深孔排沙放空洞工程施工技术方案

一、施工规划根据现场实际情况，出口有压洞段、无压洞段及出口闸井施工以出口闸井位置为交通分岔点，以不同高程布置2条施工支洞和一条交通洞，1#深孔闸井支洞连接闸井穹顶，交通洞、1#深孔洞身分别连接闸井工作层和底部，1#深孔洞身支洞施工为洞室施工的主要交通道路，用于有压洞段、出口无压洞及出口工作闸井段工程施工。尾水消能段从3#路分岔布置YL-5施工道路至尾水消能段进行施工。施工用风、水、电根据该标段总的布置设计，从就近端口接入或邻近场地设置。有压洞身段、出口闸井、出口无压洞段以1#深孔洞身支洞为通道进行施工，出口效能段由YL-5施工道路分岔至施工区域，施工道路布置详见附图《1#深孔排沙放空洞平面示意图》ch07-1。根据招标文件结合本部位结构特点，有压洞身段、工作闸井、下游渐变段施工相互关联，总体按照开挖、支护、衬砌施工顺序进行，对局部可微调施工顺序；出口效能段与出口无压洞段工程施工相互关联，采取自上而下、顺水流方向从上游至下游的顺序进行。各施工部位施工机械配置按照施工进度安排，工程量、工程投入等因素综合考虑，尽量采用国内现行先进机械设备进行施工，有压洞段采用多臂钻、穿行式钢模台车进行洞挖及出口闸井采用反井钻机钻孔、导井溜渣方法进行井挖施工，出口无压洞段由于坡度的限制，采用YT-28手风钻造孔爆破进行洞挖，采用反铲配合推土机将石渣推至下游洞口进行出渣，出口效能段包括边坡土石方开挖，砼施工及效能段防护工程，主要机械包括履带式潜孔钻、反铲、布料机及运输车辆等，本标将根据施工强度配备开挖、运输、支护、砼施工及防护施工工程机械进行施工，以确保本标工程按期完工。1#深孔排沙放空洞总施工规划图框示意图如下：进口闸井井挖进口闸井井挖挖挖坡开挖施工(深坡消力池基础开挖有压洞段下游侧洞挖施工有压洞段下游侧洞挖施工钢筋石笼施工工有压洞段砼衬砌及灌浆处理有压洞段砼衬砌及灌浆处理交通洞，1#深孔闸井施工支洞及出口消能段施工用风采用4"钢管从2#交通洞洞口供风总站接入。1#深孔洞身施工支洞采用6"钢管接入，在与无压洞段交叉位置分别采用4"钢管向有压洞段，无压洞段及工作闸施工用水管路与供风管路并行布置，1#深孔所有洞室工程及出口效能段施工用水分别从供水总站接入。洞身支洞，有压洞段，无压洞段及工作闸井一线采用4"钢管通过洞身支洞分岔接入各施工工作面，出口效能段采用3"从洞身支洞分岔延伸至施工区域，闸井支洞在2#交通洞三岔口位置从延伸上游的供水管道分岔接入用3"钢管从生态电站厂房供水主管接入。由于各工作面高差较大，至效能段施工用水管道可设置减压阀进行水压控制，较高工作面根据施工出口消能段，1#深孔闸井施工支洞，交通洞入，1#深孔洞身施工支洞从2#洞主线端口接入出口消能段施工道路YL-5与3#道路相连，由于开挖运输量大，设计为砂砾石路，双车道，路面宽9m,边坡开挖施工过程中，施工道路随笼段下游侧放坡进入出口消能段渠道，直至出口无压洞段洞口位置，高闸井施工支洞临近R3-1道路，1#深孔洞身施工支洞由2#交通洞连接R3出口消能段土渠基础面与消力池基坑高差14.5m,消力池基坑施工前应对土渠段部分基础进行开挖降坡，修建施工道路，消力池完工后对超挖部分进行砂砾石回填施工，直至基础面。该段道路坡比设计为1:5 (11.3°),路面宽度5m,长72.5m,两侧坡比1:0.3,超挖、超填方量约4152.4m³。机械配套条件关系很大，且在一个作业循环中(1)按施工人员所需风量计算，M——人数V——每人所需风量，不小于3m³K——风量备用系数，取1.1～1.15(2)按爆破炸药所需风量计算(按纯稀释炮烟理论计算)C——一次爆破消耗炸药量T——通风时间。