内容包括喷射混凝土支护、锚网喷支护、格栅钢架配锚网喷支护等锚喷支护形式。混凝土喷射施工由于本隧道为破碎石灰岩，因此在施工过程中要进行混凝土喷射施工。在喷射前用喷元法清洗岩面。喷射前先排险、清除危石及松动岩石。采用硬质洁净的中粗砂，颗粒粒径不大于15mm，筛分是细度模数要大于2.5。喷完混凝土后4h内不宜进行开挖作业。5)本隧道喷射混凝土厚度，均大于5cm，故均分成两次喷射，若第二次喷射混凝土在第一次喷射混凝土终凝1h后进行，则需要用清水冲洗第一层混凝土的喷射表面。两次喷射注意找平岩面，以便于铺设防水层；喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护不少于14d。喷射混凝土开挖时，下次爆破距喷射混凝土完成时间间隔，不小于4h。考虑本隧道地下水丰富，喷射混凝土时采取如下措施：在水量不太大的地段，设导管引排水后再喷射混凝土，当涌水范围较大时，先增设树枝状导管后再喷射混凝土当涌水严重时，即涌水量大时，应设置泄水孔，使排水与喷射混凝土同时进行。增加水泥及速凝剂用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点安设导管将水引出，再向导管附近喷射混凝土。锚杆施工由于本隧道岩层破碎，涌水量大，特别是II、III类围岩地带，岩石风化严重，因此隧道开挖后，要尽快施作锚、网、喷支护，根据不同围岩地质情况，分别采用了砂浆锚杆、自进式锚杆、WTD锚杆对其进行支护、锚固。具体的施工工艺如下：1）砂浆锚杆施工锚杆在施工前，应首先调直杆体，并且除锈和除油。由于隧道围岩破碎，宜先预喷后，再施作锚杆，以消除钻孔过程中的不安全因素。按设计文件的要求，布置孔位、孔深、孔径。锚杆杆体外露的长度不能大于喷射混凝土的厚度。要特别注意，锚杆钻孔方向不能平行于岩层层面，要尽量垂直于岩层层面。孔钻好后用高压水将孔眼冲洗干净（若是向下钻孔，须高压风吹净水），并用塞子塞紧孔口，以防止石碴或泥土掉入钻孔内。砂浆强度等级不能低于20号；常用的一种砂浆配合比为：水泥：砂：水=1：（1〜15）：（0.45〜0.5）。水灰比宜为0.45〜0.5，砂的粒径不宜小于3mm。锚杆注浆作业操作规程：1） 钻孔冲洗后，准备工作就序，开始注浆。注浆时，注浆管应先插到钻孔底，开始注浆后，徐徐均匀将注浆管往外抽出，并始终保持注浆管口埋建筑图书在砂浆内，以免浆中出现空洞。2） 注浆开始或中途停止超过30min时，应用水润滑注浆罐及其管路。注浆孔口的压力不得大于0.4MPa。3） 注浆时应堵塞孔口，注浆管应插至距孔底5〜10cm处，随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出，随即迅速将杆体插入，若孔口无水泥砂浆溢出，应将杆体拨出重新注浆。4） 锚杆杆体宜对中插入，插入后应在孔口将杆体固定，锚杆杆体插入孔内的长度不宜小于设计规定。5） 注浆体积应略多于需要体积，将注浆管全部抽出后，迅速插入杆体，并可锤击或通过套管用风钻冲击，使杆体强行插入钻孔。6） 杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%，实际粘结长度亦不应短于设计长度的95%，注浆是否饱满可根据孔口是否有砂浆挤出来判断。