压力管道斜井开挖与支护方案

编号：NN5-ZSSJ-016

老挝南俄5水电站BOT项目

引水发电系统的土建和相关金结工程

压力管道斜井

开挖与支护施工技术方案

中国水电建设集团十五工程局有限公司

老挝南俄5水电站项目经理部

2009年8月26日

老挝南俄5水电站BOT项目施工技术方案

文件名称压力管道斜井开挖与支护施工技术方案

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版次1修改次0

编写日期2009年8月26日实施日期2009年月日

目呆

L概述.....................................................4

1.1工程概况...............................................4

1.2施工通道...............................................4

1.3地质条件..............................................4

2.施工方案.................................................4

2.1提升设备..............................................4

2.2导井开挖..............................................4

2.3斜井开挖..............................................4

2.4锚喷支护..............................................4

3.施工布置.................................................4

3.1施工供风..............................................4

3.2导井通风..............................................5

3.3施工用水..............................................5

3.4施工排水...............................................5

3.5施工用电...............................................5

3.6提升设备.............................................5

3.7爬梯.................................................7

4.施工方法...............................................7

4.1导井开挖..............................................7

4.2竖井扩挖..............................................8

4.3支护.................................................9

5.施工进度计划安排.......................................9

6.施工人员和设备配置....................................10

6.1主要施工设备配置......................................10

6.2施工人员配置..........................................10

7.施工安全保证措施.......................................11

7.1开挖安全控制措施......................................11

7.2防止导井堵塞措施......................................12

7.3透水、涌水防治措施....................................13

7.4支护安全保证措施......................................13

8.施工质量控制措施.......................................13

8.1开挖质量控制措施......................................13

8.2支护质量控制措施......................................14

1.概述