(3)按洞内工作面附近最小风速计算Q3=60×设计风速×断面面积(设计风速取0.25m/s)(4)使用柴油机械时按单位功率需风量指标计算P——柴油设备功率180马力，0.735折算系数v0——单位功率(柴油机)需风量4.1m³/kw.min通过上述计算，取最大值V。采用压入式风管通风，计算风机工作风量公式P1——100m风管的漏风量地下洞室工程施工照明用电必须独立布置，其照明电压不得高于36V,采用行灯土方明挖主要涉及出口消能段各部位土方开挖，包括1#深孔出口(桩号深-1+525.163~深-1+545.163)、消力池(桩号深-1+545.163~深-1+640.163)、土渠(桩号深-1+640.163~深-2+176.446)3个部位，开挖高程EL1710~EL1646.5m。开挖物。场地清理需按照以下要求进行：地表植被清理范围延挖边线外侧或建筑物边线外侧至少5m的距离；予挖除树根的范围延伸到离施所示最大开挖边线、填筑边线外侧3m的距离；并注意保护清理区域附近的天然植经过测量放线后进行土方明挖，采用PC650反铲挖掘机(斗容3m³)装25T自卸车EL1758~1646.5m,每10m高设2m宽马道，方量约11万m³,以及交通洞、1#深孔闸井施工支洞洞口边坡明挖，方量约4760m³。边坡石方明挖自上挖一层及时跟进支护，支护完成后进行下层的开挖，上层的要包括预裂爆破，浅孔爆破，深孔爆破试验，通过现场(1)出口消能段深孔出口及消力池边坡EL171孔深3～3.5m,装2#岩石硝铵炸药，非电雷管梯段导爆，设计边坡线采用松动预裂爆破；主爆孔排距100cm～130cm,间距0.8m,光面爆破孔距约50cm,根据地质情况和工程施工经验，炸药单耗暂取0.45kg/m²,施工过程中爆破孔间排距、装药量根据现场爆破试验确定。爆破后采用PC220进行清理石渣(道路条件限制部位采用人工方式进行清理)至EL1710高程平台，25T自卸车运至渣场卸料。交通洞、1#深孔闸(2)出口消能段深孔出口及消力池边坡EL1730至消力池底板采用履带式潜孔钻进行造孔，孔径100mm,与预裂孔相邻的缓冲孔深度8m,避免破坏下层马道，主爆孔深度10m。主爆孔间排距为3.5m×2.5m,梅花形布置，预裂孔间距70cm,爆破孔倾角与边坡坡度保持一致。炸药单耗暂取0.43kg/m²,装填2#岩石硝铵炸药，非(3)R3-1路面(EL1710)至消力池底板基础岩体较厚，宜采用台阶梯段分层方深度8m,避免破坏下层马道，主爆孔深度10m。采用履带式潜孔钻进行造孔，爆破(4)进行边坡石方开挖过程中，为确保马道、消力池基础不被破坏，进行深孔爆破前预留厚度约2m岩体保护层。保护层开挖遵循2/3或1/3原则进行施工，最后由人工或使用风镐撬动清除松动石块。由于边坡马道宽度为2m,可采用YT-28手风(5)边坡开挖应注意以下事项：1)加强开挖坡面的支护，确保支护质量，避免开挖面长时间暴露，减小岩面风3)加强边坡的施工期监测，施工过程中对边坡的内部与外部观测十分重要，应4)重视边坡施工安全。在厂房边坡施工时，由于工作面场地较窄，工序间干扰1#深孔排沙放空洞石方开挖包括1#深孔工作闸井施工支洞，1#深孔洞身施工支(2)1#深孔工作闸井施工支洞及1#深孔洞身施工支洞1#深孔工作闸井施工支洞设计为城门洞型，洞身长度154.2m,开挖衬砌后宽5.1m,直墙高4.128m,顶拱圆弧半径2.944m,呈120°夹角。