输水隧洞施工组织设计.docx
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输水隧洞施工组织设计
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输水隧洞施工组织设计
工程名称:
编制单位:
编制人:
审核人:
批准人:
编制日期:
年月日
施工组织设计(方案)报审表
方案名称:
项目部报审意见:
项目经理:
年月日
工程部审核情况:
审核人:
年月日
工程部领导审批意见:
审批人:
年月日
JL—A002
施工组织设计(方案)报(复)审表
工程名称:
编号:
致(监理单位):
现报上施工组织设计(方案)(全套、部分),已经我单位上级技术负责人审查批准,请予审查和批准。
附:
施工组织设计(方案)
承包单位项目部(公章):
项目负责人:
项目技术负责人:
年月日
专业监理工程师审查意见:
1、同意2、不同意3、按以下主要内容修改补充
专业监理工程师:
年月日
总监理工程师审查意见:
1、同意2、不同意3、按以下主要内容修改补充后
并于月日前报来。
项目监理机构:
(公章)
总监理工程师:
年月日
注:
本表由施工单位填写,一式三份,连同施工组织设计一并送项目监理机构审查。
建设、监理、施工单位各留一份。
1施工总说明
1.1概况
xx工程新松水库位于yy市zz镇的曹冲河,坝址位于曹冲河下游新松村附近,主要任务是为mm电厂提供淡水,年供核电淡水量900万m3。
本工程属Ⅰ等大
(1)型工程,主要建筑物级别为1级,次要建筑物级别为3级。
主要建筑物包括新松水库大坝、输水管线及进库道路。
输水工程分输水管线和进出水口工程,包括进水口、竖井、隧洞段、浅埋段等建筑物。
隧洞进口位于上坝轴线上游约530m的右岸山坡上,进水口设固定式拦污栅,用砼封堵,由2条输水管直接从水库取水,管道设阀门控制。
隧洞出水口接浅埋段,浅埋管长约1858m,沿核电生活区规划道路铺设至交水点。
输水管线隧洞洞轴线走向为N12°W,从新松水库输水至yy核电厂,输水隧洞段长2755m,隧洞采用城门洞型,断面净尺寸为3.6m×4.0m(宽×高),坡度1:
1000,隧洞底高程为14.8m~12.05m,球墨铸铁管用C10外包砼保护,混凝土回填厚度1200mm。
竖井设在隧洞桩号0+056.000处,竖井地面高程为51.0m,直径为4.8m,衬砌厚度为600mm。
1.2水文气象
1.2.1气象
yy市多年平均气温21.9℃,最高气温37.3℃(1989年8月17日),最低气温-0.1℃(1957年2月11日),多年平均相对湿度81.5%。
根据施工区域附近的大坑雨量站1959~2005年资料统计,年雨量均值为2583.7mm,最大年降雨量4801.5mm(2001年),最小年降雨量1597.5mm(1963年)。
同时根据资料显示,对yy市有影响的台风平均每年3.1次,多发生在7~9月。
台风是严重的灾害天气,有很强的破坏性,并且带来暴雨,致使山洪暴发,平原地区积水成灾。
风向、风速:
yy上川岛气象站多年平均最大风速25.65m/s,历年最大风速37.3m/s(SSW,1975年10月6日)。
工程施工区域年无霜期363天,多年平均日照2006小时。
1.2.2水文
曹冲河流域所处的铜鼓山系是yy市的暴雨中心之一。
4月末、5月初开始,西南季风活跃,流域开始进入雨季。
流域暴雨主要集中在汛期,汛期(5~9月)的降雨量占全年的76%左右。
其中,5~6月为前汛期,主要是西南低空急流暴雨和锋面雨,降雨量占全年雨量的35%左右;7~9月为后汛期,多为台风雨,降雨量占全年雨量的41%左右。
日雨量大于50mm的暴雨年平均日数一般为18天,暴雨强度很大,最大24小时降水量可达500mm。
