金龙潭水电站引水隧洞施工组织设计.docx

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金龙潭水电站引水隧洞施工组织设计

金龙潭水电站引水隧洞施工组织设计

第一章编制依据及原则

1.1编制依据

1.《四川黄龙电力有限公司金龙潭水电站引水隧洞工程招标文件》,合同编号:

JLT/CⅡ－2；

2.水利水电工程施工组织设计手册及有关施工规范；

3.现场踏勘了解的有关情况和调查所掌握的有关资料、信息；

4.我单位综合施工能力、现有机械设备、技术实力以及多年来从事地下工程建设的成功施工经验。

1.2编制原则

1.充分响应业主的招标邀约条件，并体现本工程项目特有的施工特点；

2.配备具有类似工程施工经验、优秀的项目施工管理人员和专业的施工队伍，确保工程安全、质量、工期全面履约；

3.采用适合本工程特点、比较先进、常用、有实际效果的施工方法、措施，选用可靠设备；

4.充分利用以往类似工程积累的成功施工经验，确保工程施工安全顺利，以期达到合同工期要求。

第二章工程概述

2.1工程概况

金龙潭水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州茂县境内,是岷江上游太平至两河口段水电梯级规划的第三个梯级电站。

电站采用引水式开发，从上一梯级天龙湖水电站的尾水洞直接引水，经无压隧洞（即调节池）、压力隧洞、调压井、压力管道，至木学堡大桥下游建厂发电，电站设计水头210m,引用流量97.2m3/s,装机容量3×60MW，多年平均发电量9.272亿kW·h。

工程区有成都至九寨沟公路贯穿工程首尾，厂房距茂县县城约30公里，距成都约220公里。

引水隧洞沿岷江右岸布置，全长13.006km，隧洞穿越的地层为石英千枚岩、千枚岩夹石英岩、大理岩（夹千枚岩）、石英砂岩等。

本标为引水隧洞2#施工支洞工作面工程，合同编号JLT/CⅡ－2，起止里程为3+263~5+608，上游工作面工程隧洞长877.376m，下游工作面工程隧洞长1467.624m，全长2345m，设计断面为马蹄型，隧洞开挖跨度7.00~7.64m，衬砌后跨度6.00~7.34m。

计划开工日期：

2003年5月21日；

要求完工日期：

2005年7月7日。

（日历工期778天）

2.2水文、气象

金龙潭水电站坝址河段无实测流量资料，根据位于工程上游33km处的镇江水文站的实测流量资料统计，多年平均流量为69.4m3/s，最大流量为453m3/s，最小流量为9.9m3/s，每年5月~10月为汛期，11月~次年4月为枯水期。

工程所在地地处青藏高原向四川盆地过渡地带，气候在地域上差异较大。

年平均气温11℃，最高气温31.8℃,最低气温－11.6℃,最大风速21m/s（风向ENE）,多年平均降雨量488.9mm，多年平均降雨天数155.2天,多年平均有霜日数57.5天,多年平均相对湿度72%。

2.3工程地质

金龙潭水电站位于岷江断裂带、雪山断裂带和虎牙断裂带为界的川青断块东部。

工程区内除石大关断层外，无其他断裂构造，但褶皱变形强烈，主要岩性为石英千枚岩、千枚岩夹石英岩、大理岩和石英砂岩夹千枚岩等。

引水隧洞沿岷江右岸布置，2#施工支洞工作面工程段最大埋深950m，最小埋深（覆盖层+岩层）120m，穿越的地层主要有：

古生界泥盆系危关群石英千枚岩、炭质石英千枚岩和绢云母千枚岩夹石英岩，石炭系~二叠系大理岩、砾状大理岩夹千枚岩，三叠系菠茨沟组大理岩夹千枚岩，杂谷脑组变质细粒石英砂岩夹少量千枚岩，侏倭组变质细粒石英砂岩夹千枚岩，新都桥组千枚岩夹变质砂岩等，岩层倾角在40~80。