7） 杆体到位后，要用木楔或小石子在孔口卡住，防止杆体滑出，砂浆未达到设计强度的70%时，不得随意碰撞，一般规定三天内不得悬挂重物，锚杆安设后，不得随意敲击。（2） 自进式锚杆施工新花苗隧道由于断层较多，断层处岩层破碎，地下水发育，岩层结构多为土夹石，因此需采用大部分自进式锚杆进行施工。自进式锚杆施工作业要点如下：1） 钻孔：采用钻孔台车进行钻孔。2） 钻孔冲洗：岩石采用水或空气冲洗；卵石或砂层采用水灰比0.4〜0.6的水泥介质冲洗；含少量砂的黏性土层采用膨润土，黏度为40m介质冲洗；黏性土层采用空气冲洗，12〜17m3/min。3） 注浆参数选定注浆机具：采用KBY50/70注浆泵进行注浆。注浆扩散半径：根据锚杆间距和现场地质条件试验确定。考虑注浆范围相互重叠为原则。注浆压力：根据设计及现场围岩具体情况选定（3） WTD锚杆施工钻孔工艺参照砂浆锚杆；钻孔以外其他工艺参照自进式锚杆。挂网施工由于隧道围岩破碎，II、III类围岩、W围岩的局部均设置了祖8钢筋网，对祖8钢筋拉直、除锈后，按照设计图样的尺寸要求加工钢筋网。将加工好的钢筋网随受喷面起伏铺设，用定位锚杆固定牢固，钢筋网与受喷面的间隙以3cm为宜，钢筋网外混凝土保护层厚度要大于2cm。格栅钢架安装本隧道II、III类围岩将采用钢架加强初期支护，要点如下：（1）在钢架支护地段，先进行初喷，初喷后，测量中线与高程，并施作定位锚杆。（2） 在进行安装前，要分批检查验收加工质量，看是否符合要求。然后清除干净底脚处浮碴，超挖处加设钢（木）垫块，其中间段接头板用砂子埋住，以防混凝土堵塞接头板螺栓孔；（3） 按设计进行定位锚杆与钢架的连接板及钢架间的纵向连接筋连接，段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保安装钢架质量。（4） 严格控制钢拱架的中线及标高尺寸。（5） 钢架与岩面间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与钢拱架密贴、牢固。（6） 确保初喷质量，拱架在初喷5cm后架立。隧道喷锚支护施工工艺（1） 工艺说明喷锚支护严格按照施工规范，喷射混凝土采用湿式喷射作业。分为初喷、复喷两次进行。初喷在开挖（或分部开挖）完成后立即进行。复喷混凝土在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成喷锚支护整体受力，以抑制围岩变位。钢架间用混凝土喷平，并有足够的保护层（2）（3） 湿喷作业工艺工艺说明：湿喷方法具有粘结性能好、一次喷射厚度可达10cm及回弹率小的优点，能够更好地保证初期支护的质量，充分发挥围岩的自承能力。1） 设备选型：采用TK961湿喷机，在作业时，洞外由混凝土搅拌机拌好混凝土，用混凝土输送车向隧道内送料，空压机供风。2） 原材料的选择：32.5级普通硅酸盐水泥；细度模数为2.5〜3.0中砂，洁净质硬；粒径为5〜10mm的碎石，要求级配良好；液体速凝剂。3） 湿喷混凝土配合比：水泥：砂：碎石：水=1：2.47：1.53:0.4，速凝剂的掺量为水泥用量的4%。4） 施工工艺要求：混凝土喷射机安装调试好后，在料斗上安装振动筛（筛孔10mm），以避免超粒径骨料进入喷射机；用高压水冲洗干净受喷围岩面，而后即可开始喷射混凝土。