降雨年内分配不均,年内暴雨主要集中在前汛期5、6月和后汛期的7、8月。
1.3地形地质条件
1.3.1地形地貌
隧洞山体雄厚,山顶高程为390m~420m。
在进水口侧的中下部位植被发育,山坡较缓,一般为20°~30°。
进水口侧中上部位和出水口侧基岩出露较多,坡度陡,大多坡度为40°~60°,局部可达80°。
出口位置边坡较陡,基岩出露较多。
浅埋段的其中一部分是沿山边敷设,另一部分要经过海滩至交水点;沿线地表高程7.5m~0.7m。
1.3.2地层岩性及岩体风化分带
进洞口和洞轴线范围的地层岩性有第四系冲积层(Qal),坡积层(Qdl),基岩主要为燕山三期(γ52(3))中粗粒斑状黑云母花岗岩,局部有燕山四期(γ53
(1))细粒黑云母花岗岩侵入,进洞口处有较多辉绿岩(βμ)岩脉。
花岗岩按风化程度可分为全风化带(Ⅴ)、强风化带(Ⅳ)、弱风化带(Ⅲ)、微风化带(Ⅱ)。
由上至下各岩土层特征分述如下:
1)②冲积层(Qal)
分两层②-1和②-2。
分布在曹冲河边。
其中:
②-1:
厚度为7.1m,层底高程为7.09m,主要是含砾粉质粘土,粘性较好,多可塑状。
②-2:
厚度为2.5m,层底高程为4.59m,主要是粉细砂,颗粒较均匀,饱和,稍密~中密。
2)③坡积层(Qdl)
分布在山坡上,厚度为0m~4.5m,主要由含砂粉质粘土组成,大部分硬塑状,少量可塑。
3)燕山三期(γ52(3))中粗粒斑状黑云母花岗岩、燕山四期(γ53
(1))细粒黑云母花岗岩和辉绿岩(βμ)岩脉。
全风化带(Ⅴ):
风化不透彻,局部含少量强风化碎块。
钻孔揭示顶面埋深0m~16.8m,顶面高程EL2.61m~EL62.47m,厚度4.2m~12.1m。
强风化带(Ⅳ):
岩石已强烈风化,软硬不均,裂隙发育,RQD值多为0,岩体较破碎,完整性差。
钻孔揭露厚度1.2m~7.0m,顶面埋深11.0m~16.8m,顶板EL-2.61m~EL27.72m。
弱风化带(Ⅲ):
岩质坚硬,裂隙较发育,RQD值多为40%~80%,岩体较完整,局部破碎、完整性差。
顶面埋深4.2m~23.8m,顶板EL-9.61m~EL54.59m。
微风化带(Ⅱ):
岩质坚硬,裂隙较发育~发育,岩体较完整。
顶面埋深10.2m~26.64m,顶板EL-5.14m~EL34.19m。
1.3.3地质构造
隧洞上发现2条断层f4和F023。
f4位于桩号K0+041,产状N70°E/NW∠60°,逆断层,断层宽b=0.5m~2.0m,由花岗碎裂岩组成,并发育石英细脉,宽5cm~10cm,长1.5m,破碎。
F023位于桩号K1+846,产状N70°E/NW∠70°,由花岗碎裂岩组成。
1.3.4岩土的物理力学性质
输水管线洞室围岩主要物理力学参数建议值,边坡开挖坡比建议值见下表。
表1围岩主要物理力学参数建议值表
围岩
分类
饱和容重
γ
弹性
模量
变形模量
泊松比
μ
饱和抗压
强度fr
单位弹性
抗力系数k0
(g/cm3)
(GPa)
(GPa)
(MPa)
(MPa/cm)
Ⅱ类
2.64
25~35
15~20
0.20
90~120
18
Ⅲ类
2.63
9~20
6~10
0.25
60~90
8~13
Ⅳ类
2.55
4~6
1~3
0.30
30~60
1~4
Ⅴ类
1.95
--
--
--
0.35~0.40
0.5
1.3.5隧洞工程地质评价
输水管线隧洞设计进洞段在全风化中粗粒斑状黑云母花岗岩土中,上覆土层厚度约2m,进口边坡较缓,坡度约17°,进洞工程地质条件较差。
断层f4和F023,胶结较好,与洞向呈大角度相交,对围岩稳定影响较小。
在进洞口附近的f4断层,由于其倾向为顺坡向,与洞脸边坡同倾向,对洞口边坡有一定影响,在施工开挖时需及时跟进处理,做好支护。
