引水隧洞工程

引水隧洞工程（精选8篇）

引水隧洞工程 篇1

根据《广西南北钦防沿海经济区发展规划纲要》的战略定位和目标, 郁江调水工程是促进广西北部湾经济区可持续发展的重要基础设施。2005年1月14日通过的《钦州市沿海工业园供水水源项目郁江调水工程水资源论证报告书》审查会, 这份报告主要是针对广西的临海工业园所需的供水工程所提出的, 报告中明确地指出, 要在钦州沿海的工业园区采取中远期的供水策略, 策略的主要环节就是循序渐进的调水, 一个地点一个基站, 确保了整个工程的有序性, 同时也加强了工程的安全性。

1 郁江调水工程引水隧洞工程概况

郁江调水工程引水隧洞工程中的隧洞的长度为十千米, 而剩下的五千米为进出口的箱涵段。该引水隧洞设计要达到的引水流量是每秒二十立方米, 该引水隧洞完全按照明流隧洞进行设计, 该引水隧洞的洞体的横断面是一座城门的形状, 在饮水隧洞内的净空尺寸是三乘以四点四米, 也就是宽和高, 在纵向底坡上的比例是一比一。该引水隧洞的出口部分在最开始计划设计在地质条件不错的山脊上, 但是, 由于在施工上以及在征地上都存在着较大的困难, 因此最终没有选择山脊作为出口。之后, 经研究决定, 要将洞线转移到山脊的右下侧, 山脊的右下侧位于粉砂岩以及花岗岩交接的地层, 两种岩层的分界线离引水隧洞的洞口位置均为九十五米, 在分界线位置比较适当, 具有非常好的成洞条件, 整个隧洞几乎完全至于呈砂状的花岗岩层内。还有一些较差的成洞因素, 该引水隧洞的地下水位高于隧洞的顶高程。

另一方面, 郁江调水工程引水隧洞工程的出口洞部分采用了土洞设计的形式, 并且, 值得一提的是, 郁江调水工程引水隧洞工程在较浅的地段采用了明挖箱涵设计。然而, 即使这样, 在2007年的5月份也出现了些许的问题, 在进行出口的箱涵段进行开挖时, 发现洞口段的地下水比预计的要丰富得多, 对于施工的影响极大, 在其周边的边坡失去了原有的稳定性, 产生了不利的影响, 但在岩层的作用下, 这种影响相对来说比较小。

2 郁江调水工程引水隧洞工程相关设计分析

对于郁江工程的引水隧洞工程中闸门的相关设计主要涉及以下几点, 首先是门叶结构设计, 此闸门采用的是平面滑动的钢闸门。闸门叶采用的是焊接结构, 结构上非常的牢固, 在闸门中间有一根隔板, 用于阻隔水流, 隔板也作为竖直次梁一并支撑于主梁, 水平方向的次梁是连续梁, 它是利用预留在纵隔板上的孔支撑在纵隔板上的, 闸门的梁隔是进行的等高设置, 保证了此闸门不仅能够顺利的关门。

其次还要注意, 合理的进行支撑行走机构的选择, 支撑行走机构主要分为滑动式的行走支承和滚动式的行走支撑, 大多选择滚动式的行走支撑, 这种行走支撑相对来说受到的摩擦阻力较小, 有一个缺点是, 由于该种结构为滚动式的行走支撑, 在结构上显得过于复杂, 并且因此造成的是维护费用等也非常的大。但工程当中往往会选择选择滚动行走支撑, 因为这种支撑风险小, 稳定性强。

另一方面, 要说止水装置的设计, 需要对不锈钢止水座板进行机加工, 保证止水效果, 并且要对底止水采用条形底止水, 这样更可以保障水流的流态良好。并且, 还可以保证了水资源的合理利用。

固定的卷扬式的启闭机承载能力很大, 运行过程中平稳并且维修安装方便, 所以使用的最为广泛, 特别是用在靠自重或其他方式闭门的闸口。但是这样的闸门是通过利用水柱进行闭门过程, 所以布置的空间有限。

