引水隧洞管棚支护专项措施方案.docx
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引水隧洞管棚支护专项措施方案
格尔木那棱格勒河三级水电站
工程名称:
那棱格勒河三级水电站土建及金属结构制安工程
合同编号:
NLGL3-2012-1
引水隧洞出口施工专项措施
中国水利水电第四工程局那棱格勒河项目部
2013年7月5日
批准:
审查:
校核:
编制:
引水隧洞出口施工专项措施
1概述
根据引水隧洞出口开挖的地质情况得知,出口段主要分布着上更新统洪积砂砾石层,夹砂层,微弱胶结,造成进洞及成洞困难,为后续隧洞施工的安全稳定造成影响,鉴于实际地质情况,现根据设计通知(第005号)要求,采用超前支护加固措施,即管棚法结合常规支护方式,保持自然地层在稳定状态下开挖隧洞。
2编制依据
⑴《水利水电工程锚喷支护施工规范》DL/T5181-2003;
⑵《水利水电建设工程验收规程》SL223-2008;
⑶《水利水电工程地质规范》DL/T5109-1999;
⑷《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004。
3主要工程量
工程量表
表1
序号
项目
单位
工程量
备注
1
钢支撑
t
58.4
I20
2
喷护混凝土
m3
2000
3
钢筋网
t
7.3
φ8@10×10cm
4
钢筋
t
7.6
Φ25
5
钢管
m
2900
Φ50×5
6
钢板
t
1.8
σ=10mm
说明:
最终工程量以实际发生计量。
4施工布置
4.1施工道路
材料进场以上游围堰至厂房永久道路作为主要进出场道路,并辅以调压井旁修建临时施工便道。
洞口段出渣渣场为厂房开挖边线与围堰之间,出渣道路约500m。
4.2施工用风水电布置
于调压井底板高程3142m平台布设2台10.5m3油动空压机,并以储气罐储存,引接风管,满足施工用风要求。
施工用水主要为混凝土喷护,就近于河床面挖设泵坑取水,施工面设置水箱。
为便于现场施工用电,布置一台150KW柴油发电机即可满足施工照明、焊接等需求。
5施工进度控制
由于引水隧洞出口段,无具体详细地质质料,即无法明确沙砾石地质段的长度,现按4m管棚控制一个循环,单循环工期为9天。
6准备工作
㈠根据各部位具备施工条件的时段,提前组织好人员、机械设备,确保洞脸沙砾石边坡稳定;
㈡对机械设备进行认真系统的清查,掌握设备状况,尽早进行保养和维护,保证施工机械设备满足施工强度要求;
㈢做好物资材料、机械配件等的采购供应工作;
㈣做好现场规划,道路平整、供电及照明准备。
7施工程序
7.1施工工序
洞脸施工工序:
边坡处理→洞脸支护施工→管棚架设→明拱架设及支护。
洞内施工工序:
上扩钢拱架架设及支护→上扩开挖→支护→下卧开挖→边墙支护→下一循环管棚管架设。
7.2施工方法
㈠洞脸支护施工
由于引水隧洞洞脸处于调压井高边坡下方,并且边坡无任何支护措施,首先应对边坡由于风蚀作用掏空的胶结层进行清除,而后针对洞顶以上6m范围及洞室两侧开挖轮廓线外4m范围,进行素混凝土喷护施工,喷护厚度控制在20cm。
洞脸进行明拱架设,明拱架设3m。
进口明拱采用I20型钢,间距50cm一榀,明拱安装7榀,开挖底座至引水隧洞底高程3142m,底座利用10mm钢板连接。
明拱间采用Φ25钢筋进行连接,连接筋间距40cm一根,拱架顶部钢拱架与Φ25钢筋焊接进行加固,并采用φ8@20×20cm的钢筋网片进行双层焊接。
最后对明拱进行喷锚封闭施工,厚度22cm;
㈡管棚施工
钢管规格为热轧无缝钢管Φ50*5mm,节长4m。
管棚单循环控制为4m,两管之间的环向间距中至中为25cm,洞脸处钢管轴线与衬砌外缘线5°~6°,管长4m(实际只能入岩3.8m),最终洞内管头部上抬40cm左右;考虑到进洞后钢拱架设阻碍施工,即进洞后管棚施工必须在起始拱架割孔后管棚管定位,方能进行管棚管钻进,钢管轴线与衬砌外缘线8°~9°,管长4m(实际只能入岩3.5m),最终洞内管头部上抬70cm左右。
应该达到:
钢管施工误差径向不大于5cm。