隧洞段,输水管线穿过雄厚的山体,地貌上没有深切的沟谷,隧洞埋深大;隧洞位于弱~微风化花岗岩中;地质构造较少,只有f4和F023两条断层,且都与洞室呈大角度相交,对围岩稳定影响较小,在施工开挖时需及时跟进处理,做好支护。
输水管线洞身各类围岩分类如下:
Ⅴ类围岩只要分布桩号0+000~0+020,Ⅳ类围岩只要分布在进口处桩号0+020~0+050、及2+705~2+755,Ⅳ类、Ⅴ类围岩约占3.6%;桩号0+050~0+830、桩号1+845~1+860、桩号2+165~2+705为Ⅲ类围岩,约占48.5%;桩号0+830~1+845、桩号1+860~2+165为Ⅱ类围岩,约占47.9%。
1.3.6竖井工程地质条件
竖井设在隧洞桩号0+056.000处,地面高程为51.0m,直径为4.8m。
竖井入口位于山坡上,坡度为25°~35°,地表杂草茂密,竖井入口山坡较缓,竖井段在地下水位以下,山坡基本稳定。
根据水工设计,从EL51.0m至输水管线隧洞顶EL20.0m为竖井段。
其中EL51.0m~EL43.0m是Ⅴ类围岩和Ⅳ类围岩,EL43.0m~EL31.0m为Ⅲ类围岩,EL31.0m~EL20.0m为Ⅱ类围岩。
1.4交通条件
工程所在地附近目前已有公路与yy市连通,施工对外交通采用公路运输,坝址下游两公里处有地方公路直达赤溪镇,外来器材及建筑材料可经新建永久进库道路运至工地。
另外新建300m左右临时施工道路与新松村村路相连,新松村村路与地方公路连接,形成本工程对外交通的辅助进场道路。
1.5施工内容及主要工程量
1.5.1施工内容
承建的输水工程主要包括进出水口和输水管线。
施工内容主要有土石方明挖、浅埋段土方开挖、石方洞挖(含竖井)、锚喷支护(包括超前管棚、超前小导管等)、钢筋制安、混凝土、球墨铸铁管的安装及施工段的观测仪器采购、安装和施工期间的监测等。
1.5.2主要工程量
表2输水工程土建施工工程量表
序号
工程项目
单位
数量
一
输水管线
1
土石方开挖(2km)
m3
3399.48
2
土石方开挖(0.5km)
m3
24929.52
3
土石方回填(0.5km)
m3
23016
4
洞挖石方
m3
38870
5
土方洞挖(4km)
m³
362
6
喷混凝土
m³
2220
7
锚杆Φ20,入岩2.5m
根
2190
8
钢筋
t
199
9
C20混凝土垫层
m³
2768
10
隧洞衬砌混凝土C25
m³
140
11
C10回填混凝土
m³
8887.9
12
800mm球墨铸铁管
m
9226
13
钢拱架钢筋制安
t
1.1
14
超前小导管Ø42,L=3m
束(根)
230
15
管棚,无缝钢管,直径108,L=12m
根
13
16
草皮护坡
m²
19161
17
Ø500搅拌桩
m
24000
二
进出水口工程
1
土石方开挖(2km)
m³
274.68
2
土石方开挖(0.5km)
m³
2014.32
3
C25混凝土护坡厚100mm
m³
158
4
锚杆,Φ20,L=6.1m
束(根)
75
5
锚杆,Φ20,L=4.1m
束(根)
75
6
注浆小导管,Ø42,L=6.1m
束(根)
115
7
注浆小导管,Ø42,L=8.1m
束(根)
115
8
钢筋
t
90
9
PVC排水管,Ø60
m
189
10
石方井挖(开挖直径6.8m)
m³
1384
11
C25衬砌混凝土(竖井衬砌,厚度60cm)
m³
316
12
C25管理房、楼梯混凝土
m³
120
13
竖井房建筑面积
m²
50
表3金属结构设备及安装工程工程量
序号
名称及规格
单位
数量
一
输水管设备及安装工程
1
进口拦污栅栅叶
t
2
2
进口拦污栅埋件
t
2
3
检修阀门,手/电动金属密封闸阀DN800
t
13.2
4
