第九章 取水隧洞工程施工

PAGE552第九章取水隧洞工程施工9.1概述9.1.1工程概术取水洞由进水口和取水隧洞两部分组成。进水口为岸塔式。闸室长20m，宽9m，总高度22m，进水口底板高程302.50m，闸顶高程321.50m。工作门前设一检修门。检修门采用潜孔门，孔口尺寸3×2.8m（宽×高），在检修门上游侧设一扇拦污栅，拦污栅孔口尺寸3×5m（宽×高）。在取水库室后段设平板工作闸门，孔口尺寸3×2.0m（宽×高），取水闸室后设消力池及取水洞，取水洞采用城门洞型，底宽2.7m，直墙高2.1m，顶拱半径1.35m，隧洞长度479.2m，底板坡度i＝1／1500，出口底板高程302.2m。生态流量放水管：根据下游环境用水要求，需从库内放水至下游河床。在取水闸室左侧墩埋设φ40cm生态流量放水管，管中心高程303m，设检修阀、工作阀，在灌区不需要水库放水或者工作门检修期时段由生态流量放水管下泄生态流量0.12m3/s，在灌区供水时通过取水闸工作门放入生态流量，通过取水隧洞到达隧洞出口。9.1.2工程地质条件9.1.2.1进口段该段地面高程302～306m，为缓坡地形，地面坡度5～15°，基岩裸露，出露基岩为J3s(5)粉砂质泥岩。岩石强弱风化带厚度分别为5～8m和6～11m。底板位于J3s(5)强风化粉砂质泥岩中，两侧边墙岩体亦为强风化粉砂质泥岩，厚2.0～6.0m。9.1.2.2洞身段洞身段岩性为J3s(5)层紫红色粉砂质泥岩，岩层产状N20～60°E/NW∠2～6°，岩石强、弱风化带厚度分别为4～6m和5.5～7.5m。洞身位于新鲜粉砂质泥岩中，隧洞最大55.6m。3倍洞径范围洞身围岩岩石新鲜，岩质软弱，完整性差，呈薄层结构，为Ⅳ类围岩。9.1.2.3出口段出口位于右岸的七里沟山脊，地形开阔平坦。出口段地面高程285～315m，为缓坡地形，地面坡度5～35°，覆盖层为第四系坡残积堆积层（Q4dl+el），厚1～5m，由粘土夹块碎石组成，结构疏松。下伏基岩为J3s(5)层粉砂质泥岩。9.1.3工程项目及工程量主要工程量如下表所示。主要工程量表序号项目名称计量单位工程数量1土方开挖工程2一般土方开挖m333773渠道土方开挖m32114石方开挖工程5一般石方开挖m334066沟槽石方开挖m324947石方洞挖（消力池)m310118石方洞挖（隧洞)m359359土石方填筑工程10石渣填筑m3123811石渣回填m3151812公路碎石回填m32013砌筑工程14M7.5浆砌块石护坡m319715锚喷支护工程16锚杆（Φ25，L=4.5m）根42517喷C20砼δ=12cm(护坡)m316218钻孔和灌浆工程19固结灌浆钻孔m9520固结灌浆钻孔（洞内）m16021固结灌浆m9522固结灌浆（洞内）m16023回填灌浆m2199824洞顶排水孔m30025混凝土工程26C10砼（回填）m3172527C15砼（明渠）m313528C15砼（挡土墙）m336529C20砼（闸室底板）m376530C20砼（闸墩）m3241531C20砼（交通桥）m33032C25砼（胸墙）m321533C25砼（排架）m312834C25砼（板梁）m38935C25砼（楼梯）m31536C25砼（交通桥桥台）m32437C25砼（消力池）m357638C25砼（隧洞）m3234439C25砼（出口）m312540C30砼（交通桥铺装层）m31141C40砼（交通桥桥板）m33542C40HF砼（底板）m37343C40HF砼（消力池）m37544C30细石砼m3745C30砼(门槽二期）m39046橡胶止水带m116547沥青杉木板m224348M10砂浆填缝m31.1049钢筋、钢构件加工及安装工程50钢筋制作安装t65251钢筋网制作安装t3.7552其他建筑工程53栏杆（Φ100钢管）m20654PVC埋管(φ50mm)m30255圆形四氯板式橡胶支座套2456启闭机房m217557隧洞临时支护工程58Ⅳ类围岩临时支护