3 在隧洞内测量方面的相关方案

进行隧洞内的测量控制和对具体的施工过程进行指导测量时隧洞内整个测量工作的重点, 占有总任务量很大的比重。在这项项目中, 施工支洞的增加会使测量的贯通距离大大缩短, 这样一来, 精度上就会有较大的误差。由于施工的支洞是大斜坡形式的隧洞, 通过的车辆设备等是通过卷扬机牵引的, 这点也很大程度上影响了测量的精度。因为隧洞的坡度大, 所以测量人员不方便行走, 加大了测量的难度。在大坡度的隧洞上进行测量, 会对测量需要使用的仪器设备的使用和观测过程产生不利影响。竖角太大, 测量精度会有很大的误差。因为坡度大, 所以在掘进的过程中要每班跟进, 加大了工作量和工作难度。因为支洞的贯通距离小, 产生的导线短边对整体的导线网产生影响, 减低测量精度。在进行隧洞内基本导线观测设计之前, 一定要最先确定好隧洞内基本导线的测角中和测距中的误差。当洞内控制测量允许误差确定后, 测角与测距中的误差也能通过公式计算出来。当隧洞内基本导线的测角和测距误差确定之后, 就可以进行隧洞内基本导线的观测纲要的控制。

当对隧洞内的基本导线的角度进行观测时, 如果方向数是二, 需要采用左右角的观测方法, 如果方向数大于二, 则这时候需要采用方向观测法。当对隧洞内的基本导线进行距离观测时, 对于这些基本导线, 要进行对向观测, 另外要进行气象元素的测量, 同时还有一些列的改正。施工中要认真对待进洞联系测量, 所谓进洞联系测量, 是将地面控制网的坐标和方向向洞内传递的最基本也是最主要的步骤。在这项测量上, 要选择好合适的进洞定向点, 一旦出现两个对称的洞口点时, 进洞定向点要选择两个, 并且分别独立进洞。

洞内基本导线的计算包括两种, 一种是基本导线的检核计算, 另一种是隧洞内导线网的平差计算, 两种计算均是向前延伸逐次进行, 每延伸一个环节都要进行计算一次, 平差计算上主要采用间接平差方法, 按照导线网的平差模型完成平差, 以此保证基本导线的精度以及可靠度。

4 结语

郁江调水工程以向钦州沿海工业园区远期供水为主, 兼顾改善钦州市区供水和沿岸农村人畜饮水、农田灌溉用水及环境用水, 该项目工程完成建设后, 与金窝水库加高扩容工程、大风江调水工程、原水输水工程联合运用, 向钦州沿海工业区日调水能力可达120万吨, 日供水能力为72万吨。本文对郁江调水工程的引水隧洞工程做了全面的解析, 另外针对在调水工程中的闸门设计问题上做了大篇幅的探究。通过讨论分析得出一系列的技术指导意义, 有利于今后郁江调水工程的引水隧洞工程更加的完善, 相信在不久的将来, 郁江调水工程的引水隧洞工程会有一个更大的飞跃。

参考文献

[1]刘俊宏.浅析郁江调水引水隧洞工程安全度汛措施[J].广西水利水电, 2010.

[2]刘国瑞.郁江调水工程引水隧洞进水塔事故闸门设计[J].水利水电工程设计, 2010.

[3]周万文.郁江调水工程引水隧洞出口段预加固灌浆设计[J].广西水利水电, 2009.

引水隧洞工程 篇2

【关键词】引水隧洞；上平上弯；斜井；衬砌

1、工程概况

向家坝水电站右岸地下引水发电系统共布置有4条引水隧洞，相邻隧洞（引水上平、上弯及斜井段）之间的中心间距36m。除进口渐变段外，引水隧洞洞型为圆形，砼强度等级为C25，设计衬砌厚度为80cm，1#、2#引水隧洞砼衬砌后洞径为14.4m，3#、4#引水隧洞砼衬砌后洞径为13.4m。

上平段中心高程1#、2#为332.200m，3#、4#为331.700m。上弯段拐弯半径均为36.00m，下弯段均为空间斜面拐弯。下平段中心高程均为255.000m。1#～4#引水隧洞全长分别为：283.475m、248.036m、212.335m、176.896m，斜井段长度1#、2#为51.054m，3#、4#为50.443m。

