引水隧洞洞室开挖及支护施工方案

引水隧洞洞室开挖及支护施工方案1概述1.1工程概况工程位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州，为克孜河中游河段规划的2库6级开发方案中的第三个梯级。为引水式水电站，是以发电为主的水电枢纽工程，在梯级布置上，接塔日勒嘎水电站尾水发电，八村接尾水发电，电站安装4台混流式水轮发电机组，总装机约为248MW，额定水头250.0m。Ⅰ标段引水隧洞桩号为D2+296~D12+900，引水隧洞断面为圆形，总长度为10604m，最大坡比为0.0251%，共设置4条施工支洞。主要施工内容包括：石方洞挖、施工期支护、钢筋混凝土衬砌、灌浆等主要项目。洞身各段根据围岩类别的不同分为不同的开挖洞泾，具体参照下表，下表不包含初期支护的厚度。|引水发电洞洞身结构参数表表1.1-1序号开始桩号结束桩号洞衬内径（m)开挖内径（m)纵向坡比（‰）备注1D2+296.00D2+316.015.8～7.07.8～9.0洞身渐变段2D2+316.01D2+348.347.09.00.251洞身段3D2+348.34D2+359.287.08.20.251洞身段4D2+359.28D6+221.487.08.00.251洞身段5D6+221.48D6+432.487.08.20.251洞身段6D6+432.48D6+254.117.09.00.251洞身段7D6+254.11D6+541.967.08.20.251洞身段8D6+541.96D6+554.967.0～5.88.2～7.00.251洞身渐变段9D6+554.96D6+556.965.87.00.251洞身段10D6+556.96D7+742.505.87.00.251洞身钢衬段11D7+742.50D7+744.505.87.00.251洞身段12D7+744.50D7+757.505.8～7.07.0～8.20.251洞身渐变段13D7+757.50D9+131.247.08.60.251洞身段14D9+131.24D11+021.247.08.00.251洞身段15D11+021.24D11+641.247.08.60.251洞身段16D11+641.24D11+791.247.08.00.251洞身段17D11+791.24D12+511.247.08.60.251洞身段18D12+511.24D12+900.007.08.00.251洞身段1.2工程地质情况工程区位于南天山与西昆仑山交汇地带的中山或中低山区，山体海拔高程在1600~3000m之间，山体总体走向呈NW~EW向，在地貌轮廓上自西向东由山区向盆地过渡，呈阶梯状地形。克孜河与玛尔坎苏河汇合口以下至出山口为中游河段，蜿延于山区向盆地过渡的阶梯状地形之间，总体流向为S70°~80°E，出山后流入喀什盆地。其间从上游至下游方向，依次主要有吾合沙鲁河、夏特河、康苏河、膘尔托阔依河等四条支流汇入。本流域内出露地层有元古界、侏罗系（J）、白垩系（K）、第三系（R）及第四系（Q）。其中又以第三系地层最为发育，古新统~上新统均有出露。有压引水隧洞均位于克孜河左岸，属中低山区，地表无植被，冲沟较发育，在④号冲沟位置沟底高程高于隧洞底板约25m，在该冲沟所经过地段地面最低高程约2169.0m；沿洞线山顶海拔高程在2570～2818.8m之间，峰峦迭嶂，多为圆顶山、猪背山，山势较陡峻，山体总体走向近东西向，中间高，两端低，隧洞出口下游为大面积堆积阶地。有压引水隧洞沿线出露地层主要为第四系、第三系、白垩系及元古界，隧洞沿线微风化～新鲜岩体内岩体较完整，结构面一般处于闭合状态，主要结构面—岩层倾角多为55°～65°，岩性以砂岩、粉砂质泥岩、石英片岩、千枚岩为主，根据室内对弱风化岩石的物理力学试验，其砂岩、粉砂质泥岩单轴饱和抗压强度13.61～47.9Mpa，石英片岩单轴饱和抗压强度28.55Mpa，为较软岩～中硬岩。有压引水隧洞位于吾合沙鲁背斜东北翼，为一单斜构造，隧洞呈NW～SE向穿过山体，北北东及北东东向两组扭性断裂较发育。据平面地质测绘及调查发现有10条断层穿过有压引水隧洞，其中F1断层规模较大，其破碎带宽度在20～30m之间，属逆冲性质，根据隧洞沿线节理裂隙调查，其节理发育主要有3组。有压引水隧洞区内地下水类型，主要有基岩裂隙水和第四系松散层中的孔隙水。基岩裂隙水主要赋存于第三系、白垩系、元古界的砂岩、粉砂质泥岩、千枚岩及石英片岩岩体的裂隙中，受断层和节理控制，深部岩体一般为不透水层。孔隙水主要赋存于第四系松散堆积物中，一般为孔隙潜水，不具承压性。主要接受大气降水补给，动态随时季节性变化较大。有压引水隧洞均位于地下水位以下。根据有压引水隧洞进、出口及中部冲沟段勘探平硐对围岩的揭露情况，岩体均处于干燥状态。根据下发的隧洞布置图，显示引水隧洞围岩主要为Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ，具体围岩分布见下表1.2-1所示。