之间，岩体内的错动带和节理发育。

2.4资源条件

2.4.1砂、石料厂位于距现场10公里左右的沙子河坝，基本满足工程施工需要；水泥厂可选用汶川县旋口水泥厂或都江堰东风水泥厂，运距150~200km；钢材可采购于成都钢铁厂，运距约260km。

2.4.2施工及生活用电由业主设置两台400kVA变压器提供。

2.4.3施工及生活用水从支洞口的溪沟上游500m处建水池用水管引入现场。

2.4.4交通条件：

现场距213国道约800米，已有施工便道与其连通，距茂县约33km，距成都约230km，对外交通方便。

2.5主要工程数量表

序号

项目名称

单位

数量

1

封堵砼

m3

677

2

石方洞挖

m3

101144

3

钢筋制造安装

t

947

4

C20砼（洞身）

m3

15099

5

C20喷射砼

m3

3115

6

橡胶止水带（651型）

m

1395

7

伸缩缝

m

1395

8

固结灌浆

m2

10016

9

回填灌浆

m2

9339

10

锚杆Φ20，L=3.0

根

89

11

锚杆支护（Ф25，L=3m）

根

8916

12

临时支护

m

2345

13

里程牌

个

23

第三章施工总体布置及辅助设施

3.1施工准备

3.1.1拟投入本工程的施工组织机构

我单位拟按照精简高效的组织原则，成立“中铁十九局集团二公司金龙潭水电站工程项目经理部”，下设工程部、计量测试部、安全质量部、计划财务部、物资设备部、综合办公室等六个部门，编制共15人，依据招标文件规定和项目施工的各项具体要求，组织指挥标段工程的施工。

项目部下辖一个综合施工队分开挖、运输、支护、衬砌四个分队，施工人员编制在190人左右。

拟为承包本合同工程设立的组织机构如下图：

3.1.2技术准备

审核施工图纸，组织编写实施性施工组织设计、项目质量计划，并进行技术交底，制定关键和特殊工序施工方案。

提供材料采购计划。

进场后及时办理交接桩工作，并及时进行复测，将测量成果报监理及业主审核批准后再进行施工测量放样。

3.1.3现场准备

项目经理部积极协助业主办理施工用地的征用、拆迁工作，急用先办，保证工程顺利进行。

按照施工总平面布置图布置并修建生产及生活用房、高位水池及风、水、电等设施，同时完善进场道路。

3.1.4人员、机械设备及材料准备

根据工程进度要求，分批及时调派人员和设备进场，满足工程施工进度计划要求，同时按照材料采购计划及时组织备料，以保证施工正常进行。

（施工机械详见《拟投入本合同工作面的主要施工设备表》）

3.2施工供风、水、电及通讯系统

3.2.1施工供风系统

本工程用风项目有上、下游工作面石方洞挖、锚喷支护、喷射砼。

用风机具配置如表3-1。

表3-1

设备名称

型号、规格

单台耗风量

（m3/min）

工作台数

备注

气腿式凿岩机

YT-28

3~4

16

砼喷射机

TK-961

7.5

2

锚杆注浆机

5

2

锻钎机

3~4

1

根据上述各种设备用风量及不同时系数计算高峰期用风量为70m3/min,因此在洞口设一座供风量为80m3/min的供风站。

配备四台3L－20/8型电动空压机。

3.2.2供水系统

本工程生产、生活用水采用在溪流上游距支洞口约600米处修建水池消毒、沉淀过滤后使用，主要供砼拌合站、空压机房、风钻、砼养护、生活、消防及其他生产生活用水。

冬天生产、生活用热水，采取设置一台1t热水锅炉供应。

3.2.3供电系统

根据招标文件,业主负责将高压电线引至洞口附近并安装两台（支洞施工已经安装一台）变压器（400kVA）,我方在低压侧建一配电室，从配电室架设400/230V低压输电线至各用电区域：