2、施工程序

混凝土总体施工程序：引水隧洞砼衬砌总体程序为4#→3#→2#→1#。

单条引水隧洞砼衬砌施工程序如下图，即：通过各个进口渐变段与引水支洞，逆水流方向进行引水上平段及部分上弯段的砼浇筑施工；通过5#施工支洞与引水支洞，逆水流方向进行引水斜井段及部分上弯段的砼浇筑施工。除引水隧洞与引水支洞、5#施工支洞交叉部位外，均采取先浇底拱，再浇边顶拱，且须避免上下立体交叉作业。

引水隧洞砼衬砌施工工艺流程大致如下：基础面清理→测量放线→金属埋管安装→钢筋施工→模板安装→预埋件及止水安装→清仓验收→砼浇筑→拆模、修补→砼养护→基础处理。具体施工时注意以下方面：①无盖重灌浆部位，仅在回填灌浆区域预埋φ80灌浆钢管，回填或固结灌浆钢管两端均须封堵，并在模板上做好醒目标记，拆模时即找出灌浆孔；②由于管路埋设高程不同，1#、3#引水隧洞金属埋管在底层钢筋安装之后进行安装，2#、4#引水隧洞金属埋管在底层钢筋安装之前进行安装。

3、施工分层分块

分层、分块原则：充分考虑模板结构形式、尺寸、设计分缝及交叉洞室（施工通道），按照有利于现场施工的可操作性原则进行分层、分块。

上平、上弯段钢筋砼衬砌分层分块：引水上平、上弯段砼衬砌在垂直于洞轴线方向分两层施工，底拱120°范围为先浇筑块，边顶拱240°范围为后浇筑块。引水上平、上弯段砼衬砌。

斜井段钢筋砼衬砌分层分块：引水斜井段砼衬砌在垂直于洞轴线方向主要采取分两层进行浇筑，先浇筑底拱120°范围，再浇筑边顶拱240°范围。引水斜井段砼衬砌分为三块进行浇筑。

4、施工方法

引水隧洞上平段、上弯段及斜井段砼衬砌采取满堂脚手架结合锚筋内拉（以内拉为主，排架辅助）+定型钢模板方案施工。排架采用φ48×3.5mm钢管搭设，立杆垂直引水隧洞轴线布置，纵向架管平行引水隧洞轴线布置，横向架管垂直立杆，间排距1.2m×0.75m，步距h=1m。引水隧洞上平段、上弯段及斜井段砼衬砌，采用6m3砼搅拌运输车自EL310砼拌和系统打料，经砼运输通道运料至工作面，砼由HBT60砼泵泵送入仓，并根据现场施工需要布置溜管或溜筒辅助入仓，采用平铺法浇筑。

4.1、引水上平、上弯段衬砌

引水上平、上弯段先浇筑底拱120°范围，再浇筑边顶拱240°范围，底拱砼浇筑超前边顶拱砼浇筑不少于1段。当1#～3#引水上平段均在进行砼衬砌时，根据现场施工情况，在某个引水上平段排架底部预留宽4.8m，高5.2m施工设备通道，否则，引水上平段排架底部均仅预留宽2.4m，高2.9m的材料运输通道。引水上平、上弯段砼浇筑由2台HBT60砼泵泵送入仓，砼泵靠近浇筑仓面布置于EL314平台或进口渐变段与引水支洞附近，两侧对称下料，同步上升，控制铺料分层厚度不大于50cm。为确保引水上平、上弯段顶拱90°范围砼浇筑饱满、密实，顶拱90°范围采用C25高流态自密实砼。引水上平段及部分上弯段（暂定上弯第一段）底拱90°范围采用翻模进行施工（底拱中心线左右侧各30cm范围内不立模板），施工时应控制好模板拆除时间，并及时进行抹面，达到混凝土外观质量要求。引水上平、上弯段主要采用平面尺寸为60cm×150cm的定型钢模板拼装，局部尖角部位采用与钢模板同厚的木模板补缝，堵头部位采用3cm厚木模板拼装。底拱模板主要采用砼垫块（间排距75cm）及φ14拉筋（间排距0.7m×0.75m）支撑加固。底拱按间排距1.5m×1.5m预留大小约0.5m×0.5m的下料口（兼作振捣孔）。边顶拱砼浇筑主要采用拉筋承重，排架辅助。模板通过内拉外撑（拉筋、砼垫块及排架）进行加固。顶拱120°范围采用φ16拉筋，其余120°范围采用φ14拉筋，拉筋间排距不大于0.7m×0.75m。