2编制依据（1）《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173-2012；（2）《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013；（3）《水电水利工程边坡施工技术规范》DL/T5255-2010；（4）《水电水利工程施工安全防护设施技术规范》DL/T5162-2013；（5）《爆破安全规程》GB6722-2014；（6）《水电水利工程爆破施工技术规范》DL/T5135-2013；（7）《水电水利工程爆破安全监测规程》DL/T5333-2005；（8）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2012；（9）《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-2014；（10）《通用硅酸盐水泥》GB175-2007；（11）《抗硫酸盐硅酸盐水泥》GB748-2005；（12）《水电水利工程物探规程》DL/T5010-2005；（13）《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程》DL/T5125-2009；（14）《环境空气质量标准》GB3095-2012；（15）《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099-2007；（16）《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》DL/T5389-2007；（17）《水电水利工程施工地质规程》DL/T5109-1999；（18）《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准》第1部分土建工程DL/T5113.1-2005；（19）《水电站基本建设工程验收规程》DL/T5123-2000；（20）《水电水利工程锚喷支护施工规范》DL/T5181-2003；（21）《引水隧洞结构布置图》HND/J050s-4-隧洞-01～08；（22）《引水隧洞洞身典型断面初期支护示意图》HND/J051s-6-01～02；（23）《隧道施工安全九条规定》（24）合同文件及其他与本工程相关的技术规范、规程、强制性条文等。3施工总布置3.1施工支洞引水隧洞设置4条施工支洞，主要风水电管线及设备运输均从支洞进出，施工支洞命名分别为1#～4#施工支洞。。3.2施工道路引水隧洞主要参照施工支洞的临时道路进行布置，各施工支洞主要采用碎石路面，碎石采用洞渣回填，对于冲沟段采用格宾石笼进行护边；过水段采用直径2m的涵管过水，路面设置宽度为6m，涵管基础及顶层均采用混凝土浇筑。3.3施工用风主洞开挖期间工作面由一个变成两个，相应支洞供风设备应调整，根据断面尺寸及开挖断面，同时施工的概率等因素综合考虑，预计投入2～4台132Kw的空压机（22m3/min），用以满足施工。（1）1#支洞空压站1#空压站布置在1#施工支洞进口附近，主要供应支洞开挖使用。空压站总容量为44m3/min，设2台22m3/min移动空压机，主要为掌子面开挖供风。洞内供风主管采用Φ150mm钢管从2#空压站接引，向1#施工支洞供风，供风支管路采用Φ150mm钢管向两个掌子面分管，钢管间采用法兰盘链接。供风管路沿施工支洞洞壁一侧悬挂，在距隧洞开挖掌子面附近，改用Φ50mm胶管从供风支管接引。（2）2#支洞空压站2#空压站布置在2#施工支洞进口附近，主要供应支洞开挖使用。空压站总容量为88m3/min，设4台22m3/min移动空压机，主要为掌子面开挖供风。洞内供风主管采用Φ150mm钢管从3#空压站接引，向2#施工支洞供风。在支洞与主洞相交后，工作面由1个变成2个，为此采用支管对掌子面供风，供风支管路采用Φ150mm钢管向两个掌子面分管，钢管间采用法兰盘链接。供风管路沿施工支洞洞壁一侧悬挂，在距隧洞开挖掌子面附近，改用Φ50mm胶管从供风支管接引。（3）3#支洞空压站3#空压站布置在3#施工支洞进口附近，主要供应支洞开挖使用。空压站总容量为88m3/min，设4台22m3/min移动空压机，主要为掌子面开挖供风。洞内供风主管采用Φ150mm钢管从4#空压站接引，向3#施工支洞供风。在支洞与主洞相交后，工作面由1个变成2个，为此采用支管对掌子面供风，供风支管路采用Φ150mm钢管向两个掌子面分管，钢管间采用法兰盘链接。供风管路沿施工支洞洞壁一侧悬挂，在距隧洞开挖掌子面附近，改用Φ50mm胶管从供风支管接引。（4）4#支洞空压站4#空压站布置在4#施工支洞进口附近，主要供应支洞开挖使用。空压站总容量为88m3/min，设4台22m3/min移动空压机，主要为掌子面开挖供风。洞内供风主管采用Φ150mm钢管从4#空压站接引，向4#施工支洞供风。在支洞与主洞相交后，工作面由1个变成2个，为此采用支管对掌子面供风，供风支管路采用Φ150mm钢管向两个掌子面分管，钢管间采用法兰盘链接。供风管路沿施工支洞洞壁一侧悬挂，在距隧洞开挖掌子面附近，改用Φ50mm胶管从供风支管接引。3.4施工用水及排水3.4.1施工用水（1）1#施工支洞供水拟设置2级泵站，在河床附近布置一沉淀池并设置1#泵站，供水至洞口施工用水水箱，施工水箱布置在隧洞进口处，在水箱处设置2#泵站直接抽水至工作面。供水管路铺设Ф100主供水向各个工作面供水，配水支管采用Ф75钢管，距掌子面50.0m，施工供水管路为Ф50胶管。（2）2#施工支洞供水2#支洞洞口修建一座水池，为施工供水使用。采用3#支洞冲沟内水池供水，布置引水管为2#支洞供水，当冲沟内水池不能满足两个施工支洞同时用水时，采用水车对2#支洞进行补水。（3）3#施工支洞供水3#支洞洞口附近高山坡上有一条冲沟，在高山坡上修建一座水池，用来储存施工用水。主要供水采用河床水池供水，水量不足时，再采用水车补水。在3#支洞洞口设置一个10m3水箱，水箱设置在3#洞口上方高边坡上，水箱供水管及洞内供水主管采用Φ100mm钢管，水箱供水管采用一台水泵抽水。（4）4#施工支洞供水拟设置2级泵站，在河床附近布置一沉淀池并设置1#泵站，本泵站设置两台水泵，一台供钢筋加工场等场地用水，另一台供水至洞内施工用水箱，施工水箱布置在4#施工支洞洞口处，在水箱处设置2#泵站直接抽水至工作面。