第八章取水隧洞工程

536第八章取水隧洞工程8.1概述8.1.1工程概况取水隧洞进口布置在坝址上游约200m右岸支沟曹家塝与鹅田湾汇口的老木林山嘴处，轴线长2715.00m。隧洞进水口型式为岸塔式，进水口底板高程587.00m，取水塔后接洞内式消力池，池长20.00m，深2.00m。无压隧洞断面型式为城门洞型，洞身尺寸1.50×1.80（宽×高），底坡1:500。取水隧洞位于大坝右岸，由进水明渠段、取水塔、消能段及城门型无压段等组成，全长2727.28m。进水明渠底板高程587.00m，长5.81m，梯形断面，衬砌厚度0.3m，采用钢筋混凝土三面衬砌。取水塔内设工作闸门和检修闸门各一扇，闸孔尺寸1.5x1.8m（宽×高），闸底板高程587.00m，塔顶平台高程610.00m，竖井高24.50m，直径8.0m的圆柱形结构，平台上设闸门启闭机房。竖井后设洞内消力池，长30.0m，深2.0m，消力池后紧接城门型无压隧洞段，尺寸为1.5x1.8m（宽x高），坡降1/500，洞身长2683.47m，均采用C20钢筋混凝土衬砌，隧洞出口接干渠。取水隧洞桩号1+237.00km左右处布置支洞，支洞长约466m。8.1.2工程地质条件取水隧洞进口位于坝址上游约260m右岸支沟曹家塝湾与鹅田湾汇口的老木林山嘴处，出口位于双龙镇的砘村，隧洞全长2715.00m，轴线方向于桩号0+201处由N2°13′E转至N28°16′E。①竖井段桩号0-008～0+000。地面高程593.64～600.66m，井径8.0m。井顶平台高程610.00m，井高27.50m。地表基岩裸露，为J2sn层粉砂质泥岩，强、弱风化带厚度分别为2～3m和9～10m，竖井底高程585.50m，建基岩体为弱风化粉砂质泥岩，软弱、破碎。井周围为强～弱风化粉砂质泥岩，岩性软弱，完整性和稳定性均差，分类为Ⅴ类，开挖后加强支护，及时衬砌。围岩暴露后易风化开裂，遇水存在软化崩解的问题，加强临时支护，并全537断面衬砌处理。②隧洞进口隧洞进口为35～40°的陡崖，地表基岩裸露，为J2sn层粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩，强、弱风化带厚度分别为2.5～3.5m和8.5～8.5m。挂口处洞顶以上岩体厚度11.5m，洞脸边坡岩体强风化～弱风化，裂隙发育，岩体破碎。岩层产状N30～35°W/NE∠9～10°，与洞脸边坡斜交，倾向坡内，为层状斜向缓倾结构。洞脸边坡开挖后易失稳坍塌，采取护坡处理措施。③洞身段洞身长2715m，山顶最高高程762m，洞室最大埋深177m。洞身围岩由J2sn层粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、砂岩组成，岩层产状较平缓，与洞轴线斜交，倾向隧洞出口。主要结构面为岩石层面、顺层分布的软弱夹层及NNE及NWW的陡倾构造裂隙，岩体层间接合力差。地下水位一般高于洞顶。进口段（桩号0+000～0+020）和出口段（桩号2+670～2+715）上覆岩体厚度较小，围岩大多风化，其完整性和成洞条件均较差，围岩分类为Ⅴ类，开挖后应加强支护，并及时衬砌成洞。桩号0+020～0+180、0+270～0+680、0+730～1+085、1+180～1+965、2+125～2+305及桩号2+450～2+670段长度分别为160m、420m、355m、785m、180m及220m，总长度2120m，上覆岩体厚度大，围岩新鲜，较完整～完整，由J2sn粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩和砂岩薄层组成，岩体层间接合力差，地下水活动轻微，在地下水作用下洞顶有可能产生小范围脱层掉块或小坍塌，围岩分类为Ⅳ类，开挖后及时支护衬砌，该类围岩占洞身总长的78.1％。桩号0+000～0+030段长度30m，为洞身消力池段，建基面高程584.60m，岩体为J2sn新鲜粉砂质泥岩，岩性软弱，抗冲刷能力差，全断面防冲衬砌处理。