水電站工程土石方開挖與支護施工方案

水電站工程土石方開挖與支護施工方案廣東xx水電站位于廣東省xx市境內(nèi)，裝機容量50MW，是一座利用xx水庫棄水進行主要由大壩、左岸輸水隧洞、地下廠房、地面開大(2)型。新建宏發(fā)水電站布置在大壩右岸下游，為單機單變的獨立系統(tǒng)。電站由xx水庫引水系統(tǒng)由電站進水口、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道組成，引水系統(tǒng)中心線總長室閘門槽中心線（樁號0+437.182）為界，前為壓力引水道，后為壓力管道。壓力引水道中心線長455.721m（其中引水隧洞長439.8鋼筋混凝土結構，內(nèi)設快速事故閘門，閘門門槽兼做阻抗孔。調(diào)壓井底下對應洞段為采用鋼筋混凝土襯砌。調(diào)壓井后漸變段末端至廠房上游側的管段為鋼襯段（樁號式，布置于大壩下游右岸約400m處。廠房縱軸走向為NE67059’11”，與引水壓力管道軸線由于廠區(qū)開挖會破壞原有灌溉渠，為保證下游灌溉，采用隧洞+箱涵+U型槽接上下游渠道，總長為96.04m。隧洞為圓拱直墻斷面，凈高3.4m、凈寬2.2m，圓拱中心本工程為Ⅱ等大(2)型工程，其主要建筑物如引水系統(tǒng)建筑物、廠房系統(tǒng)建筑物為2級，次要建筑物如灌溉引水涵洞、排洪涵為3級，臨時建筑物為4級。工程于2011年3工程區(qū)位于xx市東面xx~xx山的中南部，屬粵北中低山丘陵區(qū)，地勢自北東向南西傾斜，山脈多為北東—南西向展布，山體較雄厚，植被茂盛。含燧石結核的生物石灰?guī)r、隱晶質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)巖、細霞群（Edn）礫巖及粉砂巖；第四系（Q）坡積、坡洪積、沖洪積層砂質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35s，相應地震基本烈度為6度。風化，基礎為弱風化巖，工程地質(zhì)條件較好。洞臉邊坡為順向山坡坡度，加之該段斷層裂隙發(fā)育，巖體破碎，穩(wěn)定性差，應膠結較差,傾向反坡向，對洞臉邊坡穩(wěn)定影響不大，對隧洞圍巖穩(wěn)定有一隧洞圍巖為弱風化狀，上覆弱風化巖厚度0m~40m，巖體破碎，夾有全-強風化夾層，巖石多全風化及弱風化巖，陡傾角裂隙發(fā)育，巖石破碎，坡，地層為中緩傾角，小于山坡坡度，該段多為風化土邊坡處理措施。調(diào)壓井圍巖分類從上向下為：0m~17mⅤ類圍巖；17m~低于隧洞底板高程41.5m，由于大壩右岸山體單薄，三面臨空，裂隙極發(fā)育，巖體破碎，引水隧洞的爆破開挖，對大壩原有防滲效果可能會產(chǎn)生一定不利影坦，右側沖溝有一定水量，需做好排水措施。廠房后邊坡地理互相切割，巖體被切割成塊體，有少量不穩(wěn)定巖塊，廠基所以施工中應注意做好邊坡支護和清除不穩(wěn)定體廠址上覆坡積層較薄且分布范圍小，地面多為弱-強風化千枚狀砂巖及千枚巖，巖質(zhì)較堅硬，完整性一般，承載力較高，斷層規(guī)模較小環(huán)形開挖預留核心土法開挖。隧洞口段圍巖堆積計該段拱頂部分采用Φ25mm錨桿超前支護。進洞水實施，以保證進洞安全。灌溉洞在施工之前先現(xiàn)場監(jiān)控量測項目，能為掌握圍巖力學形態(tài)變化、而達到優(yōu)化設計、指導施工、預報險情的目的，為隧道最終在灌溉隧洞出口方向沖溝外側平整場地，布置一臺22m3/min空壓機，在其旁邊設20m3蓄水池一座。從xx電站生活區(qū)往空壓機處架設一條開挖用電，并在該處設配電房。待引水隧洞的水溝上方。隧洞底部設置施工道路，洞內(nèi)排水在工支洞及引水隧洞，調(diào)壓井采用裝載機及自卸車小導管或Φ25砂漿錨桿，系統(tǒng)錨桿為φ25組合注本工程土石方開挖工程約21萬m3，主要集中在引水隧洞與進水口、調(diào)壓井、發(fā)電廠房及永久交通工程部位。