供水管路铺设Ф100主供水向各个工作面供水，配水支管采用Ф75钢管，距掌子面50.0m，施工供水管路为Ф50胶管。3.4.2施工排水洞外排水，主要采用浆砌石排水沟，将山体积水通过排水沟引至下游。洞内排水，由于2#～3#支洞中间处于河床中，洞室可能存在渗水情况，在地下洞室开挖和支护施工过程中，施工废水的排除，采用临时集水坑和固定排水泵站相结合的方式进行排水布置。根据施工通道的特点，反坡部位采取集中抽排的方式排至洞外，顺坡部位采取排水设施结合自流的方式排放，不能满足自流条件时亦采用集中抽排的方式。污水泵根据实际需要选型，排水管为φ100钢管。3.5施工用电施工用电参照已经批复的《施工用电方案》进行布置。3.6施工通风各个施工支洞相互独立，地下工程施工通风主要在各施工支洞洞口设置大功率、大流量轴流风机，沿支洞及主洞顶拱安设风筒进行机械压入式通风，由于洞身较长，在洞内每隔约800m设置接力通风。各支洞口布置一台SFD-Ⅰ-NO.12.5型风机（风量：2400m3／min，功率：110kw×2），沿隧洞洞壁顶拱部位敷设直径为150cm的硬质风筒，至工作掌子面。接力风机采用SFS-NO.12型（风量：2260m3/min，功率37KW）。具体设备型号应根据实际投入计量，保证设备功率不超的前提下，满足风量参数即可。3.7弃渣场1#支洞工作面洞渣运至1#弃渣场，2#支洞工作面洞渣运至2#-2弃渣场，3#支洞工作面洞渣运至2#-3、2#-4弃渣场，4#支洞工作面运至3#弃渣场。4洞室开挖及支护施工方法4.1主要施工方法简述引水隧洞均采用钻爆法施工，采用钻爆台车及YT-28手风钻钻孔，周边光面爆破，炸药采用乳化炸药，采用塑料导爆管连接非电毫秒雷管起爆。出渣采用1.6m3液压反铲扒渣清底，3m3装载机装20t自卸汽车，弃渣及有用料分别运至相应的渣场。考虑到交通要求，分两层开挖，第二层预留底板开挖，底板预留高度为1.0～2.2m（具体根据实际调整，以满足施工需要和交通要求），根据围岩类别决定。Ⅲ类围岩开挖后，系统支护施工可滞后，先进行初喷支护，Ⅳ～Ⅴ类围岩属于不良地质，采取“短进尺、弱爆破、强支护”的施工方法，按照一排炮一支护的原则，系统支护施工紧跟掌子面。并根据开挖情况增加临时支护或进行加强支护。4.2洞室开挖施工引水隧洞开挖采用分层开挖，根据以往类似工程的施工经验及实际现场情况，引水隧洞开挖支护施工分两层进行，第一层为上拱层，基本层高为6.12～6.88m（去除5～20cm支护厚度），开挖以手风钻钻水平孔装药爆破为主；第二层为底板预留保护层，预留1.0～1.8m（具体根据实际可以调整）保护层开挖以手风钻钻水平孔装药爆破为主。4.2.1上层开挖施工（1）开挖方法引水隧洞进口及洞身段上层开挖施工，利用支洞已经形成的风水电管线路延伸至工作面，上层开挖高度为6.12～6.88m，采用人工持YT-28型手风钻在自制钻爆平台上钻平孔装药爆破，掏槽采用楔形掏槽，为了保证设计面平整度，设计边线处均采用光面爆破。引水隧洞上层开挖爆破石渣，均采用3.0m3侧翻装载机装20t自卸汽车运至指定弃渣场，使用1.6m3反铲扒渣清底。（2）开挖图设计根据Ⅰ标段洞室开挖参数，具体上台阶一共有3中形式，分别为6120mm、6550mm和6680mm，现根据台阶分类的方法进行上台阶开挖爆破设计，具体如下各图所示。根据下发的施工图纸、已经批复的爆破设计方案及施工经验，对不同围岩进行不同的开挖布置，具体布置如下。附图：上台阶Ⅲ类围岩开挖示意图附图：上台阶Ⅳ类围岩开挖示意图附图：上台阶Ⅴ类围岩开挖示意图4.2.2下层开挖施工（1）开挖方法引水隧洞下层开挖断面高度为1.0～1.8m（具体根据实际可以调整），采用人工持YT-28型手风钻钻平孔装药爆破，全断面进行开挖。引水隧洞爆破石渣均采用1.6m3反铲装20t自卸汽车运至指定弃渣场，1.6m3反铲扒渣清底。（2）开挖图设计根据Ⅰ标段洞室开挖参数，具体下台阶一共有4中形式，分别为1m、1.5m、1.6m和1.8m，现根据台阶分类的方法进行下台阶开挖爆破设计，具体如下各图所示。根据下发的施工图纸、已经批复的爆破设计方案及施工经验，对不同围岩进行不同的开挖布置，具体布置如下。附图：下台阶Ⅲ类围开挖示意图附图：下台阶Ⅳ类围岩开挖示意图附图：下台阶Ⅴ类围岩开挖示意图4.2.3开挖工艺流程施工工艺：施工流程按照框图4.2-1进行施工，但部分流程可以进行相互调整，同时根据实际施工情况调整本框图流程安排。引水洞开挖施工工艺流程图(框图4.2-1)主要施工工艺作业方法：①测量放线：控制测量采用全站仪做导线控制网。施工测量采用全站仪进行。测量作业由测量工程师带领专业测量人员依据施工图纸及相关规范认真进行，每次钻孔前均用红油漆在掌子面上标示各施工钻孔位置，标示周边孔轮廓线。另外每班还进行一次测量检查，确保测量及开挖工序质量。②钻孔作业：选派熟练的钻孔操作手，严格按照设计图纸及合同文件的规定进行钻孔作业。周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm，其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm；各钻工分区、分部定位施钻，每排炮由值班技术员按爆破图的要求进行检查。③装药爆破：炮工按钻爆设计参数认真进行作业，炸药选用乳化炸药。崩落孔、掏槽孔药卷直径Ф32mm，连续装药，周边孔选用Ф32药卷，间隔装药。装药完成后，由技术员和专业炮工分区分片检查，连接爆破网络，撤退工作设备、材料至安全区域后进行引爆。④通风散烟：爆破后启动轴流通风机压入通风，爆破渣堆进行洒水除尘。⑤安全处理、清底：爆破后由安全员处理掌子面及顶拱安全，出渣后再次进行安全检查及支护，用反铲、人工清底，为下一循环钻孔作业做好准备。