架设一回3×240mm2＋1×185mm2的380V低压动力线至空压机房，一回3×120mm2＋1×95mm2的低压动力支线至砼拌合站和生产辅助企业区，两回3×70mm2＋1×50mm2的低压动力线至洞内，两回1×25mm2＋1×16mm2的照明线路至洞内，一回3×95mm2＋1×70mm2的低压动力线至洞口风机，一回1×25mm2＋1×16mm2的照明线路至生活区。

为保证供电的可靠性，工地配备一台240kW柴油发电机作为备用电源。

洞内照明采用行灯变压器变为36V安全电压，并使用低压防水、防爆灯泡；砼拌合站采用2kW管型氙灯进行大面积照明；停车场及道路采用光控高压汞灯照明。

3.2.4通讯系统

项目经理部办公室设电话机（兼传真）一台,用于对外联系和传输文件资料,并将计算机与internet网连接,便于收发电子邮件。

3.3施工辅助设施的布置

3.3.1砼拌和站

本标段砼总量为18891m3，砂、石骨料在业主指定的料场购买,距施工现场约9公里。

砼拌和站布置在洞口右侧,站内布置两台JDY500强制式砼拌和机,一个100㎡水泥库、400㎡砂石料场、40㎡工地试验室。

3.3.2钢筋加工场布置

本标段钢筋制安总量947t,其加工厂布置在砼拌合站旁,占地200㎡。

加工厂机具配置及房建如下表3-2:

