导流洞优化施工方案(顾永伟)

尼泊尔上马相迪A水电站土建、金属结构及机电安装工程导流洞优化施工方案-1-导流洞优化施工方案陈雪湘顾永伟倪洪涛1、概述导流洞布置在马相迪河右岸，用于大坝主体结构施工期间的导流，洞身长度300m，进口底部高程为EL888.3m，出口高程为EL881.5m，开挖坡比i=0.0269，开挖标准断面尺寸为宽×高=6.0m×7.0m；进出口段各40m范围为Ⅳ类围岩，进行全断面砼衬砌，砼标号为C25钢筋砼，衬砌厚度进口段70cm，出口段50cm。根据2013年5月6日由业主、监理、承包单位在Bashishaha镇讨论达成的一致意见：为确保导流洞汛期安全、顺利施工，从马相迪河临时桥右岸桥台处直接设置施工支洞，由支洞进入主洞施工，取消进水口闸室结构，枯水期开挖贯通预留岩塞段、最后采取洞口截流技术。根据上述意见，拟定施工支洞为4m×4m城门洞型，支洞长度135.6m，与主洞相交于导流洞桩号52.5m处，支洞前41m为平段，之后坡度i=0.1163。2、施工用风、水、电布置2.1、施工用风开挖支护施工用风主要为洞身开挖支护的钻机、喷锚等设备用风，在施工支洞进口处放置一台27m3/min油动空压机进行工作面供风，支洞进入主洞以后在交叉口处主供风管上安装岔管分上下游向两个工作面供风，岔管处安装阀门进行控制。主供风管选用Φ108的钢管，风管沿隧洞的左侧壁下部敷设，在距掌子面50m左右时使用高压软管连接，端头设小型风包，风包上设多个风叉，再经软胶管连接至掌子面各用风设备。在支洞口布置两台55kw轴流式通风机，用于洞内通风排烟。2.2、施工用水导流洞施工用水主要为开挖钻孔用水和锚喷支护施工用水两部分，用水量较小。拟在支洞口外上方安置一个2m3水箱，沿隧洞左侧洞壁底部敷设φ50供水尼泊尔上马相迪A水电站土建、金属结构及机电安装工程导流洞优化施工方案-2-钢管，通过自流将水引至工作面附近并设置小型水包，再由软胶管接至各个用水工作面，钢管之间采用相匹配的法兰连接，而软胶管间则采用相匹配的钢管插接。2.3、施工期洞内排水洞内排水将根据隧洞内岩石的渗水量确定排水水泵型号、排水管的直径。主排水管初步选择为Φ159mm钢管，布置于隧洞断面左下角，排水管采用法兰连接随掌子面向前延伸，水泵型号根据洞内水量情况进行配置。洞内每进尺100～150m设置集水坑，利用潜水泵抽排到洞外。2.4、施工用电通过通风机、施工照明、水泵等用电负荷计算，在支洞出口配置一台200KW的柴油发电机供电。照明线路采用50mm2的低压绝缘导线，沿洞壁边墙上部布置。洞内非作业地段采用220V白炽灯照明，每隔10～15m设置一盏。距离开挖工作面30m以内，改为36V安全低压照明灯泡。为防止施工中突然停电，施工人员配置12～24V手提作业灯作为应急照明。2.5、施工道路布置洞外施工道路由已经形成的厂坝路毛路向前延伸修筑临时道路至支洞口处，临时道路跨过纳雅迪河和马相迪河处已安装两座钢桥。洞外临时道路路面使用支洞开挖后石渣摊铺、碾压，路面厚度不少于20cm厚。洞内施工道路采用石渣找平形成路面，两侧清理、疏通形成排水沟。洞外临时道路施工见下图。尼泊尔上马相迪A水电站土建、金属结构及机电安装工程导流洞优化施工方案-3-3、主要施工方案及方法施工支洞与主洞相交后，单头掘进向下游开挖完成50m之后，分上下游两个工作面进行导流洞开挖，上游进口段开挖至洞口20～30m时停止开挖，做为预留做为岩塞段，预留段长度根据洞内实际渗水情况而定；预留段掌子面如果渗水较多，喷护5cm厚的C25防水混凝土进行封闭；预留岩塞段2013年枯水期开挖贯通。3.1洞脸支护支洞洞脸覆盖层薄，清理之后根据岩石情况进行支护，初护支护措施为系统锚杆+随机锚杆，根据需要选择是否挂网喷砼。系统锚杆规格为Ф25钢筋，L=4m，间距2*2m，具体范围由现场确定。根据岩石情况有针对性的增加随机锚杆。根据揭露的地质条件，如需挂网喷砼，选择规格为铅丝网，喷C20混凝土8cm。