引水隧洞中平洞开挖支护施工技术措施.docx
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引水隧洞中平洞开挖支护施工技术措施
引水隧洞中平洞开挖支护施工技术措施
1编制依据
1)招标文件及合同文件;
2)高压隧洞开挖、支护图(图号:
DZ14D2-1-08);
3)《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099-2011;
4)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001;
5)《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》DL/T5181-2003;
6)《爆破安全规程》GB6722-2003;
7)《水电水利工程爆破施工技术规范》DL/T5135-2001;
8)《水利水电工程施工安全防护设施技术规范》DL/T5162-2002。
2工程概况
1)工程特性
引水隧洞中平洞连接上斜井与下斜井,走向NE01°28′00.08″,纵坡3%,长度954.381m,开挖断面尺寸Ф10.7m,衬砌C25钢筋混凝土,衬砌后断面尺寸Ф9.5m。
中平洞与2#施工支洞交点桩号为Y2+413.241(2#施工支洞桩号为1+092),中平洞的中线高程为EL.117.25,其底板高程为EL.111.9,高差为5.35m。
Ⅰ、Ⅱ类围岩衬砌厚度60cm;Ⅲ类围岩边顶240°范围衬砌厚度50cm,底拱120°范围60cm。
中平洞Y2+833.356~2+860.356段与深圳东部供水工程1#输水隧洞立体交叉,中平洞底部与1#输水隧洞顶部净距约47.5m,此段按Ⅲ类围岩支护及衬砌。
2)地质条件
高压隧洞开挖、支护图(图号:
DZ14D2-1-08)揭示的围岩情况,引水隧洞中平洞为Ⅰ~Ⅲ类围岩,其中中平洞Ⅰ、Ⅱ类围岩段长692.510m,Ⅲ类围岩段长261.871m。
3)开挖支护参数
引水隧洞中平洞开挖断面为圆形,断面尺寸:
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩开挖半径均为R=5350mm。
根据围岩不同类别,采用不同的支护型式。
Ⅰ、Ⅱ类围岩无支护;Ⅲ类围岩顶拱240°范围施作Ф20@1.5×1.5m锚杆,L=3.0m,入岩2.85m,梅花形布置,喷10cm厚C25砼。
主要工程量见表1。
表1引水中平洞开挖支护主要工程量表
序号
项目名称
单位
工程量
备注
1
洞挖石方
m3
90285
未计超挖量
2
喷砼C25
m3
581
3
锚杆
根
2800
Φ20,L=3.0m,入岩2.85m
3施工布置
1)施工通道布置
引水隧洞中平洞段施工道路路线为:
中平洞→2#施工支洞→4#施工道路→碎石生产系统的毛料堆场,路线长度约1.8km。
2)供风
在2#施工支洞洞口设置压风站,共布置3台20m3/min固定空压机,总供风量60m3/min。
沿2#施工支洞布置8寸供风钢管路至中平洞开挖工作面,提供中平洞石方洞挖、锚喷支护等施工用风。
3)供水
2#施工支洞洞口布置200m3蓄水池,沿2#施工支洞布置3寸供水钢管至开挖工作面附近,再接2寸橡胶管至掌子面。
4)供电
引水隧洞中平洞开挖支护施工用电使用2#施工支洞口630kVA变压器,提供洞内施工供风、通风、排水、照明、施工机械等用电。
5)排水
引水中平洞上游段施工废水、地下渗水可沿引水中平洞及2#施工支洞通过8寸钢管自流至2#施工支洞洞口沉淀池。
引水中平洞下游段施工废水、地下渗水,采用潜水泵QW30-40-7.5抽排至2#施工支洞通过8寸钢管自流到2#施工支洞洞口沉淀池,所有施工废水都经过处理达标后排放或回收利用为钻孔、消防、除尘等用水。
6)通风
在2#施工支洞口布置1台SD-Ⅱ-100轴流风机,沿2#施工支洞布置直径1m软风管至中平洞开挖工作面,在2#施工支洞与中平洞岔口处风管往上下游方向分岔,在分岔部位前后分别安装10m的刚性风筒,保证通风。
7)拌和系统
引水隧洞中平洞段利用施工工区1的混凝土拌和站拌和支护所需的混凝土。
8)钢筋加工
引水隧洞中平洞利用施工工区1的钢筋加工厂制作中平洞所需锚杆、钢筋网。
