07昌隆QLB技案08号勉县七里坝水电站引水隧道隧洞冒顶洞外施工方案.docx
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07昌隆QLB技案08号勉县七里坝水电站引水隧道隧洞冒顶洞外施工方案.docx
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07昌隆QLB技案08号勉县七里坝水电站引水隧道隧洞冒顶洞外施工方案
PCB01施工技术方案申报表
(昌隆QLB[2020]报08号)
合同名称:
勉县七里坝水电站工程施工合同协议书合同编号:
MX-QLBDZ-SG
致:
中国水利水电建设工程咨询西北有限公司勉县黑河梯级七里坝水电站工程建设监理部
我方今提交勉县七里坝水电站工程的:
附:
■隧洞工程冒顶段洞外处理施工方案□施工措施计划
□施工测量方案□度汛方案
□施工工艺试验方案□2020年防洪抢险预案
□变更实施方案□专项施工方案
□工程放样计划和方案□专项检测试验方案
请贵方审批。
承包人:
陕西昌隆水电景观建设工程有限公司
勉县七里坝水电站工程项目部
项目经理:
日期:
年月日
总监理工程师:
监理机构:
中国水利水电建设工程咨询西北有限公司
勉县黑河梯级七里坝水电站工程建设监理部
签收人:
日期:
年月日
说明:
本表一式6份,由承包人填写,监理机构签收后,发包人1份、设代机构1份、监理机构1份、承包人3份。
陕西省勉县七里坝水电站工程
(合同编号:
MX-QLBDZ-SG)
隧洞工程冒顶段洞外处理
施
工
方
案
批准:
审核:
编制:
陕西省隆昌水电景观建设工程有限公司
勉县七里坝水电站工程项目部
二0二0年六月七日
隧洞工程冒顶段洞外处理施工方案
1工程概况
1.1工程简介
七里坝水电站工程位于勉县茶店镇境内,电站拟建于汉江左岸一级支流沮水河下游七里坝村和钦家坝村交界处,距勉县县城20km。
工程区对外交通主要为镇级公路,较为便利。
该电站是单纯发电的低坝引水径流式水电站,设计水头15.2m,设计流量28.5m3/s,装机容量3×1200=3600kW,设计年发电量848万kw.h。
七里坝水电站工程由渠首翻板闸、输水渠道(隧洞)、压力前池、压力管道、厂房、生产管理设施等部分组成。
七里坝水电站渠首翻板闸位于七里坝村黄家坡,输水渠道(隧洞)布置于右岸,至下游七里坝村与钦家坝村交界的七里坝至沮水铺公路4km桩号处建站发电。
拦水溢流坝为浆砌石重力坝,最大坝高16m,拦水坝长117.0m,其中溢流坝96m。
设进水闸、冲砂闸各一孔,进水闸孔4.5m×4.5m,冲砂闸孔4.5m×4.5m。
输水渠道全长1528.01m,主要由两段隧组成,洞长1463.32m。
设计流量28.5m3/s。
根据设计蓝图,1#隧洞洞身全长1393.5m(引0+21.5~引1+415),2#隧洞洞身全长70.435m(引1+457.572~引1+1528.007)。
其中,1#隧洞90%,及2#隧洞全洞身,均为Ⅳ.Ⅴ类围岩,在进行一次支护后,采用二次混凝土衬砌加强支护。
设拦污栅1面,前池设计正常水位593.9m,设计最低水位593.4m,设计最高水位593.9m,前池不设溢流堰,在引水渠道1+422桩号处设溢流堰一处泄水。
1.2水文、气象条件
1.2.1水文条件
沮水河是汉江左岸较大的一条支流,位于陕西省汉中市西部。
沮水河中上游沮水河是勉县的重要河流,发源于秦岭南簏留坝县与凤县交界处的紫柏山,由北向南流经留坝县留候镇,于狮子岩进入勉县境内,经勉县、略阳县复入勉县,由新铺镇的沮水铺村注入汉江。
