水電站引水隧洞斜井工程施工方案

xx水電站xx隧洞斜井工程施工方案一、工程概況1.1工程簡介xx水電站xx隧洞為跨越紫馬溝，在1#支洞下游與2#支洞上游之間設(shè)一處斜井，里程樁號(hào)為（隧）2+098.712～（隧）2+236.237，斜井長度為137.525m，斜井傾斜角度為50°，斜井上口高程為1978.523m，斜井下口高程為1887.741m。斜井設(shè)計(jì)斷面采用圓形斷面開挖，B1、B2型圓形襯砌斷面，襯砌采用C20砼，襯砌凈空斷面直徑為450㎝，Ⅲ、Ⅳ圍巖及Ⅴ類圍巖襯砌厚度分別為40㎝和60㎝。斜井布置見圖1。1.2工程地質(zhì)xx隧洞斜井段圍巖由晉寧期石英閃長巖組成，巖石弱～微風(fēng)化狀態(tài)，巖性致密堅(jiān)硬，地表測繪尚未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的斷層破碎帶分布，但次級(jí)小斷層及裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育的構(gòu)造裂隙有4組：°③N60°～80°E/SE或NW∠65～80°；④N60°E/SE∠20～30°(隨機(jī)分布)。裂隙間距30～60cm，延伸較長，裂面多粗糙閉合。斜井洞段總體上地下水活動(dòng)較弱，以滴狀滲水為主，但沿次級(jí)小斷層、局部裂隙密集帶地下水活動(dòng)較強(qiáng)。巖體呈次塊狀～鑲嵌碎裂狀結(jié)構(gòu)，以Ⅲ類圍巖為主，成洞基本可行，圍巖穩(wěn)定主要受斷層和上述①、②組陡傾角裂隙互相切割或與隨機(jī)分布的第④組緩傾角裂隙相互切割形成的不利組合塊體控制，有發(fā)生局部圍巖失穩(wěn)的可能。1.3主要工程量（預(yù)估）根據(jù)地質(zhì)資料分析，同時(shí)結(jié)合施工開挖情況，初步估計(jì)斜井所處地段各類圍巖長度，Ⅲ類圍巖為100m，Ⅳ類圍巖為25m,Ⅴ類圍巖為12.5m，據(jù)此估算斜井主要工程量（見下表）主要工程量表表1序號(hào)工程項(xiàng)目單位數(shù)量備注1石方井挖m334032砼襯砌m3890C203鋼筋網(wǎng)kg24422臨時(shí)支護(hù)4超前錨桿根425臨時(shí)支護(hù)5系統(tǒng)錨桿根1213臨時(shí)支護(hù)6噴砼m3283C207回填灌漿m7478固結(jié)灌漿m211009擴(kuò)挖m315010回填砼m3150C15二、施工方案選擇由于斜井施工人工鉆爆開挖安全問題十分突出，為保證斜井的施工安全，同時(shí)借鑒同類工程的施工經(jīng)驗(yàn)，擬采用反井鉆機(jī)導(dǎo)井法施工。先用LM－200型反井鉆機(jī)施工導(dǎo)井，再用人工鉆爆法二次擴(kuò)挖達(dá)到設(shè)計(jì)的開挖輪廓。鉆鑿Ф1.4m導(dǎo)井時(shí)，先鉆Ф216mm的導(dǎo)孔，直至導(dǎo)孔鉆透下水平巷道，將導(dǎo)孔鉆頭在此卸下，接上Ф1.2m的擴(kuò)孔鉆頭，再由下向上擴(kuò)孔，反拉形成Ф1.4m的導(dǎo)井。導(dǎo)井貫通后，擴(kuò)挖采用人工鉆孔裝藥，電雷管起爆，爆碴由導(dǎo)井滑至斜井下端平洞處，然后采用裝載機(jī)裝碴，自卸汽車運(yùn)輸至指定的棄碴場。三、反井鉆機(jī)導(dǎo)井施工方法3.1施工工藝流程（斜井導(dǎo)井開挖反井鉆機(jī)施工工藝流程見圖2）。