延m40659Ⅴ类围岩临时支护延m399.2施工布置9.2.1根据本工程隧洞的开挖断面及供风距离，拟在取水隧洞进出口各布置一台20m3电动空压机。9.2.2在取水隧洞进出口各修建一座20m³生产水池，从布置在洞口附近的河中抽水至生产水池，再通过供水管抽至施工作业面，供水管线与隧洞供风管同侧布置，随开挖延伸。9.2.3在开挖时用电对象主要为：供排水、照明、通风、喷混凝土支护等；在隧洞混凝土衬砌时用电对象主要为：照明、排水、混凝土泵及混凝土振捣等。供电线路由布置在取水口的供电系统引入，动力线路布设高度距地面2.5m左右，采用铝芯线，照明电源采用行灯变压器降为36V安全电压。9.2.4采用对讲机配合手机通讯。9.2.5由于隧洞较短，采用在洞内布置一台37KV轴流式风压机送风。通风管选用Φ600mm帆布管。9.2.6洞内排水主要排除施工时的地下水及施工废水。本标隧洞的纵坡为i=1/1500，进口倒坡段，设置排水沟倒流排水，在进口设一集水坑集水，在集水坑处理合格后利用水泵往外排水。排水沟尺寸为0.3×0.3m(宽×深)。出口段隧洞在隧洞一侧开挖排水沟，利用隧洞的坡度自流排出。9.3土石方明挖及支护施工 9.3.1土石方明挖9.3.1.1开挖原则和有关规定（1）开挖按自上而下、分层开挖的原则进行；（2）开挖施工满足总进度计划要求；（3）开挖顺序和开挖方式与出渣道路和施工作业面协调，并保证施工道路通畅。9.3.1.2土石方明挖按自上而下原则分层进行，分层高度2.5~3m，先进行表层土方开挖再进行石方开挖，开挖采取边开挖、边支护，确保边坡稳定。9.3.1.3（1）土方开挖①施工程序场地清理→测量放线→土方开挖及装运②施工方法施工前，首先将开挖范围内所有的树木、杂草及影响施工的各种废弃物全部清除。土方开挖采用液压反铲挖掘机直接挖装上车，20t自卸汽车运输至渣场，装载机维护道路。削坡施工采用挖掘机辅以人工进行土质边坡削坡。（2）石方开挖石方开挖采用手风钻造孔，分层梯段松动爆破，边坡采用光面爆破。光面爆破参数见表9-3-1表9-3-1光面爆破参数名称参数造孔机械液压式潜孔钻钻孔直径42mm钻孔间距0.5～0.7m钻孔深度3m药卷直径25mm装药密度300g/m上述参数在正式施工前，都将在施工区选择有代表性的爆破地段，进行爆破试验，予以修正。爆破石渣采用液压反铲挖掘机直接挖装上车，20t自卸汽车运输至渣场，装载机维护道路。石方钻爆施工工艺流程见图9-施工准备钻孔面清理、测量放样钻孔爆破设计火工材料加工、检查清孔装药堵孔联网边坡检查出渣放炮、检查爆破测试图9-3-1石方钻爆施工工艺流程图9.3.1.4在开挖施工中，尽量保证开挖在干地施工。按施工详图要求开挖好边坡以外的山坡截水沟，以防止雨水冲刷边坡。9.3.2边坡支护及砌体、土方回填施工9.3.2为了确保边坡稳定，边坡支护在分层开挖过程中逐层进行，锚杆及喷混凝土护面紧跟开挖坡面，上层喷锚支护结束后，方可开挖下一层。锚杆采用气腿式手风钻造孔，注浆机注浆，人工安装；挂钢筋网、喷混凝土支护施工随开挖进度分层、分块进行，钢筋剪切好运至工作面后，人工在脚手架平台上沿岩面铺设；喷混凝土料采用拌和站集中拌制，20t自卸汽车运输，混凝土湿喷射机施喷，分片自下而上进行，分层喷射至设计厚度。