水电站工程土石方开挖与支护施工方案

水电站工程土石方开挖与支护施工方案广东xx水电站位于广东省xx市境内，装机容量50MW，是一座利用xx水库弃水进行主要由大坝、左岸输水隧洞、地下厂房、地面开大(2)型。新建宏发水电站布置在大坝右岸下游，为单机单变的独立系统。电站由xx水库引水系统由电站进水口、引水隧洞、调压井、压力管道组成，引水系统中心线总长室闸门槽中心线（桩号0+437.182）为界，前为压力引水道，后为压力管道。压力引水道中心线长455.721m（其中引水隧洞长439.8钢筋混凝土结构，内设快速事故闸门，闸门门槽兼做阻抗孔。调压井底下对应洞段为采用钢筋混凝土衬砌。调压井后渐变段末端至厂房上游侧的管段为钢衬段（桩号式，布置于大坝下游右岸约400m处。厂房纵轴走向为NE67059’11”，与引水压力管道轴线由于厂区开挖会破坏原有灌溉渠，为保证下游灌溉，采用隧洞+箱涵+U型槽接上下游渠道，总长为96.04m。隧洞为圆拱直墙断面，净高3.4m、净宽2.2m，圆拱中心本工程为Ⅱ等大(2)型工程，其主要建筑物如引水系统建筑物、厂房系统建筑物为2级，次要建筑物如灌溉引水涵洞、排洪涵为3级，临时建筑物为4级。工程于2011年3工程区位于xx市东面xx~xx山的中南部，属粤北中低山丘陵区，地势自北东向南西倾斜，山脉多为北东—南西向展布，山体较雄厚，植被茂盛。含燧石结核的生物石灰岩、隐晶质灰岩、泥质岩、细霞群（Edn）砾岩及粉砂岩；第四系（Q）坡积、坡洪积、冲洪积层砂质粘土、粉质粘土、0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度为6度。风化，基础为弱风化岩，工程地质条件较好。洞脸边坡为顺向山坡坡度，加之该段断层裂隙发育，岩体破碎，稳定性差，应胶结较差,倾向反坡向，对洞脸边坡稳定影响不大，对隧洞围岩稳定有一隧洞围岩为弱风化状，上覆弱风化岩厚度0m~40m，岩体破碎，夹有全-强风化夹层，岩石多全风化及弱风化岩，陡倾角裂隙发育，岩石破碎，坡，地层为中缓倾角，小于山坡坡度，该段多为风化土边坡处理措施。调压井围岩分类从上向下为：0m~17mⅤ类围岩；17m~低于隧洞底板高程41.5m，由于大坝右岸山体单薄，三面临空，裂隙极发育，岩体破碎，引水隧洞的爆破开挖，对大坝原有防渗效果可能会产生一定不利影坦，右侧冲沟有一定水量，需做好排水措施。厂房后边坡地理互相切割，岩体被切割成块体，有少量不稳定岩块，厂基所以施工中应注意做好边坡支护和清除不稳定体厂址上覆坡积层较薄且分布范围小，地面多为弱-强风化千枚状砂岩及千枚岩，岩质较坚硬，完整性一般，承载力较高，断层规模较小环形开挖预留核心土法开挖。隧洞口段围岩堆积计该段拱顶部分采用Φ25mm锚杆超前支护。进洞水实施，以保证进洞安全。灌溉洞在施工之前先现场监控量测项目，能为掌握围岩力学形态变化、而达到优化设计、指导施工、预报险情的目的，为隧道最终在灌溉隧洞出口方向冲沟外侧平整场地，布置一台22m3/min空压机，在其旁边设20m3蓄水池一座。从xx电站生活区往空压机处架设一条开挖用电，并在该处设配电房。待引水隧洞的水沟上方。隧洞底部设置施工道路，洞内排水在工支洞及引水隧洞，调压井采用装载机及自卸车小导管或Φ25砂浆锚杆，系统锚杆为φ25组合注本工程土石方开挖工程约21万m3，主要集中在引水隧洞与进水口、调压井、发电厂房及永久交通工程部位。土石方明挖施工时将开挖顺序为：施工道路及集渣平台修建⇨场地清理⇨土方开挖⇨石方钻爆开挖⇨保护施工前测量放出设计开挖边线，对开挖范围内原始断面，确定开挖及清理范围，人工配合液压反铲清挖开口边线外做好排水沟。