。

钢筋加工厂机具配置及房建表表3-2

序号

设备或项目名称

型号、规格

单位

数量

备注

1

钢筋弯曲机

GW-40B

台

1

3kW/台

2

断筋机

GQ-40

台

1

5.5kW/台

3

钢筋调直机

GTJ*14

台

1

4kW/台

4

交流电焊机

BX-300

台

2

20.5kW/台

5

直流电焊机

AX1-500

台

1

32kW/台

6

氧焊焊接切割设备

套

2

7

砂轮机

J3SL-400

台

2

0.75kW/台

8

电动除锈机

台

1

1.1kW/台

9

钢筋加工房

㎡

80

10

工具、值班房

㎡

20

3.3.3修理厂

现场仅考虑机械设备的中修、小修、点修及日常维护保养，大修在附近的城镇进行。

修理厂和停车场至占地约1000㎡，修理车间主要机械设备配置如表3-3：

修理车间主要机械设备配置及房建表表3-3

序号

设备或项目名称

型号、规格

单位

数量

备注

1

台钻

φ12-15mm

台

1

1.5kW/台

2

高压清洗机

台

1

5kW/台

3

气门修磨机

4

轮胎螺栓拆卸机

5

砂轮机

φ300mm

台

1

6kW/台

6

车毂车削机

7

硅整流充电机

8

手动葫芦

1.5t、3t、5t

个

各1

9

电动葫芦

CD5-6D5t

个

1

4kW

10

油压千斤顶

15t、30t、50t

台

各1

11

打气泵

1V-3/8

台

1

7.5kW

12

直流电焊机

AX1-500

台

1

32kW

13

交流电焊机

BX-300

台

1

20.5kW

14

乙炔发生器

台

2

15

手动加油泵

SJD-D60

台

2

16

电动加油泵

DJBF200B

台

1

3kW

17

修理车间

㎡

100

检修地沟2

18

工具库房

㎡

50

3.3.4金加工车间

金加工车间主要承担施工设备的部分零配件加工、非标准件加工和一些工器具的制作，重要零配件在城内购买。

车间布置在气修车间旁，主要设备及机具如表3-4：

金加工设备及机具表表3-4

序号

设备或项目名称

型号、规格

单位

数量

备注

1

台钻

φ15mm

台

1

1.5kW

2

普通车床

C6140

台

1

7.5kW

3

管子螺纹车床

Q1319

台

1

7.72kW

4

牛头刨床

B690

台

1

7.5kW

5

万能铣床

X62

台

1

10kW

6

摇臂钻床

Z35

台

1

6.3kW

7

立式钻床

Z5035

台

1

1kW

8

锯床

G72

台

1

1.7kW

9

空气锺

C41-150

台

1

15kW

10

曲轴磨床

MQ8263

台

1

6.4kW

11

画线装配平台

1500*2000

张

1

12

金工车间

㎡

60

3.3.5材料及配件库的布置

材料库布置在汽修厂旁,库房80㎡,材料堆放场500㎡。

3.3.6炸药、雷管库的布置

炸药、雷管库、值班房分别为60㎡、20㎡、15㎡，占地200㎡，使用原支洞施工用火工品库房。

3.3.7油库的布置

工地用油主要是柴油、汽油和各种特种油，油库布置在停车场旁，特种油采用油桶储备，库房10㎡，汽油、柴油分别采用5t和8t油罐储备，油罐棚40㎡，值班房10㎡，油库占地80㎡。

3.3.8其他场地及用房布置

在隧洞口附近设置15㎡值班房,30㎡临时用工具存放及维修用房。

3.4办公及生产、生活用房一览表

办公及生产、生活用房一览表表3-5

序号

项目名称

单位

数量

备注

一

生活用房

㎡

646

1

宿舍

㎡

460

2

食堂

㎡

30

3

浴室

㎡

22

4

娱乐室

㎡

22

5

小卖部

㎡

15

6

招待所

㎡

22

7

厕所

㎡

15

8

医务室

㎡

15

9

锅炉房

㎡

15

10

小车库

㎡

30

二

生产用房

㎡

923

1

办公室

㎡

88

2

材料库

㎡

80

3

机、汽修厂

修理车间

㎡

100

占地1000㎡

金加工车间

㎡

60

工具库

㎡

50

4

钢筋加工厂

加工房

㎡

80

占地200㎡

工具库

㎡

20

5

实验室

㎡

40

6

工地厕所

㎡

25

7

炸药库

㎡

60

占地200㎡

雷管库

㎡

20

值班房

㎡

15

8

水泥库

㎡

100

9

油库

特种油库房

㎡

10

汽油、柴油罐棚

㎡

40

值班房

㎡

10

10

配电室

㎡

30

11

现场值班室

㎡

15

12

现场工具存放及维修用房

㎡

30

13

空压机房

㎡

40

3.5施工用地计划表

表3-6

序号

临建设施名称

房建（㎡）

占地（㎡）

所在位置

1

生活及办公区

646

860

生产及生活征地区

2

钢筋加工厂

100

200

隧洞口附近

3

材料库

80

300

弃土场

4

油库

60

80

弃土场

5

砼拌合站

140

540

隧洞口附近

6

修理厂及停车场

210

1000

弃土场

7

配电室及发电机房

30

36

隧洞口附近

8

空压机房

40

50

隧洞口附近

9

炸药及雷管库

95

200

隧洞口附近

10

现场值班室

15

20

隧洞口附近

11

现场工具存放及维修用房

30

40

隧洞口附近

合计

1446

3326

3.6施工交通

2#支洞工作面工程位于岷江右岸,洞口距左岸213国道约800m,已经修建进场道路及跨岷江便桥。

施工现场距茂县约33km，距成都约230km，对外交通方便。

第四章工程主要项目施工方法

4.1工程特点

引水隧洞2#支洞工作面起止里程为3+263~5+608，上游隧洞长877.376m，下游隧洞长1467.624m，全长2345m，设计断面为马蹄型，隧洞开挖跨度7.00~7.64m，衬砌后跨度6.00~7.34m。

围岩多为Ⅲ、Ⅳ类（分别为1093m和1132m），小部为Ⅴ类（120m）。

隧洞Ⅲ类围岩开挖一般不支护，仅在局部采用喷锚砼支护（5～8cm厚），C20喷锚衬砌；Ⅳ类围岩采用挂网喷锚支护（厚10～15cm），Ⅴ类围岩采用钢支撑加挂网喷锚支护,Ⅳ、Ⅴ类围岩均采用模筑砼衬砌（厚50和60cm）。