4.3洞室支护施工根据设计下发的施工图纸，统计引水隧洞支护参数如下：Ⅲ类上围岩：洞室上层开挖断面素喷C20砼50mm厚，根据围岩情况局部采用挂钢筋网Φ6.5@200×200mm，喷C20砼100mm厚，设Φ25随机锚杆（锚杆长度根据现场拟定）。随机针对性设置Φ50排水孔，深入岩石3m。Ⅲ类下围岩：洞室上层开挖断面挂钢筋网Φ6.5@200×200mm喷C20砼100mm厚。洞室中心线以上布置系统锚杆，系统锚杆为Φ25L=3.0m@1500×1500mm，梅花形布置。洞室中心线以下根据开挖情况布置Φ25随机锚杆（锚杆长度根据现场拟定）。随机针对性设置Φ50排水孔，深入岩石3m。Ⅳ类上围岩：洞室上层开挖断面挂钢筋网Φ6.5@200×200mm喷C20砼100mm厚。上层开挖断面布置系统锚杆，系统锚杆为Φ25L=3.0m@1250×1500mm，梅花形布置。随机针对性设置Φ50排水孔，深入岩石3m。Ⅳ类下围岩：洞室上层开挖断面挂钢筋网Φ6.5@200×200mm喷C20砼150mm厚。上层开挖断面布置系统锚杆，系统锚杆为Φ25L=3.0m@1250×1500mm，梅花形布置。随机针对性设置Φ50排水孔，深入岩石3m。Ⅴ类围岩：上台阶开挖前沿洞轴线方向进行超前支护，采用Φ25超前锚杆L=4.5m，环内间距@400mm，环内间距应根据现场围岩情况确定，搭接长度不小于1m，扩散角度8°，超前锚杆的端部焊接在钢拱架上，与钢拱架共同作用。开挖后先对掌子面进行封闭，然后采用I18钢拱架@500mm对洞室进行支护，拱架底部采用250×250×10mm厚垫脚钢板，钢拱架之间采用Φ25@1000mm钢筋连接，每榀钢拱架采用8根L=4.5m锁脚锚杆进行加固，锚杆倾角30°，锁脚锚杆与钢拱架焊接。钢支撑挂Φ6.5@200×200mm钢筋网，喷C20砼200mm厚。系统锚杆采用Φ25L=3.0m@1000×1250mm，梅花形布置。随机针对性设置Φ50排水孔，深入岩石3m。4.3.1砂浆锚杆施工工艺（1）施工方法系统锚杆在钢筋加工厂加工成型，用10T运输车运至施工现场安装，施工由测量人员按施工图纸的要求在工作面布眼后，采用支护台车配备YT-28型手风钻钻孔，钻孔时根据岩石走向及倾角调整锚杆孔角度。根据锚杆长度，拟定锚杆采用“先注浆后插杆”的方法施工，锚杆孔径应大于杆体直径15cm以上，采用YT-28型手风钻孔，孔径为42mm可以满足要求，钻至规定深度后，用高压风吹孔，清除孔内碎屑、积水。用锚杆注浆机向孔内注入孔深2/3的水泥砂浆，注浆管应插至距孔底5～10cm处，随浆液注入缓慢均匀地拔出，注浆压力不得大于0.4MPa，然后人工在支护台车上进行注浆、插杆和挂网施工。孔口不满部分补灌，再用砂浆将孔口抹平。（2）施工工艺流程注浆锚杆施工工艺流程如下框图（框图4.3-1）：“先注浆后插锚杆”施工工艺流程图（框图4.3-1）（3）工艺要求及标准①锚杆孔的开孔应按施工图纸布置的钻孔位置进行，其孔位偏差应不大于100mm。②锚杆孔的孔轴方向应满足施工图纸的要求。施工图纸未作规定时，其系统锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面；局部加固锚杆的孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的交角应大于45。锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于50mm。③本标段锚杆采用“先注浆后安锚杆”的方法施工，钻孔直径大于锚杆直径15mm以上。④钻孔结束，对每一钻孔的孔径、孔向、孔深及孔底清洁度进行认真检查。⑤钻孔完成后用风、水联合清洗，将孔内松散岩粉粒和积水清除干净；如果不需要立即插入锚杆，孔口应加盖或堵塞予以适当保护，在锚杆注浆安装前应对钻孔进行检查以确定是否需要重新清洗。采用“先注浆后插杆”的方法施工，在钻孔内注满浆后立即插杆；注浆时应有监理工程师旁站时才能进行。⑥注浆结束进行锚杆安装时，锚杆插送方向要与孔向一致，插送过程中要适当旋转(人工扭送或管钳扭转)；锚杆插送速度要缓、均，有“弹压感”时要作旋转再插送，尽量避免敲击安插。⑦锚杆注浆后，在砂浆凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。（4）材料要求①锚杆：锚杆的材料应按施工图纸的要求采购。②水泥：注浆锚杆的水泥砂浆应采用标号不低于P.O42.5的普通硅酸盐水泥；③砂：采用最大粒径小于2.5mm的中细砂；④水泥砂浆：砂浆标号必须满足施工图纸的要求，注浆锚杆水泥砂浆的强度等级不应低于20MPa；⑤外加剂：按施工图纸要求，在注浆锚杆水泥砂浆中添加的速凝剂和其它外加剂，其品质不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分。4.3.2挂网施工工艺（1）工艺流程挂钢筋网的施工工艺流程见框图（4.3-2）：挂钢筋网工艺流程框图（框图4.3-2）（2）施工方法钢筋网片在钢筋加工厂加工、焊接成片状，采用10t载重汽车运输至施工现场。按施工图纸的要求和监理工程师的指示，在指定部位进行喷射混凝土前布设钢筋网，在岩面初喷混凝土并安装锚杆后，人工利用支护平台施挂。钢筋网随受喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙为3～5cm。在有锚杆的部位用焊接法或用锚杆垫板把钢筋网与锚杆联结在一起，其它部位可利用钻机打浅孔，用“U”型卡固定钢筋网，使钢筋网捆扎牢固，在喷射混凝土时钢筋不晃动。（3）工艺要求和标准①钢筋（丝）网：采用屈服强度不低于240MPa的光面钢筋网。挂网在岩面初喷混凝土并安装锚杆后进行。②钢筋（丝）网使用前清除锈蚀。