清理的植被、杂物，表土等，按监理渣平台，装载机挖装，20t自卸汽车运输弃渣。下入工作面，反铲直接挖装或配合推土机推集，装载机挖分层开挖，按钻孔、爆破、出渣等各道工序依次工作面平整推渣至集渣平台反铲挖装推渣至集渣平台反铲挖装测量放线、布孔装载机挖装钻机钻孔装载机挖装自卸车运输弃渣自卸车运输弃渣装药、爆破下一循环下一循环高差而定，两层马道间预裂一次成形。梯段开挖出渣分层高度为4～6m。采用微差爆破，对边坡破坏，爆破孔与预裂孔间设一排缓冲孔。爆集渣平台以上高程采用反铲甩渣或推土机推为确保建基面不遭受破坏，临近马道及明渠底板预留1.5m厚的建基面保护层。在建基面开挖过程中，若出现断层裂隙带、软弱夹层时，将水平预裂孔抬高30cm并适当减少将表面虚渣甩至大面运出。保护层开挖时要严格控制挖边线放出，由技术人员按照设计间排距布出孔位，针对本工程土石方开挖高差较大，预裂面面3）随着钻进深度的增加，根据孔内岩石地质（岩粉）情况及时调整钻进速度，尽量宏发水电站灌溉隧洞，发电引水洞，调压井是本水电站的控制性工程。本工程包括49.743m的灌溉洞，509.855m的发电引水洞（不含施工支洞）k0+381.041--k0+417.882里程段，分别处于半径为50m，50m，40m的平面圆曲线上，其余位于直线段，调压井位于k0+438.987,上段30m直径为24.5m，下段3055m，引水隧洞出口处标高约12m，调压井顶面标高75m，具体如下：施工测量放样60min→钻孔180min→清孔装药30min→爆破30min→通风排烟施工测量放样60min→钻孔240min→清孔装药90min→爆破30min→通风排烟50min(平调压井施工3—5m深度范围内全断面开挖，通过挖掘机配合自卸车出碴；5—40m深度范围内采取先开挖小断面溜碴导洞与施工支洞贯通载机配合自卸车出碴；40—60m深度范围内全断面向下开挖，卷扬机提碴。具体时间安排根据我单位的实际施工水平，结合水工隧洞的验收评定标准，确定施工误差为5cm，基础上，再增另5cm。IV级围级根据设计要求考虑变形量。III洞口段施工原则：环形开挖、短进尺、及时支护、顺序施工。洞身III、IV级围岩、均采用全断面开挖施工，每循环进尺按2.5—5m，在开挖完成后，打系统锚杆，挂钢筋网进口段由于岩石强度低，V级围岩采用中空五眼掏槽法，IV级围岩采用楔形掏槽，拱顶轮廓采用光面爆破。V级围岩眼底和眼孔距轮廓线均10cm。IV级围岩眼底和眼孔距轮廓线均5cm。III级围岩采用全断面开挖，采用六眼锥形掏槽，掏槽眼较辅助眼超深10cm和15cm，周边眼超深5cm，周边眼孔沿开挖轮廓线布设，孔炸药的选取：在无地下水或地下水极少的情况下，采用普通2号岩石铵梯炸药，在地下水较多地段，采用乳化炸药。在光爆孔预裂孔中选用1号岩石硝铵炸药加工成的直径20mm，长度630mm药卷，硝铵炸药加工成的直径25mm、长度165药卷，重量0.07kg。炮炮眼间距E：上部采用光面爆破，由现场地质条件，参考以往工程实例以及经验值炮周边眼密集系数K=E/W=0.4/0.6=0.67，此值合适。既光爆层厚度选用0.6米符合设计装药结构：采用不藕和装药，即装药直径不小于炮眼直径，不藕和系数为42/20=2.1岩结束，清理炮眼装药的时候，对和设计要求所节装药长度和炮眼的装药量，总体原则是：当偏向轮药卷直径32mm，孔径42mm，堵塞长度100cm，装药孔间距由现场地质条件，岩石性质以及参考类装药长度分别为0.45/0.07）*15=96.4cm孔深L=3米孔径=42mm炸药单耗q=0.8kg/孔间距由现场地质条件，岩石性质以及参考类似装药长度分别为0.75/0.07）*15+15=176cm不藕合系数分别为1.68和2.1。