4.2引水隧洞开挖施工

4.2.1开挖程序

4.2.2隧洞开挖方法

（一）、隧洞开挖

1、Ⅴ类围岩段开挖

根据设计资料,Ⅴ类围岩段岩性软弱,岩体破碎,成洞条件差,施工采用“分部开挖、短进尺、钢支撑与网喷结合跟进”原则。

根据围岩情况，选用先上导洞后分序扩挖或环形开挖的方法进行。

导洞开挖法：

采用先开挖上导洞，临时支护处理后在开挖下部，上导洞领进下部3～5m，根据围岩情况，下部采用一次或分序开挖，利用YT-28型风钻成孔，人工装药，毫秒非电雷管起爆，2#岩石硝铵炸药小药量爆破，周边实施光面爆破，每循环1～1.5m,爆破、安全处理后，及时喷5cm厚砼封闭围岩，制安锚杆，然后架设18号工字钢，间距60～80cm，支撑间采用钢筋网络联结，在进行喷砼，喷砼厚度以覆盖钢支撑一半为准，工字钢安装稳固且紧靠岩面，有空隙采用砼预制块填充，上下部结合紧密，上导洞爆破后采用人工翻碴，石碴采用ZL50侧翻式装载机和5t自卸汽车装运至碴场。

环形开挖法：

采用风镐人工先沿顶拱周边挖槽，然后安装工字钢拱架，再进行喷砼支护，然后爆破开挖中部留核和下部，边槽宽100cm左右，深度为100～120cm，工字钢安装间距60～80cm，石碴采用ZL50侧翻式装载机和5t自卸汽车装运至碴场。

开挖支护后，及时进行边顶拱砼衬砌，为加快施工进度，该段砼衬砌模板采用穿行式桁架支撑，保证开挖与之平行作业。

Ⅴ类围岩开挖按一天一个作业循环，每个循环1～1.5m,月进尺30～40m。

2、Ⅲ、Ⅳ类围岩开挖

Ⅲ类围岩采用钻爆法全断面掘进施工，利用自制自行式平台车，人工手持YT-28型风钻成孔，人工装药，毫秒非电雷管起爆，2#岩石硝铵炸药小药量爆破，周边实施光面爆破。

石碴采用ZL50侧翻式装载机和5t自卸汽车装运至碴场。

Ⅲ类围岩洞挖作业循环时间表=

序号

项目名称

时间（min）

60

60

60

60

60

60

60

60

60

60

1

施工准备

60

含齐头清理等

2

测量放线

30

3

钻孔

180

4

装药爆破

60

5

通风散烟

30

6

安全处理

60

7

出碴

180

每循环时间

10小时

经计算,每天可进行2.4个循环,按每个循环进尺2.5m,每天进尺6m。

考虑受特殊地段处理等综合因素影响,每月按工作25日计算,Ⅲ类围岩每月进尺可达150m。

Ⅳ类围岩岩性较软弱,岩体较破碎,钻爆开挖一般采用浅眼、密孔、短进尺、多循环的施工方案，根据地质情况，并辅以导坑领进二次扩挖施工，施工中严格控制装药量，尽量减少对围岩的扰动，开挖后及时支护，喷锚支护一般在出碴前进行。