4.2、引水斜井段衬砌

引水斜井段砼衬砌采取分两层施工。先浇筑底拱120°范围，再浇筑边顶拱240°范围，排架布置同上。

引水斜井段砼浇筑由2台HBT60砼泵泵送入仓，砼泵靠近浇筑仓面布置于5#施工支洞附近，两侧对称下料，同步上升，控制铺料分层厚度不大于50cm。

引水斜井段排架由引水下弯段排架逆水流方向向上延伸搭设（引水上弯段砼衬砌结束前下部排架均不得拆除），排架底部均预留宽2.4m，高2.9m的材料运输通道，并根据现场施工需要，可在引水上弯及斜井部位各布置一趟悬索系统作为引水斜井材料自上而下运输的辅助通道。

引水斜井段主要采用平面尺寸为60cm×150cm的定型钢模板拼装，局部尖角部位采用与钢模板同厚的木模板补缝，堵头部位采用3cm厚木模板拼装。

结语

引水隧洞上平、上弯及斜井段混凝土衬砌施工任务得到了优质高效的完成，证明了本技术的合理性和先进性。

作者简介

引水隧洞工程 篇3

郁江调水工程调水水源地位于郁江西津水库库区支流沙坪河, 输水路线是通过引水隧洞实现从沙坪河调水至钦江支流小西江, 通过小西江自流引水到钦江久隆镇, 经青年水闸调节后, 钦江河水通过钦江支流大雾坪河—大风江支流那庆河输水线路实现自流引水到大风江。涉及的工程点有沙坪河输水隧洞进水口、小西江及钦江输水走廊、钦江支流大雾坪河引水口、大风江支流那庆河出水口。其中输水隧洞进口位于沙坪河沙坪镇企石村, 出口位于钦江支流小西江旧州镇双龙塘村附近, 隧洞长10.5 km。隧洞进口设进水塔1座, 进水塔内设拦污栅、事故闸门、工作闸门各1道。其中事故闸门的作用是在引水过程中, 其下游的工作闸门或隧洞发生事故时动水下闸切断水流, 以防止事故扩大并提供检修条件。闸门孔口尺寸3 m×4 m (宽×高) , 底槛高程53.2 m, 闸门以隧洞最高引水位63 m设计, 相应设计水头9.8 m。闸门操作条件为动水闭门, 静水启门。

1 门叶结构设计

本闸门采用平面滑动钢闸门, 单吊点启吊。闸门的特性见表1。

门叶采用焊接结构, 设3根实腹式焊接组合工字型主梁, 门叶中部设1根纵隔板, 主梁支承于边柱上, 纵隔板兼作竖直次梁并支承于主梁上;水平次梁为连续梁, 它通过纵隔板上的预留孔并支承在纵隔板上;闸门梁格为等高布置。为了保证本闸门能够顺利闭门, 同时为节约闸门及启闭机的投资, 在设计上采用水柱闭门, 并利用中主梁承受水柱的作用。为此, 闸门面板分成了两部分, 上部面板布置于下游面并兼作顶、中主梁的后翼缘, 下部面板布置于上游面并兼作底、中主梁的前翼缘。顶止水、侧止水及转角止水布置在门叶下游面, 底止水布置在门叶上游面。主支承布置于下游面, 反向及侧向支承布置于上游面。闸门底缘下游倾角42.7°, 满足规范规定的不小于30°的要求。此外, 本事故闸门为静水启门, 故在顶主梁处设置了充水阀, 以在启门前充水平压。

事故闸门的总体布置如图1所示。

2 支承行走机构的选择

平面闸门的行走支承型式按闸门启闭时的阻力分滑动式行走支承与滚动式行走支承两大类。滚动式支承的摩阻力较滑动式支承小, 可有效降低启闭力, 但其结构复杂, 投资及维护成本高。本闸门利用水柱动水闭门, 只要采用合理的水柱重量, 持住力就不会过大;采用充水阀充水平压后静水启门, 因此启门力也不会太大。据此, 本闸门的主支承采用结构简单, 成本较低, 易于制造、安装、维护的滑动式支承。目前, 滑动支承的材料已有新的发展, 产生了一批具有较高的承载能力及较低的摩擦系数的自润滑减摩材料。经过对多种支承材料的研究、比较, 最终决定主支承采用郑州华龙机械工程有限公司生产的“华一HII-11”型滑块, 其材料为华龙系列工程塑料合金MGA。滑块的允许线荷载为28 kN/cm, 在水中的最大摩擦系数为0.1, 最小摩擦系数为0.035。闸门边梁上左右各布置3块, 主滑块按等荷载布置。

