引水隧洞的施工技术和施工质量控制

- .引水隧洞的施工技术和施工质量控制目录2第一章工程概况2第二章施工前期准备与施工程序第三章引水隧洞初期支护措施4第四章特殊地质段的支护施工910第六章隧洞开挖过程中可能出现的工程危险及预防、处理措施12参考文献16前言XX. .可修编. .- .工安全措施等问题，总结引水隧洞合理的施工工艺和施工质量控制措施。第一章工程概况凌云那力水电站位于XX省市凌云县，是澄碧河流域规划10个梯级电站的第五个梯级电站，为径流引水式电站，装机容量为8000千瓦，总投资5600多万元，工程设计年平均发电量为3558．91万千瓦时。那力水电站引水隧洞全长4916m，城门型断面。隧洞的地质主要为三迭系中统、第四纪。即围岩主要为泥岩、砂岩、岩性属软～中硬岩石，部分岩石强、弱风化严重，节理裂隙发育，洞轴线与岩层走向夹角较小。岩体主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩，水文地质主要以裂隙水为主和自然降雨。第二章施工前期准备与施工程序（1）业主向施工方移交测量基准点，并督促其复核（2）查验施工方测量人员资质和测量仪器检验记录（3）审核施工方建立的施工加密控制网质量（4）施工方进行施工区的施工加密控制网的测设工作（5）施工监理测量进度计划（6）（7）（8）确定施工测量质量主要精度指标。因此施工工序要讲求精心、科学安排，各工序要立体、平面多种施工。一般而言，引水隧洞施工总体工艺流程如下：. .可修编. .-.-..可修编..可修编...造孔装药、联线、起爆通风、散烟造孔装药、联线、起爆通风、散烟施工程序及方法根据那力水电站的引水隧洞和特点，在7个工作面（隧洞进口、1#支洞、1暗涵、2暗涵、隧洞出口）争取同时施工，每次开挖、锚杆、喷砼等工序可进行平行流水作业，每排炮的进尺可根据引水隧洞的地质情况调整，并及时跟进喷锚支护。施工方法在引水隧洞的开挖，用正台阶法和全断面法，进行开挖施工。在引水隧洞的Ⅳ～Ⅴ类围岩，采用正台阶法开挖。在引水隧洞的Ⅱ～Ⅲ类围岩，采用全断面开挖。施工工艺流程测量放样测量放样钻锚杆孔人工或机械安全撬挖人工或机械安全撬挖出碴、清底出碴、清底锚杆安装冲洗岩面冲洗岩面喷砼在Ⅳ～Ⅴ（即采用导向空孔喷砼在Ⅱ～Ⅲ类围岩中采用全断面开挖，那力水电站引水隧洞的岩性主要为砂岩、页岩及泥岩等岩说明：①掏槽孔设计说明:采用V型（即楔形）掏槽方式（斜眼掏槽）,孔距40cm,孔深为4m，排距为2m，孔数为从底板开始对称布置12个掏槽孔，采用YT-28型气腿风钻施工，装药结构采用加大药量，线装药密度为0.7kg/m。②辅助孔说明：孔距80cm,排距为60～75cm，采用相对掏槽孔为梅花型布置，且斜线慢慢修正的布眼形式，孔深为3.5m，装药相对掏槽少一些，线装药密度为0.57kg/m。③光爆孔说明:孔距采用55～65cm:孔深3m:采用不藕合装药及不连续且用导爆索连线,用2#岩石乳化炸药,炮孔用炸药纸皮箱填塞掏槽,辅助孔不填塞,线装药密度为0.27kg/m。爆破参数表名称孔数孔深线装药数装药量单响药量光爆(个)26（m）3（kg/m）0.27(kg/孔)0.6(kg)辅助453.50.572.0114.8掏槽2440.72.4出碴采用扒碴机及侧卸式装载机（柳工50）及小型反铲（玉柴YC85）和汽车联合出碴，洞碴弃至指定的弃碴场。同时，由于洞室较长，每隔250m设一处回车洞（工程师定。第三章引水隧洞初期支护措施-.-..可修编..可修编...