土石方明挖施工時將開挖順序為：施工道路及集渣平臺修建?場地清理?土方開挖?石方鉆爆開挖?保護施工前測量放出設計開挖邊線，對開挖范圍內(nèi)原始斷面，確定開挖及清理范圍，人工配合液壓反鏟清挖開口邊線外做好排水溝。清理的植被、雜物，表土等，按監(jiān)理渣平臺，裝載機挖裝，20t自卸汽車運輸棄渣。下入工作面，反鏟直接挖裝或配合推土機推集，裝載機挖分層開挖，按鉆孔、爆破、出渣等各道工序依次工作面平整推渣至集渣平臺反鏟挖裝推渣至集渣平臺反鏟挖裝測量放線、布孔裝載機挖裝鉆機鉆孔裝載機挖裝自卸車運輸棄渣自卸車運輸棄渣裝藥、爆破下一循環(huán)下一循環(huán)高差而定，兩層馬道間預裂一次成形。梯段開挖出渣分層高度為4～6m。采用微差爆破，對邊坡破壞，爆破孔與預裂孔間設一排緩沖孔。爆集渣平臺以上高程采用反鏟甩渣或推土機推為確保建基面不遭受破壞，臨近馬道及明渠底板預留1.5m厚的建基面保護層。在建基面開挖過程中，若出現(xiàn)斷層裂隙帶、軟弱夾層時，將水平預裂孔抬高30cm并適當減少將表面虛渣甩至大面運出。保護層開挖時要嚴格控制挖邊線放出，由技術人員按照設計間排距布出孔位，針對本工程土石方開挖高差較大，預裂面面3）隨著鉆進深度的增加，根據(jù)孔內(nèi)巖石地質(zhì)（巖粉）情況及時調(diào)整鉆進速度，盡量宏發(fā)水電站灌溉隧洞，發(fā)電引水洞，調(diào)壓井是本水電站的控制性工程。本工程包括49.743m的灌溉洞，509.855m的發(fā)電引水洞（不含施工支洞）k0+381.041--k0+417.882里程段，分別處于半徑為50m，50m，40m的平面圓曲線上，其余位于直線段，調(diào)壓井位于k0+438.987,上段30m直徑為24.5m，下段3055m，引水隧洞出口處標高約12m，調(diào)壓井頂面標高75m，具體如下：施工測量放樣60min→鉆孔180min→清孔裝藥30min→爆破30min→通風排煙施工測量放樣60min→鉆孔240min→清孔裝藥90min→爆破30min→通風排煙50min(平調(diào)壓井施工3—5m深度范圍內(nèi)全斷面開挖，通過挖掘機配合自卸車出碴；5—40m深度范圍內(nèi)采取先開挖小斷面溜碴導洞與施工支洞貫通載機配合自卸車出碴；40—60m深度范圍內(nèi)全斷面向下開挖，卷揚機提碴。具體時間安排根據(jù)我單位的實際施工水平，結合水工隧洞的驗收評定標準，確定施工誤差為5cm，基礎上，再增另5cm。IV級圍級根據(jù)設計要求考慮變形量。III洞口段施工原則：環(huán)形開挖、短進尺、及時支護、順序施工。洞身III、IV級圍巖、均采用全斷面開挖施工，每循環(huán)進尺按2.5—5m，在開挖完成后，打系統(tǒng)錨桿，掛鋼筋網(wǎng)進口段由于巖石強度低，V級圍巖采用中空五眼掏槽法，IV級圍巖采用楔形掏槽，拱頂輪廓采用光面爆破。V級圍巖眼底和眼孔距輪廓線均10cm。IV級圍巖眼底和眼孔距輪廓線均5cm。III級圍巖采用全斷面開挖，采用六眼錐形掏槽，掏槽眼較輔助眼超深10cm和15cm，周邊眼超深5cm，周邊眼孔沿開挖輪廓線布設，孔炸藥的選?。涸跓o地下水或地下水極少的情況下，采用普通2號巖石銨梯炸藥，在地下水較多地段，采用乳化炸藥。在光爆孔預裂孔中選用1號巖石硝銨炸藥加工成的直徑20mm，長度630mm藥卷，硝銨炸藥加工成的直徑25mm、長度165藥卷，重量0.07kg。炮炮眼間距E：上部采用光面爆破，由現(xiàn)場地質(zhì)條件，參考以往工程實例以及經(jīng)驗值炮周邊眼密集系數(shù)K=E/W=0.4/0.6=0.67，此值合適。