洞内拱架与钢管不能紧靠的情况,采用工字钢使拱架与管棚管焊成整体。
考虑到现场地质情况,将管棚钢管头加工成楔形钻头,管棚钢管尾与钻机连接,管棚钢管作为钻杆钻进,局部卡钻时利用人工或机械撞击跟进,直至达到钻进尺寸。
㈢开挖及支护
考虑现场地质状况,开挖分区施工,即先上扩后下卧,进尺深度控制在0.7m,采用人工和风镐进行开挖,不进行爆破,控深间距满足一榀拱架即可,完成拱架架设后,进行管棚管与钢拱连接,而后进行拱架与空腔间混凝土喷护。
8具体施工方法
8.1喷混凝土施工
本工程喷混凝土支护包括素喷混凝土及挂网喷混凝土。
喷混凝土施工采用干喷法。
㈠材料
⑴水泥:
优先选用符合国家标准的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,当有防腐或特殊要求时,经监理人批准,可采用特种水泥。
水泥强度等级应不低于42.5。
进场水泥应有生产厂家质量证明书。
⑵骨料:
细骨料采用坚硬耐久的粗、中砂,砂的细度模数应大于2.5~3.0;粗骨料采用耐久的卵石或碎石,其中砂的含水率一般以5%~7%为宜,石子的含水率以2%~3%为宜;喷射混凝土的骨料级配,满足DL/T5181-2003第7.1节的有关规定。
回弹的骨料不能重复使用。
⑶水:
喷射混凝土用水的质量遵守JGJ63-2006的规定。
⑷外加剂:
施工中使用的速凝、早强剂、减水等外加剂,其质量应遵守DL/T5100-1999和施工图纸要求,并有生产厂家的质量证明书,但速凝剂不得含氯。
喷射混凝土的外加剂,进行与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结试验。
掺速凝剂的喷射混凝土初凝时间应不大于5min,终凝时间应不大于10min。
⑸钢筋(丝)网:
应采用屈服强度不低于240MPa的光面钢筋、其质量应遵守GB/T13013-1991的有关规定。
㈡配合比
喷射混凝土配合比,按施工图纸要求,通过室内试验和现场试验选定,试验成果应提交监理人批准。
速凝剂的掺量通过现场试验确定,喷射混凝土的初凝和终凝时间,满足施工图纸和现场喷射工艺的要求。
㈢配料、拌和及运输
⑴称量允许偏差
拌制混合料的称量允许偏差符合下列规定:
水泥和速凝剂±2%;
砂、石±3%。
⑵搅拌时间
混合料搅拌时间遵守下列规定:
①采用容量小于400L的强制式搅拌机拌料时,搅拌时间不得少于60s;
②采用自落式或滚筒式搅拌机拌料时,搅拌时间不得少于120s;
③采用人工拌料时,拌料次数不少于三次,且混合料的颜色应均一;
④混合料掺有外加剂时,搅拌时间应适当延长。
⑶运输和存放
①运输存放混合料,应严防雨淋、滴水及混入大块石等杂物,装入喷射机前应过筛。
②干混合料应随拌随用。
无速凝剂掺入的混合料,存放时间不应超过2h;干混合料掺入速凝剂后,存放时间不应超过20min。
㈣喷混凝土施工程序及工艺流程
素喷混凝土施工应严格按照如下程序进行:
喷射面清理及验收→配料拌和→混合料运输→喷射→养护。
喷射混凝土施工工艺见框图8-1。
图8-1喷混凝土工艺流程框图
㈤素喷混凝土施工
⑴施工准备
①在喷射混凝土施工作业开始前,将各项喷射混凝土作业的工艺措施报告,提交监理人批准;
②在喷射前对喷射面进行检查,并做好以下准备工作:
清除开挖面的松散层。
③喷射作业前,对施工机械设备、风、水管路和电线等进行全面检查和试运行。
⑵喷射混凝土:
本工程喷混凝土采用干喷法,采用PZ-6混凝土喷射机喷射混凝土。
①喷射混凝土作业分段分片依次进行,区段间的接合部和结构的接缝处应做妥善处理,不得存在漏喷部位。
喷射顺序自下而上,一次喷射厚度按DL/T518l-2003表7.5.3的规定数据选用。
分层喷射时,后一层在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后再行喷射,先用风水清洗喷层面。
射作业应紧跟开挖工作面,混凝土终凝至下一循环放炮时间不小于4h。
②喷射机作业应严格执行喷射机的操作规程;连续向喷射机供料;保持喷射机工作风压稳定;完成或因故中断喷射作业时,将喷射机和输料管内的积料清除干净。
③为了减少回弹量,提高喷射质量,喷头保持良好的工作状态。
