热能风力发电站主体工程施工方案

热能风力发电站主体工程施工方案1.1概述风力发电系统由8条风洞洞室和一条交通洞、2个闸门操作室和2个主风塔对应的竖井组成的一个庞大的地下洞室群。本工程8座风洞（1#风洞8#风洞），基本参数见表9-2。表9-2：风洞参数特性表风洞名称项目洞长(m)断面类型洞径(m)进口底板高程（m)出口底板高程（m)底板坡降顶拱渐变率顶拱渐变长度(m)1#风洞861.9圆形618310.42312.5i=0.00251:70714.92#风洞766.5圆形618310.58312.5i=0.00251:70714.93#风洞754.9圆形618310.65312.5i=0.00251:70714.94#风洞750.2圆形618310.63312.5i=0.00251:70714.95#风洞751.9圆形618310.6312.5i=0.00251:70714.96#风洞682.7圆形618305.67312.5i=0.011:120654.67#风洞673.5圆形618310.69312.5i=0.00251:60626.18#风洞771.0圆形618304.71312.5i=0.00251:160738.5风洞最大埋深300m，洞轴线走向与岩层走向最小交角73.20°、最大交角82.85°，有利于洞体结构稳定。风洞从四个方向与竖井相接，各风洞与竖井洞壁成45°夹角，衔接高程312.5m。根据工艺设计要求，风洞断面为圆形，洞径由18m渐变为6m。隧洞进口开挖断面达402m2。洞脸对地形地质条件要求较高。各风洞洞口位于斜坡，自然坡度2035°，洞脸边坡将形成高边坡，岩层倾向坡内，倾角10°，产状平缓，且区内无断层通过，有利于边坡稳定，但为防止上侧砂岩形成的陡崖斜坡在重力作用下产生崩塌，本阶段采用喷射混凝土封闭、钢筋网、排水管与随机锚杆支护相结合的永久支护方式。隧洞支护参数按照《水工隧洞设计规范》（DL/T5195-2004）相关规定并结合地质状况分洞径设计。一期支护采用喷射混凝土、挂钢筋网结合锚杆支护的联合支护方式，二期为C25钢筋混凝土永久衬砌，为避免运行期风力带动混凝土表面小颗粒高速运动损坏发电机组，洞壁设置一层洞壁涂料保持边壁顺滑。1#竖井坐标（97972.8426，26547.7505），2#竖井中心点坐标（98085.7381，26552.8743），竖井开挖直径为28.6m，两竖井间浄距84.5m，约等于3倍洞径。竖井顶部高程612.00m，底部开挖高程608.00m，衬砌后高程为612.00m，竖井深300m，一次喷护C20砼厚15m。φ28锚杆长3～9m，间距3.0m，梅花形布置，采用C25混凝土衬砌，衬砌厚度2.0m，衬砌后，筒体内径20m，内壁安装隔热材料，由10mm钢板夹颗粒状隔热盐材料组成。竖井高程602.00m以下设置φ60排水孔，间距3.0m，排水孔中的水通过布置在筒体结构中28个φ150竖直排水管集中到竖井底部，通过进风口的排水沟排出。竖井在462.00m高程设置一封闭闸门，闸门钢板厚5mm，肋板宽1.0m，此高程设置一条交通隧洞连接两竖井，然后再通过1#支洞与外界联通。1#支洞为城门洞型，高约4.5m，宽3.5m，长度约380m。1、2#竖井上部为塔楼部分，风塔主体结构为地上13层。采用框架剪力墙结构，框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为三级，周期折减系数取0.85，主体结构高度为64.5米。1~4号发电机层楼板板厚150mm（暂定），上人及不上人屋面板厚均为120mm，楼盖为现浇梁式楼盖。主要项目结构概况一览表表9-3：项目名称风塔层数地上13地下0层高（m）地上5.0（4.5）m地下0建筑高度（m）64.5m±0.000相当于绝对标高值（m）608.700自然地面标高（m）详见图最大平面尺寸（m）32.2m×32.2m结构型式框架剪力墙抗震设防类别丙类建筑结构安全等级一级地基基础设计等级甲级抗震等级框架三级剪力墙三级基础形式筏板基础1.4.2.开挖总体施工程序根据本风力发电系统的布置特点及施工质量、进度和围岩安全稳定等要求，结合其他类似工程施工经验，开挖施工程序按下述原则安排：（1）开工后及时铺设风、水、电管线及通风设备、管路，及时进行1-3#、2-2#进风洞及1#支洞的开挖，为1#、2#竖井开挖工程开工创造条件。