9)弃渣场
引水隧洞中平洞段开挖无用料经由2#施工支洞运输至指定碴场堆放,有用料运输至通风洞口附近碎石生产系统的毛料堆场。
中平洞施工风水电及交通布置详见附图1、附图2。
4施工方法
4.1中平洞与2#施工支洞交叉段开挖
根据交叉口揭露的地质条件,在2#支洞两侧先沿轴线方向开挖中导洞超前15m,再进行扩挖到设计开挖线,中平洞在2#施工支洞轴线两侧采用中导洞开挖15m后,调整为分上下两部分开挖。
由于2#施工支洞洞顶低,在中平洞扩挖时,自2#施工支洞顶以10o~20o的上仰角扩挖到设计轮廓线,扩挖到位并按轮廓线开挖延伸15m,再进行2#施工支洞顶部到开挖规格部分的反向扩挖。
三岔口开挖方式见下图。
4.2平洞段开挖
中平洞与2#施工支洞交叉段以外的中平洞分上下两部分开挖,上部开挖高度9.4m,下部开挖高度1.3m。
上部采用全断面开挖,上部开挖完成后,下部采用反向开挖,上下两部分周边均采用光面爆破,根据围岩条件,支护适时跟进,循环进尺控制在3m。
3m3装载机配合15t自卸车出渣。
具体施工程序见附图3、附图4。
Ⅰ~Ⅲ类围岩段均采用全断面开挖。
Ⅳ类围岩开挖预案:
Ⅳ类围岩采用先开挖中导洞,再进行扩挖,支护及时跟进方式,开挖过程中若遇断层破碎带,则采用钢拱架结合喷砼进行紧急支护,并视实际情况增加超前锚杆或超前小导管。
1)开挖支护工艺流程
Ⅰ~Ⅲ类围岩开挖支护工艺流程、断层破碎带及Ⅳ类围岩开挖支护工艺流程(预案)见下图。
Ⅰ~Ⅲ类围岩开挖支护工艺流程图
断层破碎带及Ⅳ类围岩开挖支护工艺流程图(预案)
2)洞挖主要工序作业措施
(1)开挖准备:
洞内风、水、电就绪,施工人员、机具准备就位。
(2)测量放线:
洞内导线控制网和施工测量的仪器均采用全站仪,由专业人员实施。
每排炮后进行洞室中心线、设计规格线测放,并根据爆破设计参数点布孔。
开挖断面检查在喷砼前进行,检查间距5m。
定期进行导线点检查、复测,确保测量控制精度。
同时,随洞室开挖、支护进度,每隔20m在两侧洞壁及洞顶设一桩号标志。
洞内测量控制点埋设牢固隐蔽,作好保护,防止被施工机械损坏。
(3)钻孔作业:
由熟练钻工严格按照测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线进行钻孔,各钻工分区、分部位定人定位施钻。
每排炮由值班技术员按“平、直、齐”的要求进行检查,做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个铅直断面上;为了减少超挖,周边孔的外偏角控制在设备所能达到的最小角度。
周边孔应在断面轮廓线上开孔,沿轮廓线的调整范围以及掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm,其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。
(4)装药、联线、起爆
装药前用高压风冲扫钻孔,炮孔经检查合格后,方可进行装药爆破;炮孔的装药、堵塞和起爆网路的联线应由经考核合格并持有爆破员作业合格证的炮工严格按批准的钻爆设计进行施作,并严格遵守爆破安全操作规程。
掏槽孔由熟练的炮工负责装药,光爆孔将小药卷捆绑于竹片上间隔装药。
利用钻孔平台装药,掏槽孔、崩落孔和其它爆破孔装药要密实,堵塞良好,严格按照爆破设计图(爆破参数实施过程不断调整优化)进行装药、用非电雷管联结起爆网络,最后由炮工和值班技术员复核检查,确认无误,撤离人员和设备,炮工负责引爆。
洞内开挖爆破设计详见附图5。
光面爆破须达到以下要求:
①钻孔孔口位置、角度和孔深应符合爆破设计的要求;
②炮眼残孔率:
除不良地质段外,炮眼残孔率应在85%以上;
③相邻两孔间的岩面平整,孔壁没有明显的爆震裂隙;
④相邻两茬炮之间台阶的错台不应大于10cm。
(5)通风散烟及除尘:
开挖爆破后到出渣结束一直启动通风设备通风,保证在规定时间内将有害气体浓度降到允许范围内,爆破散烟结束后,对开挖面爆堆洒水除尘。
(6)安全处理:
爆破后,用反铲(或人工)清除掌子面及边顶拱上残留的危石及碎块,保证洞内人员及设备的安全,围岩破碎段在进行安全处理后,可先初喷一层5cm厚C25砼,出渣后再次进行安全检查及处理。