孔深L=4.5米孔径42mm炸调压井施工3—5m深度范围内全断面开挖，通过挖掘机配合自卸车出碴；5—40m深度范围内采取先开挖小断面（直径2m左右）溜碴导洞与施工支洞贯通，后扩帮的方式施工，装药爆破排险未达到设计尺寸达到设计尺寸测量检查钻孔装药爆破排险未达到设计尺寸达到设计尺寸测量检查钻孔本工程初期支护包括系统锚杆、钢筋网、喷射砼和U型钢架或格栅钢架，依据地质情况分别设置。初期支护紧跟开挖面及时施作剂、饮用水：根据试验确定的配合比，喷砼初凝时间不大于5分钟，终凝时间不大于10分（1）风压：风压一般控制在0.10~0.20Mpa之间，作业时应根据实际情况作出相应调（3）喷射角度和距离：喷嘴与岩面的角度，一般应垂直于岩面。但喷边墙时宜将喷（6）喷射顺序：先墙后拱，自上而下；若岩面凸凹不平，应先喷凹处找平，然后向上喷射。喷射时喷嘴料束呈旋转轨迹运动一圈2）中空锚杆：将φ25中空注浆锚杆插入锚孔4）注浆：开动注浆机，注浆压力达0.5~1.0MPa,并钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，砼（1）施工方法：现场加工小钢管，喷砼封闭岩面，用凿岩机钻孔后施入小导管至岩（3）小导管端部应与钢架联接，与系统锚杆配合使用，以形成棚架支护体系，超前砌混凝土之前，要进行隧洞中线和水平测量，检果喷砼后断根据隧洞中线的标高及断面设计尺寸，测量确定衬砌2）拱架应立于稳固的地基上。本工程采用下设两层枕木，其上再设两根50钢轨作为3）拱架的架设要牢固稳定，保证其不产生过量位移。拱架立好后还应对其稳定性进4）挡头模板应同样安装稳固，挡头板常用木板加工，现场拼铺，以便于与岩壁之间砼或砂浆，接着按分层20cm浇筑第二层、第三层，厚度达到50cm时查脱模砼凝固是否合适。第四层浇筑后滑升9～12cm，继续浇筑第五层，第五层浇筑后滑载情况下作全面检查，发现问题及时处理，待一切无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉，并能留出1mm左滑模正常滑升根据现场施工情况，确定合理的滑升速度，按正常滑升每次间隔约2小面用原浆压平或修补，如表面平整亦可不做修对滑模砼要求固身初凝时间8至10小时。所谓固身初凝是达不到初凝但又不流淌。即下料采用泵管沿EL935环型栈桥运输，然后挂MYBOX溜筒进行垂直运输至工作平台上不得欠振或过振。振捣以混凝土粗骨料不再显著下沉，工中注意泵管或溜槽不能和模板、钢筋接触，边下料边轴器振捣，靠近钢筋或保护层的地方用Φ50软轴振捣器进行振捣，振捣头远离竖向钢筋振捣过程中，振捣器的移动距离不超过其有效半径的1.5倍，保持振捣头垂直，并插入下层混凝土的厚度不少于5cm，顺序、次序、方向一致，以保证上下层混凝土充分结合，避3m厚井筒砼、2m厚井筒砼、1m厚井筒砼施工最大绑扎钢筋量为竖筋的1/4和3～4层环向钢筋，通过方案比较和经济比较，D32、D28、D36钢筋采用直螺纹套筒连接，D18钢筋采用焊接连接或搭接。根据滑模施工需要，外层钢筋下料长度为4.5m,内层钢筋下料长度为9m，环向钢筋下料长度为9m。外层竖筋第一层布置时，同一截面接头不超过钢筋数量的50%，且其外露于砼面长度不超过1.5m,便于滑模安装。