电磁流量计,DN800
台
2
5
伸缩节,双法兰传力接头,DN800
t
2.4
6
流量调节阀,DN800
t
14
7
排气阀,DN50
台
4
8
防腐
m2
200
1.6施工重点难点分析
通过对相关文件的认真分析、研究和我们对设计图纸的深刻理解,以及我们多年来从事类似工程施工积累的经验,我们认为本工程有如下重点、难点,需要在施工技术方案中重点关注和解决。
1)隧洞进水口高程仅高于河床高程约10m左右,且输水隧洞单工作面长、断面小、交通运输、通风排烟不畅,为关键工序,需要全年不间断施工,汛期存在一定的度汛风险。
2)工期紧张,工程开工即是高峰期,开工后即进入开挖强度高峰期,施工准备、资源配备及施工组织管理是确保主体工程顺利进行的一个重点。
3)输水隧洞洞线长达2755m,仅有2个工作面,单工作面长达约1400m、断面小、交通运输、通风排烟存在一定难度,从而影响施工进度。
部份隧洞洞身、隧洞出口和浅埋段地质情况尚未探明,存在诸多不确定因素。
不良地质条件的洞段施工是确保工程如期发挥效益的一个重点,也是施工难点之一。
要满足施工进度要求,隧洞开挖是保证工程如期完成的关键之一。
2施工总体布置
2.1布置原则
1)满足工程进度、质量、安全、文明施工及环境保护目标的要求。
2)充分利用建设单位提供的场地及设施,就近紧凑布置;所有施工临时设施均布置在合同文件指定的占地范围以内。
3)遵循因地制宜、有利生产、方便生活、易于管理、安全可靠、经济合理、并有利于环境保护的总原则进行施工总体布置。
2.2布置内容
1)场内施工便道的布置;
2)整体规划、合理布置各种生产系统、辅助工厂及办公、生活等设施;
3)选择供水、供风、供电等系统的布置,选择合适的通讯系统,并做好施工排水。
2.3施工供风
在隧洞进出口处各布置一套供风设备。
主要用于隧洞洞挖作业,边坡喷锚支护。
进口施工区(含竖井)开挖布置12台YT28手风钻,1台PC-7混凝土湿喷机,和2台KQJ100B潜孔钻钻孔。
出口施工区布置8台YT28手风钻,1台PC-7混凝土湿喷机,和1台KQJ100B潜孔钻。
YT28型气腿式手风钻单台耗风量取2.8m3/min,工作风压为0.6MPa,PC-7混凝土湿喷机单机耗风量7m3/min,工作风压为为0.6MPa,KQJ100B潜孔钻单机耗风量8m3/min,工作风压为为0.6MPa。
空压机设备利用率取75%。
风动机械耗气量的计算公式如下:
Q/=∑K1K2mb1
其中式中:
Q/—风动机械耗风量,m3/min;
K1—磨损增加耗风系数,一般取1.1~1.25,这里取1.15;
K2—同时工作系数,可参照水利水电工程施工手册P587表10-2-32;
m—同型号的风动机械台数;
b1—单台风动机械的耗风量,m3/min。
进口施工区供风高峰期使用YT28型气腿式手风钻6台,PC-7混凝土喷射机1台,1台KQJ100B潜孔钻,Q/=1.15×0.9×(6×2.8+7+8)=32.91m3/min,空压机利用率为75%,故选用空压站的工作容量为Q=32.91÷75%=43.88m3/min,故选用2台电动空压机4L-20/8和1台YW9/7-I型空压机。
最大送风距离取为1800m,选用内径为150mm的供风钢管。
出口施工区供风高峰期使用YT28型气腿式手风钻6台,混凝土喷射机1台,Q/=1.15×0.9×(6×2.8+7)=24.63m3/min,空压机利用率为75%,故选用空压站的工作容量为Q=24.63÷75%=32.84m3/min,故选用2台。
故设柴油空压机WF-20/8-A型空压机2台,满足供风需求。
最大送风距离取为1800m,选用内径为150mm的供风钢管。
