1、83第 9 章 施工支洞、引水隧洞及压力管道土石方开挖及支护9.1 工程简述9.1.1 工程概况本标段发电引水系统引水隧洞、压力钢管二部分组成：一、引水隧洞长8400.047m，为马蹄形断面，开挖洞径 4.15m3.90m5.3m5.2m（高宽） ，二、压力钢管采用地下埋管，管径 2.6m，分为上平段、上斜段、中平段、下斜段、下平段，其中斜井直段（上斜段和下斜段长之和）长约 504.83m，倾角 60。上平段中心高程为 697.20m，中平段中心高程为 480.00m，下平段中心高程为 260.00m，洞内埋管长约1428.35m，开挖断面尺寸为 4.2m4.2m（宽高，城门洞型） 。本次招标
2、隧洞范围为引水隧洞桩号 Y+1250Y+9650.047 段以及桩号G+000G+1428.353 段。主要工程量见下表：开挖引水隧洞岩石洞挖 m3 146494支护洞内喷混凝土 C25 厚 5cm m3 4518洞内喷混凝土 C25 厚 10cm m3 1780砂浆锚杆(25,L3m,) 根 30844挂机编网 m2 2068地质缺陷处理工程 清挖 岩石洞挖 m3 2930支护 喷混凝土 (C25) m3 315挂机编网 m2 103砂浆锚杆 (25, L3m) 根 1542钢支撑 t 159.1.2 引水线路工程地质概况根据招标文件表述：引水线路位于其培河左岸，沿途地表植被茂密，勘探深度较
3、低。从周围情况分析，引水线路基岩为前寒武系花岗片麻岩（Gn） ，地表局部覆盖残坡积粉质粘土夹风化块石及砂、崩积块石等。引水隧洞及压力钢管上覆岩体厚度多大于 100m，岩性为花岗片麻岩，岩质坚硬，推测洞室围岩以类为主，围岩稳定，隧洞进出口段、沿线沟槽地段、断层带受表层卸荷影响及构造影响，岩体裂隙发育，围稳定性差，洞室围岩为-类，存在围岩稳定问题。由于前期勘察工作受交通及自然条件等因素的限制，勘察程度低，施工期应加强隧洞开挖的超前勘探预报及施工地质工作。9.2 施工总体方案依据设计文件，引水隧洞工程施工从 1#6#施工支洞进行施工，进场后首先开始修建到各支洞口的临时道路，临时道路沿相应的等高线布置
4、，道路长约 28.1km，宽4.0m。考虑到今后的交通运输需要，计划在每隔 500 左右的位置修建一个会车道，确保交通畅通。依据有关地质资料，引水隧洞主要是 II 类围岩，地质条件较好。在施工中先进行施工支洞开挖，再进行引水隧洞的洞挖，其次开始浇筑混凝土，钢管段先进行安装压力钢管，再进行隧洞混凝土浇筑，最后进行隧洞回填灌浆和固结灌浆的施工方法进行施工。84各施工支洞洞口施工先进行洞口明挖施工和洞口边坡支护，达到进洞条件后采取全断面施工方法进行施工。施工支洞和引水隧洞洞身开挖采取单臂凿岩台车钻孔，中心直眼掏槽、周边光面爆破的全断面开挖法进行施工，由于施工断面比较小，考虑通风等条件在洞内采取电瓶车
5、牵引矿车出渣，利用立爪装载机装渣的方式进行施工，洞外采取装载机装车，15t 汽车转运到各个弃渣场。依据施工条件及进度要求引水隧洞段共设置六个施工队进行隧洞开挖，即每个施工支洞设置一个施工队，完成整个隧洞的施工。本工程压力钢管段斜井，通过各种方法比较，由于地质钻机吊篮法（先钻先导孔，由下向上扩挖，施工危险性较高） 、反井钻机开挖，设备投入较高，经过综合对比，决定采用先开挖导井（导井设置在下部，尺寸 1m1.8m，宽高，城门洞型，导井出渣由上平段支洞出渣） ，然后自上向下扩挖，利用导井溜渣，然后由下平段通道出渣，洞挖掘时，临时支护与开挖平行以保证施工安全。在斜井全部全部开挖后，分段安装钢管，分段回
6、填混凝土，其后进行灌浆施工。本工程的水平段的衬砌采用穿梭式钢模台车分段进行衬砌，计划分段长度在1215 左右，衬砌混凝土采用泵送施工。斜井段的压力钢管外包混凝土施工主要是结合钢管安装分段进行浇筑，按施工程序施工，即先进行钢管安装，利用钢管作为模板分段施工，分段长度按 1012m 考虑，施工时采取由下向上的施工方法进行施工。85工程总体施工程序如下框图所示：施工准备临时道路修建施工支洞洞脸明挖及支护施工支洞洞挖1#施工支洞左右 2个工作面洞挖施工2#施工支洞左右 2个工作面洞挖施工3#施工支洞左右 2个工作面洞挖施工4#施工支洞左右 2个工作面洞挖施工5#施工支洞左右 2个工作面洞挖施工6#施工