9.3.2.2截、排水沟砌筑用石料采用明挖开采的合格石料，用于砌筑的石料须满足招标文件和图纸规定，强度满足要求、颜色匀称、结构致密，不易风化，无裂缝。截水沟及排水沟施工的施工程序如下：施工放线→开挖沟槽→修整沟槽、压实沟底→浆砌石砌筑（按设计要求，选定位置，确定轴线；然后按设计图纸尺寸、高程，确定基础开挖范围，准确的放出基础大样尺寸）。沟槽采用人工开挖，开挖好的沟槽，先进行整修，使沟底与沟壁坚实平顺。浆砌石砌筑采用挤浆法分层砌筑，每层应大致找平，挂线施工。选用符合要求的角隅石及镶面石，相对长和短的石块应交错铺在同一层并和帮衬石和腹石交错锁结，竖缝和邻缝错开。每段砌筑完成后，水泥砂浆抹面跟进，砂浆终凝后，洒水养护。9.3.2由于本标中回填量较小，采用装载机配合反铲挖掘机平场，按照设计要求对各要求回填部位回填。9.4取水隧洞石方洞挖及支护施工 9.4.1开挖及支护方案开挖采用钻爆法全断面掘进，YT28气腿式手风钻水平钻爆，出渣均采用STB-60型履带式扒碴机装5T自卸汽车岀渣；喷混凝土采用NK600喷射机施喷，锚杆主要采用气腿式手风钻造孔。初拟隧洞开挖支护施工方案见表9-4-1，表9-表9-4-1隧洞洞身开挖支护施工方案表工程部位施工方案施工监测超前支护开挖程序及方法一次支护洞身Ⅳ类围岩采用气腿式手风钻全断面钻爆法开挖，排炮循环进尺1.5m，周边光面爆破，STB-60型履带式扒碴机装5T自卸汽车岀渣。开挖后及时进行系统锚杆（Ф20L=3m）支护及喷混凝土（8~10cm厚），必要时进行随机钢筋网或钢支撑支护。锚杆采用气腿式手风钻造孔，人工安装；钢筋网和钢支撑由人工安装；喷混凝土采用混凝土喷射机施喷。围岩支护完成后，根据地质情况布置监测断面，定期对围岩周边收敛、拱顶下沉等进行监测，及时分析和整理观测数据，进行安全预报，保证施工安全，并指导施工。洞身=5\*ROMANV类围岩采用气腿式手风钻全断面钻爆法开挖，排炮循环进尺1.0~1.5m，周边光面爆破，STB-60型履带式扒碴机装5T自卸汽车岀渣。9.4.2爆破设计9.4.2.1爆破设计原则根据隧洞地质条件及岩性、技术规范要求、开挖方法及以往施工经验，开挖爆破设计按“控爆破、少扰动”的原则进行；严格控制最大一段起爆药量，以减小爆破对围岩的扰动。正式开挖前先进行爆破试验，并进行围岩松动圈测试，以调整爆破参数。9.4.2.2主要钻爆参数选择开挖采用气腿式手风钻造孔，排炮循环进尺根据不同围岩条件暂定为：Ⅳ类围岩洞段1.5m，=5\*ROMANV类围岩段1.0~1.5m，洞口段1.0m。9.4.2.3爆破器材选用炸药根据岩性及现场地下水情况选用乳化炸药，起爆均采用磁电雷管。9.4.3开挖工艺流程及措施9.4.3洞身开挖施工工艺流程分别见如下框图：=5\*ROMANV类围岩开挖工艺流程框图施工准备施工准备测量放线钻爆通风散烟、喷水除尘安全清撬、危石处理出渣转入下一循环安全监测地质编录超前支护初喷混凝土（不小于50mm）喷第二层混凝土安装钢支撑及钢筋网安装钢支撑固定锚杆剩余部分锚杆施工=4\*ROMANIV类围岩开挖工艺流程框图施工准备施工准备安全监测测量放线安全监测测量放线已开挖段的系统喷锚支护已开挖段的系统喷锚支护钻孔钻孔装药爆破装药爆破通风散烟、喷水除尘通风散烟、喷水除尘安全清撬、危石处理安全清撬、危石处理地质编录出渣、清底地质编录出渣、清底喷混凝土、挂网喷混凝土、挂网转入下一循环转入下一循环9.4.3.2Ⅳ～=5\*ROMANV类围岩开挖工艺作业措施（1）开挖准备：洞内风、水、电就绪，施工人员、机具准备就位。