水电站引水隧洞斜井工程施工方案

xx水电站xx隧洞斜井工程施工方案一、工程概况1.1工程简介xx水电站xx隧洞为跨越紫马沟，在1#支洞下游与2#支洞上游之间设一处斜井，里程桩号为（隧）2+098.712～（隧）2+236.237，斜井长度为137.525m，斜井倾斜角度为50°，斜井上口高程为1978.523m，斜井下口高程为1887.741m。斜井设计断面采用圆形断面开挖，B1、B2型圆形衬砌断面，衬砌采用C20砼，衬砌净空断面直径为450㎝，Ⅲ、Ⅳ围岩及Ⅴ类围岩衬砌厚度分别为40㎝和60㎝。斜井布置见图1。1.2工程地质xx隧洞斜井段围岩由晋宁期石英闪长岩组成，岩石弱～微风化状态，岩性致密坚硬，地表测绘尚未发现较大规模的断层破碎带分布，但次级小断层及裂隙较发育，主要发育的构造裂隙有4组：°③N60°～80°E/SE或NW∠65～80°；④N60°E/SE∠20～30°(随机分布)。裂隙间距30～60cm，延伸较长，裂面多粗糙闭合。斜井洞段总体上地下水活动较弱，以滴状渗水为主，但沿次级小断层、局部裂隙密集带地下水活动较强。岩体呈次块状～镶嵌碎裂状结构，以Ⅲ类围岩为主，成洞基本可行，围岩稳定主要受断层和上述①、②组陡倾角裂隙互相切割或与随机分布的第④组缓倾角裂隙相互切割形成的不利组合块体控制，有发生局部围岩失稳的可能。1.3主要工程量（预估）根据地质资料分析，同时结合施工开挖情况，初步估计斜井所处地段各类围岩长度，Ⅲ类围岩为100m，Ⅳ类围岩为25m,Ⅴ类围岩为12.5m，据此估算斜井主要工程量（见下表）主要工程量表表1序号工程项目单位数量备注1石方井挖m334032砼衬砌m3890C203钢筋网kg24422临时支护4超前锚杆根425临时支护5系统锚杆根1213临时支护6喷砼m3283C207回填灌浆m7478固结灌浆m211009扩挖m315010回填砼m3150C15二、施工方案选择由于斜井施工人工钻爆开挖安全问题十分突出，为保证斜井的施工安全，同时借鉴同类工程的施工经验，拟采用反井钻机导井法施工。先用LM－200型反井钻机施工导井，再用人工钻爆法二次扩挖达到设计的开挖轮廓。钻凿Ф1.4m导井时，先钻Ф216mm的导孔，直至导孔钻透下水平巷道，将导孔钻头在此卸下，接上Ф1.2m的扩孔钻头，再由下向上扩孔，反拉形成Ф1.4m的导井。导井贯通后，扩挖采用人工钻孔装药，电雷管起爆，爆碴由导井滑至斜井下端平洞处，然后采用装载机装碴，自卸汽车运输至指定的弃碴场。三、反井钻机导井施工方法3.1施工工艺流程（斜井导井开挖反井钻机施工工艺流程见图2）。斜井反井钻机施工工艺流程图图23.2导井施工准备（1）钻机基础施工①采用砼基础，混凝土标号不小于C25。②尺寸位置以钻孔中心（井心）定位。并保持钻机的地脚螺栓孔位置准确。③混凝土上平面要平，凸凹变化不能超过3cm。（2）铺设轨道混凝土基础养护结束后，铺设钻机轨道，以便钻机安装。轨距为600mm或900mm。（3）供电由于反井钻机要求供电负荷不能小于200kw，电压380v。所以拟由1#支洞引入高压线路至斜井口附近，增加一台315KVA变压器供反井钻机施工用电。（4）供水钻机供水由洞内高压水管供水。水的用途主要有：①配制泥浆。②冷却水。导孔期间，循环使用；扩孔期间，每小时约需5～8m3用于扩孔冷却钻头。（5）通风反井施工期间，下部隧洞采用压入式通风，最大限度的将烟尘排出。（6）照明在钻机和泥浆泵位置安装碘钨灯照明，以便正常工作。（7）钻机安装调试、试运转钻机运到现场后，进行钻机的安装和调试，主要工作有：①接通所有电机电源，进行短暂通电、观察电机转向。