调好风压,保持喷头与受喷面垂直,喷距控制在0.6m~1.2m范围,采取正确的螺旋轨迹喷射施工工艺。
④喷射混凝土养护:
喷射混凝土终凝2h后,喷水养护;养护时间一般工程不得少于7昼夜,重要工程不得少于14昼夜;气温低于+5℃,不得喷水养护,必要时需采取保温防冻措施。
㈥网喷混凝土施工
网喷混凝土施工与喷混凝土施工工艺与方法相同,现场施工时喷混凝土分两次进行施工,具体做法如下:
⑴首先按照素喷混凝土方式进行基岩面的清洗验收,然后进行混凝土喷射,混凝土喷射厚度控制在3~5cm,并在喷射前在混凝土内埋设细铅丝作为挂钢筋网之用,初喷结束后进行钢筋网的施工。
⑵挂网钢筋在后方加工厂加工,根据设计图纸要求将圆钢加工成20.0cm×20.0cm钢筋网片(或现场人工编网),网格尺寸根据设计图纸要求。
现场挂网时,先用5t载重汽车拉运至施工现场,人工进行挂网,网片与先前预埋在混凝土内的铅丝牢固绑扎,网片搭接长度为20cm,并用铅丝将网片牢固连接。
网片的安装要求紧贴喷混凝土面,杜绝出现架空现象,可用手锤敲击网片,使其紧贴混凝土面。
⑶挂网钢筋结束后进行验收,合格后可进行二次混凝土喷射,喷混凝土厚度直至达到设计要求厚度,施工方法同素喷混凝土施工。
㈦质量检查和验收
⑴材料质量检查:
技术条款有关规定,进行喷射混凝土材料、配合比,以及抗压强度的抽样检验,并将检验成果提交监理人。
达到下列要求:
①水泥和速凝剂等外加剂应符合国家或行业标准的规定,并有出厂合格证书;砂石料的质量符合施工图纸的要求。
每批原材料进厂后均进行抽样检查。
②喷射混凝土的强度抽检试件必须在喷射作业过程中抽样,或在喷射混凝土达到一定强度后,在指定部位钻取芯样。
喷射混凝土抗压强度应遵守DL/T518l—2003第l0.2.4条的规定。
对重要工程,还测定其抗拉强度、围岩黏结强度和抗渗性能等。
⑵喷层厚度检查:
按DL/T518l-2003第10.2.6条中的规定进行喷层厚度检查。
检查记录应提交监理人。
经检查,喷层厚度未达到施工图纸要求时,按监理人指示进行补喷,所有喷射混凝土都必须经监理人检查确认合格后才能进行验收。
⑶喷射外观质量检查:
经监理人检查,发现喷射混凝土的鼓皮、剥落、强度偏低或有其他缺陷的部位,及时予以清理和修补,经监理人检查合格后,方能进行验收。
8.2钢拱架支护施工
洞脸、进口段采用I20工字钢架进行支护。
工字钢架在洞外按设计加工成型,在洞内用螺栓连成整体,拱架架设控制在开挖体型之外。
洞内安装在初喷混凝土之后进行,与定位连系筋焊接。
钢架间设纵向连接筋,钢架间以喷混凝土填平。
钢架拱脚必须放在牢固的基础或槽钢上,架立时应垂直隧道中线。
当钢架和围岩之间间隙过大时设置混凝土垫块,用喷混凝土喷填。
工字钢架施工工艺见附图《工字钢架施工工艺框图》。
⑴制作加工
钢架按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型。
按设计放出加工大样,放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量。
格栅钢架加工后进行试拼,允许误差:
①沿隧道周边轮廓误差不大于3cm。
②钢架由拱部、边墙各单元钢构件拼装而成。
各单元用螺栓连接。
螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm。
⑵钢架架设工艺要求:
①为保证钢架置于稳固的地基上,施工中在钢架基脚部位预留0.15-0.2m原地基;架立钢架时挖槽就位;软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。
②钢架平面垂直于隧道中线,其倾斜度不大于2°。
钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。
③为保证钢架位置安设准确,隧道开挖时在钢架的各连接板处预留钢架连接板凹槽;拱脚或墙脚处预留安装拱架槽钢凹槽。
初喷混凝土时,在凹槽处打入木楔,为架设钢架留出连接板(或槽钢)位置。