1.1工程概况

老挝南俄5水电站压力管道主管1235.411m,由两段斜井和三段平洞组成。斜井

与水平夹角60°,1#斜井129.465m,2#斜井84.358m；上平洞(渐变段)37.528m,

中平洞632.042m,下平洞308.454m。平洞与斜井连接的弯管长度为10.891m。斜井

开挖洞径为4.7m,喷混凝土lOcmo

1.2施工通道

(1)5"支洞：布置在上平洞末端的上游15.938m处，长度388.851m；

(2)6"支洞：布置在中平洞末端的上游14.009m处,长度87.685m；

(3)尾水洞：从尾水闸门竖井至尾水明渠,洞长427.357m；

(4)广交通洞：《施工组织设计》从尾水洞绕过厂房到压力管道岔管布置了I5

交通洞，长度119.770m。待厂房竖井开挖图出案后，还需要进行细化。

1.3地质条件

2*斜井，均在地下水位线以下，岩性为微风化〜新鲜石英砂岩夹钙质板岩，

中硬〜坚硬，岩体完整性差，呈薄层〜中厚层结构，节理裂隙发育，均为III类围岩。

2.施工方案

2.1提升设备

在斜井的上平洞布置8t卷扬机，牵引有轨斗车。

2.2导井开挖

采用手风钻正向开挖BXH=2.0X2.2m的导井，卷扬机牵引有轨斗车至斜井的

上平洞出渣，并进行二次倒运。

2.3斜井开挖

导井贯通后，采用手风钻正向开挖，装载机在斜井的下平洞装自卸汽车出渣。

2.4锚喷支护

采用锚固剂锚杆，在上平洞布置干喷机，喷砂管引至井下喷混凝土。

3.施工布置

利用5"支洞、6*支洞、尾水洞已经形成的风、水、电系统，进行施工。

3.1施工供风

在主风管上接D50钢管至井下，再接D50黑胶管、风岔。

3.2导井通风

导井开挖时布置一台3.5m77Mpa空气压缩机，在D30通风管上接油水分离器和

空气净化器，进行井下通风；导井贯通后自然通风。

3.3施工用水

在主水管上接”30塑料管，引至井下。

3.4施工排水

导井开挖时，每10m布置一个猫耳洞，随着开挖延伸放置一只水箱，采用一台

3.0KW污水泵将水抽至水箱，再用3.OKW/200m螺旋水泵抽水至上平洞排水沟。施工

期间根据地下水情况增加排水设施。

3.5施工用电

在主线路下接入36V行灯变压器，用电缆接至工作面照明。施工排水采用220V

电源。

3.6提升设备

提升设备由型钢角架、轨道、有轨斗车、滑轮组、卷扬机组成。

(1)有轨斗车

斗车尺寸为aXbXh=1.2X1.5X3.0m,斗车材料和重量见表1。

表1有轨斗车材料和重量表

序号构件材料型号数量单位重量重量

1吊梁槽钢I161.5m20.513Kg/m30.8Kg

2骨架槽钢[1030.2m10.007Kg/m302.2Kg

3连接角铁角铁Z50X3.232.6m2.494Kg/m81.3Kg

4护栏角铁Z50X3.25.4m2.494Kg/m13.5Kg

5裙板钢板S3mm10.8nT23.55Kg/m2254.3Kg

6底板花纹钢板85mm3.6m239.25Kg/m2141.3Kg

7动滑轮16t1个10.OKg

8底梁工字钢I167.0m20.513Kg/m143.6Kg

9滚轮2付20Kg/付40.OKg

10合计1017.OKg

(2)卷扬机

有轨斗车只载物料，不承运施工人员，因此在导井出渣期间荷载最大，有轨斗

车载运两辆小斗车，小斗车自重150Kg/辆，装运石渣0.3m＞辆,石渣容重取1800Kg/m3,

则有轨斗车最大载重1380Kg，总重G=2397.0Kgo

从《新型五金手册》查得，有滚珠轴承小车与钢轨的摩擦系数U=0.009,无滚

珠轴承小车与钢轨的摩擦系数为n=0.02E

卷扬机牵引力：

T=Gsin60°+uGcos60"=2075.9+25.l=2101Kg

依据《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》SDJ212—83第6.4.7条，斜井

竖井提升设备的连接装置和钢丝绳的安全系数应符合下列规定：

A.升降人员不得低于9；

B.升降物料不得低于6.5；

C.反井吊罐不得低于13。

选择8T卷扬机，采用16t的滑轮组和双道8T钢丝绳，提升物料的安全系数为

7.62；可以满足规范要求。

按照《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》斜井用卷扬机出渣运输时，车

辆运行速度不不宜超过2m/s(120m/min)o拟定选择JM800型卷扬机，其主要技术参

数见表2。

表2JM800型卷扬机主要技术参数

序号项目单位参数

1钢丝绳额定拉力KN80

2钢丝绳额定速度m/min2/5/11

3钢丝绳直径mm625

4容绳量m400

5卷筒尺寸mm*550X1000

6总传动比291

7减速机型号JZQ650

8传动比48.57

