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文档简介
1、某小断面水工输水洞施工组织设计 【摘要】输水洞总长609.173m,内径2.2m,衬砌厚度0.4m,洞子开挖外径3.2m,洞径较小,一般开挖设备难以进洞施工,且输水洞和已建成的泄洪冲沙洞的轴线中心相距16.85m,给施工带了一定的难度。【关键词】输水洞 小断面 开挖1、概述亭口水库工程位于陕西省咸阳市长武县境内,属于综合利用的等大(2)型工程。水库正常蓄水位893.0m,最大坝高49m,总库容为2.47亿m3,设计供水流量为3.6m3/s,电站装机1.89MW,年发电量618万kW·h。该工程枢纽由大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞、坝后电
2、站等五部分建筑物组成。输水洞总长609.173m,由进口引渠、进水塔、压力洞身段及4条岔洞等组成,输水洞0+060至0+150段采用钢衬,其余为钢筋砼衬砌,内径2.2m,衬砌厚度0.4m,洞外径3.2 m,输水洞进口紧邻泄洪排沙洞进口布置,两洞轴线中心相距16.85m,前20m平行于泄洪洞轴线,其后以30.872°转角从溢洪道泄槽底部穿过,设计最大引水流量11.1m3/s。工程计划开工日期为2011年10月28日,完工日期为2013年4月28日,其中放水塔2012年8月30前完成,总工期为549日历天。2、施工总体规划施工总体上分两个工作面,输水洞进口工作面和输水洞出口工作面。输水洞
3、进口工作面以放水塔为关键工作,保证在2012年8月30前完成放水塔(包括闸门安装)的施工,主要工作内容包括输水洞进口处的土石方开挖支护,进口段洞子开挖衬砌(考虑到进口段钢管衬砌施工的方便,将输水洞0+000至0+160洞的开挖及输水洞0+000至0+150段的衬砌安排在放水塔施工前完成),该段洞子开挖衬砌完成后即进行放水塔的施工,并确保2012年8月30前节点工期的实现。输水洞出口工作面以输水洞及支洞的开挖和衬砌为关键工作,为了做到资源的综合利用,在进口工作面明挖及洞挖完成后,及于2012年1月1日起开始出口段的开挖施工。为了增加工作面改善施工条件,结合现场实际情况,先开挖4#岔洞,4#岔洞完
4、成后开挖1#岔洞及主洞,主洞开挖完成后开挖3#岔洞和2#岔洞,等输水洞后半段及各岔洞开挖全部贯通后,由内向外依次进行洞身及岔洞砼衬砌。3、小断面、长隧洞开挖施工技术3.1施工方案本工程隧洞设一个开挖施工队,进场后先从进口工作面开挖,待挖至输0+0000+160时(这样即方便了0+090至0+160钢衬段的施工,也不影响进水塔的施工进度),再从出口工作面向中间掘进施工,先开挖4#岔洞,待4#岔洞贯通后再施工1#岔洞及主洞,这样为下一步主洞开挖出渣提供方便,主洞贯通后开挖2#、3#岔洞。输水洞洞室主要为局部稳定性差的类微风化砾岩,岩层近水平,裂隙不发育,只有1#和4#岔洞位于类围岩中,根据围岩特点
5、和开挖断面尺寸及现场施工条件,对开挖的方案进行了认真详细的分析比较后,最后确定采用YT28手风钻钻孔、非电毫秒微差爆破掘进方案,支护紧随开挖循环进行,周边光面爆破,出渣采用WZL-60型履带式挖掘装载机(外形尺寸4740×1550×1720mm)装渣,农用三轮车出渣至洞外集渣,3m3装载机配合15t自卸车洞外运输至弃渣场。对输水洞进口段在开挖前先进爆破试验,采用短进尺(初定为1m),弱爆破,增加工作循环,减少装药量的开挖方案,施工时在泄洪排沙洞内进行振动测试,根据振动测试结果调整爆破进尺和装药量。3.2 爆破设计输水洞洞身段及4条岔洞开挖断面均为圆型,洞身的围岩主要是类围岩
6、和类围岩,开挖直径为3.2m,采用人工手风钻全断面开挖,周边采用光爆,每循环进尺控制在3.0m左右,岩体较破碎时采用短进尺,强支护的方法,每循环进尺控制在2m以内。洞身喷锚支护根据岩石情况按设计图纸,针对不同围岩采用不同的支护方式,随开挖一并进行支护工作。开挖断面爆破布孔设计见图1,输水洞洞身段爆破参数见表1。图1 开挖断面爆破布孔设计图(单位:cm)表1 输水洞洞身段爆破参数表 炮孔编号
7、60; T1-T6 B1-B12 D1-D3 G1-G16 合 计
8、60; 炮孔名称 掏槽孔 崩落孔 底孔 光爆孔
9、 炮孔个数 6 12 3 16
10、160; 37 炮孔深度(m) 3.2 3.0 3.0
11、160; 3.0 炮孔间距(cm) 70 &
12、#160;60 70 50 每 孔 装药量
