1#2#尾水主洞开挖与支护施工方案.docx
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1#2#尾水主洞开挖与支护施工方案
中国水利水电第六工程局有限公司荒沟抽水蓄能电站工程
项目部文件
SD6/BCC-C2(技术)[2015]第011号
关于呈报《1#、2#尾水主洞开挖及支护施工方案》的函
中国水利水电建设工程咨询北京有限公司荒沟抽水蓄能电站工程监理部:
我部依据贵部要求,已完成了《1#、2#尾水主洞开挖及支护施工方案》的编制,现呈报贵部,请予以审核、批准。
附件:
1#、2#尾水主洞开挖及支护施工方案
中国水利水电第六工程局有限公司
荒沟抽水蓄能电站工程项目部
2015年7月28日
拟稿:
审核:
签发:
黑龙江荒沟抽水蓄能电站输水发电系统土建及金属结构安装工程
1#、2#尾水主洞开挖及支护施工方案
中国水利水电第六工程局有限公司
荒沟抽水蓄能电站工程项目部
2015年07月28日
批准:
审核:
编制:
2、1#、2#尾水主洞钻爆开挖、支护图
1#、2#尾水主洞开挖及支护施工方案
1、概述
1.1工程简介
1#尾水主洞全长1069.46m,2#尾水主洞全长1045.61m,从尾水岔管至下水库进/出水口为尾水主洞,尾水主洞轴线方位角为NE41°,两洞中心间距为30m,1#、2#尾水主洞轴线方位角经平面转弯分别于尾Ⅰ0+802.00m、尾Ⅱ0+744.04m处变为NE75°。
其中尾Ⅰ0+000.00~尾Ⅰ0+090.00m隧洞底坡为0,中心线高程为EL130.55m,尾Ⅰ0+090.00~尾Ⅰ1+009.46m隧洞底坡为0.065,中心线高程由EL130.55m升至190.00m,尾Ⅰ1+009.46m~尾Ⅰ1+069.46隧洞底坡为0.05,中心线高程由EL190.00m升至193.00m;其中尾Ⅱ0+000.00~尾Ⅱ0+090.00m隧洞底坡为0,中心线高程为EL130.55m,尾Ⅱ0+090.00m~尾Ⅱ0+985.61m隧洞底坡为0.066,中心线高程由EL130.55m升至190.00m,尾Ⅱ0+985.61m~尾Ⅱ1+045.61隧洞底坡为0.05,中心线高程由EL190.00m升至193.00m。
尾水主洞内径6.70m,全部采用钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度0.6m。
单条尾水主洞分上、下游两段进行开挖,上游段待6#施工支洞开挖完成后进入开挖尾水岔管至尾水调压室底洞,下游段待1#施工支洞交面后进入尾水主洞下游开挖至尾水主洞出口岩塞前端。
1.2施工条件
1.2.1水文气象
荒沟抽水蓄能电站地处寒温大陆性季风湿润气候区,夏季炎热多雨,冬季漫长寒冷,多年平均气温3.2℃;多年最高气温37.5℃;极端最低气温-45.2℃;多年平均降雨量572.7mm,多年平均蒸发量550.4mm,一次降雨历时主要集中在3天内。
多年平均风速2.6m/s,最大风速24m/s,多年最大冻土深1.91m。
1.2.2工程地质条件
桩号尾Ⅰ0+000.00m~0+258.87m:
围岩为新鲜白岗花岗岩,岩质坚硬、完整。
节理不发育,此段围岩基本稳定,属II类围岩,断层部位为IV类围岩。
桩号尾Ⅰ0+258.87m~0+344.87m:
围岩为新鲜白岗花岗岩,通过有7条陡倾角小断层,宽0.1m~0.6m不等,宽者为1.2m,受之影响,岩体完整性及稳定性皆较差,须加强支护。
该段属IV类围岩。
桩号尾Ⅰ0+344.87m~0+526.98.05m:
上覆岩体厚约290m~300m。
围岩为新鲜白岗花岗岩,岩质坚硬、岩体较完整,节理与洞轴呈大角度斜交,此段围岩基本稳定,属II类围岩,断层部位为IV类围岩。
桩号尾Ⅰ0+526.98m~0+802.00m:
围岩为微风化~新鲜白岗花岗岩,岩质坚硬,节理较发育,岩体完整性较差。
段内通过有f18、f19两条中、陡倾角断层和f16、f17、f20三条缓倾角断层,走向与洞轴斜交或小角度斜交,宽0.1m~0.5m,其中f19宽约1m~2.5m。
上述断层通过地段,易构成不利组合,出现岩体失稳,须加强支护。
该段岩体稳定性较差,属III类围岩,断层部位为IV类围岩。
桩号尾Ⅰ0+802.00m~0+923.87m:
围岩为微风化白岗花岗岩,岩体较完整,节理走向与洞轴斜交,f15缓倾角断层在顶拱以上15m~20m出露,与f13断层易构成不利组合,对顶拱围岩稳定不利,须及时采取支护措施,此段围岩基本稳定,属III类围岩,断层部位为IV类围岩,。
桩号尾Ⅰ0+923.87m~1+069.46m:
距洞顶3m~6m处隐伏有F44缓倾角断层,该断层走向、倾向、倾角皆变化较大,若该断层一旦于洞身出露,将对洞顶岩体稳定构成威胁。
该段属IV类围岩,断层部位为IV类围岩。
1.3主要工程量
编号
项目
单位
工程量
备注
1
石方洞挖
m³
104800
2
喷混凝土
C25
m³
410
3
锚杆
C22mm,L=4.5m
根
980
砂浆标号M30,入岩深度3.7m
注:
以上工程量均为设计量,现场以实际发生量计。
2、编制依据
(1)荒沟抽水蓄能电站输水发电系统土建及金属结构安装工程(C2标)施工招投标文件;
(2)荒沟抽水蓄能电站输水发电系统土建及金属结构安装工程C2标引水系统土建工程施工合同;
(3)现行国家水利水电工程施工规范以及其他有关水工及机电设备施工。
序号
名称
执行编号
备注
1
《爆破安全规程》
GB6722-2011
2
《水电水利工程爆破施工技术规范》
DL/T5135-2001
3
《水电水利工程施工作业人员安全技术操作规程》
DL/T5373-2007
4
《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》
DL/T5099-2011
5
《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》
DL/T5148-2012
6
《水电水利工程施工通用安全技术规程》
DL/T5370-2007
7
《水工混凝土施工规范》
DL/T5144-2014
8
《水工混凝土钢筋施工规范》
DL/T5169-2013
9
《水电水利锚喷支护施工规范》
DL/T5181-2003
10
《混凝土结构工程施工质量验收规范》
GB50204-2002
11
《通用硅酸盐水泥》
GB175-2007
12
《水工混凝土外加剂技术规程》
DL/T5100-1999
13
《水工混凝土试验规程》
DL/T5150-2001
14
《水工混凝土砂石骨料试验规程》
DL/T5151-2014
15
《水工混凝土配合比设计规程》
DL/T5330-2005
16
《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准第一部分土建工程》
DL/T5113.1-2005
17
《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》
DL/T5055-2007
18
《混凝土拌和用水标准》
JGJ63-89
19
《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》
JGJ52-92
20
《普通混凝土配合比设计规程》
JGJ55-92
21
《建筑工程冬期施工规程》
JGJ104-2011
22
国家电网公司基建质量管理规定
国家电网基建[2011]1759号
23
《进一步提高工程建设安全质量和工艺水平工作方案》附件《提高工程建设安全质量和工艺水平110项重点措施》