（2）测量放线：洞内导线控制测量及施工放线均采用全站仪进行。施工测量作业由专业人员实施，每排炮后进行设计规格线测放，并根据爆破设计参数点布孔位。（3）钻孔作业：由熟练风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。每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查。周边孔及掏槽孔的孔位偏差不得大于50mm，其它炮孔孔位偏差不得大于100mm。（4）装药爆破：炮工按钻爆设计参数装药，高处以简易平台配合装药。崩落孔采用φ35mm药卷连续装药，周边光面爆破采用φ25mm药卷竹片绑扎间隔装药；孔口用砂袋堵塞严实，装药完成后，由技术员和专业炮工分区分片检查，联结爆破网络，撤退工作面设备、材料至安全位置，磁电雷管引爆，周边光面起爆。（5）通风散烟及除尘：隧洞施工过程中一直启动通风设备供风，保证洞内将有害气体浓度降到允许范围内，爆破散烟结束后，对开挖面爆破石渣洒水除尘。（6）安全处理：爆破后，用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，在整个施工过程中，设兼职安全员每天进行安全检查，发现问题及时处理。（7）出渣：出渣采用STB-60型履带式扒碴机装5T自卸汽车运至堆渣场。（8）围岩支护：每排炮开挖结束后，对稳定性差的岩体、破碎带及时进行随机锚杆或挂网喷混凝土支护，系统锚杆及喷混凝土支护在开挖后及时进行。（9）安全监测：配置监测有害气体浓度仪器仪表，以及报警信号系统，根据监测结果及时采取加强通风或暂停施工等措施。9.4.3.3洞口段（包括破碎带等不良地质段洞口段除按=5\*ROMANV类围岩施工外，还需采取以下措施：（1）超前支护：洞挖开口前，完成洞脸边坡支护，并沿洞顶拱开口线外侧打管棚加强支护，确保开挖后围岩稳定。（2）钻爆作业：按照“短进尺、弱爆破、少扰动”的原则施工。开挖按浅孔、小药量、多循环钻爆，钻爆循环进尺1.0m，崩落孔采用φ25mm药卷装药，周边孔均采用φ20mm药卷竹片绑扎间隔装药，根据爆破试验确定线装药密度，并严格执行。（3）围岩支护：扩至设计断面后，按以下程序支护：先喷射一层混凝土（厚度不小于50mm）→安装钢支撑固定锚杆→架设钢支撑和钢筋网→喷第二层混凝土→安装剩余锚杆。（4）安全监测：加强安全监测，及时分析和整理观测数据，进行安全预报，保证施工安全。9.4.3.4挂网及喷混凝土与开挖、锚杆施工跟进平行交叉作业，特殊地段采用先喷后锚施工工艺。按如下工艺流程进行施工：喷混凝土一般施工工艺流程框图分层喷射分层喷射厚度检查复喷处理检查验收岩面清洗仓面验收拌合运输9.4.3.5钢支撑安装前视地质条件先喷一层3～5cm厚混凝土，防止安装过程中围岩掉块伤人。施工中，对岩石破碎地段的处理做好充分准备，预备一定数量的钢拱架备用。型钢钢架在钢筋加工厂按1:1比例放样，采用焊接制作，经载重汽车运至现场安装。钢支撑纵向联系用Φ25@150cm钢筋与型钢支撑和钢筋拱架连接成整体，并采用钢筋网制成挡网，防止岩石掉块。安装完毕后立即挂钢筋网喷射混凝土将其覆盖，覆盖后方可进行下一工序；钢支撑与岩面之间的空隙必须用喷混凝土充填密实。型钢钢架施工工艺流程框图型钢钢架制作及运输型钢钢架制作及运输复喷施工准备岩面清理初喷钢架安装测量定位挂钢筋网9.4.5不良地质段处理9.4.5.1地下水的处理本标隧洞较短，隧洞开挖过程中，若遇地下水活动较严重地段，设置水泵往外排水进行处理。9.4.5.2断层处理（1）施工前切实掌握断层带的情况。