④钢架按设计位置安设,在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应设骑马垫块,钢架与围岩接触间距不应大于50mm。
⑤为增强钢架的整体稳定性,将钢架与锚杆焊接在一起。
沿钢架设置直径为Ф25mm的纵向连接钢筋,环向间距1.0m,内外侧交错布置。
工字钢架施工工艺框图
8.4管棚施工
㈠测量放样
a.根据隧道进口布设的三角导线网,用坐标法测设管棚的起始中心桩号落点。
然后置镜中心点,测设中心线的垂线方向,在该方向上测设控制桩,每边各2个,以便随时恢复并检查方向的正确性。
b.钻孔的方向和倾斜度控制
方向控制:
在每个导管中心线方向上,均钉设两个方向桩,以控制钻孔的方向。
倾斜度控制:
孔外,通过测设大导管孔口及钻机中心的高程进行控制。
孔内,用精密水平陀螺仪控制倾斜度,分别在距孔口1/2孔深处、终孔处三处进行测量,不符合钻孔精度和要求的钻孔,必须封孔重钻。
㈡钻孔
①检查开挖的断面中线及高程,确保开挖轮廓线符合设计要求。
在开挖工作面处安设受力拱架,并在其上正确标明管棚位置;
②钢架安装垂直度允许误差为±20,中线及高程允许误差为±5cm。
在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔,其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。
原则为:
任何时候都必须保证有两台钻机同时工作。
因为上扩需人工开挖掘进,工效很低,是控制整个隧道工期的关键因素,所以必须千方百计地加快管棚施工进度,为人工开挖掘进,赢得一定的时间。
③按照布好的孔位及钻孔的方向和倾斜度开始钻孔。
孔口位置与设计位置的允许偏差为±5cm;孔底位置偏差小于孔深的10‰。
④刚开孔时,要低压、慢转,以便于控制方向,然后逐渐地提高钻速,保持正常压力。
如遇到大孤石时,则需高压、低速进行。
总之,要随着地质的不断变化,相应地调整钻进参数。
⑤钻进时,如出现卡钻,利用人工及机械撞击。
9施工质量及安全保证措施
9.1施工质量检查及验收
㈠施工质量以预防为主,防检结合,确保施工质量满足设计和合同的要求,达到优良;
㈡严格按施工图纸、施工技术要求、标准、质量检查程序及标准进行。
对重要部位质检要跟班监督及时更正,严格控制特殊过程和关键工序的质量情况,确保施工全过程始终处于有效控制状态。
㈢施工过程应严格按“三检”制进行验收及控制,并做好施工质量记录。
㈣加强测量控制和现场技术人员管理,加强质量教育,强化质量意识,实行“质量奖惩制度”。
9.2安全保证措施
㈠建立三级安全管理组织,设专职安全责任人,全面负责现场施工安全的管理、检查和控制,施工队和班组设兼职安全员,各生产厂队和部门设兼职安全员,监督相关岗位的安全技术操作规程和岗位安全责任制的落实。
㈡要求技术及现场施工人员坚守工作岗位,听从指挥,不得违章作业。
㈢施工人员必须佩戴好安全防护用品。
㈣施工现场和辅助作业区,按有关法规、制度和规定配备必须的劳保用具、信号与标志、防触电装置和充足的照明措施。
㈤其它措施详见引水隧洞塌方应急预案,项目部(技)033号。
10施工主要机械设备
施工主要机械设备见下表2。
施工主要设备配置表
表2
序号
设备名称
型号
单位
数量
备注
1
装载机
ZT50
台
1
2
液压反铲
PC260
台
1
3
自卸汽车
25t
辆
1
4
潜水泵
2寸
台
1
5
载重汽车
5T东风康明斯
台
2
6
柴油发电机
100KW
台
1
7
手风钻
YT-28
台
4
8
电焊机
ZX7-400KIGBT
台
2
9
储气罐
2m3
个
1
10
工字钢加工成型机
台
1
11
加钢筋调直机
台
1
12
混凝土喷射机
PZ-6
台
2
11施工主要劳动力计划
施工主要劳动力见下表3。
每循环主要劳动力计划表
表3
序号
工种
人数
备注
1
管理人员
2
2
技术员
2
3
电焊工
4
4
电工
2
5
司机
2
6
钻工
8
7
普工
20
合计
40
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