新源基建[2011]415号
24
《施工工艺示范手册》
2011版
25
《水电水利工程施工地质规程》
DL/T5109-1999
26
《水电站基本建设工程验收规程》
DL/T5123-2000
27
《水电水利工程施工安全防护设施技术规范》
DL/T5162-2013
28
《水电水利工程施工测量规范》
DL/T5173-2012
29
《水电水利工程物探规程》
DL/T5010-2005
30
《水电水利工程岩石试验规程》
DL/T5368-2007
31
《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》
DL/T5389-2007
32
《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程》
DL/T5125-2009
33
《水电水利工程锚杆无损检测规程》
DL/T5424-2009
34
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》
GB50086-2001
35
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》
GB50202-2002
36
《混凝土拌和用水标准》
JGJ63-2006
37
《水利水电工程施工组织设计规范》
SL303-2004
(4)根据荒沟抽水蓄能电站工程设计图纸尾水隧洞开挖图(1/3、2/3、3/3)。
3、施工平面布置
3.1施工风、水、电布置
施工所用风、水、电布置根据业主提供的条件及结合施工强度进行布置。
3.1.1施工供风
空压机站主要用风设备明细表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
单台风量(m3)
风量(m3)
备注
1
手风钻
YT-28
台
15
3.5
52.5
2
混凝土喷射机
HSP-7
台
2
10
20
3
总风量
74.5
根据施工组织设计手册压缩空气需要量计算:
Q=K1K2K3∑nqK4K5
Q---压缩空气需要量m3/min
K1----考虑空气压缩机效率取1.05
K2----管路漏气修正系数取1.1
K3----高程修正系数取1.0
n----在一个班内工作的相同规格的风动机具台数
q----一台风动机具耗风量m3/min
K4---各种风动机具工作系数
K5---风动机具磨损系数取1.15
在1#施工支洞桩号0+600处右侧设置4台20m³/min空压机(扩挖尺寸长14m,高5m,宽5m),1#尾水主洞长约为1069.46m,供风压力损耗为7kgf/cm²-0.8=6.2大于5kgf/cm²,经计算满足供风要求,考虑到供风的损耗,共设4台20m3/min电动无基础空压机,其供风能力为80m3/min,可以满足1#、2#尾水主洞内开挖及支护的施工用风。
施工供风主要设备及材料
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
电动空压机
ML110(20m3)
台
4
无基础110KW
2
供风管
DN200
m
1000
钢管
3
供风管
DN150
m
1000
储气罐
4m3
台
4
3.1.2施工供水
在通风洞洞内桩号:
0+180的位置设置分水阀,一条供水管路DN75长度为600米,由1#施工支洞引水至一个5t水箱(桩号0+600),用水量估算为:
8.4m3/h,选用一台QW50-25-32-5.5水泵由分水器供水,满足1#、2#尾水主洞开挖支护的施工供水要求。
施工供水主要设备材料表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
水泵
QW50-25-32-5.5
台