斜井反井鉆機(jī)施工工藝流程圖圖23.2導(dǎo)井施工準(zhǔn)備（1）鉆機(jī)基礎(chǔ)施工①采用砼基礎(chǔ)，混凝土標(biāo)號(hào)不小于C25。②尺寸位置以鉆孔中心（井心）定位。并保持鉆機(jī)的地腳螺栓孔位置準(zhǔn)確。③混凝土上平面要平，凸凹變化不能超過3cm。（2）鋪設(shè)軌道混凝土基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，鋪設(shè)鉆機(jī)軌道，以便鉆機(jī)安裝。軌距為600mm或900mm。（3）供電由于反井鉆機(jī)要求供電負(fù)荷不能小于200kw，電壓380v。所以擬由1#支洞引入高壓線路至斜井口附近，增加一臺(tái)315KVA變壓器供反井鉆機(jī)施工用電。（4）供水鉆機(jī)供水由洞內(nèi)高壓水管供水。水的用途主要有：①配制泥漿。②冷卻水。導(dǎo)孔期間，循環(huán)使用；擴(kuò)孔期間，每小時(shí)約需5～8m3用于擴(kuò)孔冷卻鉆頭。（5）通風(fēng)反井施工期間，下部隧洞采用壓入式通風(fēng)，最大限度的將煙塵排出。（6）照明在鉆機(jī)和泥漿泵位置安裝碘鎢燈照明，以便正常工作。（7）鉆機(jī)安裝調(diào)試、試運(yùn)轉(zhuǎn)鉆機(jī)運(yùn)到現(xiàn)場后，進(jìn)行鉆機(jī)的安裝和調(diào)試，主要工作有：①接通所有電機(jī)電源，進(jìn)行短暫通電、觀察電機(jī)轉(zhuǎn)向。②接通鉆機(jī)泵車到操作車鉆機(jī)之間進(jìn)回油管路。③安裝機(jī)械手和轉(zhuǎn)盤吊。④鉆機(jī)調(diào)平、找正。⑤安裝下支撐和前后斜拉桿。⑥澆地腳螺栓孔。⑦接通冷卻水系統(tǒng)。⑧進(jìn)行泥漿泵調(diào)試、形成泥漿循環(huán)系統(tǒng)。3.3導(dǎo)孔鉆進(jìn)導(dǎo)孔鉆進(jìn)是反井鉆機(jī)施工的關(guān)鍵，它關(guān)系到鉆孔的質(zhì)量和成敗，必須嚴(yán)格控制導(dǎo)孔的孔斜率。導(dǎo)孔導(dǎo)向定位采用在鉆機(jī)安裝時(shí)調(diào)整好鉆機(jī)傾斜度及鉆桿方向，鉆進(jìn)施工中定期校正測量鉆機(jī)及鉆桿方向，確保精度。（1）鉆具布置，反井鉆機(jī)的鉆桿分為兩種，一種是普通鉆桿，長度1m；另一種為穩(wěn)定鉆桿，長度為0.5m。鉆桿的跟進(jìn)方式為開鉆2m后加一根穩(wěn)定鉆桿，鉆進(jìn)8～10m時(shí)再加一根，然后每鉆進(jìn)20m加一根。（2）鉆進(jìn)參數(shù)鉆進(jìn)參數(shù)選擇主要依據(jù)地層條件、鉆進(jìn)部位等多方面因素確定。一般按下表所示參數(shù)施工，在施工時(shí)根據(jù)不同情況予以調(diào)整。表2導(dǎo)孔鉆進(jìn)參數(shù)選擇表孔深/m鉆進(jìn)壓力(MPa)Ⅲ類圍巖Ⅳ類圍巖Ⅴ類圍巖1<501～41～41～3250～1004～63～62～53>1006～75～63～5（3）開孔鉆進(jìn)開孔鉆進(jìn)時(shí)，必須利用開孔扶正器和開孔鉆桿配合，慢速開孔，開孔深度3m；開孔后，將開孔鉆桿提出，洗擦上油后保存。（4）導(dǎo)孔鉆進(jìn)導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)各方面必須全力配合，必須做到以下幾點(diǎn)：①鉆進(jìn)前對泥漿泵進(jìn)行全面檢修，使其處于完好的狀態(tài)，必須保證泥漿泵排量充足。