7、支洞左右 2个工作面洞挖施工1#施工支洞左右 2个工作面砼衬砌施工2#施工支洞左右 2个工作面砼衬砌施工3#施工支洞左右 2个工作面砼衬砌施工4#施工支洞右侧工作面压力管道制作安装及混凝土施工4#施工支洞左侧工作面混凝土衬砌施工5#施工支洞右侧工作面压力管道制作安装及混凝土施工5#施工支洞左侧工作面压力管道制作安装及混凝土施工5#施工支洞右侧工作面压力管道制作安装及混凝土施工5#施工支洞左侧工作面压力管道制作安装及混凝土施工施工支洞封堵清理、竣工、验收灌浆工程86引水隧洞段施工程序见下图：压力钢管段施工程序见下图，本图中仅包括一个斜井段，即上斜段或下斜段，两个斜井段施工程序相同：施工准备工作支
8、洞施工 洞口施工全断面开挖衬砌施工灌浆工程清理及验收支洞堵塞87下水平段支洞施工下水平段开挖出渣设备安装及准备工作导井开挖斜井扩大开挖导轨支墩及导轨安装斜井钢管安装钢管分段安装及砼分段回填 斜井钢管混凝土回填灌浆工程清理验收及下水平段施工施工支洞堵塞上水平段支洞施工上水平段及上弯段开挖人行道及钻机等升降设施下弯段钢管安装及砼回填上弯段钢管安装及砼回填上弯段灌浆工程清理验收及上水平段施工支洞堵塞引水隧洞开挖主要施工设备表工作面 主要开挖施工设备 备注1#施工支洞 1 台凿岩台车、1 台履带式立爪装载机、2 台电瓶车、12 台 V 型斗车、3 台气腿式风钻 Y+1250Y+3032.752#支洞左
9、侧工作面1 台凿岩台车、1 台履带式立爪装载机、2 台电瓶车、12 台 V 型斗车、3 台气腿式风钻Y+3032.75Y+4380.52#支洞右侧工作面1 台凿岩台车、1 台履带式立爪装载机、2 台电瓶车、12 台 V 型斗车、3 台气腿式风钻Y+4380.5Y+5561.553#支洞左侧工作面1 台凿岩台车、1 台履带式立爪装载机、2 台电瓶车、12 台 V 型斗车、3 台气腿式风钻Y+5561.55Y+6922.63#支洞右侧工作面1 台凿岩台车、1 台履带式立爪装载机、2 台电瓶车、12 台 V 型斗车、3 台气腿式风钻Y+6922.6Y+8100.354#支洞左侧工作面Y+8100.3
10、5Y+9518.14#支洞右侧工作面1 台凿岩台车、1 台履带式立爪装载机（左右水平段工作面共用） 、2 台电瓶车、12 台 V 型斗车（左侧工作面） ，前卸式箕斗车、2 台电瓶车、12 台 V 型斗车（右侧工作面） 、3 台气腿式风钻Y+9518.1G+2795#支洞左侧工作面6 台气腿式风钻、1 台履带式立爪装载机、1 台电瓶车、6 台 V 型斗车G+279G+04345#支洞右侧工作面6 台气腿式风钻、前卸式箕斗车、1 台电瓶车、6 台V 型斗车G+0434G+84088工作面 主要开挖施工设备 备注6#支洞左侧工作面6 台气腿式风钻、1 台履带式立爪装载机、1 台电瓶车、6 台 V 型
11、斗车G+840G+1260.206#支洞右侧工作面 6 台气腿式风钻、与左侧共用一套出渣设备G+1260.20G+1428.353引水隧道段的开挖主要采用 Rocket boomer 281 单臂液压凿岩台车（总功率63kw，爬坡能力 14，行驶速度 10km/h，钻孔覆盖面积 31m2，钻孔速度 3m/min）钻孔光面爆破的方法进行钻爆施工，隧洞的出碴采用 LZL-120 履带式立爪装载机装碴，V 型斗车（容积 0.6m3）配合 QSD8EX 轨道式电瓶车（牵引力 8t）以提高和加快出碴速度，洞外采用 ZL50 装载机配合 15t 自卸汽车转运至渣场。锚喷支护采用 YT28 气腿式风钻人工钻