既光爆層厚度選用0.6米符合設計裝藥結構：采用不藕和裝藥，即裝藥直徑不小于炮眼直徑，不藕和系數(shù)為42/20=2.1巖結束，清理炮眼裝藥的時候，對和設計要求所節(jié)裝藥長度和炮眼的裝藥量，總體原則是：當偏向輪藥卷直徑32mm，孔徑42mm，堵塞長度100cm，裝藥孔間距由現(xiàn)場地質(zhì)條件，巖石性質(zhì)以及參考類裝藥長度分別為0.45/0.07）*15=96.4cm孔深L=3米孔徑=42mm炸藥單耗q=0.8kg/孔間距由現(xiàn)場地質(zhì)條件，巖石性質(zhì)以及參考類似裝藥長度分別為0.75/0.07）*15+15=176cm不藕合系數(shù)分別為1.68和2.1?？咨頛=4.5米孔徑42mm炸調(diào)壓井施工3—5m深度范圍內(nèi)全斷面開挖，通過挖掘機配合自卸車出碴；5—40m深度范圍內(nèi)采取先開挖小斷面（直徑2m左右）溜碴導洞與施工支洞貫通，后擴幫的方式施工，裝藥爆破排險未達到設計尺寸達到設計尺寸測量檢查鉆孔裝藥爆破排險未達到設計尺寸達到設計尺寸測量檢查鉆孔本工程初期支護包括系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射砼和U型鋼架或格柵鋼架，依據(jù)地質(zhì)情況分別設置。初期支護緊跟開挖面及時施作劑、飲用水：根據(jù)試驗確定的配合比，噴砼初凝時間不大于5分鐘，終凝時間不大于10分（1）風壓：風壓一般控制在0.10~0.20Mpa之間，作業(yè)時應根據(jù)實際情況作出相應調(diào)（3）噴射角度和距離：噴嘴與巖面的角度，一般應垂直于巖面。但噴邊墻時宜將噴（6）噴射順序：先墻后拱，自上而下；若巖面凸凹不平，應先噴凹處找平，然后向上噴射。噴射時噴嘴料束呈旋轉軌跡運動一圈2）中空錨桿：將φ25中空注漿錨桿插入錨孔4）注漿：開動注漿機，注漿壓力達0.5~1.0MPa,并鋼筋網(wǎng)與受噴面的間隙以3cm左右為宜，砼（1）施工方法：現(xiàn)場加工小鋼管，噴砼封閉巖面，用鑿巖機鉆孔后施入小導管至巖（3）小導管端部應與鋼架聯(lián)接，與系統(tǒng)錨桿配合使用，以形成棚架支護體系，超前砌混凝土之前，要進行隧洞中線和水平測量，檢果噴砼后斷根據(jù)隧洞中線的標高及斷面設計尺寸，測量確定襯砌2）拱架應立于穩(wěn)固的地基上。本工程采用下設兩層枕木，其上再設兩根50鋼軌作為3）拱架的架設要牢固穩(wěn)定，保證其不產(chǎn)生過量位移。拱架立好后還應對其穩(wěn)定性進4）擋頭模板應同樣安裝穩(wěn)固，擋頭板常用木板加工，現(xiàn)場拼鋪，以便于與巖壁之間砼或砂漿，接著按分層20cm澆筑第二層、第三層，厚度達到50cm時查脫模砼凝固是否合適。第四層澆筑后滑升9～12cm，繼續(xù)澆筑第五層，第五層澆筑后滑載情況下作全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，待一切無流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺，并能留出1mm左滑模正?；鶕?jù)現(xiàn)場施工情況，確定合理的滑升速度，按正?；看伍g隔約2小面用原漿壓平或修補，如表面平整亦可不做修對滑模砼要求固身初凝時間8至10小時。所謂固身初凝是達不到初凝但又不流淌。即下料采用泵管沿EL935環(huán)型棧橋運輸，然后掛MYBOX溜筒進行垂直運輸至工作平臺上不得欠振或過振。振搗以混凝土粗骨料不再顯著下沉，工中注意泵管或溜槽不能和模板、鋼筋接觸，邊下料邊軸器振搗，靠近鋼筋或保護層的地方用Φ50軟軸振搗器進行振搗，振搗頭遠離豎向鋼筋振搗過程中，振搗器的移動距離不超過其有效半徑的1.5倍，保持振搗頭垂直，并插入下層混凝土的厚度不少于5cm，順序、次序、方向一致，以保證上下層混凝土充分結合，避3m厚井筒砼、2m厚井筒砼、1m厚井筒砼施工最大綁扎鋼筋量為豎筋的1/4和3～4層環(huán)向鋼筋，通過方案比較和經(jīng)濟比較，D32、D28、D36鋼筋采用直螺紋套筒連接，D18鋼筋采用焊接連接或搭接。根據(jù)滑模施工需要，外層鋼筋下料長度為4.5m,內(nèi)層鋼筋下料長度為9m，環(huán)向鋼筋下料長度為9m。