其中1#支洞应最先开挖完毕，为1#、2#竖井上部开挖创造条件。（2）1#、2#竖井和1-3#、2-2#进风洞是风力发电系统施工的关键线路，贯穿于开挖、支护施工的全过程，开工后优先安排施工。1-3#、2-2#进风洞线路最短，出渣条件最优越，因此选定为关键线路，为1#、2#竖井的下部开挖出渣提供强有力的保证。同时根据施工进度要求、通道条件及施工资源情况，适时安排其它洞室的施工，以形成自然通风条件，改善施工环境。（3）对大断面1#、2#竖井开挖，根据洞室稳定需要、施工质量及施工进度要求、施工机械设备性能等分层、分部开挖，每层开挖过程中，及时按施工详图和监理的指令进行支护。（4）1-3#、2-2#进风洞开挖后，其余风洞采取同步滞后间隔分组开挖，两洞开挖面间距离需30至50m，以保证洞室间岩柱的稳定。1.4.3风洞开挖与支护1.4.3.1风洞进口的开挖及支护由于风洞是按照空气动力学要求设计，需满足风力发电的工艺要求，施工工程中应严格按照设计要求，在保证工期的同时确保施工质量及施工安全。确保按期提供1#、2#竖井下部开挖的施工通道。对Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用分层分部短进尺、管超前、弱爆破、强支护的施工方法安全通过。进洞口土石方开挖程序为：施工准备（含测量放样）→覆盖层开挖清除→布孔钻孔→装药联网爆破→石渣挖运→边坡面排险清理→边坡支护→进洞。洞口的土方开挖立采法开挖。按3～5m高分层，PC600液压反铲（2.8m3）挖装、20t自卸汽车运输，覆盖层较薄部位TY220推土机集渣，装载机挖装。洞口石方开挖自上而下分层开挖，梯段爆破，梯段高度按8～10.0m控制，周边预裂爆破成型，预裂孔采用QZJ-100B支架式钻机造孔，钻孔至离建基面0.5m，（每次预裂高度约10.0～20.0m），深孔微差爆破孔采用LM500C液压钻造孔，开挖至进口底板高程时预留3.0m厚保护层，采用手风钻造孔，以保护层方式进行开挖施工。人工装药，非电毫秒雷管分段，非电起爆。爆渣由液压正铲（3.8m3）或4m3装载机挖装，20～32t自卸汽车运输。每一梯段开挖施工完成后，即进行一期支护施工，边坡支护施工采用φ48mm钢管分层搭设排架进行，锚杆由气腿钻造孔，注浆机注浆，人工插杆并固定孔口；对需喷混凝土或挂网喷混凝土的部位，喷射混凝土料由拌合楼拌制，混凝土搅拌运输车运至作业现场，采用TK-961喷射机湿喷法喷射；钢筋网由人工沿初喷（厚约5cm）面敷设。1.4.3.2风洞洞身的开挖及支护根据风洞结构特点，并结合施工机械特性等因素，风洞进口分三层开挖，进洞后断面由18米渐变至6米，渐变段分两层开挖，开挖分层和施工程序见附图。风洞洞身开挖及支护程序及方法表表9-4：部位分层开挖高度（m）开挖程序及方法支护程序及方法风洞Ⅰ层7.5～8.85三臂液压凿岩台车钻爆，中导洞开挖超前1~3个循环，两侧扩挖跟进，周边光面爆破，PC200反铲进行安全处理；3m3侧卸装载机配合32t自卸汽车出渣。中导洞循环进尺3m，两侧扩挖循环进尺3.5m。锚喷支护滞后开挖面不大于30m，与开挖施工平行作业。局部稳定性差的岩体在开挖后及时进行随机砂浆锚杆支护。锚杆采用锚杆台车施工或三臂液压凿岩台车造孔，平台车配合人工安装、注浆机注浆；人工挂钢筋网，Aliva500混凝土湿喷台车喷射混凝土。Ⅱ层8中部采用梯段爆破，两侧扩挖跟进。梯段爆破采用液压履带钻钻孔，扩挖采用三臂液压台车造孔，周边光爆。4m3液压正铲配合32t自卸汽车出渣。扩挖循环进尺3.5m，梯段爆破超前2~3个循环。锚喷支护滞后开挖面不大于30m，与开挖施工平行作业。局部稳定性差的岩体在开挖后及时进行随机砂浆锚杆支护。锚杆采用锚杆台车施工或三臂液压凿岩台车造孔，平台车配合人工安装、注浆机注浆；人工挂钢筋网，Aliva500混凝土湿喷台车喷射混凝土。Ⅲ层3.8～5.15PC200反铲清底三臂液压台车水平钻孔，光面爆破。4m3液压正铲配合32t自卸汽车出渣。循环进尺3.5m同上层风洞开挖完毕、一期喷锚支护完毕后，进行整个洞身混凝土的浇筑。由于洞身为渐变形式，且8条风洞的渐变方式一致，故考虑用定型组合钢模板。由角钢、板筋和钢面板拼焊，立模时配上φ12拉条斜拉固定。顶板模板为承重结构，设计荷载根据混凝土浇筑分层、钢筋混凝土重量、模板自重等构成。