③按施工图纸的要求和监理工程师的指示，在指定的部位进行喷射混凝土前布设钢筋网。挂钢筋网作业图④钢筋网的钢筋种类、直径和间距符合施工图纸的要求。⑤挂网喷射混凝土支护厚度按照设计要求厚度进行喷射。⑥钢筋网的搭接长度为1～2个网孔，亦不小于200mm。⑦钢筋网捆扎要牢固，与锚杆外露头绑扎连接，压网钢筋与锚杆外露头点焊连接。在喷射混凝土时钢筋不得晃动。钢筋网喷射混凝土施工按GB50086的有关规定执行。按设计要求网片的宽度按型钢钢架的间距预制，网片重量宜控制在100kg左右，同时用在墙部网片一侧带钩（如上图），从上而下方便挂钩。4.3.3喷射混凝土施工工艺（1）施工方法引水隧洞喷混凝土施工主要为素喷和网喷混凝土，全部采用喷射机。喷浆料采用生产场地内布置的混凝土拌和站拌制，10m3混凝土搅拌运输车运至混凝土喷射作业面，然后采用喷射机喷射。（2）工艺流程喷射混凝土的施工工艺流程如下面框图4.3-3所示：喷射混凝土施工工艺流程图（框图4.3-3）（3）工艺要求、标准①喷射作业必须在光面爆破符合要求的基础上进行。②喷射混凝土前，受喷面无松动岩块，墙脚无虚碴堆积。③喷射混凝土紧跟开挖工作面及时进行。④喷射混凝土的强度达到设计要求。⑤正常情况下的回弹率，拱部不超过25%，边墙不超过15%。（4）技术质量措施①材料选择a水泥：优先选用符合国家标准的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，当有防腐或特殊要求时，经监理人批准，可采用特种水泥。水泥强度等级应不低于P.O42.5。进场水泥应有生产厂家的质量证明书。b骨料：细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，砂的细度模数应大于2.5～3.0；粗骨料应采用耐久的卵石或碎石，其中砂的含水率一般以5%～7%为宜，石子的含水率以2%～3%为宜；喷射混凝土的骨料级配，应满足《水电水利工程锚喷支护施工规范》DL/T5181第7.1节的有关规定。回弹的骨料不能重复使用。c水：符合合同有关规定。d外加剂：施工中可使用速凝、早强剂、减水等外加剂，其质量应遵守《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100和施工图纸要求，并有生产厂家的质量证明书，但速凝剂不得含氯。喷射混凝土的外加剂，应进行与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结试验。掺速凝剂的喷射混凝土初凝时间应不大于5分钟，终凝时间应不大于10分钟。e钢筋（丝）网：应采用屈服强度不低于240MPa的光面钢筋、其质量应遵守GB/T13013的有关规定。②喷射砼配合比喷射混凝土配合比，通过室内试验和现场试验选定，并符合施工图纸要求，在保证喷层性能指标的前提下，尽量减少水泥和水的用量。速凝剂的掺量通过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，满足施工图纸和现场喷射工艺的要求，喷射混凝土的强度符合施工图纸要求，配合比试验成果报送监理工程师。③喷射混凝土的准备工作ａ在喷射前对喷射面进行检查，并做好以下准备工作：拆除作业面障碍物、清除开挖面的浮石、墙脚的石渣和堆积物；处理好光滑岩面；安设工作平台；用高压风水枪冲洗喷面，对遇水易潮解的泥化岩层，采用压风清扫岩面；埋设控制喷射混凝土厚度的标志；作业区具有良好的通风和充足的照明设施。ｂ喷射作业前，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。④喷射混凝土一般要求ａ喷射混凝土施工前56天，为每种拟用的外加剂至少作三次试块试验板，试验板测定的喷射混凝土工艺质量和抗压强度达到要求后，再进行喷射混凝土施工。ｂ喷射混凝土作业分段分片依次进行，喷射顺序自下而上，分层喷射时，后一层在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再行喷射，先用风水清洗喷层面；喷射作业紧跟开挖工作面，混凝土终凝至下一循环放炮时间不少于3h。ｃ喷射机作业严格执行喷射机的操作规程：作业开始时，先送风，后开机，再给料；结束时，待料喷完时，再关风；连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定，喷头处的压力在0.1MPa左右；完成或因故中断喷射作业时，必须将喷射机和输料管内的积料清除干净。ｄ喷射混凝土的回弹率：洞身拱部不大于25%，边墙不大于15%。ｅ喷射混凝土养护：喷射混凝土终凝2h后，喷水养护；养护时间一般不少于14昼夜；气温低于+5℃时，不得喷水养护。ｆ冬季施工：喷射作业区的气温不低于+5℃；混合料进入喷射机的温度不低于+5℃；普通硅酸盐水泥或矿渣水泥配制的喷射混凝土在分别低于设计强度30%和40%时，不得受冻。ｇ喷射机作业严格执行喷射机操作规程：连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。⑤钢筋网（或钢丝网）喷射混凝土ａ按施工图纸的要求和监理工程师的指示，在指定部位进行喷射混凝土前布设钢筋网，钢筋保护层厚度不小于50mm。ｂ钢筋网喷射混凝土支护厚度不小于100mm，亦不大于250mm。ｃ使用工厂生产的定型钢丝网时，其钢丝间距不小于100mm，并经过喷射混凝土试验选择骨料的粒径和级配。ｄ钢筋网喷射混凝土的施工按GB50086有关规定执行，喷射混凝土的养护，按DL/T5148第7.5节的相关规定执行。⑥土石方明挖边坡喷射混凝土施工ａ岩石边坡采用光面爆破，以减少对边坡的损伤和获得较平整的喷射面；ｂ自然边坡将基岩整平，并将表面松动岩块、浮渣等覆盖物清理干净；ｃ清除坡脚处的岩渣等堆积物。