13、160; 卷 数 9 8 8 4
14、160; 重量(kg) 1.8 1.6 1.6
15、; 0.8 总装药量(kg) 10.8 19.2
16、0; 4.8 12.8 47.6 说明:初选爆破参数根据实际爆破效果和岩石情况作调整。 注:炸药单耗:2.35kg/m3,每循环开挖自然方量
17、:20m3;钻爆作业时,应根据地质条件随时修正爆破参数,以期达到最佳爆破效果。每循环掘进时间见表2。表2 掘进循环时间表(循环进尺3.0m) 作业项目 测量 钻孔 装药起爆
18、160; 通风排险 出渣 初期支护 合计 作业
19、时间(h) 0.5 2.0 1 1 4.5
20、160;2.5 11.5 3.3洞室开挖施工方法采用手风钻钻孔时,提前设计加工1台钻爆台架,人工转运就位和撤离。作业前,先就位钻爆台架,在台架上完成布孔、施钻、装药、检查等工序。采用人工操作手风钻造孔,造孔时加强洞内通风,以降低废气、粉尘;在钻机支架上设置高压水雾装置,钻孔过程中喷雾降尘;加强钻孔作业人员的劳动保护。出渣采用WZL-60型履带式挖掘装载机装渣,农用三轮车出渣至洞外集渣,3m3装载机配合15t自卸车洞外运输至弃渣场。3.4支护方案洞内支护施
21、工紧随开挖循环进行。锚杆钻孔用YT-28手风钻造孔,在自制的钻孔作业台车上操作,钻锚杆孔与爆破孔穿插进行。如遇岩体破碎带,采取随开挖、随支护。喷砼采用湿喷法,选用CPS2000型混凝土湿式喷射机;喷砼由人工现场编制挂网、喷射,混合料在洞外集中拌制,砼运输车运至洞内;型钢钢架在洞外综合加工厂分片制作,现场人工拼装、安设。拱顶部位先喷射一层35cm厚度的砼,再进行锚杆、挂网砼喷护。洞内支护先进行钢支撑后进行锚杆挂网砼喷射。4、输水洞砼衬砌施工输水洞衬砌时全断面砼一次浇筑,采模板用定型钢模板拼装,钢拱架支撑。定型钢模板由直径2.2m的两个半园形成的定型钢模拼装而成,面层厚度不小于4mm,每段定型钢模
22、长度约1.5m,内部采用钢拱架支撑。钢拱架在施工现场加工,拱圈选用80mm槽钢(间距1m左右),其余结构材料采用48mm钢管,一副完整拱架由三等块小拱架组拼成,架设固定后,拱架之间利用钢管连接,使其成为统一刚体,然后测量校核微调加固,最后安装档头模板。模板安装前,首先测量放线,关键部位可多设控制点,依据测量成果和施工规范进行安装。经复测合格后加固稳定。每次安装模板前,将模板表面粘结的杂物清理干净并刷涂脱模剂。衬砌混凝土的堵头模板,采用组合木模板,现场拼装。每浇筑段按9m控制,每3m在断面顶部处布置砼入仓孔,入仓孔直径0.2m。安装、校核、固定模板完成,最后安装档头模板。输水洞拱架结构图详见图2
23、全断面圆洞拱架结构示意图。输水洞砼采用JC6砼罐车(6m3)水平运输,HBT60砼泵入仓(输水洞长609m,前300m从输水洞进口位置处泵送,以后从输水洞出口位置处泵送),插入式振捣器及附着式振捣器振捣。图2.2.4.5-4 全断面圆洞拱架结构示意图5、施工难点重点的解决措施5.1 输水洞进口段的开挖措施本标段输水洞进水塔与目前已建成的泄洪排沙洞放水塔平行布置,塔身距离仅5.75m;输水洞进口段紧邻泄洪排沙洞进口布置,两洞轴线中心相距16.85m,开挖断面洞壁相距仅10.4m,前20m平行于泄洪洞轴线,目前泄洪排沙洞全部钢筋砼衬砌和灌浆施工已经结束。根据规范邻最近建筑物最小爆破安全距离不小于3
24、0m的规定,进水塔基础和输水洞前20m的洞身石方开挖不能采用常规的爆破开挖方法。解决措施:根据目前现场的实际情况,我公司针对这种特殊作业环境,洞口明挖采用液压破碎锤破碎和反铲挖除、小药量控制爆破相结合的开挖方法,尽量减少爆破振动对泄洪建筑物的影响。对输水洞平行于泄洪洞段在开挖前先进爆破试验,采用短进尺(初定为1m),弱爆破,增加工作循环,减少装药量的开挖方案,施工时在泄洪排沙洞内进行振动测试,根据振动测试结果调整爆破进尺和装药量。5.2主洞与岔洞交叉部位的开挖输水洞出口段1#4#岔洞,位于不稳定的类围岩中,4条岔洞在平面上平行布置,在立面上均处于同一高程面,且开挖断面洞壁距离仅为6.1m9.6m,另外4条岔洞与主洞在平面上均为斜向相交,在交接部位下游侧均为锐角,容易坍塌、不利于成洞和洞身开挖安全。对此采用的对策为:4个岔洞分别开挖,先进行4#岔洞的开挖、完成后进行1#岔洞的开挖,待主洞开挖贯通后进行2#岔洞开挖,2#岔洞开挖支护完成后进行3#岔洞开挖。并采用如下的施工
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