引水隧洞施工方法

四、引水隧洞、临建设施（设计）及施工方法4.1.工程概况及水文地质4.1.1.工程概况栗子坪水电站位于四川省石棉县境内的南桠河上，为南桠河六个梯级开发中的第五级。工程为引水式水电站，在栗子坪建调节池接蓄冶勒尾水及建底格拦栅坝引用南桠河冶勒至栗子坪区间流量，经左岸引水隧洞、埋藏式调压室和压力管道，在南桠河左岸Ⅰ级阶地上建厂发电。栗子坪水电站主要由首部枢纽、引水系统、地面厂房系统等建筑物组成。引水隧洞布置在南桠河左岸，全长6283.562m。隧洞穿越古槽谷、1#沟（南桠村沟）、2#沟、紫马沟，以及安宁河东支断裂带。引水隧洞总体围岩类别以Ⅲ类为主，Ⅳ、Ⅴ类次之。引水隧洞Ⅲ类围岩衬砌为马蹄形，断面为4.1×5.6m，衬厚20cm；Ⅳ、Ⅴ类衬砌为圆形，直径4.5m，衬厚分别为：Ⅳ类围岩40cm、Ⅴ类围岩60cm。安宁河东支断裂带采用钢管衬砌，长500m，内径4.0m，混凝土衬厚60cm。为跨越紫马沟，隧洞在2+098.712处下卧，斜井长度为137.5m，倾角50°。引水隧洞共设4条施工支洞，长度分别为372m、397m、529m、185m，其断面为直墙圆拱型。1#、3#、4#支洞净断面尺寸为4.5m×4.0m（宽×高），2#支洞净断面尺寸为5.0m×5.0（宽×高）。本标为栗子坪水电站CⅡ标引水隧洞工程，桩号：（引）K0+550～（引）K5+950，长5400m，即1#～3#支洞控制段引水隧洞工程。4.1.2水文气象和工程地质4.1.2.1水文气象本流域属川西高原气候区，仅在4000m以上为高原亚寒带。流域内地势高差悬殊，气候差异大，降水和湿度从上游至下游逐渐减少，气温和蒸发量则呈逐渐增大的地区分布特点。本流域径流主要来源于降雨，其次是融雪和地下水补给。每年3月下旬随着气温逐渐回升，径流逐渐增加。6～9月雨量最丰，是本流域的主汛期，12月～竖年3月为枯水期，径流基本由地下水补给。本流域径流丰沛，根据44年径流资料统计，闸址多年平均流量17.2m3/s，径流量5.42亿m3，所年平均径流深1401.6mm。径流年际变化较小，最丰水年平均流量和最枯水年平均流量与多年平均流量的比值仅1.39和0.73。径流年内分配不均，丰水期（6～10月）占年径流72.9%，枯水期（11月～竖年5月）占年径流27.1%，最枯的2月份占年径流1.92%。栗子坪多年平均气温11.2℃,极端最高气温33℃,极端最低气温-8.6℃。多年平均降雨量和降雨天数分别为1290.6mm和164天，多年平均相对湿度79%。4.1.2.2工程地质南桠河系大渡河中游右岸的一级支流，位于川滇南北向构造带北段、菩萨岗东西向隆起北侧。在大地构造部位上属扬子准地台西部之二级构造单元康滇地轴北段范畴。西部以小金河断裂为界与甘孜断褶带相邻，东部以石棉断裂、越西断裂为界与凉山拗褶带毗连，安宁河断裂带北段在境内呈近南北向延展，将本区分割为西部冶勒断块和东部小相岭断块。栗子坪水电站即跨越安宁河东支主干断裂及其所切割的冶勒断块和小相岭断块上。区内出露地层岩性主要为晋宁期石英闪长岩和澄江期花岗岩，三迭系上统至侏罗系下统砂页岩和第四系下更新统昔格达组砂泥质层（粉质壤土层）仅沿凹陷或断陷带零星分布。区内构造以南北向为主，并兼有北西向、北北西向、北北东向和东西向构造。地震基本烈度为Ⅷ度。4.1.3交通条件栗子坪水电站是南桠河流域第五级电站，位于石棉县栗子坪乡境内。电站厂房在栗子坪下游约2km处108国道侧，闸址位于南桠村，与冶勒水电站厂房尾水相衔接，厂、闸间距约8km。冶勒电站对外公路经过本工程大部分工区，在栗子坪桥左岸与108线国道相接。由108国道向北可至汉源、成昆铁路乌斯河车站、雅安、成都，南行可至泸沽、成昆铁路泸沽车站、西昌。电站对外交通较为方便。108线国道成都至西昌段为高速公路及二、三级公路，至2003年石棉至西昌改建完成后，本段将达到二级及以上公路标准，路基宽度8.5m，路面宽7.0m，水泥砼或黑色路面。108国道改扩中大部分现有桥梁未作改建，桥梁设计荷载汽-15级，挂车—80。冶勒水电站对外交通专用公路为山岭重丘三级公路，路基宽度7.5m，路面宽6.0m，最大纵坡8%，桥涵设计荷载汽-20，挂-150校核。