2
备用1台
2
供水管
DN75钢管
m
1800
3
供水管
Φ25mm塑料
m
200
4
水箱
钢制
t
5
3.2施工通风及排水系统
3.2.1施工通风
在通洞洞口设置一台SDFB-N012.5型风机,电机功率2×75KW。
采取压入式通风方式,主通风管采用直径为1.5m通风筒,通风洞与1#施工支洞交叉处,通风洞洞内桩
号0+180m的位置,通风管延伸1#施工支洞桩号:
0+645处增加2台K45-6-13型轴流式隧道通风机接力通风,电机功率37KW,风筒引至1#尾水和2#尾水工作面,在交叉部位设置钢制三通。
距离开挖工作面100m,采用直径1.2m柔性风筒供风,满足1#、2#尾水主洞开挖支护的施工排风要求。
施工通风主要设备及材料表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
轴流通风机
SDFB-N012.5(2*75kw)
台
1
2
通风机
K45-6-13(37kw)
台
2
3
通风管
Φ1500mm
m
1850
柔质
3.2.2排水系统
1#、2#尾水主洞工作面的施工废水、渗水排水,排水管路由工作面集水坑经1#施工支洞集水井、集水池再经过通风洞将水排至洞外污水沉淀池内后经沉淀处理后利用。
集水池布置在1#施工支洞桩号:
0+450左侧开挖长20m*宽2m*深3m,为3#泵站布置二台DA1-125-2多级水泵(流量144m3/h,扬程57m电机功率31.2KW),配DN125钢管用法兰连接长度约630米。
集水井布置在1#施工支洞与1#尾水主洞交叉处,在1#施工支洞左侧开挖200cm×200cm×200cm(长宽深)集水井,集水井内放置WQ15-20-2.2排水泵(2台),排水支管采用DN50PVC塑料管长度约250米。
集水坑布置在1#、2#尾水主洞工作面开挖尺寸:
50cm*50cm*200cm(长宽深)集水坑内布置WQ15-20-2.2排水泵2台,排水支管采用DN50PVC塑料管长度约:
1000米。
将水抽至集水井,然后再抽至集水池由3#泵站通过通风洞将水排至洞外污水沉淀池内后经沉淀重复利用。
3.2.3施工供电、照明
洞内主要用电设备如下表所示:
尾水主洞施工用电设备明细表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
额定功率(KW)
功率(KW)
备注
1
供风设备
(1)
空压机
20m3
台
4
110
440
2
通风设备
(1)
轴流风机
SDFB-N012.5
台
1
150
150
2×75kw
(2)
接力风机
K45-6-13
台
2
37
74
37kw
3
支护设备
(1)
混凝土喷射机
HSP-7
台
2
7.5
15
4
给、排水用电
(1)
潜水泵
QW50-25-32-5.5
台
1
25
25
(2)
多级水泵
DA1-125-2
台
2
31.2
31.2
(3)
排污泵
WQ15-20-2.2
台
4
8.8
8.8
5
照明用电
项
1
20
20
6
其他机械用电
项
1
20
20
7
总功率
784
考虑到设备不同时使用,所以设备总用电负荷累计约为784kw,在通风洞洞口布置2台300KW、2台200kw柴油发电机,作为1#、2#尾水主洞开挖施工用电,时段2015年7月1日至2015年10月31日,以后作为临时停电应急电源。
业主供电系统完成后,1#、2#尾水主洞的施工供电,通过高压电缆经过通风洞内桩号:
0+175处的高压开关柜,然后将高压电缆由1#施工支洞接引至1#施工支洞桩号0+600的右侧位置,扩挖一个箱式变压器室(长6m宽3m高5m)内设置一台S9-630/10/0.4箱式变压器,配备低压开关柜,施工用电从低压开关柜接引,经计算可以满足在洞内施工的设备的正常运行。
4、施工进度计划