河流全长124km,流域总面积1747km2,河床比降11.4‰,多年平均径流量4.644亿m3,多年平均流量14.73m3/s。
沮水河勉县境内河流全长32.71km,流域面积570km2,加上上游境外流域,总流域面积795.8km2。
河床比降14.317‰,多年平均径流量2.43亿m3,多年平均流量7.7m3/s。
沮水河上游为国家级自然保护区紫柏山林业自然风景区,沮水河干流均为中深山区,植被覆盖良好。
河道穿行于深山老林之中,水质良好,水量丰富,河道自然比降较大,水力资源丰富。
七里坝水电站为《陕西省汉中市沮水河干流勉县、略阳县段梯级开发规划报告》中第九级,位于沮水河下游勉县茶店镇七里沟村与钦家坝村之间,坝址在茶店镇七里沟村六组南黄家扁坡处,站址位于茶店镇钦家坝村二组上游沟口下,是一座纯发电的水电工程。
由于地形、地质因素,站址布置在河道拐湾、小沟道下游处,该点河床高程577.20m,距下游入汉江河口4.1km,按2/1000河床坡降,低于8.20m,汉江洪水影响不大。
电站坝址以上流域面积为1704.5km2,主河道长度115.8km,河道平均比降为11.4‰。
七里坝水电站是径流引水式电站。
在七里沟村南黄家扁坡处建低坝引水,经过右岸长1.528km的引水隧洞及明渠,引水至钦家坝村二组上游沟口南侧山腰建压力前池,压力主管道31.64m。
支管道29.35m至厂房,发电后尾水退入主河道。
坝址以上是中高山区,人烟稀少,流域内植被资源丰富且覆盖良好,水土流失轻微。
经调查推算,侵蚀模数为299t/km2·年。
1.2.2气象条件
勉县地处北亚热带,属于北亚热带季风型大陆性气候,受季风进退影响,四季分明,一年中春秋季节较短,冬夏历时较长,春季温度回升快,前期少雨干旱,后期常低温阴雨,夏季受西太平洋副热带高压控制,气温高且降雨集中,秋季温差较大,时有连绵阴雨,冬季为强大的亚洲大陆冷空气笼罩,寒冷干燥。
据县城气象资料统计,全县多年平均气温14.1℃,极端最低气温-8.4℃,极端最高气温37.9℃,最冷月(1月)平均气温2.0℃,最热月(7月)平均气温25.0℃。
气温随海拔高度的增加而递减的关系较为明显,亦呈现向北递减的趋势。
该水电站流域从上到下有茅坝、观音寺、张家坝、茶店雨量站,茶店雨量站1965年建站,有1965~1980年共15年的实测降雨资料,经统计,多年平均降雨量为932.5mm,降雨年际变化大,最大年降雨量1099.3mm(1973年),最小年降雨量642.0mm(1977年),最大年降雨量是最小年降雨量的1.71倍。
降雨在年内分配也不均匀,降雨主要集中在6~9月,约占全年降雨量的71.5%。
初霜期为11月13日,终霜期为3月19日,无霜期为236d。
年平均风速1.4m/s,最大风速20m/s,风向W。
流域内河流基本无冰冻现象,多年平均水温13.2℃。
1.2.3工程区域地质条件
测区位于秦岭山脉南坡,属于强至中等切割的侵蚀中山峡谷地貌单元。
分水岭海拔高程一般在1000~1500m之间,西北高、东南低。
沟谷断面型态以不对称的“V”形谷为主。
测区河段河床高程在560~600m之间。
河床与分水岭之间相对高差达500~900m。
测区位于沮水河下段,河流总体自北向南流,河流发育于中高山地区,谷坡基岩裸露,河谷呈“V”型,河床比降陡,覆盖层薄。