本工程压力管道通过108线国道，为保证施工期108国道的交通运输，该段公路施工期需进行临时改线，临时改线公路长约640m。待压力管道安装完建，再恢复原有公路交通。4.1.4合同项目和工作范围4.1.4.1本合同应完成的主体工程项目和工作内容包括：本合同承包人应完成引水隧洞主洞(引)0+550.00~(引)5+950.00m和引水隧洞1#、2#施工支洞与主洞交点前20m支洞的施工，其主要工作内容包括石方洞（井）挖、临时支护、钢管安装、钢筋制安及混凝土衬砌和喷锚衬砌、灌浆、封堵门的制作及安装、支洞封堵和原型观测等项目的施工。（1）引水隧洞（引）0+550.00～（引）5+950.00段主洞以及部分支洞工程项目引水隧洞1#、2#支洞与主洞交点前20m支洞以及主洞的土石方明挖，石方洞挖，支护，砼浇筑，钢筋制安，回填灌浆，固结灌浆，1#、3#施工支洞检修门的制作与安装施工。（2）原型观测观测设备的验收、保管和场内运输；仪器的率定、安装、维护及施工期的观测和数据分析。（3）2#施工支洞封堵和灌浆4.1.4.2应完成的施工临时工程项目和工作内容（1）引水隧洞3#施工支洞的设计、土石明挖、石方洞挖、临时支护、钢筋制安及混凝土浇筑、喷锚衬砌和支洞封堵等项目的施工。（2）现场临时施工设施为满足现场施工所需的临时供电、供水、供风、通讯、混凝土拌制、钢筋加工、模板加工、仓库、办公及福利设施等临时设施的设计、施工、维护和管理。其中，施工用电由发包人提供电源接线点位置，从该电源接线点至施工现场的供电线路、降压变压器及其配电装置均由承包人自行设计、架设、安装与维护。（3）为满足施工需要的其它临时设施。（4）施工场地平整，渣场保护的设计、维护、管理，施工期污水处理、完工后场地清理和环境恢复等。（5）1#、2#、3#施工支洞道路及场内道路的维护和管理。（6）施工场地征用、搬迁和移民安置由发包人负责，但原有建筑物的拆除由承包人负责。4.2.编制说明4.2.1编制依据1.招标单位提供的招标文件、图纸及补充通知；2.踏勘现场所获得的有关资料；3.与本标工程相关的、现行采用的技术标准和规程规范及施工手册；4.国内、外已建类似工程的有关资料和经验；5.我方已承建类似工程的施工经验；6.业主对总工期的要求。4.2.2编制原则1.突出环保水保的原则本标段工程施工中，我们将严格执行ISO14000《环境保护体系》，采取积极、严密的环保、水保措施，将由于施工对生态环境带来的影响减低到最小程度。严格遵守国家有关动物保护、环境保护、文物保护、水土保持的法律法规以及地方政府对栗子坪水电站工程环境保护及水土保持的要求，加强环境保护和水土保持，同时切实做好施工中和完工后的绿化工作。2.安全第一的原则本引水隧洞工程围岩主要由石英闪长岩和花岗岩组成，安宁河断裂带内有炭质页岩、粉砂岩和泥岩出露，总体上以Ⅲ类围岩为主，Ⅳ、Ⅴ类围岩次之。安宁河东支断裂带及两侧影响带的工程地质及水文地质条件较复杂，岩体破碎，地下水活动强烈，围岩自稳能力及整体稳定性极差，易发生围岩变形失稳，成洞难度大；同时在石英闪长、花岗岩岩体中存在氡气、γ辐射等有害气体及放射源。因此施工中仍存在较大的安全隐患。针对上述情况，在施工组织设计编制中始终按照技术可靠、措施得力、确保安全的原则确定施工方案，严格执行ISO18000《职业安全管理体系》。特别是爆破作业安全、埋深较大地段防岩爆、氡气超标等情况，首先进行技术方案分析论证，在安全措施落实到位，确保万无一失的前提下组织施工。3.优质高效的原则为确保本项工程优质高效地完成，施工中将加强领导，强化管理。根据我公司在施工组织设计中明确的质量目标和工期目标，贯彻执行ISO9001质量体系标准，积极推广、使用“四新”技术。合理安排施工进度，实行网络控制，搞好工序衔接，实施进度监控。确保质量目标和工期目标的实现。4.方案优化的原则在施工组织过程中，对关键工序进行多种施工方案的综合比选，在技术可行的前提下，择优选用最佳方案。5.科学配置的原则根据本标段的工程量大小及各项管理目标的要求，实行科学配置。选派有施工经验的管理人员，上场专业化施工队伍，投入先进、精良的施工设备；确保流动资金的周转使用，做好建设资金的管理，做到专款专用，选用优质材料，确保人、财、物、设备的科学合理配置。