承重排架采用型钢梁和钢管焊接成钢管拄支撑。混凝土采用台阶式浇筑方法。层坯铺料厚度30～50cm左右，采用振捣器先平仓后振捣，骨料集中时人工均匀分散，使用φ100型插入式振捣器振捣，振捣时间以混凝土不再显著下沉、不出现气泡并开始泛浆时为准。振捣器移动距离不超过其有效半径的1.5倍，并插入下层混凝土5～10cm，顺序依次，方向一致，避免过振、漏振或欠振。混凝土由搅拌车运输，混凝土出拌和楼后,尽量缩短运输时间。混凝土入仓时垂直落距不大于1m，防止混凝土离析。大体积混凝土浇筑时采用塔机配6m3卧罐，以满足混凝土施工强度要求,并适时清洗运输车辆。1.4.41#、2#竖井的开挖及支护1.4.4.1竖井的开挖1#、2#竖井开挖深度300m，其特点是开挖断面大，通道位置低，开挖较困难。为此将导进分2层施工，单层深度约150米，设置了1#交通支洞进行出渣。导井作业分为二序进行，即先钻进正导孔，再进行反扩孔的施工。其施工程序如下图：反井转机施工方法示意图竖井开挖采取先反导井，再正向扩挖，导井溜渣。反导井布置于竖井中部洞轴线上，采用反井钻机钻孔，扩孔后孔径为1.4m。首先钻导向孔，导向孔采用导向仪控制孔向并及时纠偏，导向孔完成后进行反向扩挖，溜渣井应保证一次成型，避免形成不利下料的台阶。为保证竖井开挖顺利溜渣，溜渣井钻孔施工完成后，由下而上进行溜渣井二次扩挖，在上平段布置升降装置（8t卷扬机、吊环及钢丝绳等）并设置1座吊蓝，设备及人员经吊蓝至溜渣井下部并以此作为操作平台进行施工，开挖采用YT28手风钻钻孔，由下而上分层环状钻孔，孔向略下倾形成环向孔，爆破孔间排距0.6m～0.9m，孔深1.0m，孔钻完后以30m为一个爆破单元，由下而上采用非电毫秒雷管分段，分层爆破。溜渣井及溜渣井扩挖完成后，进行竖井段扩挖施工，为保证竖井开挖平整度及控制超欠挖，周边光面爆破，单循环爆破孔钻孔孔深控制在2～3m，造孔采用YT-28型钻机，人工装药及联网，光面爆破参数应在试验的基础上并随施工过程逐步优化、完善。由于井内出渣速度的快慢直接影响到大井的施工进度，故在井内放置了一台PC200反铲，石渣由液压反铲PC200扒渣溜入溜渣井底部出渣区，3m3侧卸装载机配合32t自卸汽车在井底出渣。井内液压反铲在爆破时，采用弹性橡胶垫将液压反铲覆盖，防止爆破对其造成破坏。本工程地下洞群埋置较深，施工通风以2000m3/min大风量、4800Pa全风压强力式轴流风机进行压入式通风为主，采取优化开挖程序，及早贯通1#交通洞等措施来改善地下洞群通风条件。施工过程中，采取大量使用新设备、尽可能少用油动设备、为油动设备配装空气滤化器，采取湿喷混凝土工艺、湿式钻孔、爆破后喷雾降尘等措施来减少污染源。采取配置有害气体浓度监测仪、完善地下洞群通讯系统来加强施工环境的安全监测。注重施工人员劳动保护工作，配发必要的防护、劳保用品，保障施工人员的人身安全。1.4.4.2竖井的支护竖井段支护紧跟开挖进行，初期（挖深10m范围内）搭设简易脚手架形成操作平台进行施工，当挖深大于10m后支护采用超大型全圆倒挂系统配合实施，平台车采用布置在上平段的卷扬机牵引，在上弯段顶拱处设一吊钩，挂钢丝绳连接平台车，以保证运行期安全。竖井段一期的喷锚支护，锚杆采用YT28手风钻造孔，钢筋网现场安装并与锚杆焊接，除一部分施工布置于上平段与竖井段交叉口处并接导管至工作面施喷外，喷射机布置在全圆倒挂系统工作面上，混凝土上部75米范围采用溜管（直径300mm以上PVC管）溜至倒挂系统上的集料平台；中部段喷射混凝土采用混凝土泵送至施工平台的方法施工；下弯段最后2～3个循环喷混凝土由下平段布置喷射机，接导管至工作面施喷。由于支护面与开挖面距离较近，锚杆砂浆龄期、喷混凝土强度等指标在下一循环爆破前均应满足相关要求。竖井段的混凝土浇筑由于该井衬砌直径大,而整圈混凝土又是一次性浇筑完成,考虑到下料的不均匀性及混凝土侧压力平衡的要求,大井模板支撑采用多边形空间框架结构来保证整个结构的强度、刚度及稳定性。同时,为节约成本,要求第二次液压滑模衬砌时能大部分利用第一倒挂系统的模板及框架，因此,设计时以调压井第二次衬砌<20m)滑动模板及框架为基础,多边形框架设计成18边形,第一次衬砌（<24m)时,18边形的弦长差额部分,由相应的框架联接体补足;同理,模板也设计成18边形,倒挂混凝土衬砌(<24m)时,模板与模板间的差额部分由拼接模板补齐。拼接模板设计成