3.2锚杆锁口距离开挖轮廓线外50cm、顶拱与侧墙（拱肩以下1.5m范围）布置两排锁口锚杆，间排尼泊尔上马相迪A水电站土建、金属结构及机电安装工程导流洞优化施工方案-4-距40cm*40cm，梅花形交错布置，锁口锚杆为Ф25钢筋，L=4m，锚杆外露端头使用Ф25钢筋连接。3.3进口洞段支护根据洞脸部位岩石条件判断，进洞段岩石整体性较好，不需要进行钢拱架支护，为预防上部滚石伤人在洞口架设2～3榀明拱，以保证施工安全。钢拱架规格使用I15工字钢，每榀间距1m左右，3m长Φ22@1.5m锚杆入岩固定，水平方向使用Φ20钢筋连接（间距1m，与钢拱架接触满焊），外侧挂铅丝网，喷C20混凝土，喷混凝土面与钢拱架内侧平齐。最外1榀钢拱架顶焊接10#槽钢+Φ16钢筋网片防护网，具体参数见附图。3.4洞内开挖支护每茬炮爆破后，技术人员对岩石情况进行分析，选择可行支护方案，支护方式初拟如下几种：（1）对顶拱围岩较差部位进行超前锚杆支护，锚杆规格为Φ25钢筋，长度为两茬炮进尺+1m（暂定为5m），超前锚杆间距和范围由技术人员现场确定。（2）根据围岩情况针对性的进行随机锚杆、素喷砼、挂网锚喷支护，参数暂定随机锚杆规格为Φ25，长度3m；素喷砼标号C20，厚度3cm；挂网喷砼标号为C20，厚度8cm，挂铅丝网。（3）拱每次的支护方式、参数由技术人员现场确定，未经技术人员允许和未按技术要求进行的支护工作，项目部将不予计量。（4）VI、V类不良地质洞段进行钢支撑拱架支护，拱架使用I16工字钢，间距1m左右，其它参数参照洞脸明拱安装拱架。尼泊尔上马相迪A水电站土建、金属结构及机电安装工程导流洞优化施工方案-5-导流洞爆破施工工艺流程图3.5、洞内渗水处理支洞与主洞相交后根据渗水量决定开挖顺序，如果渗水量不大，抽排设备满足使用需要，在下游面开挖完成50m后，进行上下游两个工作面同时开挖。当上游工作面渗水变大时，及时停止开挖，渗水通过在支洞与主洞交叉口处设置挡水坎、开挖集水坑抽排至洞外；如果渗水较多、抽排强度太大，对掌子面及洞室周边进行灌浆封闭截水，水泥浆中掺入5%～8%水玻璃，按0.5~2MPa压力由小变大进行进行灌浆。YESNONOYES施工准备测量放样布孔钻孔（清孔）装药联网随机、永久支护出渣盲炮处理危石处理安全检查通风除尘安全警戒验孔网络检查警戒解除技术交底超前支护起爆爆破进入下一循环尼泊尔上马相迪A水电站土建、金属结构及机电安装工程导流洞优化施工方案-6-如果支洞进入主洞时渗水较大，首先对交叉处上游洞段进行固结灌浆、封闭截水，之后向下游单头掘进开挖，下游贯通之后进行上游洞段开挖，渗水通过下游出口排出洞外。开挖过程中遇渗水量太大，预先配置的Φ159排水钢管不能满足要求时，另外加设排水钢管和相应的水泵抽水，在开始导流洞施工前储备充足的Φ159排水钢管和水泵备用。3.6、导流洞进出口边坡开挖及支护按照现有图纸设计显示，洞顶上方边坡开挖为1：0.3坡面，根据现场地形观察，与设计图纸显示存在一定的差异，导流洞进出口洞口均为陡峭的岩壁，洞口两侧开挖边坡的难度大，且开口线高，我部按2013年5月6日会议精神，结合目前利用施工支洞进行主洞开挖的计划安排，导流洞进出口从洞内开挖贯通，贯通前沿现在的岩壁坡面从洞口布置超前锚杆进行洞口的锁固，贯通后洞口边坡根据洞脸稳定情况初拟按1:0.3的坡面进行适当修整开挖（根据目前的边坡揭露岩体整体性较好，初步考虑边坡不进行明挖爆破），洞室开挖贯通后安排人员上至坡顶，对洞上方松动岩石撬挖清理。现有设计图纸未显示洞口边坡支护设计，后续设计有要求时按照设计要求执行。如设计无要求，对洞口上方边坡危石、松动石块进行人工清理，对洞口上方边坡高度10m、宽度15m范围进行系统锚杆+随机锚杆支护，锚杆规格为Φ25，长度3m，系统锚杆间距3*3m。3.7支洞与主洞相交处开挖与支护支洞高度4m，主洞高度7m，距相交分界线10m处支洞开始对顶拱扩挖，与主洞拱肩线相接。支洞进入主洞处先进行拱肩线开挖（宽度与支洞宽度同），之后向下游逐渐扩挖顶拱，10范围内扩挖完成，再往回进行相交处顶拱二次爆破。