在鉆進(jìn)過程中，各班要對泥漿泵進(jìn)行必要的維護(hù)，白班要有1～2小時(shí)的時(shí)間對泥漿泵各主要易損部件進(jìn)行檢查，對磨損嚴(yán)重的部件進(jìn)行更換，使后兩班能夠正常鉆進(jìn)。②加強(qiáng)泥漿管理，保證泥漿參數(shù)良好。③對于導(dǎo)孔鉆進(jìn)返出的巖渣，及時(shí)清理，防止巖渣流入泥漿池；巖渣清理由人工和除沙泵共同完成。④一根鉆桿完成后，必須等孔內(nèi)的巖屑全部排出后，才能停泵接卸鉆桿。⑤導(dǎo)孔鉆透后，停止泥漿循環(huán)，但鉆機(jī)不能停轉(zhuǎn)，向始孔加清水，直到鉆機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，扭矩變化不大時(shí)才能停鉆。（5）測量復(fù)核導(dǎo)向孔施工完畢后，采用全站儀對斜井導(dǎo)向孔底端進(jìn)行復(fù)核測量。確保導(dǎo)向孔方向位置準(zhǔn)確，鉆孔偏斜率小于1.0%，且中心偏差不超過100cm，保證導(dǎo)井?dāng)U孔在斜井設(shè)計(jì)開挖輪廓線內(nèi)完成。3.4擴(kuò)孔鉆進(jìn)（1）拆導(dǎo)孔鉆頭接擴(kuò)孔鉆頭導(dǎo)孔鉆透后，將擴(kuò)孔鉆頭和導(dǎo)孔鉆頭拆卸工具運(yùn)到下口。通過電話上下聯(lián)系，上下配合拆下導(dǎo)孔鉆頭接上擴(kuò)孔鉆頭。形成出渣系統(tǒng)，開始向上擴(kuò)孔。（2）擴(kuò)孔鉆進(jìn)擴(kuò)孔開孔，當(dāng)擴(kuò)孔鉆頭接好后，慢速上提鉆具。直到滾刀開始接觸巖石，然后停止上提，用最低轉(zhuǎn)速(5～9rpm)旋轉(zhuǎn)，并慢慢給進(jìn)、保證鉆頭滾刀不受過大的沖擊而破壞，給進(jìn)一停下，等刀齒把凸出的巖石破碎掉，再繼續(xù)給進(jìn)。開始擴(kuò)孔時(shí)，下部設(shè)專人觀察，將情況及時(shí)通知操作人員，等鉆頭全部均勻接觸巖石時(shí)，開始正常擴(kuò)孔鉆進(jìn)。為保證鉆機(jī)和滾刀的使用壽命，一般將系統(tǒng)壓力限制在18Mpa之內(nèi)。擴(kuò)孔鉆進(jìn)提升力見下表。表3擴(kuò)孔鉆進(jìn)提升力表孔深/m鉆進(jìn)提升力/MPaⅢ類圍巖Ⅳ類圍巖Ⅴ類圍巖1<5015～1413～1212～11250～10014～1312～1111～103>10013～1211～1010～9此時(shí)始機(jī)的提升能力為720KN，扣除系統(tǒng)的壓力損失，提升能力680KN。鉆桿每根155kg，最大深度110m時(shí)，鉆桿重量17.5噸，水龍頭重量2.824噸，1.4m擴(kuò)孔鉆頭重2.825噸，鉆機(jī)的總提吊重量55噸。鉆頭按每把刀承受5噸壓力,鉆頭承受的鉆壓為30噸。在擴(kuò)孔過程中，當(dāng)巖石硬度較大，可適當(dāng)增加鉆壓，反之可以減少鉆壓。擴(kuò)孔時(shí)，要及時(shí)出渣，防止堵孔。擴(kuò)孔過程，也是拆鉆桿的過程，拆下的鉆桿要進(jìn)行必要的清理，上油帶好保護(hù)帽。（3）完孔當(dāng)鉆頭始至距基礎(chǔ)2.5m時(shí)，降低鉆壓慢速鉆進(jìn)，并認(rèn)真觀察基礎(chǔ)周圍是否有異常現(xiàn)象，如果有，則及時(shí)采取措施處理。慢慢的擴(kuò)孔，直至鉆頭露出基礎(chǔ)。