Ⅳ类围岩深埋段可能存在塑性变形，施工中设置变位观测装置，定期监测，认真分析，及时推断前方岩石情况并制订相应对策，做到“早发现早处理”。

类围岩每循环锚喷支护时间较Ⅲ类围岩增加2个小时，开挖按一天2个作业循环，每个循环进尺2.4m，综合考察个种不利因素，Ⅳ类围岩月计划进尺120m。

3、不良地质地段处理

由于隧洞埋藏深,岩层中夹有千枚岩,在施工过程中可能会出现岩爆、地下水的危害等。

不良地质地段，根据具体情况，拟采用下列方法施工：

（1）、软弱破碎带、断层带，采用导坑长台阶浅眼少药量多循环钻爆开挖，预留光面层光面爆破或预裂爆破，并及时进行喷砼临时支护封闭，以保证开挖的质量和安全。

（2）、岩层较差和脱层掉块严重地段,采用浅眼少药量多循环钻爆开挖，跟进钢支撑并及时喷砼支护。

（3）、地质特差地段，采用管棚、花管锚杆、超前注浆等特殊措施处理。

（4）、对深埋洞身开挖，搞好光面爆破，保证开挖成型，对突变凸块及时处理，对开挖岩面喷水湿润防止岩爆发生。

（5）、对地下水出露的地方,设置排水孔、喷速凝砼封闭，堵引结合，防止开挖后由于地下水浸泡岩体而造成围岩破坏失稳。

施工前，做好有关支护材料及机具的准备和钢支撑的制作，洞口钢支撑数量按10～15m准备。

（二）钻孔与爆破

1、根据围岩情况设计爆破参数和钻爆图，经监理工程师同意，先进行光面爆破试验，从而选择合理的爆破参数，以确定钻孔和爆破符合规定要求。

在隧洞开挖过程中，将根据围岩条件的变化随时调整钻孔和爆破方式，并将修正后的参数报监理工程师审批，使爆破达到一个好的效果。

为减少超欠挖和对围岩的扰动，类围岩采用光面工爆破，Ⅴ类围岩采用预裂爆破的方式作业。

2、钻空前必须测出开挖断面的中线、水平和轮廓线，并根据爆破图标出炮眼位置。

钻孔时严格控制周边孔的角度和方向，其误差不大于5cm，底脚眼不超出开挖端面轮廓线8cm。

3、装药：

爆破采用2号岩石硝铵炸药，周边眼采用φ25mm药卷，其余采用φ32mm药卷。

装药前先将炮眼内的泥浆、石粉用高压风吹洗干净，所有炮眼均用炮泥堵塞，堵塞长度按规定要求。

爆破参数表

掏槽型式

孔径（mm）

孔数（个）

孔深（m）

总孔长（m）

堵塞长度（m）

进尺（m）

方量（m3）

装药量（kg）

单孔耗药（kg/m3）

楔型

40

100

2.5

250

0.75

2.2

76.01

49.41

0.65

光面爆破参数

围岩类别

周边眼间距E（cm）

周边眼最小抵抗线（cm）

周边眼装药集中度（kg/m）

Ⅲ

55～65

50～70

0.20～0.30

Ⅳ

45～55

40～50

0.15～0.25

预裂爆破参数

围岩类别

周边眼间距E（cm）

崩落孔至预裂面距离（cm）

周边眼装药集中度（kg/m）

Ⅴ

35～45

40

0.10～0.20

光面爆破和预裂爆破效果应达到以下要求：

（1）残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布；

（2）炮孔痕迹保存率：

完整岩石在80%以上，较完整和完整性差的岩石不少于50%，较破碎和破碎岩石不少于20%；

（3）邻两孔间岩面平整，孔壁不应有明显的爆震裂隙；

（4）相邻两茬炮之间的台阶或预裂爆孔的最大外斜值，不应大于15cm；

（4）预裂爆破后，必须形成贯穿连续性的裂缝。

4、开挖断面的控制

开挖断面严格按照设计断面进行放样，开挖时做到不欠挖，，严格控制超挖。

对喷砼段，在设计开挖线以内的岩尖角、锚杆头，均应按规范进行处理，开挖面的相对起伏差不大于15厘米。

5、开挖面排险

每次爆破后和出碴前清撬残留的危石碎块，并经常检查已开挖段围岩的稳定情况，清除可能塌落的松动岩块。

洞内作业期间，专职安全员昼夜检查洞内的安全情况，施工作业面设专职排险人员。

6、地质超前勘探

采用150地质钻机，在监理工程师指定的掌子面，按规定位置钻探测孔，并进行详细记录，将钻孔岩芯及钻孔纪录报监理工程师审查，共同判定围岩地质情况。

超前勘探孔的最小长度为10m，最大30m，孔径不小于35mm。

（三）洞内通风及照明

1、隧洞开挖过程中，人体吸入的空气的含氧量不应小于20%，考虑到时间、湿度、温度及污染物的综合影响