②接通钻机泵车到操作车钻机之间进回油管路。③安装机械手和转盘吊。④钻机调平、找正。⑤安装下支撑和前后斜拉杆。⑥浇地脚螺栓孔。⑦接通冷却水系统。⑧进行泥浆泵调试、形成泥浆循环系统。3.3导孔钻进导孔钻进是反井钻机施工的关键，它关系到钻孔的质量和成败，必须严格控制导孔的孔斜率。导孔导向定位采用在钻机安装时调整好钻机倾斜度及钻杆方向，钻进施工中定期校正测量钻机及钻杆方向，确保精度。（1）钻具布置，反井钻机的钻杆分为两种，一种是普通钻杆，长度1m；另一种为稳定钻杆，长度为0.5m。钻杆的跟进方式为开钻2m后加一根稳定钻杆，钻进8～10m时再加一根，然后每钻进20m加一根。（2）钻进参数钻进参数选择主要依据地层条件、钻进部位等多方面因素确定。一般按下表所示参数施工，在施工时根据不同情况予以调整。表2导孔钻进参数选择表孔深/m钻进压力(MPa)Ⅲ类围岩Ⅳ类围岩Ⅴ类围岩1<501～41～41～3250～1004～63～62～53>1006～75～63～5（3）开孔钻进开孔钻进时，必须利用开孔扶正器和开孔钻杆配合，慢速开孔，开孔深度3m；开孔后，将开孔钻杆提出，洗擦上油后保存。（4）导孔钻进导孔钻进时各方面必须全力配合，必须做到以下几点：①钻进前对泥浆泵进行全面检修，使其处于完好的状态，必须保证泥浆泵排量充足。在钻进过程中，各班要对泥浆泵进行必要的维护，白班要有1～2小时的时间对泥浆泵各主要易损部件进行检查，对磨损严重的部件进行更换，使后两班能够正常钻进。②加强泥浆管理，保证泥浆参数良好。③对于导孔钻进返出的岩渣，及时清理，防止岩渣流入泥浆池；岩渣清理由人工和除沙泵共同完成。④一根钻杆完成后，必须等孔内的岩屑全部排出后，才能停泵接卸钻杆。⑤导孔钻透后，停止泥浆循环，但钻机不能停转，向始孔加清水，直到钻机转动平稳，扭矩变化不大时才能停钻。（5）测量复核导向孔施工完毕后，采用全站仪对斜井导向孔底端进行复核测量。确保导向孔方向位置准确，钻孔偏斜率小于1.0%，且中心偏差不超过100cm，保证导井扩孔在斜井设计开挖轮廓线内完成。3.4扩孔钻进（1）拆导孔钻头接扩孔钻头导孔钻透后，将扩孔钻头和导孔钻头拆卸工具运到下口。通过电话上下联系，上下配合拆下导孔钻头接上扩孔钻头。形成出渣系统，开始向上扩孔。（2）扩孔钻进扩孔开孔，当扩孔钻头接好后，慢速上提钻具。直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用最低转速(5～9rpm)旋转，并慢慢给进、保证钻头滚刀不受过大的冲击而破坏，给进一停下，等刀齿把凸出的岩石破碎掉，再继续给进。开始扩孔时，下部设专人观察，将情况及时通知操作人员，等钻头全部均匀接触岩石时，开始正常扩孔钻进。为保证钻机和滚刀的使用寿命，一般将系统压力限制在18Mpa之内。扩孔钻进提升力见下表。表3扩孔钻进提升力表孔深/m钻进提升力/MPaⅢ类围岩Ⅳ类围岩Ⅴ类围岩1<5015～1413～1212～11250～10014～1312～1111～103>10013～1211～1010～9此时始机的提升能力为720KN，扣除系统的压力损失，提升能力680KN。钻杆每根155kg，最大深度110m时，钻杆重量17.5吨，水龙头重量2.824吨，1.4m扩孔钻头重2.825吨，钻机的总提吊重量55吨。钻头按每把刀承受5吨压力,钻头承受的钻压为30吨。在扩孔过程中，当岩石硬度较大，可适当增加钻压，反之可以减少钻压。扩孔时，要及时出渣，防止堵孔。