ｄ明挖土质边坡喷射混凝土支护作业前，将边坡整平、压实，自坡底开始自下而上分段分片依次进行喷射；ｅ严禁在冻土和松散土面上喷射混凝土。⑦养护ａ喷射混凝土的养护，按DL/T5148第7.5节的相关规定执行。ｂ当喷射混凝土周围的空气湿度达到或超过85%时，经监理工程师同意，可采用自然养护。4.3.4钢拱架施工工艺（1）钢拱架的制作本工程中引水隧洞主要使用的钢拱架为I18型号，钢拱架支护间距为500～1200mm之间，具体根据现场围岩确定。钢拱架在钢筋加工厂制作，按1：1比例放样设立工作台，按设计分节，垫板、螺栓联结。放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割、刨边的加工余量。将主钢筋、型钢冷弯成形，要求尺寸准确，弧形圆顺。焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，主筋中心与轴线重合，连接孔位置准确。钢拱架加工后先试拼，以检查其平面翘曲和横断面误差。钢架加工后进行试拼，允许误差如下：沿隧道周边轮廓误差为±3cm；钢架由拱部，边墙各单元钢构件拼装而成。各单元用螺栓连接。螺栓孔眼中心间公差不超过±0.5mm；钢架平放时，平面翘曲应小于±2cm。（2）钢拱架的安装施工方法①测量定位首先测定出线路中线，确定高程，然后再测定其横向位置；钢支撑设于曲线上时，安设方向为该点的法线方向；安设于直线上时，安设方向与线路中线垂直；每榀的位置定位准确，上下、左右偏差小于±5cm，斜度＜2°。②现场准备在地质条件较差地带开挖施工前，每个施工面先至少准备5～10榀钢支撑。钢拱架采用10t载重汽车运输至现场，分单元堆码。安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖侵入净空部分，保证钢支撑正确安设；安设拱脚或墙脚前，清除垫板下的松渣，将钢支撑置于原状岩石上，否则底部利用槽钢或型钢作垫撑支座并与系统锚杆焊接。对破碎软弱地带的围岩进行监测，遇有危险情况，及时增强钢拱架或采取其它加强措施，并报告监理工程师。③安设钢拱架在初喷混凝土后立即进行，置于稳固岩石上，超挖部分用混凝土回填。按照先顶拱后边墙的顺序进行安装。利用起吊设备（如吊车、装载机等）配合人工将钢支撑固定就位，按设计要求尺寸安装。安装时准备风镐，随时剔除个别突出部位，保证钢支撑就位准确，受力可靠。间隙应设骑马垫块。为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。沿钢架设Φ25的纵向连接螺纹钢筋，并按环向间距1m设置。钢架在洞内安装时前，应认真测设两侧墙脚位置，安装时，准确就位。安装完成后，钢支撑之间采用钢筋网（或钢丝网）制成挡网，以防止岩石掉块，后尽快喷砼作业，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷砼共同受力，喷射砼分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从墙脚处向上喷射防止上部喷射料虚掩墙脚不密实，造成强度不够，墙脚失稳。临空一侧的喷射混凝土保护层厚度不小于2cm。现场可用肉眼观察和锤击法进行检查。为保证钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15～0.2m原地基；架立钢架时挖槽就位，软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。钢架平面垂直于隧道中线，倾斜度不大于2°。钢架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。钢架各连接处预留安装钢架连接凹槽，其尺寸为3.5cm(高)×3cm(深)，在初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板位置。钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙时，设骑马垫块，钢架与初喷混凝土（或垫块）接触间距不应大于100mm。为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆（超前、锁钢锚杆)）焊接在一起。各种钢架设纵向连接钢筋，其直径为Φ25@1000mm连接。钢架架立后尽快施作喷射砼作业，并将钢架全部覆盖，使钢架与喷砼共同受力，喷射砼分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土填充密实，先喷射钢架与围岩间的空隙，后喷钢架的保护层，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不小于4cm。（3）工艺流程钢拱架的施工工艺流程见框图4.3-4：钢拱架施工工艺流程（框图4.3-4）（4）工艺要求和标准①钢拱架必须在初喷混凝土及锚杆施工完后立即架设，且初喷混凝土厚度不小于50mm。②钢架加工要求尺寸准确，弧度圆顺。钢架加工后要试拼，拼装允许误差为：沿隧洞周边轮廓误差不大于±30mm，平面翘曲小于±20mm。接头连接要求每榀之间可以互换。③钢拱架立柱锁脚锚杆安装必须牢固。④钢拱架安装允许误差：横向和高程±50mm，垂直度±2°。4.3.5超前锚杆施工工艺4.3.5.1超前锚杆施工超前锚杆为Φ25，L=4.5m砂浆锚杆，主要用于岩石较破碎的软弱夹层和断层带。超前锚杆布置在顶拱120°范围内，环内间距为0.4m，角度上倾不大于15°，搭接长度≥1000mm。超前锚杆采用支护台车配备YT-28型手风钻钻孔，人工注浆、插杆。