验收拌制喷砼取样试验验收拌制喷砼取样试验挂网喷砼施工采用混凝土喷射机施工，洞外现场拌制砼料，运至工作面后分层施喷。施工工艺流程准备岩面冲洗准备岩面冲洗设置喷砼厚度标否验收合格是配合比计和现场喷射工艺的要求。喷砼的准备工作具有良好的通风和充足的照明设施。在喷射前对施工机械设备,风、水管路和电线等进行全面检查和试运行。砼喷射施工方法及要求只在监理工程师对即将喷射砼的表面进行检查和批准后，才能开始永久砼喷射作业。喷射作业前，应对机械设备，风、水管路和电线等进行全面检查及试运转。喷射作业应分段、分片进行。1~21h上粉尘时，受喷面应用高压风水清洗干净。喷射施工时，喷枪口的加水压力要满足施工加水量的要求，喷嘴至岩面的垂直距离宜为0.6~1.2m，喷嘴应按螺旋形轨迹一圈压半圈的方向沿横向移动，层层喷射，确保厚度，使混凝土整，呈湿润光泽，无干斑或滑移溜淌现象。网（或钢丝网）喷施工1.0×1.0m右的间距用膨胀螺栓将钢筋网固定在岩面上。钢筋网相邻部分的搭接长度为不应小于20cm或一倍网孔间距。钢筋网的喷射砼保护层不小于50mm。清理和修复。局部出现较严重的质量问题，进行凿除处理，并重新喷射砼。砂浆锚杆施工锚杆使用的钢筋应满足设计及规要求。水泥选用42.5R型新鲜普通硅酸盐水泥，砂应通过2.5mm的方孔筛,锚杆注浆的水泥砂浆配合比由业主、设计、监理或试验室确定及调整，砂浆28天龄期的抗压强度不低于20Mpa。工艺流程采用手风钻钻孔，锚杆注浆机注浆，人工安装锚杆，其工艺流程见如下框图。浆液制备浆液制备施工准备钻孔清孔、验孔孔内注浆安装锚杆锚杆加工、运输拉拔试验孔口封堵工艺方法示布孔，孔位偏差应小于10cm。风吹孔。安装锚杆、注浆：锚杆在钢筋加工厂加工，运至施工现场，人工安插锚杆，砂浆由现场拌- .制，VH4.8型锚杆注浆机注浆。注浆完毕后，在浆液凝固前不得敲击、碰撞或施加任何其它荷载于锚杆。3.管式锚杆（管棚）岩注浆,对管棚周围的围岩进行加固,使管棚成为隧道后续开挖的防护伞(棚),达到安全施工的目的。管棚法施工原理利用简支梁作用的原理。由于管棚的直径大、刚度大,同时又是较密排布置,当钢管两端支撑梁的刚度达到足够大后,开挖引起的变形量非常小,这时候管棚就相当于一道简支梁,阻隔隧道开挖时释放应力对围岩的作用。利用水泥浆液的流动性和围岩的裂缝或孔隙,使注入的水泥浆液能与土体进行粘合而形成一种类似混凝土的固结体,从而起到加固围岩土体的功能,对于含水较小的地层还能起到一定的止水效果。施工的工艺流程为：（寸参数主要包括管棚的长度、钢管直径、钢管壁厚及隧洞工作室的尺寸参数造孔，人工安插锚杆，注浆机注浆。引水隧洞管棚注浆压力为0.8MPa~1.2MPa,水泥普通硅酸盐酸PO32.5MP,浆液配比按0.8：1或1：1配制,注浆量根据管棚管径和管棚长度确定。注浆结束用M20砂浆填充,以增强钢管的刚度和强度。管棚法施工作用. .可修编. .-.-..可修编..可修编...提高围岩土体强度,提高开挖线拱部土体承载力,加固隧洞围岩,确保隧道施工安全。在隧洞穿挖的顺利进行。超前管棚施工棚50cm,长度6m）采用手风钻钻孔，人工在平台车上安装钢管，注浆机灌注水泥（砂）浆，注浆压力为0.2~0.4Mpa0.2Mpa0.4Mpa后，必须稳压15min才可结束注浆。施工工艺流程见如下框图所示钢管加工钢管加工施工准备钻孔清孔安插钢管孔内注浆孔口封堵4.超前灌浆施工钻孔：用100BΦ65，深度（现场定）进行造孔。灌浆孔冲洗：采用风、水联合冲洗。冲洗水压采用80%的灌浆压力，压力超过1Mpa时，采用1Mpa。