在施工过程中,经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况,清撬可能塌落、松动的岩块。
(7)出渣:
采用3m3装载机装15t自卸汽车出渣。
出渣完毕后用反铲清出工作面积渣,为下一循环钻爆作业做好准备。
(8)围岩支护:
每排炮开挖结束后,对稳定性差的围岩及时进行随机锚杆、系统锚杆或挂网喷砼支护(Ⅳ类围岩预案),围岩稳定地段的系统锚杆及喷砼可滞后掌子面80m左右。
4.3支护施工
1)锚杆施工
(1)锚杆施工工艺流程
锚杆采用“先注浆后插杆”的施工程序,锚杆施工工艺流程图如下。
锚杆施工工艺流程图
(2)锚杆施工工艺措施
锚杆造孔采用手风钻,FCB-250锚杆注浆机注浆,人工安装锚杆。
①造孔
钻孔点有明显标志,孔位偏差小于100mm。
对有特殊要求锚杆孔的孔轴方向应满足施工图纸的要求,其系统锚杆的孔轴方向垂直于开挖面,局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的交角大于45。
锚杆的钻孔孔径应大于锚杆直径,锚杆施工按照“先注浆后安锚杆”的程序。
水平锚杆施工时为有利于注浆,可向下倾斜2°;锚杆孔孔深必须达到设计要求,偏差值不大于50mm。
钻孔完成后采用风、水联合清洗,将孔内松散岩粉和积水清除干净。
对钻孔的孔径、孔向、孔深及孔清洁度进行认真检查记录,如果不需要检查应立即插入锚杆,孔口应加盖或堵塞予以适当保护,在锚杆安装前应对钻孔进行检查以确定是否需要重新清洗。
②锚杆的安装及注浆
注浆锚杆选用Ⅱ级螺纹钢筋;水泥采用强度等级不低于42.5普通硅酸盐水泥;砂采用最大粒径小于2.5mm的中细砂;砂浆强度等级不低于20MPa;在注浆锚杆水泥砂浆中添加速凝剂和其它外加剂,应符合相应规范要求。
锚杆注浆的水泥砂浆配合比,在以下规定的范围内通过试验选定:
灰砂比:
1:
1~1:
2(重量比);水灰比不大于0.38~0.45,最终的配合比经监理工程师确认后方可用于施工。
注浆前,将孔内的岩粉和水吹洗干净,并用水润滑管路。
锚杆安装按施工图要求进行。
在锚杆安插时,先将注浆管插至距孔底50~100mm,随砂浆的注入缓慢均匀拔出,浆液注满后立即将锚杆插入。
注浆过程中,若发现有浆液从锚杆孔附近流出应堵填,以免继续流浆。
浆液一经拌和应尽快使用,拌和后超过规范规定使用时间的浆液应废弃。
无论因任何原因发生注浆中断,应取出锚杆,并用压力水在30min内将注浆孔冲洗干净。
如果在重新安装时发现钻孔被部分填塞,应复钻到规定的深度,并且在锚杆安装后5天内,不得敲击、碰撞、拉拔锚杆和悬挂重物。
边墙和顶拱锚杆的砂浆稠度可作适当调整。
③随机锚杆施工
洞内在开挖过程中,根据实际地质情况对断层、破碎带增打随机锚杆,随机锚杆作为紧急支护,因此,采用锚固剂代替砂浆作为锚固材料。
④锚杆的质量检验
每批锚杆材料均应附有生产厂家的质量证明书,按施工图纸规定的材质标准以及监理人指示的抽检数量检验锚杆性能。
按监理人指示的抽验范围和数量,对锚杆孔的钻孔规格(孔径、深度和倾斜度)进行抽查并作好记录。
在施工现场选取有代表性的岩体中进行锚杆拉拔力试验,按监理人指示采用无损检测法检查砂浆锚杆的长度和注浆饱满度。
常规部位永久锚杆检测比例不少于锚杆总数的10%,并且每单项或单元工程不少于10根;临时工程锚杆检测比例为该批锚杆总数的3%,并且每单项或单元工程不少于5根。
2)喷砼施工(挂钢筋网为Ⅳ类围岩开挖预案工序)
(1)喷砼施工工艺流程
锚杆和喷砼施工同开挖施工跟进平行交叉作业,除不良地质段先喷后锚的程序外,其它部位施工工艺流程见下图。
喷砼施工工艺流程图
(2)喷砼施工工艺措施
喷砼采用湿喷法。
各工序作业首先要认真遵照设计文件和施工规范要求进行。
结合以往施工经验,各工序作业要点如下:
①拌和及运输
混合料在运输、存放过程中,严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入,装入喷射机前过筛。
拌和配料严格按试验确定的配合比精确配制搅拌,搅拌时间要足够,拌制均匀。
砼运输采用砼搅拌运输车运输。
②钢筋网(如无钢筋网,流程图中除去挂钢筋网项其他流
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