根据施工组织总进度计划以及2015年施工进度计划要求2015年7月1日尾水开挖工程开工。
进行1#尾水主洞下游段开挖及支护施工,计划2016年9月20日完成下游段开挖及支护,计划2016年9月1日进行2#尾水主洞下游段开挖及支护施工,计划2017年10月28日完成下游段开挖及支护,每天进尺5m,每月按22d,每天安排2班,单班进尺2.5m,月进尺110m(根据围岩类别情况适当调整)。
具体开工日期以监理人批准的日期为准。
5、施工工艺及方法
洞挖主要开挖断面基本有形式Ⅰ、形式Ⅱ、形式Ⅲ、形式Ⅳ三种开挖断面形式,分别适用于Ⅳ类、Ⅱ类、Ⅲ类围岩及断层带。
5.1开挖方案确定
5.1.1洞身开挖及岩塞段开挖方法
(1)施工条件
1#尾水主洞长1069.46m,2#尾水主洞长1045.61m,开挖断面为6.5m*7.9m(底宽*直径)马蹄形断面和直径为7.9m的圆形断面,开挖形式为形式Ⅰ、形式Ⅱ、形式Ⅲ、形式Ⅳ,其中形式Ⅰ、形式Ⅱ开挖断面为圆形断面(直径7.9m),形式Ⅲ、形式Ⅳ开挖断面为马蹄形断面,尾水主洞施工主要通道是1#施工支洞,洞外是上下库连接道路。
尾水主洞由1#施工支洞进入分别向上下游两侧进行1#、2#尾水主洞开挖。
(2)施工方法
a1#、2#尾水主洞开挖
1#、2#尾水主洞形式Ⅰ、形式Ⅱ开挖断面为圆形断面,采取将开挖断面分为上下两部分开挖,上半部分开挖为马蹄型洞身开挖形式,顶拱距底部开挖断面6.5m,底部断面宽度为6.03m,待上半部开挖完成后,进行底部开挖,形式Ⅲ、形式Ⅳ采取全断面开挖,开挖采用自制钻爆台车,YT-28手风钻钻孔。
开挖爆破后,在底板预留1.5m~2.0m石渣形成洞内开挖施工通道,以满足出渣需要。
尾水主洞开挖施工中Ⅱ、Ⅲ类围岩每循环进尺2.5m,Ⅳ、Ⅴ类围岩每循环进尺1.5m。
进行全断面毫秒微差爆破,周边光面爆破,3m³三翻装载机装20t自卸车出渣。
爆破后,采用1.2m³液压反铲清除掌子面及边顶拱上残留的危石及碎块,保证施工人员及设备的安全,岩石较破碎洞段在安全处理后,进行临时支护施工,出渣后再次进行安全检查及处理。
衬砌内布置检修、渗漏排水管路,根据现场管路焊接作业空间进行局部扩挖,在整个施工过程中,设专职安全员每天进行安全检查,发现问题及时处理,钻爆开挖支护台车见附图2;
b1#、2#尾水主洞岩塞段开挖
1#、2#尾水主洞后部预留10m岩塞段开挖,为了减少对周边围岩和隧洞外部的爆破影响,采用先开挖4.0m×3.5m(宽×高)的城门洞型中导洞,中导洞贯通后再全断面扩挖的方法进行开挖。
c各类围岩开挖及支护施工工艺流程
Ⅳ类围岩开挖主要工序作业措施基本同Ⅱ、Ⅲ类围岩。
但在钻孔前,做好超前支护,超前支护形式有自进式(中空注浆)锚杆及管式(中空注浆)锚杆支护,只有当超前支护完成后,确保洞室能满足开挖爆破施工要求时,才能钻进爆破开挖,并在开挖结束后系统支护跟进,对层间错动带、小断层及节理裂隙较为突出的部位进行随机支护或加强支护。
开挖遵循“短进尺,弱爆破”的原则,进尺控制在1.5m左右。
不同围岩洞挖施工工艺流程具体见下各框图所示
Ⅱ类、Ⅲ类围岩开挖及支护施工工艺流程
Ⅳ类围岩开挖及支护施工工艺流程框图
(3)施工准备:
出渣完后,立即采用反铲对工作面进行清理,人工清理底孔炮位,清理距离满足钻机工作要求,同时布置好排水设施等。
(4)施工测量:
为满足设计断面要求,每个循环钻孔前必须采用全站仪对开挖掌子面进行全断面测量放样,测出断面开挖轮廓线,用红油漆标在开挖面上。
洞顶中心线、两侧起拱点(腰线)及钻孔方向点等由测量人员向施工人员进行交底,并在断面上标出。
同时将上个循环断面的超欠挖情况进行复测,对欠挖部位立即处理,并严格控制超挖。
(5)布孔:
爆破工程师根据揭露的岩石情况、测量交底、按爆破参数以及爆破监测成果,填写爆破参数表,交底至现场施工员、钻爆队,并组织布孔。