桩号0+680～0+730段段穿坡面小冲沟沟尾，冲沟内除汛期有水流外，一般无水，洞室埋深不大，上覆岩体单薄，最小仅24.3m；桩号0+180～0+270段为傍山隧洞段，岩体侧向风化较剧，侧向岩体较单薄，围岩均为J2sn新鲜粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、砂岩薄层，以软岩为主，围岩极不稳定，分类为Ⅴ类。桩号1+085～5381+180、1+965～2+125、2+305～2+450及2+670～2+715段围岩以J2sn新鲜泥质粉砂岩夹软岩为主，洞顶上覆岩体为新鲜粉砂质泥岩软岩，岩性变化不大，不同岩性的岩层之间层间结合力差，在地下水及泥质粉砂岩岩体中发育的NNE及NWW向两组陡倾构造裂隙作用下，开挖后围岩易脱层、坍塌，形成平顶，围岩极不稳定，分类为Ⅴ类。粉砂质泥岩岩性软弱，开挖暴露后易风化剥落和脱层，应及时支护、衬砌，局部段加强临时支护。④隧洞出口隧洞出口为30～35°的斜坡，地表分布有2～3.5厚的坡残积Q4dl+el粉质粘土层，下伏基岩为J2sn粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩和砂岩薄层，强、弱风化带厚度分别为5m和10m。挂口处洞顶以上岩体厚度仅3.5m，洞脸边坡均为强风化岩体，结构破碎，稳定性差。岩层产状N30～35°W/NE∠9～10°，与洞脸边坡小角度相交，倾向坡外，为层状同向缓倾结构。洞脸边坡开挖后易失稳坍塌，采取护坡处理措施。8.1.3工程项目及工程量表8-1-1支洞工程量序号项目名称单位工程量备注1土石方工程2土石方开挖m³2127.56含塌方处理、土石开挖3混凝土工程m³668.984C20喷混凝土m³503.28厚8cm6锚筋（Φ25，L=2m）根1398M20水泥砂浆。表8-1-2取水隧洞主要工程量序号项目名称单位工程量备注1土石方工程2土石方开挖m³15360.0含塌方处理、土石开挖、槽挖3石方洞挖m³14382.04混凝土工程5C15混凝土m³146W4砼边墙及底板、洞脸支护、人行桥基础6C20W4混凝土m³8208隧洞、取水塔、喷砼（厚5~8cm）7锚筋（Φ25，L=2m）根133.0M20水泥砂浆。8C25混凝土(板梁)m³169.0闸房及板、梁、柱、人行桥等9C25W4混凝土(二期)m³69.0闸槽二期10M10浆砌块石（护坡）m³95.053911钢筋制安t73.0制作及安装12钻孔及灌浆工程13回填灌浆㎡8229.0隧洞顶拱8.2施工布置8.2.1施工供风根据本工程隧洞的灌浆、喷锚、开挖断面及供风距离，拟在取水隧洞支洞口工作面布置1台20m3／min的英格索兰电动移动式空压机，在进出口工作面各布置1台10m3／min的英格索兰电动移动式空压机满足开挖、支护等施工需要。初步估计需安设Φ100mm的供风钢管2600m，Φ50mm高压软管120m。8.2.2施工供水在取水隧洞进出口各修建一座20m³生产水池，在支洞处修建一座20m³生产水池。从布置在洞口附近的河中抽水至生产水池，再通过供水管抽至施工作业面，供水管线与隧洞供风管同侧布置，随开挖延伸。8.2.3施工供电在开挖时用电对象主要为：供排水、照明、通风、喷混凝土支护等；在隧洞混凝土衬砌时用电对象主要为：照明、排水、混凝土泵及混凝土振捣等。电线路由施工支洞供电系统引入，动力线路布设高度距地面2.5m左右，采用绝缘铝芯线，照明电源采用行灯变压器降为36V安全电压，采用行灯照明8.2.4通讯采用对讲机配合手机通讯。8.2.5通风散烟在取水隧洞进出口各设置一台37KW轴流式通风机；在支洞洞口设置1台2×55KW轴流式通风机压入式排烟，通风管采用Φ300mm柔性风袋，利用洞顶部锚杆或预埋螺栓固定，沿洞身上部安装至开挖工作面附近。取水洞与支洞交叉处采用人型叉管连接，内碛头以水帘降尘改善作业环境。8.2.6洞内抽排水540洞内排水主要排除施工时的地下水及施工废水。出口工作面开挖是上坡开挖，采用排水沟自流排水，由布置于出口洞口的潜水泵抽排至施工区域以外。进口工作面是下坡开挖，采用排水沟、集水坑集流，用潜水泵排到洞口集水坑集水，再利用潜水泵将水抽排至洞外施工区域经外。