供风管径主干管DN150mm,分管DN100mm,枝状布置,供风支管接至工作面后设阀门、风包和枝状风插头,风管每200m设放水阀,超过1000m后设油水分离器,连接供风胶管距离工作面距离控制在30m的范围内。
供风校核计算:
风管校核长度取2000m,校核管径取150mm。
此时最大允许供风量为65m3/min。
风量校核。
供风高峰期进口施工区工作面上用风设备为5台YT28型气腿式手风钻,用风量为16.8m3/min,1台PC-7混凝土喷射机,用风量为7m3/min,1台1台KQJ100B潜孔钻,用风机具同时工作折减系数取0.85,机具损耗系数取1.15,管路损耗系数取1.15,总用风量为∑Q=(16.8+7+8)×0.85×1.15×1.15=35.75m3/min<(2×20+9)×75%=36.75m3/min<65m3/min,风量满足施工需求。
供风高峰期出口施工区工作面上用风设备为6台YT28型气腿式手风钻,用风量为16.8m3/min,1台PC-7混凝土喷射机,用风量为7m3/min,用风机具同时工作折减系数取0.85,机具损耗系数取1.15,管路损耗系数取1.15,总用风量为∑Q=(16.8+7)×0.85×1.15×1.15=26.75m3/min<(2×20)×75%=30m3/min<65m3/min,风量满足施工需求。
风压校核。
校核远距离供风风压,当管道通风量为30m3/min,风管直径为150mm时,每1000m长的管路风压损失为0.092MPa。
此时进口施工区工作面通风量Qa=(20+20+9)×0.75=36.75m3/min,每1000m长的管路风压损失取0.095MPa。
2000m的风压损失为2000÷1000×0.095=0.19MPa,风压为0.8-0.19=0.61MPa>0.6MPa,风压满足施工要求。
此时出口施工区工作面通风量Qa=(20+20)×0.75=30m3/min,每1000m长的管路风压损失取0.092MPa。
2000m的风压损失为2000÷1000×0.092=0.184MPa,风压为0.8-0.184=0.606MPa>0.6MPa,风压满足施工要求。
2.4施工供水
隧洞进口施工用水主要有750型强制式混凝土搅拌机,生产能力为36m3/h,每拌合1m3混凝土需水量为0.2m3,36×0.2=7.2m3,喷锚砼、钻机等其它施工用水量较小,考虑施工直接用水泵从曹冲河挖坑过滤取水。
水泵型号为IS50-35-125,该泵流量12.5m3/h,扬程20m,电机功率2.2kw,吸入口径50mm,排出口径35mm。
在高程40m处布置容量4m×3m×2m的高位水池,通过管网送各生产用水点。
隧洞出口段工区喷锚砼、钻机等其它施工用水量较小,经现场勘察在其右侧山沟有一山泉水,流量较大可满足施工要求。
在山泉高程29m处修建临时挡水坝,通过Ø80mm的输水管输水到在高程21m处布置的高位水池,容量4m×3m×2m,然后通过管网送各生产用水点。
洞内施工供水管采用Ø60mm输水管,布置于水流方向隧洞左侧边墙,用钢丝牵拉于短锚杆,并离地1.2m,每隔500m设控制闸阀,洞内每隔60m设水管支路,方便施工。
2.5施工供电
输水隧洞入口施工用电负荷主要包括:
混凝土搅拌设备、出渣设备、空压机、钢筋模板加工设备和隧洞内通风、照明、抽水等设施,用电高峰时段的负荷约550kW。
输水隧洞出口施工用电负荷主要包括:
混凝土搅拌设备、出渣设备、钢筋模板加工设备和洞内通风、照明、抽水等设施,用电高峰时段的负荷约150kW。
具体用电统计计算见下表:
表4隧洞进出口施工区主要用电负荷
序号
项目/生产企业
用电用量
(kW)
1
输水隧洞进口
548.7
750型强制式混凝土搅拌机1台
12
空压机4L-20/8型2台,YW9/7-I型1台
311
钢筋模板加工厂(4t/台班)
40
照明
6
工作水泵(不含备用)