（4）拆機(jī)將擴(kuò)孔鉆頭卡固在鋼軌上、拆掉鉆機(jī)的前后斜拉桿和各種油管,將主機(jī)車從鉆架上拆掉，將鉆架主機(jī)車和一些輔助設(shè)備拆下。將擴(kuò)孔鉆頭吊牢，將軌道拆掉，將鉆頭提出孔外，運(yùn)到井上；然后將操作車?yán)蟻?，再將泵車、油箱冷卻器拆下，分別運(yùn)到洞外。全部導(dǎo)井鉆孔工作結(jié)束。四、斜井?dāng)U挖施工方法4.1施工布置斜井?dāng)U挖采用鉆爆法施工。風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔、人工裝藥，非電雷管進(jìn)行控制爆破。擴(kuò)挖作業(yè)從斜井上口開始，從上至下進(jìn)行擴(kuò)挖。施工設(shè)備及材料的運(yùn)輸擬采用以下方式進(jìn)行：在上平段設(shè)一臺(tái)5T卷揚(yáng)機(jī)，隨擴(kuò)挖的加深，沿井壁內(nèi)側(cè)設(shè)兩道18Kg級(jí)鋼軌，作為運(yùn)輸臺(tái)車上下斜井的軌道。鋼軌固定采用在擴(kuò)挖完成的斜井壁打適量50cm長插筋，插筋采用錨固劑錨固，將鋼軌與插筋焊接的方式進(jìn)行固定。為確保施工作業(yè)面施工人員的安全，工作面施工時(shí)，將直徑為1.4m的導(dǎo)井設(shè)置鋼筋格柵封閉，同時(shí)井口周圍設(shè)鋼管圍欄。4.2斜井?dāng)U挖施工工藝（見下圖）圖3斜井?dāng)U挖施工工藝流程圖4.3鉆爆工藝導(dǎo)井直徑為1.4m，斜井?dāng)U挖時(shí)采用合理的爆破參數(shù)，嚴(yán)格控制爆破石渣塊度，否則因?qū)Ь睆接邢蓿菀装l(fā)生堵井。斜井?dāng)U挖除采用光面爆破技術(shù)外，還采取短進(jìn)尺、密布孔、多短起爆的措施。必要時(shí)，通過爆破試驗(yàn)確定鉆爆參數(shù)，試驗(yàn)時(shí)采用鋼筋格柵封閉導(dǎo)井，以檢查石碴的塊徑。擴(kuò)挖單循環(huán)進(jìn)尺一般為1～1.5m。鉆爆設(shè)計(jì)詳見斜井鉆爆設(shè)計(jì)圖（附后）。4.4測量放線在擴(kuò)挖前30m內(nèi)采用測量儀器準(zhǔn)確繪出開挖輪廓線、周邊眼輔助眼的位置。在擴(kuò)挖30m以后，采用激光準(zhǔn)直儀進(jìn)行導(dǎo)向測量及放線，每隔一定時(shí)間對準(zhǔn)直儀進(jìn)行校正其準(zhǔn)確性，防止準(zhǔn)直儀的移動(dòng)而造成偏向。每次測量放線時(shí)，對上次爆破效果檢查一次，并及時(shí)將結(jié)果反饋給技術(shù)主管和爆破人員；技術(shù)人員根據(jù)爆破情況，及時(shí)修正爆破參數(shù)，以達(dá)到最佳爆破效果。4.5鉆孔在斜井內(nèi)安裝鋼制爬梯，鉆孔人員從爬梯進(jìn)入井內(nèi)施工，鉆孔設(shè)備采用卷揚(yáng)機(jī)提升，軌行運(yùn)輸臺(tái)車運(yùn)輸；鉆孔采用YT28鑿巖機(jī)，鉆孔施工時(shí)注意以下事項(xiàng)：a.控制好周邊眼、輔助眼的位置、間距，不得隨意修改。b.準(zhǔn)確定位鑿巖機(jī)鉆桿，保證鉆孔位置誤差不大于5cm。c．同類炮眼鉆進(jìn)深度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，眼底保持在同一個(gè)斜面上。鉆孔過程中確保不同類炮眼沿井中心向井壁方向變淺，以保證爆破后開挖面形成一漏斗形狀，以方便扒碴。