超前锚杆具体施工工艺参见砂浆锚杆相关部分。锚杆预先在洞外按设计要求加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，将锚杆除去油污、铁锈和杂质。由测量人员按围岩级别和设计要求在工作面布眼后，采用风动锚杆钻机或风钻钻孔，钻孔时应根据岩石走向及倾角调整锚杆孔角度。孔径大于杆体直径15～20mm，钻至规定深度后，用高压风吹孔，清除孔内碎屑、积水。用牛角泵或注浆器（自制）向孔内灌入孔深2/3的水泥砂浆，注浆器应插至距孔底5～10cm处，随浆液注入缓慢均匀地拔出，并及时用止浆塞或水泥纸堵住孔口，以免浆液溢出。注浆压力不得大于0.4MPa。然后打入锚杆，孔口不满部分补灌，再用砂浆将孔口抹平。待浆液达到一定强度后，上好拖板，与外露杆体焊接牢固。砂浆锚杆施工工艺流程图4.3.5.2超前注浆小导管对于岩石极为破碎地段，将超前锚杆改为Φ42mm超前小导管对围岩进行加固。超前小导管布置在顶拱120°范围内，小导管L=4.5m，@350mm，纵向排距不大于3500mm，扩散角度10°，小导管端部焊接在钢架上，与钢拱架共同作用，形成棚架支护系统，注浆压力有现场试验确定。超前小导管材质为无缝钢管δ3.5mm，小导管头部设置止浆环，注浆段设置Φ8mm@150mm注浆孔，注浆孔梅花形布置。（1）小导管结构及布置小导管采用壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，外径42mm，长度采用4.5米，前端加工成尖锥形状，尾部焊加劲箍，尾部长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段。管壁四周按150mm间距梅花形钻设压浆孔，小导管外插角为10°～15°，可根据实际情况适当调整外插角≥10°。环向间距为350mm，并相互平行插入拱部围岩。小导管前端加工成锥形，以便插打，并防止浆液前冲。小导管中间部位钻直径为8mm的注浆孔，注浆孔呈梅花形布置(防止注浆出现死角)，间距为15cm，尾部不小于0.3m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋，以防打设小导管时端部开裂，影响注浆管联接。加工成形后的小导管布置详见图《小导管构造图》。小导管构造图（2）小导管安装方法在预定的位置用风动凿岩机钻孔。把管子插入孔内，带好丝扣保护帽，用专用顶头顶入到要求的深度，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用CS胶泥填充孔口。注浆管的外露长度为30cm。以便连接孔口阀门和管路。顶管时注意保护钢管尾部不被损坏，以便与高压注浆管连接。（3）超前小导管注浆①超前小导管注浆施工工艺流程图超前小导管注浆施工工艺流程图②水泥浆液选择注浆采用水泥浆液，水泥浆水灰比1:1(重量比)或根据现场确定。注浆压力0.5～0.8MPa。施工中根据施工现场试验确定较合理的注浆参数。③注浆量为了获得良好的固结效果，必须注入足够的浆液量，确保一定的有效扩散范围。注浆范围按开挖轮廓线外0.3～0.5m设计并且浆液在地层中均匀扩散。注浆压力与岩层裂隙的关系见图所示。浆液单孔注入量Q根据扩散半径及岩层的裂隙进行估算，其值为：(m3)式中：r—浆液扩散半径(m)；H—压浆段长度(m)；η—岩层裂隙率，一般取1～5%。ρ—浆液充填系数，约为0.3～0.9。注浆压力与岩层裂隙的关系图④凝胶时间根据掌子面地下水含量及浆液压设的条件确定，初步选定为3～5min，实施中根据实际情况酌情调整。（4）施工方法①施工准备a.在注浆前安排好施工程序，固定施工操作工人，对工人进行培训，培养一支熟练的注浆队伍。b.对注浆过程中所用到的工具、物料准备齐全，尽可能连续注浆，提高效率。c.对堵泵、堵管、串浆等突发事件的处理作好预案，以备及时处理，降低时间、设备和物料的浪费。②小导管安设小导管安设采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。小导管安设完毕后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。隧道开挖长度应小于小导管的注浆长度，预留部分作为下一次循环的止浆墙。③注浆套管的制安a.严格要求注浆管加工质量，保证注浆管密封。b.孔口安装套壳料注浆管，对套壳料单独注浆，省时省料。能较好的控制回填层的注浆量和效果。c.对套管口部位的封堵要更加注意。在喷浆护壁前进行有效封堵，防止浆体从护壁处窜出。④注浆系统的试运转设备就位后，连接管路系统。用1.5～2倍的注浆终压对系统进行压水试运转，检查管路连接的正确性、系统的调压、机况的运转情况等，试验时间一般为20min。⑤注浆工艺施工前输入计算机各孔的编号以便计算机自动记录相关注浆参数，分段注浆时，根据各段或各孔的具体情况可采取不同的注浆参数，控制系统界面见图7-2-19。注浆采取过程控制，超过压力上限或平均值30秒后机器自动停机。首环导管施工前，首先喷射混凝土3～5cm封闭拱部开挖工作面裂隙，作为止浆墙，后续循环则可利用循环间搭接部分作为止浆墙。然后按设计间距钻设超前小导管孔，清孔后将小导管打入孔内，再用高压风清除管内杂物，连接注浆管，采用CS胶泥封堵孔口。同时配制浆液，调试注浆机，进行压水试验，检查机械设备工作是否正常，管路连接是否正确。检查正常后即可进行注浆。注浆按照由低到高隔孔预注或群孔注浆的方法进行。单孔注浆时，首先以初压注浆，然后在终压下进行注浆并保持1～2分钟终压再卸荷，保证注浆量及扩散半径达到设计要求，达到超前加固的目的。注浆过程中，对浆液应不停搅动，避免沉淀分层，影响浆液浓度。注浆完成4h内不得进行爆破作业。