喷射时，送风前先打开计量泵（此时喷嘴朝下，以免速凝剂流入输送管内），以免高压混凝土拌合物堵塞速凝剂环喷射孔；送风后调整风压，使之控制在0.45〜0.7MPa之间，若风压过小，粗骨料则冲不进砂浆层而脱落，风压过大或过小都将导致回弹量增大。因此，应按混凝土回弹量小，表面湿润易粘着力度来掌握。喷射压力，喷射机机械手要配合好，根据喷射仪表反馈的信息及时调整风压和计量泵，控制好速凝剂掺量。喷嘴与岩面的距离为60〜100cm，太近太远都会增加回弹量；喷射方向尽量与受喷面垂直，拱部尽可能以直径方向喷射。一次喷射厚度不宜超过10mm，若需喷第二层，两层喷射的时间间隔为15~20min。建筑图书为提高工效和保证质量，喷射作业应分片进行，可按照先边墙后拱脚，最后喷射拱顶的顺序施喷（见喷射混凝土顺序图）。喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的混凝土层面平顺光滑。四、隧道混凝土衬砌施工衬砌方案简述本隧道衬砌根据围岩类别的不同采用了整体式衬砌和复合式衬砌。在出口段II类围岩地段拟采用整体式衬砌，用钢拱架、曲墙架、组合钢模板施工，以达到衬砌施工能灵活及时的原则；其余地段拟采用自行设计制造的混凝土液压衬砌台车进行全断面复合式衬砌，插入式振捣器振捣。隧道混凝土均自搅拌站生产完成后，由MR4500混凝土搅拌车输送至施工工作面。由于衬砌台车组装小模板衬砌是我部自行研发的创新工艺，为了更好地应用和推广这一工艺，确保衬砌效果达到“内实外美”的要求，达到国优的标准，我部已编制了专项施工技术方案，用来指导本隧道衬砌施工（具体见《新花苗隧道衬砌混凝土施工技术方案》）。故本施组仅就II类围岩地段钢拱架、曲墙架、组合钢模板衬砌施工做相应描述。衬砌施工前的准备工作在开始进行衬砌施工前，首先进行场地清理、进行中线和水平施工测量，检查衬砌断面是否与设计相符，如有欠挖及不符之处要及时处理。在处理完以上工作后，进行放线定位，架设衬砌拱架。在做以上工作的同时，要准备衬砌材料，调试及准备机械设备，相关人员准备就绪。拱、墙架的架设及模板安装注意事项拱、墙架应在使用前先在样台上试拼装，检查其是否有变形和超限，如有变形和超限要及时修整。架设前，检验开挖断面中线、标高预留变形、预留沉落量，凿除欠挖部位。模板安装，必须上模板扣，防止混凝土漏浆、跑模。衬砌挡头板，按衬砌断面施作，并用木模将堵头板与岩石间凹凸部分堵紧密。混凝土制备与运送本隧道混凝土施工，在隧道进口、出口各设置一处HZS-1000型50m3/h混凝土搅拌站，支洞采用移动式搅拌站，由搅拌站至衬砌施工工作面，采用混凝土输送车(MR4500)进行运输，在生产混凝土过程中，根据施工部位严控水灰比和坍落度。5.拱、墙混凝土浇筑的注意事项为保证混凝土具有良好的密实性、耐久性，达到设计要求的抗压、抗折、抗渗指标，开工前严格进行混凝土配合比选配，确定最优配合比。拱、墙混凝土均应左、右侧对称浇筑，保证两侧灌注高差不超过1m，防止单侧混凝土挤压跑模或拱架变形。钢筋混凝土施工，注意留好拱和墙、施工缝等处的接头筋，保证混凝土的整体性和连续性。振捣时，要使振捣棒能尽量振捣到每个拱、墙部位的角落，防止过捣或漏捣现象出现，保证混凝土密实，表面光滑，无蜂窝麻面。封顶处混凝土由里往外倒退逐渐浇筑，以确保拱顶混凝土浇筑密实。回填要严格按规范要求进行，拱墙角以上1m范围内用同级混凝土同时浇筑完成。