d.鉆孔作業(yè)時(shí)，先將中導(dǎo)井用鋼筋籠封閉，爆破作業(yè)時(shí)拆除，以保證作業(yè)安全。4.6裝藥爆破采用人工裝藥，裝藥前，仔細(xì)檢查炮孔的位置、深度、角度是否符合設(shè)計(jì)要求。裝藥時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥量施工。周邊眼采用間隔裝藥。裝藥時(shí)雷管管腳線必須短路，不能與金屬導(dǎo)體、水、巖石等接觸。已敷設(shè)好的爆破網(wǎng)路兩端，在未與下一部分導(dǎo)線聯(lián)接以前必須聯(lián)成短路。爆破網(wǎng)路聯(lián)接好后，吊出井內(nèi)全部施工設(shè)備及臺(tái)車，爆破人員由爬梯撤出斜井至平洞內(nèi)。為防止爆碴堵住斜井口，采用分次爆破，最后爆破周邊光爆孔。4.7斜井漏渣斜井?dāng)U挖按環(huán)形開挖斷面，選定微差爆破技術(shù)，形成自溜渣，在開挖面附近附以人工扒渣。采用斜井漏渣控制爆破塊度，導(dǎo)井不會(huì)出現(xiàn)堵井現(xiàn)象。爆破前，在斜井下端清除石渣。鉆孔裝藥及支護(hù)時(shí)，始終保證，導(dǎo)井上口鋼筋網(wǎng)封閉，保證作業(yè)時(shí)斜井上口人員無視差及危險(xiǎn)感。導(dǎo)井貫通后，擴(kuò)挖爆碴通過導(dǎo)洞滑至斜井下口，用裝載機(jī)裝碴，出碴車運(yùn)輸出碴，通過2#支洞運(yùn)出洞外。4.8斜井支護(hù)由于斜井施工的特殊性，隨開挖進(jìn)展，下部所受的安全威脅越大，因此與平洞支護(hù)相比，需相應(yīng)提高支護(hù)等級(jí)加強(qiáng)支護(hù)，以確保工程質(zhì)量及施工安全。斜井?dāng)U挖施工堅(jiān)持“一炮一支護(hù)”，爆破后及時(shí)清除松動(dòng)浮石，進(jìn)行安全支護(hù)。Ⅲ類圍巖：采取系統(tǒng)錨桿Φ25@150×150㎝L=2.5～3.0m及網(wǎng)噴C20砼10cm的支護(hù)措施。Ⅳ類圍巖：設(shè)系統(tǒng)錨桿Φ25@150×150cmΦ25@1.5m25@1.5mL=2.5～3.0m，考慮到井內(nèi)架設(shè)鋼拱架難度較大，且有效支護(hù)作用發(fā)揮不明顯，為此制安鋼筋網(wǎng)：環(huán)向Φ25@25cm（垂直洞軸線），向Φ18@25cm，噴10cm厚的C20砼支護(hù)，以增強(qiáng)支護(hù)抗力；Ⅴ類圍巖：爆破后及時(shí)噴5cm厚砼封閉腰頂拱圍巖，制安系統(tǒng)錨桿Φ25@100×100cmΦ25@1.5m25@1.5mL=2.5～3.0m，掛鋼筋網(wǎng)：環(huán)向Φ25@20cm（垂直洞軸線），縱向Φ18@20cm，噴20cm厚的C20砼支護(hù)。且每循環(huán)作業(yè)前，應(yīng)依托上一循環(huán)的支護(hù)體，以15°左右挑角制安超前錨桿Φ25@25~35cmΦ25@1.5m25@1.5mL=3.5m。支護(hù)前應(yīng)撬除松動(dòng)巖塊，支護(hù)體與巖面應(yīng)結(jié)合緊密。斜井井口2~3m段在完成開挖及噴錨支護(hù)后，澆筑1.0m厚的C20鋼筋砼圈梁鎖口，配雙層環(huán)向鋼筋Φ25@20cm（垂直洞軸線），縱向鋼筋Φ16@20cm。在斜井段井口位置布置一臺(tái)5t卷揚(yáng)機(jī)，隨開挖進(jìn)程在底板上鋪斗車運(yùn)行軌道，形成卷揚(yáng)機(jī)——斗車提升系統(tǒng)，主要用于施工設(shè)備和材料轉(zhuǎn)運(yùn)。