输水隧洞专业施工组织设计

第一章工程概况第一节工程概况引洮供水一期榆中县配套工程一干渠延伸一期工程二标段位于甘肃省中部陇西黄土高原的西部，处于兴隆山北。按照工程通过的地形地貌特征，由西向北分为榆中盆地区、榆中北山中低山黄土丘陵区。本工程的建设是为了解决榆中县城镇生活及工业用水、农村人畜饮水、生态环境用水，适量发展当地节水灌溉农业，改善生活供水条件及工业生产条件，为区域经济社会的发展及小康社会建设提供水资源保障。本次发包的工程项目为引洮供水一期榆中县配套工程一干渠延伸一期工程二标段，桩号为K5+830-K10+720，标段长度4.89km。（1）主要工程内容有：1）3#隧洞工程（桩号K5+830-K6+866），全长1.04km；2）3#暗渠工程（桩号K6+866-K6+966），全长0.1km；3）4#隧洞工程（桩号K6+966-K8+012），全长1.05km；4）4#暗渠工程（桩号K8+012-K8+037），全长0.025m；5）5#隧洞工程（桩号K8+037-K9+198），全长1.16km；6）5#暗渠工程（桩号K9+198-K9+279），全长0.08km；7）6#隧洞工程（桩号K9+279-K10+695），全长1.42km；8）6#暗渠工程（桩号K10+695-K10+720），全长0.025m；9）完成主体工程所必需的所有临时工程。本工程项目合同工期为550天。第二节水文、气象及工程地质一、水文气象工程区位于陇西黄土高原，属大陆性气候冬季寒冷，气温日差、年差均变化大，因气候干旱，蒸发强烈，降雨量稀少，植被覆盖率低，水土流失严重，地下水水量较为贫乏。本区地下水按其埋藏条件和含水层的孔隙性质进行分类。有三种类型：即岩溶裂隙潜水;裂隙潜水;第四系孔隙潜水。岩溶裂隙水：主要分布在工程南部基岩山地区，岩性为网脉状硅质白云岩，裂隙发育，岩层破碎，加之长期地下化学侵蚀作用，岩溶也较发育，因此构成良好的地下水活动场所，含水性强，在高崖峡、龛谷峡河、徐家峡河、兴隆峡河、石门沟都有常年流水，单泉最大流量为0.951/s，岩溶裂隙水化学类型为HCO3—Ca2+-Mg2+型水。矿化度0.5g/l左右，PH值7.6左右。裂隙潜水：地下水主要赋存于南北中低山黄土覆盖下的基岩裂隙及第四系松散堆积物的孔隙中，以大气降水补给为主，工程区广泛分布的第三系红色泥质砂岩及白垩系砂砾岩，为泥浆质胶泥，较为致密，薄～中层状，碎屑结构，岩质较软，遇水易软化、膨胀，岩体表层呈强风化状，风化层内节理裂隙发育，强风化层厚2.0～2.5m，其中为中等风化～弱风化，裂隙不发育，除上部约2.5m风化裂隙内含少量裂隙水外，在工程区未发现地下水在基岩裂隙中溢出，地下水活动微弱。仅在沟道内见白垩系地层及第三系地层与松散堆积物接触部位有地下水渗出，水量小，水质差，在整个黄土丘陵地区，由于地下水的溶滤作用，愈靠近黄土地层，水质愈差。因此本地区地下水主要为咸水覆盖下的淡水～咸水，水化学类型为SO42—Ca2+-Mg2+型水。矿化度一般大于3g/l。勘探中钻孔内未见地下水，在钻孔内水位恢复观测试验及压水试验表明，钻孔内水位恢复极为缓慢（平均0.1～0.3m/小时）岩体透水率0.1～0.3Lu,第三系及白垩系地层由碎屑岩类组成，岩性结构疏松，胶结较差充填不密实，多孔隙，孔隙间具一定连通性，孔隙赋存少量的地下水，结合洞线钻孔水文地质试验及地表泉点的实地量测资料分析；隧洞由第三系及白垩系碎屑岩组富水性不强，水量微弱，隧洞开挖以滴渗水为主。第四系孔隙水：主要分布在榆中盆地区，盆地南部区发育有高崖峡、龛谷先河、徐家峡、兴隆峡河、石门沟都有常年流水，地表水一出峡口很快渗入地下，初给地下水，所以地水的补给主要由沟道地表水及南部基岩裂隙水侧向补给，灌溉回归水补给及大气降水补给控制，其水化学类型为HCO3--Ca2+-Mg2+型水，矿化度0.3～0.5g/l,湿生活饮用及工业用水的良好水源。