测区内河流阶地不发育,仅有一、二级阶地断续分布,一级阶面高出常年河水面8~15m,二级阶地高出水面45~50m,均为基座阶地。
一级阶地覆盖层厚度一般为9~13m,二级阶地覆盖层厚度变化大,一般厚度大于15m,部分受水流侵蚀,基岩基座面已裸地表。
阶地下部为砂砾石层,厚度小于15m,上覆粉质粘土厚2~3m。
本区地层属秦岭地层区勉略宁三角构造块体,北部属康县-略阳地层分区,南部属文县-勉县分区;自太古界到上古生界不连续出露,缺失寒武—泥盆系下统部分。
现有老至新分述如下:
(1)东房沟组(Pt1):
绢云母片岩及千枚岩、夹透镜状矽质灰岩,南部为千枚岩及片麻岩。
(2)震旦系下统(Za):
紫红色砂岩、砂砾岩及含砾凝灰质砂岩。
(3)震旦系上统:
①陡山沱组(Zbd):
灰-深灰色绢云粉砂质板岩,粉砂质绢云板岩、绢云千枚岩夹浅灰色薄层变质长石石英细砂岩和粉砂岩条带;深灰-灰黑色含炭均匀粉砂质板岩、薄层状泥质灰岩,微晶灰岩普遍夹有硅质条带。
(4)侵入岩:
本区侵入岩分布较广,种类繁多,由老到新依次分为太古界片麻岩、中晚元古代基性-中酸性岩、中生代侏罗纪中酸性岩,另外还有云英伟晶岩脉及酸性岩脉发育。
(5)第四系(Q):
河床及两岸为河流级阶地冲积层。
上部为黄褐-棕红色粉质粘土及粉土,下部为砂砾石或卵砾石;缓坡分布有坡残积或坡崩积堆积,冲沟分布有冲洪积层。
本区处于秦岭褶皱系南部边缘地带,二级构造单元属摩天岭加里东褶皱带,三级构造单元属文县-勉县褶皱束,南以阳平关-洋县深断裂与阳平关褶皱束分开,北以略阳-勉县断裂与康县-略阳华力西褶皱带分开,从而形成勉略宁“构造三角地带(区)”。
水文地质条件受区域构造、岩性及岩体风化和地形地貌控制,按地下水的赋存型式及富水性的不同,可以分为以下几类。
(1)第四系冲积层孔隙型潜水:
分布于沮水河两岸一、二级阶地。
(2)山区冲积.洪积层孔隙潜水:
分布于沮水河两岸沟谷地带,范围较小,含水层厚度不大。
(3)基岩裂隙水:
分布于河谷两岸基岩风化带内。
含水层的厚度较小,深度与基岩风化带基本一致。
(4)岩溶水,本区石灰岩分布广泛,发育有大量的溶蚀洼地、落水洞,地下管道系统发育,含有丰富的岩溶水。
2勉县七里坝水电站隧洞出口右洞冒顶塌方情况介绍
根据《七里坝水电站工程引水系统开挖支护图》及1#隧洞出口段围岩多为Ⅳ、Ⅴ类围岩,根据实际地质情况,2018年8月2号发生(桩号引1+291左右)塌方,围岩稳定后,小导管支护进尺3米,2018年8月26日再次发生塌方(洞内掌子面拱顶有两股流水,围岩强度低、遇水软化,持续掉块塌方),2018年9月6日塌方段冒顶。
为了确保洞室施工安全以及避免洞室山顶冒顶扩大,并确保工程能安全、顺利进展,经研究,经多方现场分析决定对1#隧洞出口(桩号引1+294~引1+264)共计30m段进行了(按工程联系单“昌隆QLB[2018]联系15号”)塌方段洞内支护处理,及洞外零时处理。
现为了施工及村民安全,经多方现场分析决定对冒顶段洞外加固处理。
2.1冒顶塌方原因分析
经现场勘察和分析,本隧洞冒顶塌方主要为地质因素。
1 隧洞工程地质条件差:
塌方处土体松散,局部存在孤石,洞内掌子面拱顶有两股流水,围岩强度低、遇水软化,持续掉块塌方,土质结构松散,颗粒间无胶结,如此差的地质条件,开挖后便引起坍塌。
2 隧洞地形条件差:
隧洞塌方处地表处于山凹处,施工期间持续降雨,地表雨水汇积甚多,地质土含水量饱和,孔隙水压力较大,土体自重加大,失稳,本段本就是地质滑坡地段,从而发生洞顶坍塌。
2.2冒顶塌方处理步骤施工要点及注意事项