9电动机型号JZ2-H52-4/8/16

10功率KW22/22/16

11制动器型号YWZ300/90

(3)角架

角架采用14*槽钢加工而成，高4.7m,宽1.4m,由两根“三角架”组成；在角

架正前方的洞顶布置4根e25L=3.0m的锚杆，固定16,工字钢天梁，天梁上安装一

个12t的定滑轮。

(4)轨道

采用625L=2.0m的锚杆固定轨道，钢枕和轨道均用14*槽钢。

3.7爬梯

爬梯踏步采用“25钢筋和12"槽钢，护栏和扶手采用用小12、620钢筋焊制；

井壁每10.0m设置一个猫耳洞。

4.施工方法

4.1导井开挖

斜井的上平洞开挖结束后，将弯管段适当扩大开挖，给提升设备提供有效的空

间，再将导井开挖6m深左右(爆破时进行防护)，然后安装提升设备。

(1)初拟爆破参数

导井开挖采用光面爆破，初拟开挖循环进尺L2m,光爆孔间距40〜50cm,孔径

40mm；线装药量150〜200g/m；辅助孔间距50cm,采用直孔掏槽，单位耗药量1.5〜

3

2.2kg/m0

(2)测量放线

导井采用指向仪测量。每排炮后投放导井中心线，钢卷尺测放周边线，红漆标

注炮孔位置。

(3)钻孔作业

采用YT28手风钻钻孔，为了有利于斜井扩挖溜渣，防止堵井事故发生。要求井

壁平整，每排炮孔按照“平、直、齐”的要求进行检查；周边孔的外偏角控制在钻

机所能达到的最小角度。

(4)装药、起爆

装药前用高压风冲扫炮孔，炮孔检查合格后，进行装药。光爆孔用导爆索、小

药卷间隔不耦合装药，掏槽孔、辅助孔采用导爆管雷管装药，装药密实，堵塞良好。

装药结束、复核检查，确认无误，连接电雷管，撤离人员和设备，在施工支洞用发

爆器起爆。

(5)通风散烟

开挖施工过程中一直启用通风设备，利用已形成的通风系统进行排烟除尘，保

证炮后在规定时间内将有害气体浓度降到允许范围内。

(6)安全处理

排烟结束后，清除井壁上残留的危石及碎块，保证下井人员的安全，在施工过

程中，经常检查井壁围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。

(7)出渣及清底

采用小锄头、铁簸箕装渣，有轨斗车提升小斗车运渣。有轨斗车运行时，井下

人员进入猫耳洞，防止发生安全事故。

小斗车弃渣至斜井的上平洞，再用装载机装自卸汽车倒运至渣场。

4.2竖井扩挖

(1)初拟爆破参数

斜井扩挖采用光面爆破，开挖深度0.8〜1.2m。光爆层厚度0.5m,光爆孔间距

40〜50cm,孔深0.8〜1.2m,孔径40mm,线装药量100~200g/m,间隔不偶合装药。

3

辅助孔间排50〜60cm,单位耗药量1.0〜1.5kg/m0

(2)光面爆破效果要求

残留炮孔痕迹，应在开挖轮廓面上均匀分布。炮孔保存率(是炮孔残留有孔痕

的炮孔个数与周边孔总数之比的百分数):一般硬岩不少于80%,中硬岩不少于70%,

软岩不少于50%；相邻两孔间的岩面平整，孔壁不应有明显的爆震裂隙；相邻两茬

炮之间的台阶或光面爆破孔的最大外斜值，不应大于20cm。为了有利于爆破卸渣，

防止堵井事故发生，爆渣块度要小于导井直径的l/3o

(3)钻孔作业

加大有轨斗车底板为施工平台，采用YT28手风钻钻孔。

(4)清渣、运转

斜井扩挖利用导井做为临空面，部分石渣沿导井溜到下平洞，剩余部分人工卸

渣。下平洞必须及时出硝，以防导井堵塞。

施工人员站在有轨斗车上用锄头扒渣，清理出作业平台时，在导井口上放置安

全格板，方可离开有轨斗车，格板在下一次爆破前拆除，提升到上平洞或放置在斗

车上。

清渣完毕，及时安排装载机、自卸车在下平洞出渣。

4.3支护

锚喷支护施工方法见《压力管道平洞开挖与支护施工技术方案》章节。

5.施工进度计划安排

(1)施工进展情况：5,支洞2009年8月10日进入上平洞开挖，6’支洞2009

年7月10日进入中平洞开挖。尾水洞2009年8月16日上半洞开始进洞。

(2)压力管道、尾水洞、/交通洞的围岩类别与施工特性见表3；

(3)洞挖强度：平洞II、III类围岩120m/月，IV类围岩75m/月，V类围岩45m/

月；1*交通洞90m/月；导井开挖30m/月，斜井扩挖45m/月。

表3压力管道、尾水洞、1#交通洞施工特性表

隧洞名称洞段长度ni类围岩IV类围岩V类围岩开挖忖间

上平洞43.02643.026//11

「斜井140.409140.409//140+94

中平洞642.933538.456104.477/177

压力管道

2,斜井95.24973.15322.096/96+64

下平洞313.899313.899//79

1*交通洞平洞119.770///40

尾水洞主洞427.357317.64994.70815.000133

依据南俄5水电站《施工进度计划》安排，结合施工实际情况，压力管道斜井