周边孔距50cm,崩落孔距70～80cm,人工装药，微差非电管引爆乳化炸1#深孔洞身施工支洞断面为城门洞型，断面尺施工支洞相同，洞长172.455m,根据地质勘查标明，桩号0+0.0~0+10及0+162.445~0+172.445洞段地质较差，为IV类围岩支护类型，其余洞段围岩较好，以Ⅲ类围岩为主。拟采用YT-28钻孔，楔形掏槽，Ⅲ类围岩每循环钻孔深3.0m,周边孔距50cm,崩落孔距70～80cm,人工装药，采用ZL50C侧翻装载机装15T自卸车运至指定碴场卸渣。人工(3)交通洞洞挖施工交通洞横断面为城门洞型，洞长130m,成型后底宽6m,直墙高7m,顶拱圆弧半径3.464m,弧长2π/3。交通洞基础面以下设计一通向出口工作闸门井通气孔通风管道，断面呈矩形，开挖尺寸4.4m(宽)×2.7m (高),砼衬砌后尺寸3.6m(宽)×1.5m(高)。以Ⅲ类围岩为主，局面开挖，拟采用YT-28钻孔，楔形掏槽，Ⅲ类围岩每循环钻孔深3.0m,周边孔距50cm,崩落孔距70～80cm,人工装药，微差非电管引爆乳化炸药实施爆破，周边光面爆破。IV类围岩每循环进尺2.5m,采用楔型掏槽道采用竖向钻孔进行控制爆破，由于断面较小1#深孔有压洞段断面呈圆形，桩号深-0+015～深-1+359.226,根据地质勘查资料，该洞段以Ⅲ类围岩为主，局部存在V类围岩类型(深-0+629.7～深-0+713.7,深-1+145.7～深-1+220),Ⅲ类、V类围岩开采用多臂钻造孔，楔形掏槽，每循环Ⅲ类围岩钻孔深3.3m,V类围岩钻孔深2.0m,周边孔间距为50cm,崩落孔距70～80cm,人工装填炸药，计划编排，计划在深-0+700桩号进行贯通，采用人工配合PC130液压挖上游洞渣采用15T自卸车运至库区3#渣场卸渣，下游洞渣采用15T自卸车运至下游4#渣场卸渣，洞砼衬砌从上游深-0+15.0桩号开始，采用一左右设车辆掉头位置，长度约8m,加宽宽度约2.83m,每个掉头位置开挖方量约125m³,共设置3个车辆掉头位置。(5)出口无压洞段洞挖施工宽度10.5～18.867m,高度11～18.251m。底面坡度1:3,以Ⅲ类围岩钻孔深2.5m,周边孔间距为50cm,崩落孔距70～80cm,人工装填炸药，非电管引爆2#岩石乳化炸药实施毫秒微差挤压爆破，周边光面爆破；第二层为下半部剩余部份，开挖高度为4～11.251m,采用YT-28手风钻钻孔，每循环钻孔深度3.0m,周边光面爆破，人工装填炸药，非电管引反铲进行掌子面清理，石渣采用TY220推土机推卸至出口，由PC220或(6)不良洞段施工处理2)对IV类较差及V类围岩段开挖亦采用“浅眼(1.5～2.0m)、密孔、弱爆破、短进尺、多循环”的施工原则，按照3.0~3.5m高度分层，出口闸井位于1#深孔有压洞段和出口扩散段之间，桩号深-1+358.25～深-1+383.75,高程EL1693～ELE1741,水平剖面呈矩形。(1)出口闸井穹顶部分开挖施工，高程EL1734.5～1741,水平剖面尺寸13m(宽)×18.8m(长),以1#深孔工作闸井施工支洞为施工通道，采用YT-28手风钻进行导洞钻孔施工，断面尺寸根据施工支洞断面及现场实际情况而定，孔深设计为3m,采用隧洞开挖方式进行掘进，其用YT-28手风钻造孔，孔深2.5m,装药单耗适当降低。穹顶扩挖施工与由15T自卸车通过1#深孔工作闸井施工支洞运至指定渣场卸渣。(2)工作闸井溜渣导井钻孔施工(至闸井底部),沿闸井中心线布最后形成φ200cm溜渣导井。