（2）当断层规模不大，渗水量不大的情况下，采用超前锚杆支护的方法处理。当断层规模较大，或有大量渗水的情况下，先进行超前灌浆，再结合超前支护的方法进行处理。（3）断层地段加强支护，并经常检查加固。9.4.5.3塌方的预防和处理（1）塌方预防①施工中随时观察和监测地质有无异常现象，采取必要的支护手段，避免产生塌方。②在不良地质段施工时，根据监理人的指示进行勘探孔及地质测试孔的钻孔工作，并据此进行超前地质预报。③在不良地质段施工中，坚持弱爆破、短进尺、强支护和勤观测的施工方法。（2）塌方处理=1\*GB3①塌方后，塌方所处工作面立即停止施工，现场工作人员迅速报告项目部领导，项目部按规定程序在2小时内报告监理人。=2\*GB3②项目部立即组织生产、技术、安监部门人员深入现场调查研究，分析塌方原因，弄清塌方规模、类型及发展规律，核对塌方段的地质构造和地下水活动状况，尽快制定切实可行的塌方处理方案（包括安全措施）报监理人审批后实施。=3\*GB3③对一般性塌方，在塌顶暂时稳定后，立即加固塌体四周围岩，及时施工支护结构，托住顶部，防止塌穴继续扩大；对大面积塌方，在塌方处理方案未得到批准前，切忌盲目地抢先清除塌体，否则可能导致更大的塌方。=4\*GB3④有地下水活动的塌方，宜先治水再治塌方。=5\*GB3⑤机电物资部认真组织塌方处理所需的物资、器材和设备供应，避免中途停工。=6\*GB3⑥针对不同的塌方可采取以下处理办法：a、塌方体窄长的小塌方：塌方后可利用两侧岩壁比较完整的条件，采用对顶支撑法进行处理。b、中等塌方：将采用喷锚法、插筋排架法、护顶法、钢筋格构梁法进行处理。c、大塌方（塌方量在100m3以上，塌穴高在10m以上）：若塌方堵塞整个隧洞，而且对塌方规模和发展规律不十分了解，则采用喷锚法，预注浆法、钢排架法，钢管棚架法等多种方法综合处理。当塌方段埋藏深度较浅或地质条件十分复杂，塌方堵塞全洞，从洞内处理难保障安全时，可采用灌浆法，环形导洞法，混凝土纵梁法等配合其它方法综合处理。9.5混凝土工程施工进口闸室混凝土在过流部份完成后，可与取水洞掘进同时进行；取水洞开挖完成后，进行隧洞衬砌混凝土的施工；出口节制闸及进出口明渠段可到隧洞贯通后进行。9.5.1隧洞的衬砌，先进行底板混凝土的施工，再进行边顶拱混凝土施工。9.5.1.1砼拌和系统布置砼系统布置详见施工平面布置，洞内砼衬砌所用砼从砼拌和系统采用3m3混凝土运输车运输至洞口砼泵集料斗内，由砼泵输送入仓。9.5.1.2模板工程底板模板主要为分缝处的挡头模板，采用标准钢模板组合成仓；隧洞边墙顶拱混凝土全断面一次成型，采用对撑、拱架和标准钢模板等组合成仓。9.5.1.3隧洞钢筋工程（1）钢筋制作钢筋制作在钢筋加工场进行。根据设计图纸所需钢筋规格、数量，在钢筋加工场加工成型。在钢筋制作前，应严格检查钢筋种类、钢号、直径，并进行钢筋校直、除锈等处理，对钢筋按规范要求批量抽样进行材质鉴定。制作好的钢筋挂牌堆码。洞周边钢筋可分2～3节制作拼装，尽量利于运输，满足安装和受力条件等要求。（2）钢筋的运输及绑扎钢筋由小四轮车运输至安装场面，人工安装绑扎。钢筋架立的位置、间距、数量、保护层等应符合设计及规范要求。（3）钢筋的焊接钢筋的接头遵照水利电力部颁布《SDJ207-82》及本标技术条款等要求执行。钢筋的接头采用电弧焊，在焊接前应将施焊范围内的浮锈、漆污、油渣等清除干净。9.5.1.4隧洞砼衬砌施工方法隧洞砼衬砌施工程序如下：浇筑块号清理、清洗、验收浇筑块号清理、清洗、验收钢筋绑扎钢筋绑扎钢筋检查验收钢筋检查验收拱架及模板安装拱架及模板安装砼浇筑砼浇筑待凝待凝仓号检查验