开挖与支护施工进度计划安排见表40

表4压力管道斜井开挖与支护施工进度计划安排

序号任务名称单位数量「期开始时间完成时间

1上平洞开挖与支护m43.026172009.8.92009.8.25

21”斜井开挖准备项1202009.9.12009.9.20

31"斜井导井开挖m140.4091432009.9.212010.2.10

41*斜井扩挖前准备项1102010.2.112010.2.20

51"斜井扩挖m140.4091002010.2.212010.5.31

6中平洞开挖与支护m642.9331752009.7.102009.12.31

72’斜井开挖准备项1302009.11.12009.11.30

82"斜井导井开挖m95.2491212009.12.12010.3.31

续表4压力管道斜井开挖与支护施工进度计划安排

序号任务名称单位数量「明开始时间完成时间

92*斜井扩挖准备项1302010.4.12010.4.30

102,斜井扩挖m95.249662010.5.12010.7.5

11下平洞开挖与支护m313.899792010.2.112010.4.30

121*交通洞开挖与支护m119.770412010.1.12010.2.10

13尾水洞开挖与支护m427.3571382009.8.162009.12.31

根据压力管道中平洞掘进情况，到时可以适当考虑1"斜井反向开挖。

6.施工人员和设备配置

6.1主要施工设备配置

根据压力管道斜井开挖与锚喷支护的施工特点，和施工总体计划安排，开挖与

支护的主要施工设备配置见表50

表5主要施工设备配置表

序号设备名称型号单位数量备注

1手风钻YT28台8

2装载机ZLC40B台2

3自卸汽车SGZ3090D/5T台4

4混凝土喷射机SGP-6台2

5混凝土搅拌机JZC350台2

6卷扬机JM800台2

7电焊机500台2

台

8空气压缩机750XH/21m32

台

9柴油发电机C275D5/200KW1

台

10材料运输车EQU41G7D2/8T1

台

11砂轮机2.2KW2

12对讲机部8

13声光信号系统套2

14限位器套2

6.2施工人员配置

根据调压力管道斜井开挖与锚喷支护的施工特点，和施工总体计划安排，开挖

与支护的施工人员配置见表6o

表6施工人员配置表

序号工种单位数量

1管理人员人1

2技术员人2

3质量安全员人2

4钻工人20

5混凝土工人4

6普工人12

7机械操作工人7

8电工人2

合计人50

7.施工安全保证措施

7.1开挖安全控制措施

(1)组织施工人员进行安全生产技术交底；

(2)现场布置斜井作业安全规程标志牌，时常提醒工作人员保持安全生产意识,

做到安全警钟常鸣；

(3)坚持布置生产任务的同时布置安全工作，检查生产任务的同时检查安全工

作，总结生产任务的同时总结安全工作；

(4)按照爆炸物品管理的有关规定，对火工材料的采购、运输、加工、保管、

使用等环节进行管理；

(5)爆破作业中存在炸药早爆、迟爆、拒爆及有害效应(如飞石、振动、冲击

波、有害气体等)等许多不安全因素，因此涉爆人员除了严格遵守爆破安全操作规

程外，还要掌握爆破安全的技术；

(6)斜井开挖采用电雷管引爆，装药联线前，动力、照明、信号电缆应提离工

作面10m以上；起爆箱应加锁，钥匙由爆破员保管；

(7)井下爆破，通风散烟结束后，第一下井人员先进行检查，确认安全的情况

下，后续人员下井作业；

(8)导井出渣，有轨斗车运行时，井下人员进入猫耳洞，防止斗车或掉落石块

伤人;

（9）导井格板为型钢和钢板混合结构，格板在保留岩体上的搭设长度不小于

20cm；作业时经常检查格板是否移位；格板开启尺寸满足作业要求即可，不必全部

打开；

（10）按照用电安全操作规程进行用电管理；防止漏电伤人；井下照明、声光

信号均采用36V安全电压；

（11）井下与上平洞保持有正常的声光信号系统外，须增设对讲机，便于通话

联系；

（12）提升设备有防止过卷、过速，设过电流和失电压等保险装置及可靠的制

动装置；建立制度定期检查提升设备，以及钢丝绳断丝情况；

（13）安全员每天到施工作业面巡回检查安全情况，对安全隐患或有违章作业

情况，及时制止并采取措施，预防安全事故的发生。切实做到班前交待安全注意事

项，班后讲评安全，坚决把安全事故消灭在萌芽状态；

（14）按照国家劳动保护法有关规定，给作业人员配备相应的劳保用品，包括

安全帽、雨鞋、绝缘鞋、雨衣、手套、手灯、防尘防护面具；

（15）施工人员下井前，进行登记，执行下井挂牌，出井摘牌制度。

（16）斜井扩挖期间，对斜井的下平洞进行管制，保证按时出渣的同时，其他

人员不得随便进入洞内。

7.2防止导井堵塞措施

（1）导井贯通后，拆除爬梯、轨道，随着扩挖延伸再进行二次铺设。