随后进行EL1727.8～1734.5层石方井挖，反铲清渣，通过溜渣导井溜至闸井底部，采用ZL50装载机装渣，由15T3、EL1730.6位置锚壁梁施工完成后，进行EL1717.6～1727.8层石通过溜渣导井溜至闸井底部，采用ZL50装载机装渣，由15T自卸车通过×18.8m(长),EL1717.6～1715.6层按照11.3m((1)隧洞施工安全监测程度的位移，包括水平位移及竖向位移，为了(2)出口工作闸井施工安全监测1)在围岩上设置固定点，定期进行测量观测；2)在井口平台处沿井壁设置6个2kg铅垂线，铅垂线随开挖往下延4)不定期的对支护后的喷砼、钢支撑进行观测，并记录，现场作出5)设置专业的地质工程师，开挖前进行相关的地质预报，开挖过程(3)出口消能段施工安全监测隔10m垂直高度埋设10各位移变形监测点，为了测量方便，监测点可设(1)土石方明挖质量保证措施3)预裂爆破质量控制所有建基面和马道均按规范要求预留不小于1.5m厚的水平保护层，并在压力管道出口垂直侧墙等部位开挖时，在距设计边线2.0(2)土石方明开挖安全保证措施1)土石方明挖前做好防、降水和排除积水工作2)严格按国家爆破安全规程实施爆破作业。爆破技术人员持公安部3)按爆破规程要求设置爆破警戒区和警报系统，防止人员在放炮时4)采取临时支护和永久支护结合的措施，5)结合爆破试验，合理确定爆破参数，防止爆破飞石飞到警戒区以7)按技术条款和安全规程，布置足够的照明设施，确保夜间施工照8)配置专人和专用设备，加强道路维护，保证汽车行驶安全。9)在各级马道上设置防护拦和警示牌，防止施工人员坠落。10)陡岩处施工人员系安全带，禁止上下层同时作业。11)及时进行边坡支护，防止边坡失稳。12)作好边坡截、排水设施，防止雨水冲刷坡面。13)严格按经现场爆破试验确定的爆破参数和爆破工艺进行钻孔、(1)进行现场爆破试验，调整和优化爆破参数。确定在开挖区段内(2)地下洞室的爆破进行专门的钻孔爆破设计，其内容包括：掏槽(3)为查清地下洞室中尚未开挖岩体的地质情况，在监理工程师指(4)按“新奥法”理论进行隧洞施工，观测和掌握围岩的变形发展(5)使用质量优良的测量设备，确保各施工控制点布控准确无误。轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不大于5cm,其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm;炮孔的孔底落在爆破图规定的平面(6)优化技术措施，提高作业人员的技能：严格按爆破设计进行钻(7)光面爆破和预裂爆破效果达到以下要求：残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布；炮孔痕迹保存率：完整岩石在70%以上，较完整和完整性差的岩石不少于50%,较破碎和破碎岩石不小于20%;相邻两孔间爆破孔的最大外斜值，不大于10cm。(8)在开挖过程中，注意保护地下混凝土衬砌、灌浆和支护结构不(1)由于隧洞内施工条件较差，工人常在噪音、振动、地下水、有(2)建立健全隧洞施工安全管理制度、强化安全意识、制定全面合(4)机械设备的安全措施：机械设备的布局要合理，且要装设安全(5)洞内作业安全管理：在洞内作业，尤其是地质不良地段，要采(6)洞内用电安全：对施工人员进行安全用电知识教育，定期检修(7)防高空坠落伤人事故发生：高空及吊装作业要严格按照操作规(8)通风、防尘和防有害气体安全措施：做好洞内通风工作，根据施工进度安排，确定合理的通风方式，确保洞(9)爆破器材安全管理：对爆破器材在运输、使用、存储过程中，(10)加强围岩变形监测，发现险情，及时处理：隧洞开挖前的地地段，监测内容包括：锚杆是否被拉断、喷(11)洞口施工前，根据洞口附近的地形、工程地质、水文地质、基础验收施工放样汽车卸料进行第二层回填施工实验检测1)所有填筑面和接触面都应使基础表面无积水及2)填筑前清除岩面上的强风化松动岩石及破碎带，填筑施工不能使3)覆盖层表面不得有松质堆积物、积水及流水，覆盖层及风化岩石4)回填施工前进行生产性试验，其试验成果在保送监理工程师批准控制点，并设置保护。