8.3隧洞施工方案本标段先进行施工支洞施工，施工支洞完成后再进行取水隧洞施工。由于本工程施工支洞和引水隧洞断面小，故洞身直接开挖。支护随开挖进行，隧洞开挖全部完成后进行砼衬砌，先进行底板砼衬砌，再进行边顶拱衬砌。在衬砌达到一定强度后，及时进行回填及固结灌浆。8.4支洞进口开挖8.4.1支洞开挖土方采用爆破开挖；石方采用手风钻钻爆开挖，农用汽车运输至渣场，中间设会车道。8.4.2开挖工艺流程土方及石方开挖工艺流程分别见如下框图：土方开挖工艺流程框图8.4.3开挖工艺方法及措施植被清理、表土剥离截水沟施工扒渣机开挖、集渣反铲挖掘机装自卸车装运出渣转入石方开挖施工准备541（1）土方开挖开挖前先由测量放出设计开挖界线，人工按清理植被、树根、杂草等，并按规范要求进行处理。土方开挖采用扒渣机开挖、集渣至洞口底部平台，农用车装运至指定的渣场，有机土及风化带土料分类堆存，并做好坡面修整及防护，搞好排水设施，防止土壤被冲刷流失。土方开挖过程中，人工配合反铲挖掘机按设计坡度修整边坡，边坡预留200～300mm厚的人工开挖层，由人工仔细开挖至设计要求的平整度。开挖区外围设截水沟，采用人工配合反铲挖掘机自上而下开挖。石方开挖工艺流程框图（2）石方开挖拟选用手风钻钻孔，浅孔梯段爆破，设计边线光面爆破，底板预留保护层开挖。开挖石渣用农用车运输至规定的存、弃渣场。开挖石渣严格按要求堆放。8.4.4边坡支护测量放线边坡随机锚杆支护边坡安全处理扒渣机清理工作面施工准备边坡系统锚杆及喷混凝土支护施工手风钻造孔、清孔爆破设计及试验人工按设计参数装药、爆破下一梯段开挖农用车装运出渣542为了确保边坡稳定，洞脸支护在分层开挖过程中逐层进行，锚杆及喷混凝土护面紧跟开挖坡面，上层喷锚支护结束后，方可开挖下一层。锚杆采用气腿式手风钻造孔，注浆机注浆，人工安装；挂钢筋网、喷混凝土支护施工随开挖进度分层、分块进行，钢筋剪切好运至工作面后，人工在脚手架平台上沿岩面铺设；喷混凝土料采用拌和站集中拌制，农用汽车运输，混凝土湿喷射机施喷，分片自下而上进行，分层喷射至设计厚度。8.4.5排沟浆砌石施工截、排水沟砌筑用石料采用明挖开采的合格石料，用于砌筑的石料须满足招标文件和图纸规定，强度满足要求、颜色匀称、结构致密，不易风化，无裂缝。截水沟及排水沟施工的施工程序如下：施工放线→开挖沟槽→修整沟槽、压实沟底→浆砌石砌筑（按设计要求，选定位置，确定轴线；然后按设计图纸尺寸、高程，确定基础开挖范围，准确的放出基础大样尺寸）。沟槽采用人工开挖，开挖好的沟槽，先进行整修，使沟底与沟壁坚实平顺。浆砌石砌筑采用挤浆法分层砌筑，每层应大致找平，挂线施工。选用符合要求的角隅石及镶面石，相对长和短的石块应交错铺在同一层并和帮衬石和腹石交错锁结，竖缝和邻缝错开。每段砌筑完成后，水泥砂浆抹面跟进，砂浆终凝后，洒水养护。8.5土石方明挖及支护施工8.5.1土石方明挖8.5.1.1开挖原则和有关规定（1）开挖按自上而下、分层开挖的原则进行；（2）开挖施工满足总进度计划要求；（3）开挖顺序和开挖方式与出渣道路和施工作业面协调，并保证施工道路通畅。5438.5.1.2施工程序土石方明挖按自上而下原则分层进行，先进行表层土方开挖再进行石方开挖，开挖采取边开挖、边支护，确保边坡稳定。8.5.1.3施工方法（1）土方开挖①施工程序场地清理→测量放线→土方开挖及装运②施工方法施工前，首先将开挖范围内所有的树木、杂草及影响施工的各种废弃物全部清除。土方开挖采用扒渣机直接挖装上车，农用车运输至渣场，装载机维护道路。削坡施工采用挖掘机辅以人工进行土质边坡削坡。（2）石方开挖石方开挖采用手风钻造孔，分层梯段松动爆破，边坡采用光面爆破。光面爆破参数见表8-5-1。表8-5-1光面爆破参数名称参数造孔机械液压式潜孔钻钻孔直径42mm钻孔间距0.5～0.7m钻孔深度3m药卷直径25mm装药密度300g/m上述参数在正式施工前，都将在施工区选择有代表性的爆破地段，进行爆破试验，予以修正。爆破石渣采用扒渣机直接挖装上车，农用车运输至渣场，装载机维护道路。544石方钻爆施工工艺流程见图8-5-1。施工准备钻孔面清理、测量放样钻孔爆破设计火工材料