6.合理布局的原则根据本标段工程的任务量和管理目标的要求以及地形地貌的特征，在临时工程的施工布置上，特别是对水、道路及各种场地的设置，充分利用业主征用土地，尽量减小临建规模，本着避免干扰、方便使用、优化设置的原则，合理布局，满足工程需要。7.文明施工的原则加强现场文明施工管理、统一规划各种生产、生活设施。材料、物资、机械设备的堆码、停放有序，各种标识、标牌、安全警示牌正规，做到路平、灯明、管线平直、场地清洁。4.2.3依据的技术标准和规范1.《建筑工程质量检验评定标准》GBJ301-88；2.《土方与爆破工程施工及验收规范》GBJ201-83；3.《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ202-83；4.《水利水电工程施工地质规程》DJ/T5102-1999；5.《爆破安全规程》GB6722-86；6.《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》SL47-94;7．《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DJ/T5099-1999；8.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001；9.《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94；10．《水工混凝土试验规程》SD105-82；11.《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-1999；12.《混凝土拌和用水标准》JGJ63-89；13.《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL25-92；14.《水工混凝土施工规范》SDJ207-82；15.《热扎钢筋》GB1499-84；16.《水利水电建设工程验收规程》SL233-1999；17.《安全监测技术规范》SDJ336-89；18.《钢筋焊接及验收规范》JGJ18-96；19.《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-92；20.《混凝土质量控制标准》GB50164-92；21.《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-92；4.3.隧洞开挖施工方法4.3.1工程特性本工程承担引水隧洞总长5400m，隧洞桩号0+550.00m～5+950.00m（其中2+098.712～2+236.237为倾角50º的斜井），隧洞坡度以斜井为界限，斜井进口上游i=0.003、斜井出口至下游i=0.00381；围岩类别以Ⅲ类为主，Ⅳ、Ⅴ类次之；Ⅲ类围岩断面为4.1×5.6m（宽×高）、衬厚20cm的马蹄形；Ⅳ、Ⅴ类衬砌为圆形，直径4.5m，衬厚分别为：Ⅳ类围岩40cm、Ⅴ类围岩60cm。安宁河东支断裂带采用钢管衬砌，长500m，内径4.0m，砼衬砌厚60cm。为完成本标段的工程内容，分别设计1#、2#及3#施工支洞，并于栗冶公路连接。1#及2#施工支洞已由我单位承担施工，3#支洞设计长度为529m，断面尺寸为4.5m×4.0m（宽×高）的直墙圆拱型。各施工支洞承担的主洞工程量见下表表4-1各施工支洞承担主洞工程量表项目单位1#2#3#支洞长度m376399529主、支洞交点桩号m1+657.6733+113.6965+294.253支洞坡度%0.670.270.5控制段长度上游1107.675877.459700下游578.5621480.557655.7474.3.2施工方法及资源配置根据本隧洞的施工条件和工程特点，拟采用钻爆法无轨运输施工方案，实施掘进（钻眼、装、运），支护（拌、运、锚、喷射砼）、砼衬砌（拌、运、灌、捣）一条龙机械化施工作业。在施工中贯彻“光面爆破是基础，锚喷支护保安全，围岩量测明情况，施工通风出效率”的工作思路。按“新奥法”施工技术组织施工，采用光面爆破。施工中