在兴隆山山前洪积扇中，存在大量孔隙性潜水，其埋深山前地带地下水埋深6.0～15.0m，山前一公里以外，地下水位较深一般在20，局部可能有线状流水，对砼腐蚀性，总体无地下水。根据《中小型水利水电工程地质勘察规范》围岩工程地质分类，白垩系砂砾岩洞段划分为不稳定的Ⅳ类围岩。开挖时围岩不稳定，自稳时间较短，易产生顶拱坍塌，掉块及较大变形破坏。隧洞围岩物理力学指标为天然密度2.25～2.30g/cm3,单轴抗压强度Rb=15～30MPa,内摩擦角ψ=30～35°，凝聚力C=0.2～0.4MPa，变形模量EO=200～300MPa，泊松比μ=0.30～0.35，单位弹性抗力系数KO=3～5MPa/cm,岩石坚固性系数3.0～4.0。围岩稳定性较差，自稳时间短，在开挖时，易出现顶拱塌落等变形破坏，建议：隧洞施工开挖中应对围岩及时锚喷支护，必要时采用钢拱架支护，进出口段应做加强处理。第三系砂岩洞段：主要分布在1#隧洞桩号2+209～4+210段，由第三系砂岩层构成的隧洞长约1810m，隧洞围岩岩性为第三系砂岩（疏松砂岩），岩性软弱，结构疏松，成岩差，强度极低，微具泥质胶结，胶结程度极差，属极软岩，具厚层状构造，层理不明显，层间结合较差，含水量低时，岩层较为完整，围岩遇水易软化、失水干缩，具塑性流变及膨胀的特点，强度低，属极软岩层。其天然状态单轴抗压强度2.0～3.0MPa，含水量5.0～8.0%，层间结合较差，围岩地下水活动微弱，开挖有滴渗水，局部可能有线状流水，围岩强度对隧洞稳定起决定性控制，根据《中小型水利水电工程地质勘察规范》围岩工程地质分类，第三系砂岩洞段分为极不稳定的Ⅴ类围岩。围岩属极端不良围岩类，隧洞开挖后，隧洞不能自稳，塑性变形破坏及收敛变形严重，顶拱易坍塌失稳，含水量较高时，在上部渗流及山岩压力作用下，开挖可能出现涌砼现象。隧洞围岩物理力学指标为天然密度2.10～2.20g/cm3，单轴抗压强度Rb=3～5MPa,内摩擦角ψ=25～30°，凝聚力C=60～100KPa，变形模量EO=50～80MPa，泊松比μ=0.30～0.35，岩石坚固性系数1.0～1.5。围岩稳定性极差，自稳时间短，建议隧洞开挖采用短进尺、快循环施工，围岩应及时锚砼、钢拱架支护，必要时管棚支护，加强洞内排水，并加强地质超前预报工作。构造糜棱岩洞段：主要分布在6#隧洞桩号9+970～10+100及8#隧洞桩号13+150～13+260穿过该断层带。洞围岩由构造糜棱岩（断层带）构成，洞段长分别110m和120m，岩体极度破碎，具碎裂结构，碎裂～镶嵌结构，原岩为白垩系砂岩及泥岩，具黄褐～绿色，结构中密，含较多砂砾，泥质胶结，胶结程度差，具厚层状构造。为泥包碎石柱状岩芯，层间结合差，抗风化能力差，裂隙不发育，总体无地下水，断层带走向与洞轴线夹角35～45°，围岩遇水易软化、崩解、失水干缩，具塑性流变及膨胀极差，根据《中小型水利水电工程地质勘察规范》围岩工程地质分类，中～轻粉质壤土洞段划分为极不稳定的岩类。建议：隧洞开挖时应对围岩及时锚喷挂网支护必要时钢拱架支护，同时加强围岩地质预报。严格止水和防渗衬砌处理。第四系上更新统（al-plQ31）洪积碎石层洞段：主要分布在12#隧洞及13#桩号20+770～21+277洞段，呈青灰色、杂色，泥质胶结，胶结程度较好，结构密实，砂碎石层分选性一般，骨架颗粒部分接触，层厚大于20m。岩石成分以石英岩、角闪石片岩、方解片岩等变质岩为，卵石含量为25～30左右碎石含量为50～55%左右砂含量为40～455左右，泥质含量为5～10.0%左右。经对所有钻孔动力触探试验资料的分析对比，冲洪积砂碎石层从上至下，修正锤击数在20～25之间，砂碎石层密实度处于密实～半胶结状态，较均质，可见洪积层理。钻孔中未见地下水渗出，围岩划分为极不稳定的岩类。围岩物理学性质指标：砂卵砾石层比重：2.71，承载力250～300KPa钻孔内无地下水，围岩划分为极不稳定的岩类。围岩物理性质指标：密度1.87～2.0g/cm3,内摩擦角27～32°，变形模量（0.1～0.3）*103MPa，建议：隧洞开挖应对围岩及时锚喷、钢拱架支护，同时加强围岩地质预报。