炮孔孔位用红喷漆在开挖面上标出,同时施工员组织施工。
(6)钻孔、验孔:
一切交底确认无误后进行开钻。
钻孔过程中,施工员要逐一检查每个钻孔角度、深度及间排距等控制要求,经检查不符合要求的钻孔,要进行处理或重新钻孔。
钻孔完成后,由质检人员抽检炮孔孔深、间排距、角度等,查看与设计是否相符,填写炮孔检查记录,上报爆破工程师。
(7)装药、联网、起爆:
炮孔验收合格后,由爆破员按钻爆设计,操作规程进行装药、堵塞。
严格按爆破设计要求进行装药,采用炮泥等柔性材料对炮孔进行堵塞,并用炮棍轻轻捣实。
装药、堵塞完成后,按设计联网。
爆破网络要处于松弛状态,不要拉得太紧,要有一定的拉伸余地。
联网结束后,要检查复核整个网络,避免漏装漏联。
爆破前进行清场警戒,施工人员撤离警戒区域,机械设备做好安全防护,并预警三次。
第三次预警结束,确认一切准备工作完毕后,由爆破员起爆。
(8)爆破后安全检查及处理:
待烟尘消散后,爆破员进入作业面进行检查,发现瞎炮、拒爆及时处理。
确认安全后解除警报、警戒,进行安全处理转入下一工序。
1#、2#尾水主洞各类围岩开挖作业循环时间表表5-1
部位
工序
Ⅱ、Ⅲ类
(h)
Ⅳ、Ⅴ类
(h)
备注
测量放线
1.0
1.0
①Ⅱ、Ⅲ类围岩洞身段系统支护不占直线作业时间;
②每月按22d计算,每天进迟5m;
③不良地质段超前支护结束后的待凝时间可进行掌子面钻孔和装药,开挖循环时间中不计待凝时间。
超前支护
0
6.0
钻孔
4.0
3.0
装药连线
2.0
1.0
人员设备退场
0.5
0.5
爆破通风散烟
1.0
1.0
安全处理
0.5
1.0
围岩支护
滞后
4.0
出渣
3.5
2.0
清底
0.5
0.5
循环时间
13.5
20
循环进尺
2.5m
1.5m
月进尺
110m
37.5m
5.1.2洞身爆破设计
(1)爆破设计
a1#、2#尾水主洞爆破设计
1#、2#尾水主洞开挖钻孔孔径为42mm,钻孔深度为Ⅱ~Ⅲ类围岩为3.0m,Ⅳ~Ⅴ类围岩为2.0m。
掏槽孔、崩落孔采用φ32的乳化炸药,周边孔采用φ25的乳化炸药,爆破采用毫秒微差爆破,采用水平掏槽开挖,爆破参数根据本工程的岩石情况、开挖断面,实际施工将根据爆破试验进行确定,1#、2#尾水主洞开挖施工爆破参数、炮孔布置详见附图1(WS-C2-01)
b1#、2#尾水主洞岩塞段爆破设计
尾水主洞岩塞段开挖,利用自制的钻爆台车,风钻钻孔,孔径为42mm,钻孔深度为Ⅱ~Ⅲ类围岩为3.0m,掏槽孔、崩落孔采用φ32的乳化炸药,周边孔采用φ25的乳化炸药,爆破采用毫秒微差爆破,采用水平掏槽开挖,爆破参数根据本工程的岩石情况、开挖断面,爆破参数及其炮孔布置参见附图1(WS-C2-02、WS-C2-03)
实际施工将根据爆破试验进行确定。
1#、2#尾水主洞岩塞段开挖爆破参数见尾水主洞岩塞段开挖爆破参数表
1#、2#尾水主洞岩塞段开挖爆破参数表表5-2
围岩类别
参数
类别
孔深
(m)
孔径
(mm)
孔距
(cm)
排距
(cm)
药径
(mm)
单孔药量
Ⅱ、Ⅲ
掏槽孔
3.2
Ф42
30
/
Ф32
1.7kg
Ⅱ、Ⅲ
主爆孔
3.1
Ф42
60
/
Ф32
1.4kg
Ⅱ、Ⅲ
周边孔
3.1
Ф42
42
/
Ф25
150g/m
5.2支护施工
5.2.1洞身支护施工
1#、2#尾水主洞支护形式为形式Ⅰ、形式Ⅳ开挖断面,支护形式为C22mm、L=4.5m,入岩3.7m,间排距2m,梅花型布置,喷C25混凝土10cm,对于地址条件较差洞段的支护根据具体情况进行局部挂网支护。
(1)锚杆施工
根据设计图纸,1#、2#尾水主洞支护形式锚杆设计均为砂浆锚杆,型号为:
C22mm、L=4.
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- 尾水主 洞开 支护 施工 方案