压水试验：压水试验应在裂隙冲洗后，灌浆前24h其孔数不少于总灌浆孔数的5%，术人员指定，但必须报送监理工程师和质检人员签字认可。简易压水试验应在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行，压力为80%的灌浆压力，在0.3~1.0Mpa之间时采用0.3Mpa，1Mpa1Mpa20min5min一次的流量作为计算流量，其成果以透水率表示。灌浆材料：采用水泥水玻璃双浆液或水泥加4%的水玻璃的单浆液。（5）水灰比：水泥浆的水灰的采用3：1，2：1，1：1，0.6:1,0.5:1五个比级，开灌水灰比为3：1。300升以上，或灌浆时间已达1h而灌浆压力和注入率均无明显改变时，应换浓一级水灰比浆液灌注；当注入率大于30L/min时，根据施工具体情况，可跳级变浓。灌浆压力：按设计要求：灌浆压力以回浆管压力表中值控制，资料整理分析须换算成全压力。时报告监理工程师和质检人员或遵照监理工程师指令进行。处理，并报告监理工程师或遵照监理工程师指令进行。孔结束后，及时将被堵孔进行冲洗，若冲洗不好，可重新扫孔，进行正常灌浆。师指令进行处理。结束标准在设计压力下当注入率单孔不大于连续灌注30min后即可结束灌浆灌浆过程中，如发现回浆变浓，改用回浓前水灰比的新浆进行灌注，若连续回浓，需连续注 30min方可结束灌浆。在灌浆中断情况，待凝孔段的灌浆孔、全孔灌浆结束后，应进行全孔复灌并达到上述要求时才可结束灌浆。封孔：对于预埋（引）管的灌浆孔，在灌浆正常结束后，全孔灌浆结束后直接进行机械封孔。采用0.5:1的浓浆替换孔稀浆，当回浆管排出0.5:1的浓浆后封闭孔口，作闭浆孔封孔。第四章特殊地质段的支护施工况极差，且与成洞轴线与岩层走向非常接近，成洞较为困难，是该工程的施工难点。采取超前小管棚预注浆、正台阶开挖、网喷加锚杆、钢拱架、一次支护的方法开挖。引水隧洞开挖施工方案表施工方案项工程目部位超前支开挖一次支护施工监测备注护开挖后立即引超前导加密进行上部：先顶后边墙，留台阶，强支施工锚杆、主要水管棚监控测洞身护跟进；短进尺，以风钻为主，每钢拱架、挂洞段隧（环间量、及时Ⅴ类个循环开挖进尺控制在1m以下。网喷砼等强在进洞距反馈信息围岩下部：在上部开挖支护稳定成型进支护，必要口洞开50cm）以指导施行，用手风钻开挖，强支护。施工二次衬段挖预注浆工砌-.-..可修编..可修编...超前管上部：顶部超前、扩挖跟进、短进开挖后立即洞身棚（环尺、小药量、弱爆破、开挖控制在施工锚杆钢Ⅳ类间距2m以下。拱架、挂网、同上同上围岩50cm）下部：一次成型、用风钻开挖、强喷砼等强支锚杆支护。护洞身Ⅲ类围岩视情况作超前锚杆可视情况用台阶法，也可用全断面一次开挖成型每次进尺3m。顶拱危石应及时支护、其余支护跟进。加强监测主要洞段围岩可不用全断面开挖一次成型支护紧跟开挖面注意监测少量洞段第五章施工质量控制措施理方法，切实保证标准化作业。施工过程中要坚持“班组初检、作业队复检、技术部质检工程师终检”的“三检”制度。在三检合格的情况下有由质检工程师将检验结果呈交监理工程师，验收合格，监理工程师在验收单上签字，由经理部备案后方可进行下一工序的施工作业，严格进行质量管理和控制，将质量控制层层落实到整个施工过程。工程测量控制措施-.-..可修编..可修编...所有测量设备必须检验合格后才能使用。严格按照设计图纸放样，建立校审制度、每次放样的点位都须经校核、审核后才能交付使用。须设置标志并注意保护，并设置备用测点。