第四系上更新统（al-plQ31）洪洪积砂砾卵石层洞段：主要分布在13#隧洞桩号21+355～21+948洞段，呈杂色，泥质胶结，含漂石，漂石含量为10～15%左右，卵石含量为25～30%左右，砾石含量为30～30%左右，含沙量为20～35%左右，泥质含量为5～10.0%左右。经对所有钻孔动力触探试验资料的分析对比，对照《工程地质手册》第二编圆锥动力触探试验成果应用表3-2-8、3-2-17、3-2-23可知，冲洪积砂砾卵石层从上至下，修正锤击数在30～50之间，砂砾卵层密实度处于密实～半胶结状态，较均质，可见洪积层理。虽然冲洪积砂砾卵石层中夹有少量砂土透镜体，但砂土透镜体较薄，面积较小，对洞围岩的稳定性无任何影响，钻孔中未见地下水渗出，围岩划分为极不稳定的岩类。建议：围岩物理性质指标：干密度2.0～2.3g/cm3,内摩擦角32～35°，变形模量80～100Mpa，隧洞开挖时应对围岩及时锚喷挂网支护必要时钢拱架支护，同时加强围岩地质预报。第四系上更新统（eolQ31）风积黄土洞段：主要分布在各隧洞进出口段，由第四系风积黄土构成，层淡黄色，风积成因，土体稍湿～湿，坚硬状态，结构密～中密，土质均一，建议：隧洞围岩物理力学指标为其天然密度1.34～1.50g/cm3,干密度1.30～1.41g/cm3；比重2.71；含水量8.5～12.8%；压缩系数al-2=0.063～0.18MPal，湿陷性程度较差，遇水易软化崩解及塑性变形特征，干湿效应明显，强度低，属软岩，建议洞帘开挖时上缓下陡，永久边坡比风积黄土采用1:0.75～1:1.0，砂岩、砂砾岩及构造糜棱岩边坡比采用1:0.5～1:0.75。土质边坡：除上述隧洞，其余隧洞进出口均为土质边坡，坡高10～20m，坡角30～50°，现状山体稳定，无不良物理地质现象，进出口岩性为杂色中～轻粉质壤土及风积黄土层，结构中密，土质均一，个别洞进出口局部虽有小规模的坍塌，但对洞口无影响，建议洞帘开挖边坡比采用1:0.75～1:1.0，坡高大于8m时需留马道，坡面需做冲刷处理。二、工程地质1区域地质概况工程区位于陇西黄土高原的西部，处于兴隆山北。按照工程通过的地形地貌特征，由西向北分为榆中盆地区、榆中北山中低山黄土丘陵区。工程区出露的地层主要有震旦系地层，由一套浅海相中基性火山碎屑建造及海相碳酸盐建造经后期多种变质作用而成的诸变质岩系组成。白垩系地层，岩性以红色砂砾岩、中粗砂砾岩及砂质泥岩为主，泥钙质胶结呈护层状分布，较为致密，块状构造，内碎屑结构。第三系地层，由一套山麓相与河湖相的砂岩组成，岩性为红色泥质砂岩，泥质胶结，胶结程度较差，可见沉积层理，中~厚层状，岩层含水量低时，较致密坚硬，岩层含水量高时，岩层较软。第四系地层由中更新统离石黄土，上更新统风积黄土及粉质壤土，全新统粉质壤土及砂砾卵石组成。本区属祁吕贺兰“山”字形构造体系前弧西翼与陇西帚状旋卷构造体系原复合部位。榆中断陷盆地即属陇西系第二、第三旋扭褶皱带间的断陷盆地。区内主层，为极不稳定的岩类。第四系上更新统（al-plQ31）洪积碎石层洞段：主要分布在12#隧洞及13#桩号20+770～21+277洞段，泥质胶结，胶结程度较好，结构密实，围岩划分为极不稳定的岩类。第四系上更新统（al-plQ31）冲洪积砂砾卵石层洞段：主要分布在13#隧洞桩号21+355～21+948洞段，泥质胶结，含漂石，砂砾卵层密实度半胶结状态，钻孔中未见地下水渗出，围岩划分为极不稳定的岩类。第四系上更新统(eolQ32)风积黄土洞段：主要分布在12#隧洞及11#和13#洞出口段，洞段长880m含水量8.5～12.8%,属中等压缩，中等湿陷性土层，弱透水性土层，为极不稳定的岩类。第四系上更新统(al-plQ33)粉质土壤洞段：位于13#隧洞桩号20+85～20+770洞段，淡黄色，土体较湿～湿，结构较疏，土质均一，粉质壤土洞段划分为极不稳定的