填筑过程中随时进行检(2)填筑施工度50～70cm(最大料径小于层厚的80%),压实系数不小于0.95。根据实验检测的料源含水量，用洒水车或高压水管在填筑施工应适量进行超填，边坡修整同步分段进行，采用PC220进(3)土石方回填注意事项2)填筑料中不允许夹杂粘土、草、木等有害物质。3)填筑料在装卸时应注意避免分离，不允许从高坡向下卸料。4)填筑料应采取大面积铺筑，以减少接缝。当施工需要应对块间接坡处的虚坡带采取专门的处理措施，采取台阶式的接坡方式或采取将接坡处未压实的虚坡料挖除的措施。压实最佳含水率等实验，保证填料质量符合设计要求。2)卸料、摊铺程序符合设计要求，防止填料分离，推土3)根据设计要求和实验检测，气候干燥时应对填料进行洒水，以求达到最佳压实度；降雨量大于50mm时，应停止填筑施工。4)碾压过程中，对碾压遍数和振动碾行走速度严格控制，调整碾压5)雨天根据雨量情况，停止施工，设置临时排水沟尽快排走积水。6)每层碾压结束，根据设计要求和施工规范进行实验检测，实验合格并经监理工程师认可后，方可进行第二层填筑。如检测不合格，根据设计要求予以补压或清除。7)石渣料及混合料应尽可能在大面积内进行铺筑，以减少接缝，采用分块填筑时应对块间连接处的漏压带采取专门的处理措施，如采取台阶式的接坡方式，或在接坡处将压实的虚坡料挖除。8)填筑施工前，编制详尽的专项施工措施，组织施工人员进行技术交底，进行生产培训。支护类型包括：锚杆(随机锚杆或系统锚杆);喷混凝土和钢筋网喷混凝土；锚杆和喷混凝土的组合；钢支撑(或格栅钢支撑)、应力锚(1)支护施工程序1)在进行洞内Ⅲ类围岩开挖时，先进行随机临时支护施工。系统支2)在进行洞内IV、V类围岩及断层、破碎带开挖时，由于地质条件长5.5m,最短3m。主要采用普通砂浆锚杆进行灌注。普通(2)喷砼及挂网施工1)素喷砼环放炮时间不少于3h。2)挂网喷砼(3)钢支撑钢支撑采用I16、I18工字钢根据洞室断面尺寸制作，使用工字(4)超前管棚(1)锚杆施工：在施工脚手架平台上按照设计位置采用锚杆机(2)预应力锚索施工：做好施工前准备工作，包括施工设备，(4)明挖边坡的支护应在分层开挖过程中逐层进行，上层支护(5)边坡松动岩块的清理在开挖时进行。在每层边坡开挖完成(6)先进行锚杆钻孔然后注浆插入锚杆，利用锚杆外露部分架图75-3边坡古护施工程序图1)施工方法2)钻孔角应大于45°;注浆锚杆的钻孔孔径应大于锚杆直径，如为下倾的酸盐水泥，砂浆一经拌合，应尽快使用，拌合后超过1h的砂浆不能对于下倾的孔，注浆管应插至孔底处1m左右，并从注浆管注浆(2)预应力锚索施工(3)喷砼施工底、护坡工程，桩号深-1+640.163~深-1+936.703,工程量34120m³。钢筋笼按照设计尺寸在右岸制定生产区进行制作，5T运输车(1)质量保证措施1)原材料的质量控制2)工序质量控制1)锚杆施工安全技术措施C、在注浆作业开始前或结束后，应认真检接头，检查后还应经过试运转方可正式作业用品、穿戴防护用具(胶皮手套、口罩、眼镜、防护罩等)。人人2)喷射混凝土施工安全技术措施F、在进行钢支撑的顶部连接作业时，高空作业较多，故施工人员应佩戴安全带。