其余部位，当超挖在允许范围内时，采用同级混凝土同时浇筑，当超出允许范围时，宜采用片石混凝土或M10浆砌片石进行回填。建筑图书(7)由于本隧道涌水量较大，因此，在衬砌时要做好防水，特别是排水盲沟的施作要确保畅通，并注意做好施工缝的防排水。(8)混凝土浇筑后的拆模时间，要与该段衬砌段的地质围岩状况和所做的观测资料提供的数据进行综合的考虑，根据规范要求，当混凝土满足规范要求的强度要求后，才能拆除模板。自混凝土浇灌后10〜12h起开始洒水养护，养护时间，视温度、湿度情况不少于7d。五、隧道仰拱铺砌与填充施工方法隧道较软弱围岩地段的仰拱在拱墙衬砌后，要尽快施作，使衬砌断面全环封闭，增强对软弱围岩的抵抗力，以确保结构稳定。因仰拱施工期间，隧道内其他的支护、衬砌等工作仍在进行，因此，要合理地将仰拱铺砌、填充和其他施工工序穿插进行，并对仰拱、填充混凝土采用快硬、早强技术，使其迅速能够达到其他工序施工所能达到的强度。在仰拱施工过程中要尽量采用机械化进行操作，混凝土机械运输，机械铺摊，机械振捣，缩短施工循环周期。在仰拱终凝后，在仰拱面上铺一层3〜5cm厚的中、粗砂，既可对表面进行保护也可起到养护作用。混凝土配合比路面工程施工一定要保证混凝土的设计强度、耐久性和混凝土拌合物和易性的要求，并通过试验加以调整。混凝土的水灰比不宜超过0.5,坍落度应控制在20〜25mm之内，单位水泥用量不小于300kg/m3，混凝土的试配强度按照设计强度提高10%〜15%确定最后的施工配合比，并上报监理工程师批准。混凝土的拌和运输混凝土采取在拌和站集中拌和，拌和站分别设在隧道进、出口和支洞出口处，采用HZS-1000型混凝土搅拌站各一台，并备用4台JS500混凝土搅拌机，混凝土的运输采用日本产MR4500搅拌运输车运输。混凝土路面养生混凝土板做面施工完毕，应及时洒水养护。一般可采用草袋在混凝土终凝以后覆盖于混凝土板表面，每天应均匀洒水养护，经常保持草袋潮湿状态，养护期为14〜21d,养护期间禁止一切车辆通行。混凝土路面施工注意事项当蔽荫处的气温高于38°C、正在下雨或估计4h内有雨时，不能铺筑混凝土路面。混凝土摊铺工作一旦开始，混凝土路面铺筑工程就不得中断。六、隧道施工通风与防尘隧道施工通风由于本隧道采用钻爆开挖及无轨出碴运输，因此，爆破烟尘及出碴机械排出的气体成为隧道内烟尘和有害气体的主要来源。本隧道施工时，单口掘进长度均小于800m，为了有效地排烟、除尘及施工通风，各隧道口均采用一台2X60kW的轴流风机进行压入式通风，以此来保证正常的施工环境和施工人员人身健康。隧道防尘水幕降尘爆破烟尘是隧道内尘埃的主要来源，爆破完成后，采用喷洒水幕降尘法，水幕降尘器安装在距掌子面30m、50m处的起拱线上2m高处，水幕降尘器在放炮前10min开启，放炮后30min关闭，根据已往隧道施工经验，能达到充分降尘的目的。其影响范围见下图：水炮泥技术为降低粉尘，除水幕降尘法外，还将采用水炮泥技术进行隧道内降尘。其方法即为：在装完炸药后，用装水的塑料袋填于炮眼内来代替一部分炮泥，然后用黄泥封堵炮眼口。已往施工经验表明，此法降尘效果较好。七、隧道防、排水施工隧道施工防、排水的治理原则本工程在隧道施工中的防排水与永久性的防排水设施相结合，以防、截、排、堵相结合，因地制宜综合治理的原则，选择经济、合理、切实可行的治理措施。达到既便于初期支护的施工，又能保证在二次衬砌施工前，现