开挖质量控制措施引水隧洞长度较长，地质情况复杂，施工中一定要加强地质观测，不断调整优化爆破参数，最大限度地减少超挖，不允许欠挖以及减少振动影响。在开挖过程中要遵行“重地质，弱爆破、早封闭、勤测量”的施工方针，在此基础上要合理选择爆破参数。爆破参数的合理选择是控制开挖质量的重要环节，施工时应根据拟定的爆破参数进行工艺性爆破的实验，从而总结出适合各个开挖工作面的爆破参数，用于指导各作业面的施工，在每个爆破循环均应绘出爆破参数施工图以便调整，始终保持每个循环的爆破作业的单耗控制在最优围。对于钻孔环节应严格控制钻进的孔深、孔的倾角度，保证孔口施工在设计开挖轮廓线上，孔底落在拟定面上。为达到以上要求，必须做到定人定孔定钻，严格实施工艺控制，以确保钻孔精度。对于光爆孔，要求做到孔径间距相等，孔向互相平行，孔底处于同一平面上。特殊要求控制的孔要求做到边钻孔边检测，不合格的孔补钻，严禁在不合格的孔中装药放炮，不合格的孔在爆破前封堵。装药是控制开挖质量的最后环节，要确保装药质量达到爆破参数要求的标准，装药前对各钻孔进行认真清理，以确保设计孔深。在进行光爆孔药卷安装时，须采用竹片间距绑药，确保药卷位于孔的中心线上，确保达到设计效果，现场值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查，周边孔偏差不得大于5cm/m，爆破孔偏差不得大于10cm，减少超挖，不允许欠挖。喷砼质量检验喷砼施工的位置、面积、厚度等均应符合施工图纸的规定，喷砼必须采用符合有关标准并征得监理工程师的同意。喷砼施工前，必须对所喷部位进行冲洗，预埋规定长度的标志钢筋以量测厚度。喷射施工时，喷嘴应按螺旋形轨迹一圈压半圈的方式沿横向移动，层层喷射，确保厚度，使砼均匀密实，表面平整，喷嘴与喷射面尽量保持垂直，枪口距岩面0.7~1.0m的质量。锚杆（管棚）施工质量措施锚杆（管棚）工图纸规定的材质标准及技术规标准以及监理工程师指示的抽检数量检验锚杆（管棚）性能。（钢管7天后剖管检查密实度，并将试验结果报送监理审批。按监理工程师指示的抽检围和数量，对锚杆孔（管棚）的钻孔规格（孔径、深度和倾斜度）行抽查并作好记录。拉拔试验：对锚杆按作业分区每3005）灌浆质量保证措施灌浆工程质量隐蔽工程，必须由有经验、经过专门技术培训并考试合格的人员上岗操作。由有经验的专业工程师负责本项目的施工，建立施工质量检查机构，每班均有技术员现场值班成并检验后，下一道工序不得施工，使每道工序都处在质量受控状态，每道工序都符合质量要求。灌浆设备、管路、压力表等都必须检查完好并满足的要求。各种灌浆材料确认合格后，经监理工程师批准后方可使用。在预埋灌浆管时，由灌浆队技术员按设计图纸，配合砼施工队进行准确埋设并固定好。灌浆过程中，如遇中断灌浆，必须采取补救措施，做好冲洗工作。控制好浆液成品的使用时间，不得超过规定使用时间。理分析报监理工程师及技术部，使施工顺利进行。第六章隧洞开挖过程中可能出现的工程危险及预防、处理措施岩爆岩爆现象地下工程穿越坚硬围岩且处于高应力地区时,常常由于围岩的应力超过围岩的强度而使围岩发生突然破坏,并伴随产生块体的弹射、抛掷、震动、声响等释放部较大的弹性应变能的现象称为岩爆。防治岩爆的施工方案及措施开挖爆破方法考虑到全断面一次钻孔对围岩扰动太大,易诱发岩爆,故钻孔作业分两步进行,先进行上半部钻孔,既能让工人提高警惕性,防止岩爆伤人,又能使拱部空孔释放部分应力,以减小下半部钻孔作业对人的威胁。支护措施岩爆的成因主要取决于地质条件、地应力条件和施工触发因素。