42.2
SDF-I-5.2抽风机1台,KJ60-N05通风机1台
50
出渣设备
63.5
2
输水隧洞出口
146.5
750型强制式混凝土搅拌机1台
12
钢筋模板加工厂厂4t/台班
40
照明
6
SDF-I-5.2抽风机1台,KJ60-N05通风机1台
50
工作水泵(不含备用)
5
出渣设备
63.5
2.5.1供电电源配置
从田头供电所附近10kV赤溪线架空线“T”接架设一回10KV供电线路到坝区(坝区混凝土搅拌系统负荷点),然后在本线路上“T”接架设电源线路到输水隧洞进口施工区用电负荷点。
输水隧洞出口工区施工用电采用1台250kW柴油发电机组供电。
隧洞进出口施工用电负荷施工用主要用设备为三类负荷,其中为保证外电失电时,现场施工人员的及时疏散以及将本工区拌和机内的砼及时倒出,故将这类用电设施拟定为二类负荷,负荷容量约为50kW。
故在隧洞进出口工区各配置1台备用容量为50kW柴油发电机组。
2.5.2施工负荷中心电气接线
综合考虑本水源工程各负荷点的容量、电压等级,输水隧洞进口施工区的负荷中心采用10KV线路—变压器组接线方式。
输水隧洞进口处选用台式变压器作为负荷中心的变配电装置,型号为YWB11-10/0.4-315。
在变压器的高压进线处,设置负荷开关、熔断器组合成套装置并配以PT、避雷器设施。
可对馈电线路和变压器等设备进行短路保护,各电气参数测(计)量以及过电压保护。
根据隧洞进口施工现场电气接线方案,0.4kV供电系统的低压侧均采用0.4kV单母线接线,以放射式馈电,采用电缆将供电电源送到负荷点。
馈电线路的电源侧采用断路器保护,其参数选择能保证其极限分断能力满足各自供电系统的要求,变压器低压侧的主断路器均设置过载长延时、短路短延时脱扣器。
其他低压馈电回路断路器设过载长延时、短路瞬时脱扣器。
施工现场临时用电工程采用电源中性点直接接地的220/380V低压电力系统,带电导体为三相五线制,设置三级配电、二级漏电保护系统,其接地保护型式采用TN-S系统。
在输水隧洞出、入口工区,由于工作面较小,出入口单一,采用WDZBN-YJY-1kV铜芯电缆穿镀锌钢管明敷,以保证洞内发生电气设备故障时,电缆线路不会产生大量有毒的烟气。
本工程施工现场的接地保护型式采用TN-S系统,其电缆各相序、中性线和保安接地线的颜色、线芯长期工作允许载流量的选择、电压降和机械强度的校核满足有关规程规范的要求。
隧洞工区内的电缆接线盒为密封防爆型。
2.6施工通讯
本工程施工通讯分对外和对内两种方式,对外主要通过配备座机和手机进行对外联系,对内主要是现场施工通讯联系,可采用手机和对讲机配合使用,洞内施工也可采用响铃方式进行相互联系,并配有对讲机和座机,以便联系。
2.7施工附属企业及设施
2.7.1石料加工
为保证本工程质量及工期,输水隧洞进口施工区所用砂石料由现场砂石料加工系统生产。
前期在砂石料系统未投入生产时,拟外购。
输水隧洞出口施工区及浅埋段砂石料拟外购或利用隧洞渣料加工。
2.7.2混凝土拌合系统
在隧洞进出口施工区的空旷场地各布置一套混凝土拌和系统,主要包括拌和机、水泥库及料仓组成,占地均为1000m2。
拌和系统均采用750型强制式搅拌机,负责输水隧洞喷锚、衬砌、回填混凝土的生产。
竖井部位的喷砼及混凝土衬砌由进口部位布置的拌和系统提供,由汽车经上竖井公路运至作业面。
2.7.3钢筋加工和材料堆放场
在隧洞进出口施工区各修建一钢筋加工场地,并在其附近空旷场地做为材料堆放处,主要负责所有钢筋制安施工场地和所有进场材料的临时堆放。
竖井部位施工时,其钢筋制作和材料可利用隧洞进口部位的所有设施。
2.7.4现场试验室
工地现场设
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