某泄洪放空洞开挖支护施工措施

某水电站大坝枢纽工程放空洞工作闸门井以后段开挖及支护施工措施1某水电站大坝枢纽工程放空洞工作闸门井以后段开挖及支护施工措施1、工程概述放空洞系统工程布置在河道左岸，主要由放空洞、检修闸门井、交通洞及工作闸门室等组成。放空洞包括进出口边坡开挖与支护、洞身有压段与无压段开挖与支护、渐变段的开挖与支护。进口位于引水洞取水口下游约80m处，进口底板高程EL2040m，出口位于溢洪道尾部下游，距溢洪道尾部约195m，距下游1#施工支洞约50m，出口底板高程EL2001.59m，采用挑流消能。边坡明挖以石方开挖为主，放空洞进出口边坡开挖坡比均为1:0.75。放空洞洞身开挖断面分三类，第一类为直径4*6.2m的马蹄形断面，长度为380.27m；第二类为6.5m×9.2m的城门型断面，长度为644.23m；第三类为渐变段，长度为46m。本次施工范围主要为放空洞出口边坡与0+411.27以后段开挖及支护工程，洞挖段长度为659.23m，坡降为i=0.05。围岩类别主要为Ⅲ、Ⅳ，局部为Ⅴ类围岩。2、工期安排由于受5.12特大地震与施工图纸供应的影响，放空洞出口段的施工目前已推迟了七个多月，由于目前施工区内各相关事情尚未得到解决，此次暂定2008年12月10日开始进行临时设施施工，具体工期安排如下：2008年12月20日完成施工前期的准备工作（风水电系统基本形成，满足施工要求）；2009年4月30日完成放空洞出口段的边坡开挖与安全支护处理（挂网喷砼），确保放空洞出口段的挂口进洞安全；2009年5月10日完成放空洞出口段洞脸与锁口支护，具备进洞条件；2010年6月30日完成放空洞（放）0+411.27~1+070.50段的开挖与初期支护。3、施工布置3.1施工道路布置放空洞出口段边坡开挖施工道路布置：从现场实地查看与测量发现，目前洞口边坡的地形已比招标文件所揭示的地形有明显的抬高，其主要原因是由于改线公路施工过程中大量的石碴挂在了公路外侧的边坡上，从现场情况来看，边坡挂碴与原始边坡之间已出现了较大的裂缝与沉降，随着放空洞出口段边坡的开挖与长时间雨水的浸泡，这部分挂碴将会出现塌方，因此这部分挂碴必须与放空洞出口边坡开挖一并进行开挖，进入某水电站大坝枢纽工程放空洞工作闸门井以后段开挖及支护施工措施2边坡开挖的施工道路直接从放空洞出口上部的改线路进入施工区，从上往下开挖至洞口底板高程，底板以下的开挖留在最后砼浇筑时进行开挖。出碴运输道路布置方案如下：⑴放空洞出口段EL2020m以上边坡开挖碴料经1#施工支洞洞口道路→左岸改线公路→T型桥→右岸改线公路→右岸隧道→西碴场。⑵放空洞出口段EL2020m以下边坡与洞挖碴料从洞口集碴平台→导流洞出口贝蕾桥→下游围堰→原公路（下游）→右岸改线公路→右岸隧道→西碴场。⑶放空洞出口段EL2020m以下边坡与洞挖碴料从洞口集碴平台→放空洞出口上游道路→放空洞出口EL2020m高程钢架桥→1#施工支洞洞口道路→左岸改线公路→T型桥→右岸改线公路→右岸隧道→西碴场。由于招标文件所显示的左岸道路位置与实际情况不一致，从现场情况看，要确保左岸低线道路的畅通，必须在放空洞出口位置修建一座临时钢架桥。3.2施工供风在放空洞出口上游侧堆碴体形成的平台上设置一座供气站，站内设置两台20m3/min电动空压机，敷设φ159钢管到放空洞洞口位置，设置一个φ80叉管为出口边坡，工作面内再接φ50白色矿管与φ25供风软管为边坡开挖与支护供风；洞内仍采用φ159钢管随洞挖进度往内延伸（距掌子面约30m），洞内设置一个风包（φ159钢管与风包之间采用φ50高压风连接），并在风包上设置φ25球阀10个，再接φ25供风软管为工作面供风。3.3施工供水放空洞边坡与出口段供水，采取在洞口以上的改线公路外侧设置一个15m3水厢，直接从我部原左坝肩供水管路上接φ80分岔引水至水厢中，水厢下端设φ80钢管至洞内，随洞挖进度往内延伸（距掌子面约30m），洞内设置一个水包（φ80钢管与水包之间采用φ50高压软管连接），再接φ25软管为工作面供水；边坡供水采用φ50白色矿管直接从水厢中引水至工作面附近，再接φ25软管为工作面供水。