当紧固钢支撑顶部连接螺栓、楔紧钢支撑时，作业人员应以正确的姿势站立在平稳、牢固的角手架上。防止发生工人坠五、混凝土工程本标砼工程主要由1#深孔排沙放空洞有压洞段、出口无压洞段、出口工作闸井，出口消能段消力池组成，各个部位工程量详见7.1章节工程量统计表。2.施工布置1)混凝土运输供料线充分利用前期开挖道路，以方便施工，减少道路临建工程量。2)施工机械的布置以满足有压洞段、出口无压洞段、出口工作闸井，出口消能段消力池均衡施工，提高设备的使用效率，保障混凝土的施工强度为布置原则。3)施工布置考虑尽量减少相关施工项目之间的干扰，做到布置合理、协调、有序。4)砼施工应结合施工总进度计划进行合理布置，有压洞段可根据工期安排，结合上下游人员机械配置情况，确定上下游砼施工分界(2)施工道路布置设计宽度为9m,施工道路经过出口土渠桩号深-1+936处，沿出口消能段渠道向上延伸至扩散段出口，路面宽度5m,从上游侧开始进行(3)施工机械布置工场地布置在右岸建筑物下游标生产区，距离施工区域约1km,消力(1)技术要求1)说明模板加工前14天，按施工图纸要求和监理人指示，提交一份包括本工程各种类型模板(包括特种模板)的材料品种和规格，模板的2)材料钢模板厚度不小于3mm,钢板面尽可能光滑，不允许有凹抗、皱(2)模板选型(3)模板的安装升砼外观质量，宽度小于10mm钢模板，拉条孔超过2个不得使用。(4)模板的清洗和涂料1)钢模板在每次使用前清洗干净，并用矿物油类的防锈涂料加2)木模板面采用烤涂石蜡或其它保护涂料。(5)模板拆除1)不承重侧面模板的拆除，在混凝土强度达到其表面及棱角不2)墩、墙、柱部分模板其强度不低于3.5Mpa时，方可拆除。3)底模拆除，只有在混凝土强度达到表7.6-1的规定后，方可4)经计算确定的拆模时限，上报监理人审批后方能拆除。(1)钢筋材质(2)钢筋加工采用冷拉方法调直钢筋时，I级钢筋的冷拉率不宜大于4%;Ⅱ、Ⅲ级钢筋的冷拉率不宜大于1%;4、钢筋加工的尺寸符合施工图纸的要求，加工后差不得超过表7.6-2和表7.6-3的数值。(3)钢筋安装焊接方法包括：现场竖向或斜向(1:0.5范围内)钢筋焊接：直径(1)有压洞段工，Ⅲ类围岩砼衬砌厚度0.6m,V类围岩砼衬砌厚度0.8m。混凝土运输道路从拌和站接料通过3#、R3-1道路进入1#深井洞引水隧洞采用12m长穿行式钢模台车进行混凝土衬砌，平均2天一个循环，最高月浇筑150m,月平均浇筑120m。具体进度安排详见工作闸井尺寸25.5(长)×15.5(宽)×24.15(高)m,井壁砼厚度3.2~5m不等，采用异形模板进料通过3#、R3-1道路进入1#深井洞身施工支洞至现场，运距最远约(3)交通洞砼衬砌段。交通洞砼衬砌段长度根据洞挖围岩类型确定，出口30m、施工。通气孔衬砌砼厚40cm,衬砌后尺寸1.5(高)×3.6m(宽),6m³砼罐车接料通过3#、R3-1道路进入交通洞至现场，运距最远约(4)无压洞段深-1+424.566段衬砌厚度70cm,其余洞段衬砌厚度120cm,施工单筑，为减少工程投入，无压洞段顶拱以下7m部分开挖完成筑高度约3m,顶部砼采取搭设满堂脚手架支撑模板进行施工。混凝土由右岸下游生产区拌和站进行拌制，6m³入消能段临时施工道路至消力池，运距最远约1.0km,HB60泵安置(5)出口消能段号深-1+525.163~深-1+640.163m,长115m,高程EL1646.5~1672.0,高25.5m,工程量详见工程概况章节工程量表7-1。从土渠左侧底板降坡修建施工道路(坡比1:5,宽度5m,长度72.5m,开挖方量约永久分缝分段分层进行施工，分层高