主洞后开挖方式见下图：尼泊尔上马相迪A水电站土建、金属结构及机电安装工程导流洞优化施工方案-7-3.8、混凝土施工导流洞砼包括进出口段全断面衬砌砼、底板素砼、封堵段砼。进口段砼浇筑利用支洞道路；出口段和封堵段砼（主洞）浇筑使用砼泵，砼泵布置在导流洞出口对岸，砼泵管跨河接到浇筑仓号，泵送浇筑。3.8.1、全断面衬砌砼导流洞进出口C1型断面（C25、50cm）和C2型断面（C25、70cm）进行全洞段混凝土衬砌施工，浇筑时考虑采取“先底板、后边墙顶拱的分期浇筑”浇筑方式。1）衬砌砼施工，使用¢48mm、δ3.5mm的钢管搭设模板支撑架，预留4m×3m通道作为施工交通道路；钢管间排距为60cm×80cm，步距1.0m，间隔两根立杆布置剪刀撑，顶部设置顶托丝杆。2）采用3015型和6015型钢模现场组装，保证浇筑圆弧顺接美观，两侧边墙预留0.3*0.3m砼振捣孔。3）3m3砼罐车运输，HB60砼泵进行泵送入仓。4）混凝土由HZS90混凝土拌和系统供应，水平运输由8m3混凝土运输罐车通过临时钢桥运至导流洞进口围堰。5）两侧边墙砼使用50软轴振动棒振捣，顶拱模板上安装附着式振动器进行顶拱砼振捣。6）全断面混凝土尼泊尔上马相迪A水电站土建、金属结构及机电安装工程导流洞优化施工方案-8-衬砌初拟按照10～15m一段进行衬砌。3.8.2、洞内素砼底板洞内底板混凝土施工按照30m~50m一段进行浇筑；底板石渣人工清除后，使用高压风水枪清洗工作面；利用8m3混凝土罐车或小型三轮车进行洞内水平运输；采用自制的滚动式钢管（Ф159mm）进行高程面控制，平板振捣器振动，最后人工收面。3.8.3、混凝土封堵段施工封堵段砼包括支洞封堵和导流洞封堵，设计有具体要求时按照设计要求执行，设计无要求时按照相关技术规范执行。计划采用C20微膨胀素砼封堵，顶拱部位进行回填灌浆。导流洞封堵长度为12m（招标设计图纸），支洞封堵长度取10m；封堵段洞身周边布置插筋，插筋规格为：Φ25，L=3.0m，入岩2.0m，外露1.0m，间距2*2m梅花形交错布置；砼浇筑前在拱顶预埋灌浆管，砼浇筑后7d进行顶拱回填灌浆。4、爆破设计爆破开挖采用YT-28型手风钻造孔，“全断面一次爆破成型法”进行开挖，周边轮廓线采用光面爆破技术进行控制。钻孔及装药联网在自行加工的钻孔作业台架上进行，出渣采用ZL40型装载机装车，15t自卸汽车运输。开挖前初拟爆破参数，根据爆后的残孔率、平整度等综合效果进行分析、评估，调整得出合理的爆破参数指导施工；施工过程中根据围岩地层条件变化对爆破参数及时进行调整，以取得更为经济、合理、安全的爆破参数。初拟爆破设计参数见下表：围岩类型爆破参数III类围岩IV类围岩钻孔直径D，mm4242掏槽孔孔深，m2.82.2/1.7掏槽孔孔距，m0.30.3辅助孔及周边孔孔深，m2.52.0/1.5辅助孔孔距，m0.70.8周边光面爆破孔距，m0.50.40尼泊尔上马相迪A水电站土建、金属结构及机电安装工程导流洞优化施工方案-9-光爆抵抗线，m0.60.6层间抵抗线，m0.70.8单位炸药消耗量q，kg/m31.4～1.51.3～1.4光面爆破孔选用φ32×233×200g型乳化炸药间隔不耦合装药，导爆索起爆；爆破孔采用岩石铵梯炸药连续耦合装药（底板孔及炮孔中有山体裂隙渗水时使用乳化炸药），毫秒延期导爆管雷管微差起爆。前期炸药库未建成时，受材料供应限制，炸药全部使用乳化炸药。5、质量控制与要求爆破开挖质量控制严格按照爆破设计进行钻孔、装药、联网爆破，未经技术人员允许，严禁更改爆破设计；周边光爆孔与掏槽孔孔位偏差≦50mm，辅助孔孔位偏差小于100mm；炮孔孔底处于爆破设计规定的平面上；炮孔装药、堵塞、联网由具备爆破作业资格的人操作，按照爆破设计进行；不允许欠挖，尽量避免超挖，径向超挖值≦200mm（不良地质段除外）；残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹保存率：完整岩石