外层钢筋第二层布置时,同一截面接头不超过钢筋数量的25%，每三层及以后各层钢筋下料长度均为4.5m,同一截面接头不超过钢筋数量的25%，这样可减少砼浇筑过程中同步加工钢筋的数量，避免钢筋加工影响滑模滑升时间，并减少工作盘上观察模体偏移，在工作盘上任选两个垂直方向上距中心等距离设4参照点，用细钢丝悬吊重锤至阻抗板表面，阻抗板上相应投影点设4个阻抗器，阻抗器可用50cm高废油桶装30cm高废机油制成，每滑升一个升程（20cm滑模的竖直方向的偏差采用两个方向上水平管控将该预埋件的锚垫板250×150×10mm拔开，使其露出（2）注意对称灌筑，两侧同时或交替进行，以防未凝混凝土对拱架模板产生偏压面（5）衬砌的分段施工缝应与设计沉降缝、伸缩缝及设备洞位置统一考虑，合理确定（3）回填灌浆，采用风钻在台架钻孔。在双层钢筋衬砌段、钢板衬砌段及施工支洞封堵段应预埋灌浆管。回填灌浆孔（管）位置与设计孔位二序孔为灌注1:1和0.6:1（或0.5:1）两个比级的水泥浆，空隙大的部位灌注水泥砂浆，最大压力1.5Mpa，排量50L/min，电机功率2.2KW或采用HB8-3型灌浆机，最大工作压力40～80转/min。立式搅拌机结构简单，放（7）隧洞顶部倒孔灌浆结束后，先关闭孔口闸阀后再停机，孔内无反浆即可拆除孔（1）固结灌浆的主要目的是对隧洞衬砌以外一定范围内的围岩进行注浆，使注浆范2）对较深层的围岩进行灌浆，需要克服较大的注浆3）高压固结灌浆是在先做好回填灌浆，在作常规固结灌浆，待衬砌与围岩形成较强后压有水孔的原则进行。根据降水漏斗的原理3）采用制浆能力为3m3/h的立式灰浆搅拌机，注浆机拟用KBY-50/70型注浆泵，压力（5）冲孔：固结灌浆前应对孔壁和裂隙进行冲洗，可用压水冲洗的方法直至回水澄清并延续10分钟即可，冲洗压力不宜大于（6）压水试验：压水试验的目的在于测定围岩吸水性，核定围岩的渗透性。为灌浆时选取泵量，泵压及浆液浓度或配方提供依据，同况。固结灌浆前，选择有代表性的孔作压水试验，压水试验孔数为总孔数的50%，压水试验压力可采用0.3Mpa逐渐增大至规定压力，在规定的压力下，每5分钟测一次压入流量，满足下列条件之一，试验即可结束，且以最2）确定合适的灌浆压力。从理论上讲是很困难的，因为影响因素较多。如地质及水①一次升压法：灌浆开始后在较短时间内将压力升到设计规定值，并保持至注浆结束。在规定压力下每一级浓度浆液的累计吸浆②分级升压法：灌浆过程中将规定压力分为2～3个阶段采用三阶段可选用0.4p、一般采用一次升压法，但当围岩渗漏大，或者3）固结灌浆浆液浓度应遵循由稀到浓，逐级变换的原则。浆液的变换，是在同一浓度采用下注浆持续一定时间后压入量达到一定数量而灌浆压力回吸浆量均无显著改变时即可加浓一级。若加浓后压力显著增大（在规定压力下4）固结灌浆一般应连续进行，若因固结中断必须马上处理，在30分钟内恢复灌浆，超过30分钟应进行钻孔冲洗。当灌注最浓一级浆液（8）封孔：全孔灌浆工作完成后，排除孔内稀浆，即时封孔可直接用干硬性水泥砂2）高压固结灌浆以压水试验成果、灌浆前后物探成果、灌浆有关施工资料为主并结4）围岩破碎、节理发育、断层带、施工故障文地质特征及岩石力学反应出一征兆。根据工安全，防治隧洞塌方。特殊和不良地质，如断层及破（1）水文地质条件的变化，如干燥的围岩突然出水、地下水突然增多、水质由清变并继续增大时，说明围岩仍在发生变形，处于（1）做好超前地质预报工作。根据地质预报情况及时修正施工方案，尤其是施工开挖接近设计探明的富水、富泥及断层破碎带时，要