3.4施工供电该部位供电设备主要有：空压机、通风机、电焊机、喷浆机、注浆灌浆设备、供水泵站、拌和站、搅拌机、砼泵机、振动棒、照明及抽排水用电等，经过计算复核，在供气站附近设置一台10/0.4KV/630KVA变压器即能满足以上设备的用电要求。变压器下端的供电线路施工用电规范要求设置。3.5洞内通风某水电站大坝枢纽工程放空洞工作闸门井以后段开挖及支护施工措施3由于放空洞从出口向洞内为上坡，随洞挖进尺自然通风排烟难度逐渐增大，通风排烟方式也随洞挖进尺进行调整。在洞口0~30m范围采取自然通风排烟，在洞口30~300m范围采用2X22KW通风机通风排烟，设置φ600的通风带，在洞口300~700m范围采用2X75KW通风机通风排烟，设置φ1000的通风带。通风带随开挖进尺向洞内延伸，风口距掌子面约20m，前端挂一条废旧通风带。3.6施工期排水洞口底板大面开挖高程EL2001m（不含齿槽部位的开挖），较5年一遇的设计洪水位高出5m左右，因此洞口不必考虑河水倒灌问题，在洞口形成临时排水沟，将汇集的坡面水排入黑水河。洞口边坡排水结合边坡的永久排水系统进行施工期的排水，并及时进行边坡的浅层支护施工。洞内排水，直接在洞内底板两侧形成临时排水沟，排洞内渗水与施工废水。3.7临时仓库与综合加工厂临时仓库与综合加工厂设在供气站附近，主要用于存放水泥、砂石骨料、钢材、部分施工设备及各类施工材料的加工等；并在此布置一台搅拌机。3.8施工通讯由于洞内与洞口附近直接采用对讲机通讯联络，并配移动电话对外进行通讯联络。3.9炸药库布置目前火工材料统一存放在业主中心炸药库，使用前必须经过当地安全部门批准，再按相关规定由专人采用1.5t的专车在中心炸药库领取后运至工地作业面，要求使用多少领用多少，未使用完的部分必须及时退回中心炸药库。4、施工方案边坡开挖及支护施工方案：出口段边坡明挖反铲直接从改线公路修筑一条施工便道进入高线边坡开挖工作面，从上自下进行边坡开挖施工，开挖高度5~6m，边坡支护及时跟进。边坡开挖之前先在放空洞出口上方的施工道路外侧约EL2020m堆筑一道挡碴墙，EL2025m以上的边坡开挖碴料在此堆积，堆积的碴料必须及时采用15T自卸汽车运至1#碴场或西尔碴场。EL2025m~EL2001m之间边坡开挖，由15T自卸汽车直接进入开挖工作，反铲直接装车运至碴场，进入EL2025m~EL2001m之间边坡的施工道路，先从下游进入工作面，道路随边坡开挖下降而下降，当边坡开挖降到2018m以后，施工道路改为从上游进入开挖作业面，碴料运输道路经下游围堰至右岸原公路再到碴场。EL2001m以下边坡某水电站大坝枢纽工程放空洞工作闸门井以后段开挖及支护施工措施4开挖及齿槽开挖，留在洞内砼衬砌完成以后与齿槽浇筑砼之前进行。以上边坡开挖及时跟进。洞脸开挖成型以后，及时进入洞脸支护与锁口支护，放空洞工作闸门井以后洞段为城门型，为确保初期支护不侵占永久砼衬砌断面，因此Ⅲ类围岩开挖断面为6.7*9.3m，Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖断面为6.9*9.4m，洞身开挖采用上台阶法分两层钻爆开挖，钻孔设备均为YT28手风钻，采取加工制作平台进行钻爆与支护施工。4.1施工程序4.1.1洞口边坡明挖施工程序边坡开挖施工前，先在放空洞出口上方的施工道路外侧堆筑一道挡碴墙，防止边坡开挖碴料落入河中。边坡开挖遵守“自上而下、分层、分区分块”的原则进行施工；完成边坡的测量放样后，先将设计开挖区以上原边坡的危险挂碴采取人工配合反铲进行清理，并按业主、监理及设计的现场要求进行原边坡挂碴范围的支护处理。完成必要的安全支护处理后，按设计要求进行洞口边坡的开挖施工，并及时进行开挖边坡的安全支护，以确保下级边坡开挖的施工安全。边坡开挖施工工艺流程图见图1、图2。