設(shè)置安全擋（墻）板和護(hù)欄確保井內(nèi)施工安全，隨后再繼續(xù)向下擴(kuò)挖。五、勞力組織及施工機(jī)械項(xiàng)目部將組織有豐富斜井施工經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)管理人員及施工技術(shù)工人，投入斜井工程施工。同時(shí)安排我單位狀態(tài)完好的施工機(jī)械、設(shè)備投入本工程施工。5.1投入的機(jī)械設(shè)備主要施工機(jī)械設(shè)備見下表：主要機(jī)械設(shè)備表表3設(shè)備名稱型號(hào)單位數(shù)量備注導(dǎo)井施工反井鉆機(jī)LM200臺(tái)1泥漿泵臺(tái)1變壓器315KVA臺(tái)1斜井?dāng)U挖卷揚(yáng)機(jī)5T臺(tái)1鑿巖機(jī)YT28臺(tái)105臺(tái)備用空壓機(jī)1臺(tái)1噴錨機(jī)臺(tái)21臺(tái)備用斗車自制臺(tái)1裝載機(jī)ZL40B臺(tái)1運(yùn)輸車臺(tái)3激光指向儀臺(tái)2電焊機(jī)55.2勞動(dòng)力組織1)設(shè)置斜井施工專門管理機(jī)構(gòu)，施工技術(shù)管理人員在我項(xiàng)目內(nèi)部抽調(diào)。主要技術(shù)管理人員有指揮協(xié)調(diào)1人，技術(shù)人員2人，質(zhì)檢員1人，安全員1人，測量量測2人。2）反井鉆機(jī)導(dǎo)井勞動(dòng)力采取三班制作業(yè)，每班5人，導(dǎo)向孔施工期間每班包括鉆機(jī)操作工1名，泥漿泵工1名，電工1名，輔助工2名。擴(kuò)孔鉆進(jìn)施工期間每班安排鉆機(jī)操作工1名，電工1名，輔助工2名。反井鉆機(jī)施工共包括施工人員15名。3）斜井?dāng)U挖勞動(dòng)力斜井?dāng)U挖施工方法采用鉆爆法施工，導(dǎo)井漏渣，擬安排兩班鉆孔爆破人員，每班6人，負(fù)責(zé)斜井?dāng)U挖鉆孔、裝藥爆破；兩班扒渣、溜渣人員，每班4人，負(fù)責(zé)扒渣、溜渣；兩班噴錨人員，每班8人，負(fù)責(zé)錨噴支護(hù)；兩班鋼筋制安人員，每班3人，負(fù)責(zé)鋼筋制安施工及軌道安裝；同時(shí)包括卷揚(yáng)機(jī)司機(jī)2人，電工2人，壓風(fēng)機(jī)司機(jī)2人，共46人。六、施工工期計(jì)劃根據(jù)類似斜井工程施工經(jīng)驗(yàn)，反井鉆機(jī)安裝調(diào)試及導(dǎo)向孔施工時(shí)間1個(gè)月，自2005年6月1日至2005年6月30日；考慮鉆機(jī)拆除等工作，導(dǎo)井?dāng)U鉆施工安排1個(gè)月完成,自2005年7月1日至2005年7月31日；斜井導(dǎo)井施工共2個(gè)月。斜井?dāng)U挖施工，每排炮平均進(jìn)尺1.2～1.5m；每天約完成2個(gè)循環(huán)，則每天進(jìn)尺2.4～3.0m，綜合考慮不可預(yù)見因素對施工的影響，擬計(jì)劃安排每月進(jìn)尺70m，同時(shí)考慮斜井?dāng)U挖準(zhǔn)備時(shí)間，斜井?dāng)U挖2.0個(gè)月完成，自2005年8月1日至2005年9月30日。斜井施工開挖安排自2005年6月1日