12、孔，TK-961 喷射机喷砼。压力管道段主要采用人工钻爆施工，斜井导洞的出碴采用人工装渣，小型前卸式箕斗提升出渣到井上水平段，由水平段轨道式 V 型斗车出渣至支洞口。扩挖出渣采用井底履带式立爪装载机装碴，轨道式 V 型斗车出碴，洞外采用 ZL50 装载机配合 15t自卸汽车转运至渣场。 。锚喷支护采用 YT28 气腿式风钻人工钻孔，TK-961 喷射机喷砼。施工中严格按照爆破设计方案进行隧道的钻爆施工，控制和减少因爆破对围岩造成的扰动，避免引发松动压力增加造成塌方，保证施工安全和洞室围岩的稳定。为保证工程本身和施工安全，施工过程中加强地质预测和预报工作，同时作好围岩收敛变形监测工作。9.3 施
13、工总体布置9.3.1 临时工程施工规划设计9.3.1.1 施工支洞、施工道路及弃渣场的布置本施工组织设计施工支洞的设计为投标阶段的设计，在工程实际施工中可根据现场实际情况进行优化设计施工支洞。施工支洞、施工道路及弃渣场平面布置示意图施工支洞特性表89支洞名称 至引水洞桩号 长度（m） 起点高程（m） 终点高程（m）1#施工支洞 Y+1352.0 380 762 720.942#施工支洞 Y+4380.5 946 762 711.853#施工支洞 Y+6922.6 637.5 762 704.24#施工支洞 Y+9518.1 289 686 696.455#施工支洞 G+0434.0 379 4
14、76 480.06#施工支洞 G+1260.2 194 270 257施工支洞开挖及支护断面图1#、2#、3#、4#施工支洞断面尺寸为 Z1 型；5#、6#施工支洞断面尺寸为 Z2 型。支护型式：I、II 类围岩采用随机锚杆支护；III 类围岩采用系统锚杆加喷混凝土支护。系统锚杆和排水孔均按梅花型布置；随机锚杆视地质情况布置；施工过程中视地质情况及时进行喷锚支护，必要时可采取钢拱架、钢筋混凝土等加强支护措施。至各施工支洞口施工临时道路沿相应的等高线布置，施工道路长约 28.1km，宽4.0m，路面结构型式为 30cm 泥结石路面。施工临时道路的布置详见施工总平面布置。引水隧洞桩号 Y+1250
15、Y+9650.047、G+000G+1428.353 洞段的开挖料除部分用于混凝土骨料外，其余均为弃渣。1#施工支洞开挖料运至坝区弃渣场堆存。2#、3#施工支洞开挖料部分用作支洞口场平填筑料，多余部分就近堆存于洞口附近弃渣场。4#、5#、6#施工支洞开挖料运至厂区弃渣场堆存。详见施工支洞、施工道路及弃渣场平面布置示意图 。9.3.1.2 风、水、电系统风、水、电系统平面布置详见隧洞风、水、电布置示意图及施工总平面布置图所示。9.3.1.2.1 施工供风系统施工用风量计算最大值以 5#施工支洞为例： 321KNqQ式中 同时工作的钻孔等机具总耗风量，m 3/min；N同时工作的同类型钻孔等机具的
16、数量，喷浆机 1 台、3 台气腿式90风钻；q每台钻孔等机具的耗风量，m 3/min，本处取值为 10 和 3；K1同时工作的折减系数，本处取值为 10 和 3；K2机具损耗系数，钻孔机具取 1.15，其它机具取 1.10；K3管路损耗（漏气）系数，本处取值为 1.15。本工程中单个工作面主要用风设备为混凝土喷射机，施工用风量计算为 36.46 m3/min。拟在本标段的 5#、6#支洞口的固定式空压站，各配备二台 40m3/min 柴油空压机。最小值以 1#施工支洞为例： 321KNqQ式中 同时工作的钻孔等机具总耗风量，m 3/min；N同时工作的同类型钻孔等机具的数量；q每台钻孔等机具的
17、耗风量，m 3/min，本处取值为 10 和 3；K1同时工作的折减系数，本处取值为 1；K2机具损耗系数，钻孔机具取 1.15，其它机具取 1.10；K3管路损耗（漏气）系数，本处取值为 1.15。本工程中单个工作面主要用风设备为风枪和混凝土喷射机，施工用风量计算为28.52 m3/min。拟在本标段 1#、2#、3#、4#每个支洞布置二个移动式空压站，各配备二台 30m3/min 柴油空压机。风管直径选择根据开挖作业用风量、送风距离和钢管容许通风量选取直径 100mm 无缝钢管。采用由无缝钢管输送至工作面前 20 至 30m，9.3.1.2.2 施工通风系统一、通风量计算（以 1#施工支洞