为确保冒顶塌方能够得到很好的处理,处理分为洞外处理和洞内处理两大步。
2.2.1洞外地表冒顶处理措施
1、整修洞外坍塌面:
处理的第一步是先对冒顶处从上到下进行夯实,修坡,坡度按实际现场定,使冒顶处形成漏斗形状,漏斗顶部搭设防雨棚,防雨棚应超出冒顶最大周边2m,在四周设永久排水沟,排水沟40*40*60cm(底宽*高*顶宽)用水泥砂浆抹面封闭,同时排水沟应在其它地形较低处设置出口,使雨水能及时排出,防止降雨和地表水流入漏斗内,避免更大范围的坍塌。
2、加固坍塌面:
坍塌面修整好后,再在坍塌体漏斗内用土石参灰(水泥:
土石=3:
7)回填,分层夯实,分层厚度不超过30cm,当回填至地表0.2m时,根据现场情况布置螺纹钢筋ф12钢筋,双层钢筋,间距15cm*15cm,钢筋保护层5cm,布置钢筋时超出冒顶最大周边2m布置,再用二级配C20砼浇筑,并高出原地表10cm,共计砼厚度30cm。
2.2.2洞内处理(按工程联系单“昌隆QLB[2018]联系15号”)
1、本塌方段采用超前管棚的方法对拱部进行支护。
管棚长度10m,选用Φ108mm热轧无缝钢管,壁厚6mm,环向管棚间距200mm,一环41根管棚(环数根据实际情况确定),拱部管棚外插角3度,侧面管棚外插角为3度,塌方段管棚搭接长度为5m;拱顶打8根外插角为20度的管棚,用于拱顶灌浆。
2、为提高管棚的抗弯能力,在管棚内设置钢筋笼,钢筋笼由4根φ18mm螺纹钢筋固定焊接在φ50mm长5cm钢管固定环上,固定环间距按1m设置。
同时在长管棚内采用水泥注浆,水灰比为1:
1,注浆压力为0.5~1.0Mpa。
导向墙采用喷射C20砼浇筑,长150cm,厚50cm。
3、管棚施工前先将塌方面封闭(用喷射C20混凝土30cm进行封闭支护)。
4、全段采用16#工字钢拱架,间距40cm,进行支护(详见钢拱架施工图)底板工字钢用直径Φ22螺纹钢连接,间距0.5m,底板工字钢连接完成后,立即用C20砼浇筑30cm后的底板。
5、锁脚锚杆采用螺纹钢直径Φ25锚杆,长度L=3m,环向间距按1m布置,每榀拱架左右边墙各6根。
6、钢拱架连接筋采用螺纹钢直径Φ22,间距0.5m。
7、钢筋网片采用Φ6.5圆钢@150×150mm现场制作安装,在喷射C20混凝土20cm进行支护。
8、管棚施工完成后,对塌方冒顶段进行开挖,根据开挖实际情况采用管棚+超前小导管配合支护方式进尺施工(桩号引1+294~引1+285);超前小导管采用外径50mm,壁厚3.5mm的无缝钢管制作,单根长度4.5m,入岩4.3m,外露0.2m,钢管外插角为10°、40°交错布置,环相间距为0.3m,每圈布置49根;小导管注浆采用po42.5普通硅酸盐水泥浆液,水泥浆液,水灰比为0.5:
1~1:
1。
9、第二排管棚施工完成后(桩号引1+285~引1+264),开挖超前支护采用超前锚杆支护,超前锚杆支护参数:
超前锚杆采用螺纹钢直径Φ25,超前锚杆长度L=4.5m,环向间距为30cm,每环25根超前锚杆,每纵向进尺3m打一环超前锚杆支护,超前锚杆入岩4.3m,外露0.2m,超前锚杆外插角10°,纵向搭接长度不小于1.5米。
10、在后续施工过程中严格按照“短进尺,弱爆破,及时支护,多循环”的施工措施,确保工作面施工安全。
11、(1-10前期已处理支护)现尽快进行衬砌施工。
2.2.3处理过程中注意事项
为保证冒顶施工安全,处理过程中应做好如下工作:
1 加强监控量测工作:
在隧洞施工中监控量测非常重要,在加固过程中也应当加强洞内监控量测工作,对塌体收敛和变形及时掌握。