⑥注浆压力控制注浆压力以孔口压力表显示的值为准。当测量压力超出控制压力时，ArcSinnus系统能够自动通过减小流量以降低压力。注浆过程中，严格控制注浆压力，终压必须达到设计强度要求，并稳压，保证浆液的渗透范围，防止出现变形、串浆等异常现象。当出现异常现象时，采取降低注浆压力或采用间隙注浆；改变注浆材料或缩短浆液凝胶时间；调整注浆实施方案；当出现浆液从其他孔内流出的串浆现象时，采取两台注浆机同时注浆或将串浆孔堵塞，轮到该注浆管时再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋清除管内杂物，并用高压风或水冲洗(拔管后向外流浆不必进行此工序)，然后再注浆。⑦注浆量的控制泵量大小根据地层吸浆率、吸水率或钻孔出水量确定。在无水孔可采用先压注单液水泥浆或清水的方法来测定钻孔的吸浆率；在有水时，依据钻孔出水量和泵能力确定泵量，一般要求泵量不小于出水量。⑧浆液凝胶时间的控制浆液的凝胶时间由浆液的浓度决定，通过泵量来调节。由于注浆范围小，导管长度，单孔注入量不可能很大。为简化制浆、注浆工序，采用W/C=1：1的水泥浆，通过调节C：S来控制凝胶时间。施工时搀加早强、塑化、膨胀外加剂，保证浆液具有高强性、可注流动性、膨胀密实性和良好的强度与扩散范围。⑨注浆结束标准在正常情况下，采用定压注浆。当注浆压力达到或接近设计终压值时，结束注浆。而当注浆压力接近或达到设计终压的80%，如出现圈套的漏浆，经间歇注浆后，也可结束注浆。（5）效果检查注浆完成12小时后，开挖工作面检验注浆效果，检查项目包括注浆范围密实程度、渗透效果，形成板状固结体情况，渗透半径达是否达到设计要求。（6）注浆技术措施①为防止孔口漏浆，在花管尾端用麻绳及胶泥封堵管孔缝隙。②注浆管与花管采用活接头联结，保证快速装拆。③注浆的次序由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆。④拆下活接头后，快速封堵花管口，防止未凝的浆液外流。⑤注浆过程中专人记录，完成后检验注浆效果，不合格者进行补注。注浆达到设计强度后方可进行开挖作业。⑥当停止注浆时间超过30分钟时，注浆泵在停止前应当吸入40升清水，将管路内浆液换出，避免浆液凝结造成堵泵。（7）应注意的问题注浆前进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆(每次3～5根)。注浆前检查注浆泵、管路及接头的牢固程度，防止浆液冲出伤人；注浆时密切监视压力变化，发现异常及时处理；注浆注意防止串浆和跑浆，若发生串浆和跑浆要停止注浆，分析原因随时解决；做好注浆压力、注浆量、注浆时间等各项记录，以便分析注浆效果。4.3.6排水孔施工工艺排水孔的施工跟随锚杆同步施工，利用YT-28手风钻进行造孔，造孔位置根据现场确定，造孔完成后清除孔内石渣，确保孔内通畅、干净无杂物。再进行PVC管的安装，排水管选用50cm长（根据实际可以调整），直径为50的PVC管。安装时利用支护台车，人工进行安装，安装完成后采用水泥砂浆进行孔口空隙部位的封堵，确保正常引排。5施工质量检查及质量控制5.1施工质量检查5.1.1锚杆质量检查（1）锚杆材质检验锚杆施工前，按施工图纸规定的材质标准以及监理工程师指示，抽检检验锚杆材质性能。（2）锚杆孔的检验施工过程中，按监理工程师指示的抽验范围和数量对锚杆孔的钻孔(孔位、孔径、孔深和倾斜度)进行随机抽检并记录抽检结果。（3）拉拔试验边坡及洞身支护锚杆，按照作业分区每300根抽查3根。试验方法为：锚杆注浆28d后，安装张拉设备逐级加压，当拉拔力达到规定值后，停止加载，试验结束。（4）每个单元的锚杆施工完成之后，需将锚杆材质的抽检记录、锚杆孔验收资料(孔径、深度和倾角)、各作业区的锚杆拉力试验记录和成果，报送监理工程师审查，监理工程师签认合格后作为支护工程完工基础资料。5.1.2喷射混凝土质量检查（1）喷射混凝土的强度试验按规范要求采用现场取样。每喷射混凝土50～100m³取样一组。混凝土方量不到50m³的独立工程，取样至少一组。当混凝土原材料或配合比发生变更时，须另取一组。现场取样的具体操作，根据规范规程、合同协议及监理人指令执行。经检查发现不合格的部位，及时采取补救措施，直至合格为止。（2）喷射混凝土喷层厚度检查：当砼喷完7天后即可进行厚度检查，检查方法为定点取芯法。检查的点位与数量按监理工程师要求执行。对未达到要求的部位按监理工程师指示进行处理。5.1.3喷射混凝土厚度检查标准喷射混凝土的厚度应满足下列要求：（1）平均厚度不小于设计厚度。（2）水工隧洞合格率不应低于80%。（3）最小厚度不小于设计厚度1/2。检测方法每20~50m检查一个断面，每个断面以拱冠为基准，向两侧每隔2～5m布置一个测点，每个断面的测点不应少于5个，其中拱部测点不应少于3个。5.2施工质量控制⑴严格按监理工程师批准的爆破方案做为依据进行钻孔、装药、连网及爆破出渣施工。⑵钻孔质量应符合下列要求：①钻孔孔位依据测量放出的中心线、腰线及开挖轮廓线确定。②周边孔在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线调整的范围和掏槽孔的孔位偏差不大于5cm，其他炮孔的孔位偏差不大于10cm。③炮孔的孔底应落在爆破图规定的平面上；④炮孔经检查合格后，方可装药爆破。⑶炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，应由经过考核合格的炮工负责，并严格按爆破图的规定和要求进行作业。⑷每次爆破后，对岩石爆破的效果进行现场实地调查并作出评价，通过仪器测定爆破对岩体完整性的影响(岩体声波测试)，对爆破参数进行适当调整。⑸洞室光面爆破效