18、为例，进行计算）（一）施工人员所需风量 mKvVp式中 Vp施工人员所需风量，m 3/min；vp洞、井内每人所需新鲜空气量，一般按 3m3/min 计；m洞、井内同时工作的最多人数；K风量备用系数，取用 1.11.15 。计算 Vp=51.75m3/min。（二）爆破散烟所需风量按纯稀释炮烟的理论计算风量 tQBVL5式中 V L 爆破散烟计算风量，m 3/min ；Q同时爆破的炸药量，kg；B炸药爆破时所构成的折合一氧化碳体积，一般采用 40L/kg；t通风时间，min，依断面大小按 1530min 计。计算 VL= 276.8m3/min。（三）洞内最小风速所需风量91maxin60SV
19、vd式中 V d保证洞内最小风速所需风量，m 3/min；vmin洞内允许最小风速，小断面隧洞和导洞掘进不小于 0.25m/s。Smax隧洞最大断面积，m 2。计算 Vd=207m3/min。二、通风风机工作风量风机工作风量 VPLm)10(式中 Vm风机工作风量，m 3/min；V洞井施工需要的有效风量，m 3/min；L风管长度，m；P100m 风管漏风量，取 12%。Vm=1384m3/min三、通风机选择本工程在隧洞的每个洞口分别建立射流式风站，风站采用 NLSU 系列 112 型单向射流式风机(30kw、通风量 1830m3/min)配备通风管对隧洞内进行通风，为保证良好的通风环境，
20、在隧洞内串联安装射流式风机进行接力送风与抽排（每 500m 增设一台） ，即采用压入和抽排相结合的混合式通风方式，以保证隧洞施工期间良好的通风。风管选用 800mm 的塑料（聚氯乙烯）风管，每节长 10m，法兰连接，悬挂在洞顶，挂钩安设利用凿岩机打眼，与锚杆一起安装。风管由洞顶吊挂铺设到距工作面2030m 处。风机配置表工作面 设备型号及数量 备注1#施工支洞 8 台 NLSU 系列 112 型单向射流式风机2#施工支洞 10 台 NLSU 系列 112 型单向射流式风机3#施工支洞 8 台 NLSU 系列 112 型单向射流式风机4#施工支洞 6 台 NLSU 系列 112 型单向射流式风机
21、5#施工支洞 4 台 NLSU 系列 112 型单向射流式风机6#施工支洞 4 台 NLSU 系列 112 型单向射流式风机9.3.1.2.3 施工供水本工程施工用水水源为恩梅开江水，经抽取、净化后供给施工。从现场地形及建筑物考虑， 6 号支洞口、5 号支洞口、1 号支洞口均采用水泵抽水经供水管道供水，2、3、4 号支洞口采用 3 辆 12m3的水车拉运即可。在各用水点就近的高处设 20m3的水池，再供应至工作面，水池采用半埋式，埋深 1m，出地面 1m。详见施工总平面布置图。9.3.1.2.4 施工供电由于施工区域没有供电网络，根据电源实际情况，我方将选择分段、分区、分点各自布置柴油发电机组
22、的施工供电电源方案。洞内采用低压照明系统进行施工照明。洞内每隔 500m 设置一变电站，放至在设备洞内。发电机组配置表92工作面 设备型号及数量 备注1#施工支洞配电房 柴油发电机 400kv，2250kw，低压配电柜，5 台2#施工支洞配电房 柴油发电机 400kv，2300kw，低压配电柜，5 台3#施工支洞配电房 柴油发电机 400kv，2300kw，低压配电柜，5 台4#施工支洞配电房 柴油发电机 400kv，2300kw，低压配电柜，5 台5#施工支洞配电房 柴油发电机 400kv，2250kw，低压配电柜，4 台6#施工支洞配电房 柴油发电机 400kv，2250kw，低压配电柜，4 台9.3.1.2.5 施工排水在施工时隧洞内的施工排水采用自流与抽排结合的方式。在隧洞底板一侧开挖0.200.20m 的排水沟，并在隧洞内每隔 100m 左右设一个集水坑 0.4*1m(宽*深)。排水沟将工作面排出的水汇集到集水坑后，采用潜水泵将水排出到支洞的污水排放处理池，按污水处理标准处理后进行排放。9.3.1.3 洞内运输根据本标段总体施工方案，洞内运输采用有轨运输方式。其轨道布置见支洞及洞内轨道布置示意图。图中的混凝土拌和系统仅适用于 3#施工支洞，施工图中所示布局，在实际施工中，可视现场条件进行调整。 15m2402 80L=7L=404268m27521m2l0