外層豎筋第一層布置時，同一截面接頭不超過鋼筋數(shù)量的50%，且其外露于砼面長度不超過1.5m,便于滑模安裝。外層鋼筋第二層布置時,同一截面接頭不超過鋼筋數(shù)量的25%，每三層及以后各層鋼筋下料長度均為4.5m,同一截面接頭不超過鋼筋數(shù)量的25%，這樣可減少砼澆筑過程中同步加工鋼筋的數(shù)量，避免鋼筋加工影響滑模滑升時間，并減少工作盤上觀察模體偏移，在工作盤上任選兩個垂直方向上距中心等距離設4參照點，用細鋼絲懸吊重錘至阻抗板表面，阻抗板上相應投影點設4個阻抗器，阻抗器可用50cm高廢油桶裝30cm高廢機油制成，每滑升一個升程（20cm滑模的豎直方向的偏差采用兩個方向上水平管控將該預埋件的錨墊板250×150×10mm拔開，使其露出（2）注意對稱灌筑，兩側同時或交替進行，以防未凝混凝土對拱架模板產(chǎn)生偏壓面（5）襯砌的分段施工縫應與設計沉降縫、伸縮縫及設備洞位置統(tǒng)一考慮，合理確定（3）回填灌漿，采用風鉆在臺架鉆孔。在雙層鋼筋襯砌段、鋼板襯砌段及施工支洞封堵段應預埋灌漿管?；靥罟酀{孔（管）位置與設計孔位二序孔為灌注1:1和0.6:1（或0.5:1）兩個比級的水泥漿，空隙大的部位灌注水泥砂漿，最大壓力1.5Mpa，排量50L/min，電機功率2.2KW或采用HB8-3型灌漿機，最大工作壓力40～80轉/min。立式攪拌機結構簡單，放（7）隧洞頂部倒孔灌漿結束后，先關閉孔口閘閥后再停機，孔內(nèi)無反漿即可拆除孔（1）固結灌漿的主要目的是對隧洞襯砌以外一定范圍內(nèi)的圍巖進行注漿，使注漿范2）對較深層的圍巖進行灌漿，需要克服較大的注漿3）高壓固結灌漿是在先做好回填灌漿，在作常規(guī)固結灌漿，待襯砌與圍巖形成較強后壓有水孔的原則進行。根據(jù)降水漏斗的原理3）采用制漿能力為3m3/h的立式灰漿攪拌機，注漿機擬用KBY-50/70型注漿泵，壓力（5）沖孔：固結灌漿前應對孔壁和裂隙進行沖洗，可用壓水沖洗的方法直至回水澄清并延續(xù)10分鐘即可，沖洗壓力不宜大于（6）壓水試驗：壓水試驗的目的在于測定圍巖吸水性，核定圍巖的滲透性。為灌漿時選取泵量，泵壓及漿液濃度或配方提供依據(jù)，同況。固結灌漿前，選擇有代表性的孔作壓水試驗，壓水試驗孔數(shù)為總孔數(shù)的50%，壓水試驗壓力可采用0.3Mpa逐漸增大至規(guī)定壓力，在規(guī)定的壓力下，每5分鐘測一次壓入流量，滿足下列條件之一，試驗即可結束，且以最2）確定合適的灌漿壓力。從理論上講是很困難的，因為影響因素較多。如地質(zhì)及水①一次升壓法：灌漿開始后在較短時間內(nèi)將壓力升到設計規(guī)定值，并保持至注漿結束。在規(guī)定壓力下每一級濃度漿液的累計吸漿②分級升壓法：灌漿過程中將規(guī)定壓力分為2～3個階段采用三階段可選用0.4p、一般采用一次升壓法，但當圍巖滲漏大，或者3）固結灌漿漿液濃度應遵循由稀到濃，逐級變換的原則。漿液的變換，是在同一濃度采用下注漿持續(xù)一定時間后壓入量達到一定數(shù)量而灌漿壓力回吸漿量均無顯著改變時即可加濃一級。若加濃后壓力顯著增大（在規(guī)定壓力下4）固結灌漿一般應連續(xù)進行，若因固結中斷必須馬上處理，在30分鐘內(nèi)恢復灌漿，超過30分鐘應進行鉆孔沖洗。當灌注最濃一級漿液（8）封孔：全孔灌漿工作完成后，排除孔內(nèi)稀漿，即時封孔可直接用干硬性水泥砂2）高壓固結灌漿以壓水試驗成果、灌漿前后物探成果、灌漿有關施工資料為主并結4）圍巖破碎、節(jié)理發(fā)育、斷層帶、施工故障文地質(zhì)特征及巖石力學反應出一征兆。根據(jù)工安全，防治隧洞塌方。特殊和不良地質(zhì)，如斷層及破（1）水文地質(zhì)條件的變化，如干燥的圍巖突然出水、地下水突然增多、水質(zhì)由清變并繼續(xù)增大時，說明圍巖仍在發(fā)生變形，處于（1）做好超前地質(zhì)預報工作。根據(jù)地質(zhì)預報情況及時修正施工方案，尤其是施工開挖接近設計探明的富水、富泥及斷層破碎帶時，要