扩孔过程，也是拆钻杆的过程，拆下的钻杆要进行必要的清理，上油带好保护帽。（3）完孔当钻头始至距基础2.5m时，降低钻压慢速钻进，并认真观察基础周围是否有异常现象，如果有，则及时采取措施处理。慢慢的扩孔，直至钻头露出基础。（4）拆机将扩孔钻头卡固在钢轨上、拆掉钻机的前后斜拉杆和各种油管,将主机车从钻架上拆掉，将钻架主机车和一些辅助设备拆下。将扩孔钻头吊牢，将轨道拆掉，将钻头提出孔外，运到井上；然后将操作车拉上来，再将泵车、油箱冷却器拆下，分别运到洞外。全部导井钻孔工作结束。四、斜井扩挖施工方法4.1施工布置斜井扩挖采用钻爆法施工。风动凿岩机钻孔、人工装药，非电雷管进行控制爆破。扩挖作业从斜井上口开始，从上至下进行扩挖。施工设备及材料的运输拟采用以下方式进行：在上平段设一台5T卷扬机，随扩挖的加深，沿井壁内侧设两道18Kg级钢轨，作为运输台车上下斜井的轨道。钢轨固定采用在扩挖完成的斜井壁打适量50cm长插筋，插筋采用锚固剂锚固，将钢轨与插筋焊接的方式进行固定。为确保施工作业面施工人员的安全，工作面施工时，将直径为1.4m的导井设置钢筋格栅封闭，同时井口周围设钢管围栏。4.2斜井扩挖施工工艺（见下图）图3斜井扩挖施工工艺流程图4.3钻爆工艺导井直径为1.4m，斜井扩挖时采用合理的爆破参数，严格控制爆破石渣块度，否则因导井直径有限，容易发生堵井。斜井扩挖除采用光面爆破技术外，还采取短进尺、密布孔、多短起爆的措施。必要时，通过爆破试验确定钻爆参数，试验时采用钢筋格栅封闭导井，以检查石碴的块径。扩挖单循环进尺一般为1～1.5m。钻爆设计详见斜井钻爆设计图（附后）。4.4测量放线在扩挖前30m内采用测量仪器准确绘出开挖轮廓线、周边眼辅助眼的位置。在扩挖30m以后，采用激光准直仪进行导向测量及放线，每隔一定时间对准直仪进行校正其准确性，防止准直仪的移动而造成偏向。每次测量放线时，对上次爆破效果检查一次，并及时将结果反馈给技术主管和爆破人员；技术人员根据爆破情况，及时修正爆破参数，以达到最佳爆破效果。4.5钻孔在斜井内安装钢制爬梯，钻孔人员从爬梯进入井内施工，钻孔设备采用卷扬机提升，轨行运输台车运输；钻孔采用YT28凿岩机，钻孔施工时注意以下事项：a.控制好周边眼、辅助眼的位置、间距，不得随意修改。b.准确定位凿岩机钻杆，保证钻孔位置误差不大于5cm。c．同类炮眼钻进深度要达到设计要求，眼底保持在同一个斜面上。钻孔过程中确保不同类炮眼沿井中心向井壁方向变浅，以保证爆破后开挖面形成一漏斗形状，以方便扒碴。d.钻孔作业时，先将中导井用钢筋笼封闭，爆破作业时拆除，以保证作业安全。4.6装药爆破采用人工装药，装药前，仔细检查炮孔的位置、深度、角度是否符合设计要求。装药时严格按照设计的装药结构和装药量施工。周边眼采用间隔装药。装药时雷管管脚线必须短路，不能与金属导体、水、岩石等接触。已敷设好的爆破网路两端，在未与下一部分导线联接以前必须联成短路。爆破网路联接好后，吊出井内全部施工设备及台车，爆破人员由爬梯撤出斜井至平洞内。为防止爆碴堵住斜井口，采用分次爆破，最后爆破周边光爆孔。4.7斜井漏渣斜井扩挖按环形开挖断面，选定微差爆破技术，形成自溜渣，在开挖面附近附以人工扒渣。采用斜井漏渣控制爆破块度，导井不会出现堵井现象。爆破前，在斜井下端清除石渣。钻孔装药及支护时，始终保证，导井上口钢筋网封闭，保证作业时斜井上口人员无视差及危险感。导井贯通后，扩挖爆碴通过导洞滑至斜井下口，用装载机装碴，出碴车运输出碴，通过2#支洞运出洞外。