2 加强安全防范工作:
安全是一切工作的起点,加固施工时洞内灯光明亮,安全防范措施要齐全,设专人观察初期支护的明显变形情况,保证人身安全。
3 洞外处理工人都系好安全绳,设专人观察地表变化情况。
2.3处理完成后继续施工防坍措施
由于受到坍塌的影响,周边围岩可能产生一定的隐患,而且该地段地质条件存在很大的复杂性和不确定性,所以在下一步施工中应加强防塌措施,具体做法如下:
1 先排水:
在施工前和施工中均应采用相应的防排水措施,尽可能将坑外之水截于坑道之外;并将水及时排出洞外,保持洞内干燥、清爽。
2 强支护:
针对地压情况,确保支护结构有足够的强度。
3 快衬砌:
衬砌工作须紧跟进行,力求衬砌尽快成环。
4 勤检查、勤测量,对围岩发现有变形或异状,要立即采取有效措施及时处理隐患。
3施工资源配置
3.1主要施工人员
表3-1主要工种人员投入表
序号
工种
单位
人数
备注
1
机械操作工
名
2
负责台车定位、安装、封挡头模、加固、拆除、行走等一切有关钢膜台车工序
2
电工
名
1
3
钢筋工
名
2
负责一切钢筋制安施工任务
4
混凝土工
名
2
负责混凝土拌制、运输、入仓、振捣、养护及缺陷处理
5
电焊工
名
1
6
普工(转运队)
名
5
3.2主要施工机械设备
表3-2主要施工机械设备表
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
备注
1
插入式振捣器
Φ50~Φ75
台
6
混凝土浇筑
2
切割机
/
台
1
钢筋加工,与厂房共用
3
电焊机
/
台
3
钢筋焊接
4
污水泵
2kw
台
4
施工用水
5
柴动发电机
300KW
台
1
备用、共用
6
骡马队
/
个
5
材料转运
3.3主要施工材料
表3-3隧洞冒顶段材料消耗配备表
序号
名称
单位
数量
备注
1
自然土石
m3
150
2
沙子
m3
30
3
石子
m3
30
4
螺纹钢筋12
t
3.4
5
水泥
t
30
4质量安全保证措施
(1)加强监控量测工作:
在隧洞施工中监控量测非常重要,在加固过程中也应当加强洞内监控量测工作,对塌体收敛和变形及时掌握。
(2)加强安全防范工作:
安全是一切工作的起点,加固施工时洞内灯光明亮,安全防范措施要齐全,设专人观察初期支护的明显变形情况,保证人身安全。
(3)洞外处理工人都系好安全绳,设专人观察地表变化情况。
(4)进入施工现场的作业人员,要严格检查安全防护用品有无正确佩戴,并配备相关劳保用品,要佩戴正确后方能开始施工,使用插入式振动器的捣固人员必须穿绝缘鞋、戴绝缘手套。
(5)严禁班前饮酒,严禁穿拖鞋、皮鞋进入隧洞现场施工。
(6)严格执行检查验收制度,每道工序必须执行“三检制”,做到上道工序检查验收合格后下道工序才许开工。
(7)钢筋工等特殊工种应持证上岗,严格遵守作业规章制度,确保安全生产。
(8)现场所有配电箱必须上锁,由专职电工进行开启,所有的用电设备必须安装漏电保护器,保证夜间施工照明充足。
(10)振动器的电缆线应满足操纵所需长度,电缆线上不得堆压物品挤压,严禁用电缆线拖拉或吊挂振捣器。
(11)项目部设立专职安全工程师、施工队设立兼职安全员,负责日常的生产安全巡视。
(12)项目部定期与不定期组织安全生产大检查,对施工中存在的安全隐患责令施工队伍限期进行整改并进行复查。
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