要减少岩爆的危害,很重要一条就是在洞开挖前和开挖后对围岩进行支护措施,这样做不仅可以改善应力的大小和分布,而且还能使洞室周边的岩体从平面应力状态变为空间三向应力状态,从而达到减轻岩爆危害的目的,并且还能起到防护作用,防止岩石弹射和剥落造成事故。加强非工程安全措施顶部进行加固,能确保落石不损伤设备;要求施工人员进出岩爆区尽量乘车进出且尽量快速通过岩爆区。塌方隧洞塌方产生的原因地质条件原因I、隧洞穿越不稳定的岩体松散地层，诸如饱和含水的黏土、壤土、湿陷性黄土、流砂、严重风陷穴、偏压及高地应力等地质不良区域。II、地形、地貌上，当隧洞穿越垭口、冲沟、河谷或傍山地区，以及隧洞洞口埋深、覆盖较浅地段时，容易塌方。III、隧洞穿越地下水丰富区域也是重要因素，地下水丰富的土层、全风化及强风化围岩洞段极易发生塌方；具有较高水压富水洞段，地下水向洞室漏出，淘空了断层构造带中破碎岩体和充填物时，而产生不同程度的塌方。勘察设计的原因I、地质勘察工作不深不细，或判断错误，设计洞线本应避绕的错误地定位通过，对可能发生塌方的隐患没有查明。II、隧洞位置选择不够适当，没有绕避应当且可避绕的地质不良地段；或洞线方向与断层、裂隙、岩脉等破碎带夹角太小、甚至方向平行等等。III、有充分的技术、经济论证必须穿过不良地质区段时，设计提出的支护衬砌型式、技术措施不而最终导致较大塌方的发生。施工过程的原因I、在施工过程中由于施工人员对隧洞工程地质情况掌握不够，忽视围岩细微变形，对围岩自稳能力作过高的估计，造成思想上的麻痹大意，从而选择了不合适的施工方法，如不恰当地急于进洞、装药量过多、爆破方法选择不当、围岩暴露时间过长导致风化程度加剧、初期支护不及时不牢靠、永久支护（钢筋混凝土衬砌）落后过远、没有适当地调整工期等，并且未采取其它补救措施。II、选择了不适合围岩情况的施工方法，如本应小断面开挖的，采用了大断面开挖法；应采用先（上部（下部塌方的预防多数情况下，引水隧洞开挖过程中塌方其实是可人为预防和避免的，对待塌方，应坚持“预防为主”的原则，并应着重从以下几方面着手。勘测设计过程中塌方预防方的预防，导致在施工过程中塌方的发生。I方的产生。II、合理的设计能有效避免和预防塌方的产生在掌握隧洞区的宏观地质背景、构造特征、地质地支撑，造成应力再一次重分布，而引起塌方。施工过程中塌方的预防I、加强施工过程中的地质预测，隧洞是一个线状的隐蔽工程，一些长隧洞往往穿越山峰沟谷，穿过多种岩类，多个构造，跨越几个地质单元，因而隧洞工程地质本身就十分复杂，勘测设计阶段的地质勘察只能从宏观上分析整个隧洞区域的基本地质情况，对埋深较大的洞段无法进行勘察，造成局部地质资料不足。因此，施工过程中的地质预测、预报必不可少，及时根据掌子面的地质情况进行未开挖洞段的地质情况预测、预报，对可能出现的局部地段围岩破碎引起失稳、塌方和遭遇的断层、涌沙、涌水能及时进行预测，以提醒施工人员采取合理的开挖和支护方法，预防塌方的发生。II、注意观察分析可能发生塌方的先兆现象，在加强施工过程地质预测的同时，还应注意观察、①隧洞顶部围岩裂缝旁出现岩粉，或洞无故尘土飞扬，或不断掉小石块；或围岩裂缝逐渐大等，说明塌方即将发生。或被压坏时，应及时加固，以防围岩进一步松动造成塌方。说明裂隙中充填物已冲走很多，水量加大，则可能有塌方。④洞顶滴水位置不定，来回移动，说明岩体在变形。当变形达到一定程度，有可能坍塌。III、强支护是预防塌方的主要措施，洞室开挖爆破后及时对围岩情况进行较准确的判断，在围岩自稳时间及