4.8斜井支护由于斜井施工的特殊性，随开挖进展，下部所受的安全威胁越大，因此与平洞支护相比，需相应提高支护等级加强支护，以确保工程质量及施工安全。斜井扩挖施工坚持“一炮一支护”，爆破后及时清除松动浮石，进行安全支护。Ⅲ类围岩：采取系统锚杆Φ25@150×150㎝L=2.5～3.0m及网喷C20砼10cm的支护措施。Ⅳ类围岩：设系统锚杆Φ25@150×150cmΦ25@1.5m25@1.5mL=2.5～3.0m，考虑到井内架设钢拱架难度较大，且有效支护作用发挥不明显，为此制安钢筋网：环向Φ25@25cm（垂直洞轴线），向Φ18@25cm，喷10cm厚的C20砼支护，以增强支护抗力；Ⅴ类围岩：爆破后及时喷5cm厚砼封闭腰顶拱围岩，制安系统锚杆Φ25@100×100cmΦ25@1.5m25@1.5mL=2.5～3.0m，挂钢筋网：环向Φ25@20cm（垂直洞轴线），纵向Φ18@20cm，喷20cm厚的C20砼支护。且每循环作业前，应依托上一循环的支护体，以15°左右挑角制安超前锚杆Φ25@25~35cmΦ25@1.5m25@1.5mL=3.5m。支护前应撬除松动岩块，支护体与岩面应结合紧密。斜井井口2~3m段在完成开挖及喷锚支护后，浇筑1.0m厚的C20钢筋砼圈梁锁口，配双层环向钢筋Φ25@20cm（垂直洞轴线），纵向钢筋Φ16@20cm。在斜井段井口位置布置一台5t卷扬机，随开挖进程在底板上铺斗车运行轨道，形成卷扬机——斗车提升系统，主要用于施工设备和材料转运。设置安全挡（墙）板和护栏确保井内施工安全，随后再继续向下扩挖。五、劳力组织及施工机械项目部将组织有丰富斜井施工经验的技术管理人员及施工技术工人，投入斜井工程施工。同时安排我单位状态完好的施工机械、设备投入本工程施工。5.1投入的机械设备主要施工机械设备见下表：主要机械设备表表3设备名称型号单位数量备注导井施工反井钻机LM200台1泥浆泵台1变压器315KVA台1斜井扩挖卷扬机5T台1凿岩机YT28台105台备用空压机1台1喷锚机台21台备用斗车自制台1装载机ZL40B台1运输车台3激光指向仪台2电焊机55.2劳动力组织1)设置斜井施工专门管理机构，施工技术管理人员在我项目内部抽调。主要技术管理人员有指挥协调1人，技术人员2人，质检员1人，安全员1人，测量量测2人。2）反井钻机导井劳动力采取三班制作业，每班5人，导向孔施工期间每班包括钻机操作工1名，泥浆泵工1名，电工1名，辅助工2名。扩孔钻进施工期间每班安排钻机操作工1名，电工1名，辅助工2名。反井钻机施工共包括施工人员15名。3）斜井扩挖劳动力斜井扩挖施工方法采用钻爆法施工，导井漏渣，拟安排两班钻孔爆破人员，每班6人，负责斜井扩挖钻孔、装药爆破；两班扒渣、溜渣人员，每班4人，负责扒渣、溜渣；两班喷锚人员，每班8人，负责锚喷支护；两班钢筋制安人员，每班3人，负责钢筋制安施工及轨道安装；同时包括卷扬机司机2人，电工2人，压风机司机2人，共46人。六、施工工期计划根据类似斜井工程施工经验，反井钻机安装调试及导向孔施工时间1个月，自2005年6月1日至2005年6月30日；考虑钻机拆除等工作，导井扩钻施工安排1个月完成,自2005年7月1日至2005年7月31日；斜井导井施工共2个月。斜井扩挖施工，每排炮平均进尺1.2～1.5m；每天约完成2个循环，则每天进尺2.4～3.0m，综合考虑不可预见因素对施工的影响，拟计划安排每月进尺70m，同时考虑斜井扩挖准备时间，斜井扩挖2.0个月完成，自2005年8月1日至2005年9月30日。斜井施工开挖安排自2005年6月1日