图2：石方明挖施工程序图4.1.2洞身开挖施工程序洞身开挖施工程序为：洞脸开挖与边坡开挖同时进行→边坡支护与排水沟施工→洞脸锁口施工→洞口段施工→洞身开挖及支护施工。洞身开挖施工程序如下：图1：土方明挖施工程序图测量放线反铲甩碴坡面检查反铲修坡开挖面验收安全支护下一循环大面积造孔测放点线岩石顶面检平装药堵塞连线起爆安全检查记录炸材塞料准备警报人员机械撤离出碴开挖结束建基面清理验收出碴保护层开挖爆破设计现场试验某水电站大坝枢纽工程放空洞工作闸门井以后段开挖及支护施工措施54.2施工方法4.2.1洞口边坡明挖施工方法⑴施工准备首先进行原始地貌测量，确定放空洞出口边坡开口线位置。对开挖区域内的场地、少量表土及覆盖层进行清理和开挖，并做好边坡开挖期间相应地表的截、排水工作，防止雨水冲刷造成边坡坍滑。在边坡开挖前，对开挖区域内、外边坡岩石的稳定性进行详细调查。对有不安全因素的边坡，进行处理和采取相应的防护措施。山坡上所有危石及不稳定岩体采取措施撬挖排除，对于少量岩块撬挖确有困难时，经监理同意可用浅孔微量炸药爆破。⑵表土及覆盖层开挖边坡上的少量表土及覆盖层开挖与原边坡的挂碴一并清理，反铲从改线公路直接进入边坡开挖上方，自上而下分层开挖，分层厚度5~6m，将碴甩至坡下的集碴平台，然后进行第二次反铲装碴，15T自卸汽车运到碴场。在反铲无法到达的部位，安排人工进行清理。表土及覆盖层开挖坡面预留0.5m的保护层，保护层开挖采用人工撬挖反铲配合，遇到大块石，不得用力挖除，必须采用手风钻钻孔爆破挖除或采用风镐撬挖，以保持边坡开挖平顺，确保边坡开挖质量。开挖过程中，经常校核测量开挖平面位置、水平标高、控制桩号、水准点和边坡坡度是否符合施工图纸的要求。采取有效措施，保证施工的边坡稳定。对岸坡易风化崩解的土层，开挖后及时支护。边坡的永久截水天沟与边坡开挖施工同时进行，以防止坡面水冲刷开挖边坡。⑶石方开挖由于放空洞边坡明挖量较小，采用大中型钻机施工成本较高，经过综合分析，并结合本工程的实际情况，放空洞边坡石方采用YT28手风钻钻孔，浅孔梯段微差爆破，梯段高度4～5m，设计边坡面采用预裂爆破，边坡开挖超前预裂，马道面预留1.5m厚保护层，严格控制每次起爆单响药量，以减少飞石落入河中。采用YT28手风钻进行预裂造爆破设计测量放线钻孔钻孔检查装药连线爆破危石处理翻碴、出碴临时支护检查超欠挖下一循环作业某水电站大坝枢纽工程放空洞工作闸门井以后段开挖及支护施工措施6孔时，为保证预裂孔开孔方向、点位与爆破设计一致，采用架设排架的方法控制其钻孔方向。边坡预裂钻孔时孔底向坡面形成10cm的超挖，以便下层边坡预裂钻孔设备能安放到位，照此施工每层边坡形成最大10cm的超挖（在岩层较完整，钻孔方向控制较好的情况下）。开挖碴料利用液压反铲翻碴到EL2020m集碴平台或15T自卸汽车直接进入工作面装碴，运至西尔碴场弃碴。⑷EL2001m以下及齿槽开挖EL2001m以下及齿槽开挖留到最后来施工，施工之前，先在开挖区以外靠河侧修筑一道临时挡水围堰，并配置两台4KW潜水泵，及时排出齿槽内渗水，确保开挖顺利进行。EL2001m以下及齿槽开挖石方采用YT28手风钻钻孔，浅孔梯段微差爆破，梯段高度2～3m，齿槽开挖采取中间掏槽，设计开挖面采用预裂爆破的开挖方式进行施工。为保证预裂孔开孔方向、点位与爆破设计一致，采用架设排架的方法控制其钻孔方向。若遇较差岩层，采用人工配合反铲清挖，遇大块石严禁使用反铲用力挖除，必须采用手风钻钻孔爆破或采用风镐撬除，开挖碴料直接利用液压反铲装15T自卸汽车运至西尔碴场弃碴。⑸保护层开挖马道面1.5m厚的保护层，采用手风钻钻孔、毫秒分段起爆。其最大一段装药量不大于300kg。对软弱破碎基岩，最后一次留30cm人工撬挖层，用铁锹、风镐撬除，以确保建基面完整。开挖碴料采用液压反铲翻碴到EL2020m集碴平台，再装15T自卸汽车运至西尔碴场弃碴。4.2.2洞挖施工方法根据设计图纸所示，放空洞0+411.27m以后段Ⅴ类围岩段157m，Ⅳ类围岩段444m，Ⅲ类围岩段58.23m（根据现场实际揭示的围岩状况，对