本闸门的反向支承采用弹性反轮, 靠橡皮垫块的弹性将门叶向下游主轨侧挤压, 以避免闸门启闭时发生前后晃动, 从而实现顺利平稳下闸, 同时也提高了设置在下游的顶、侧水封的止水效果。侧向支承采用悬臂侧轮, 以有效降低闸门启闭时左右晃动的幅度, 避免闸门因左右倾斜而卡阻。

3 止水装置设计

止水漏水会引起闸门产生震动和空蚀, 导致闸门结构、埋件以及止水本身的破坏, 影响闸门的正常工作。对兼作检修闸门的事故闸门而言, 止水的密封效果不但决定着闸门能否有效截断水流, 还关系到检修人员的工作条件和安全。因此, 必须确保闸门的止水效果良好。

本闸门利用水柱闭门, 顶止水、侧止水及转角止水布置在门叶下游面, 底止水布置在门叶上游面, 实现了水柱的有效利用和闸门在水压作用下的可靠止水, 避免了由于主梁和主支承在高水头下产生变形而影响闸门的止水效果。为保证止水严密并降低止水与座板之间的摩阻力, 对不锈钢止水座板进行了机加工。

底止水采用条形止水, 止水预压缩5 mm, 考虑压缩后体积膨胀的因素, 以及使水流流态良好, 底止水下端切成45°坡口。顶、侧及转角止水采用P型止水, 止水预压缩4 mm, 为避免橡皮圆头翻卷及压板边缘切割橡皮, 止水压板的边缘加工为圆弧状。为了减少止水与座板间的摩阻力, 并提高止水的耐磨性, 顶、侧及转角止水的材料均采用橡塑复合型橡皮。底止水采用整体成型, 各止水之间的连接采用热胶合, 以消除止水橡皮接缝处的漏水隐患。

4 门槽设计

水流经过门槽段时, 边界的突变会引起水流压力的急剧变化, 易形成涡流并产生负压, 在一定条件下还会产生空穴和闸门震动, 导致门槽及其埋件的空蚀。空蚀后的固体表面又会使空穴现象激化, 加剧空蚀作用, 造成更严重的空蚀破坏。为了防止门槽段产生空蚀, 除了考虑泄水建筑物总体布置、闸门底缘型式和门后通气等因素外, 一般尚应选择合理的门槽型式。

初生空穴数是表示空穴现象发生条件的参数, 它反映物体形状的空穴特性。不同体形的门槽具有不同的初生空穴数, 初生空穴数越小, 说明体形越好, 越不容易发生空穴现象。选择门槽型式, 首先应计算出水流空穴数, 若其大于所选门槽型式的初生空穴数, 则所选门槽一般不会发生空穴。通常可根据计算出的水流空穴数选择Ⅰ型或Ⅱ型门槽。

通过计算可知本闸门门槽的水流空穴数K=85.6, 据此选用Ⅰ型门槽。门槽宽W=700 mm, 深D=400 mm, 宽深比W/D=1.75, 在规范规定的较优取值范围内。门槽初生空穴数Ki=0.67, 所选门槽的水流空穴数大于其初生空穴数。

5 启闭机选择

事故闸门的启闭机是实现顺利闭门的重要设备, 其布置与选型在工程设计中甚为关键。应根据闸门的操作条件以及水工建筑物的布置等因素, 经技术经济比较后确定。

固定卷扬式启闭机结构紧凑, 承载能力大, 运行平稳可靠且安装维护方便, 使用最为广泛, 主要用于靠自重、水柱或其他加重方式关闭孔口的闸门。本闸门利用水柱闭门, 且启闭机的布置空间有限, 因此启闭设备宜采用固定卷扬式启闭机。鉴于事故闸门的重要性, 为了确保闸门在需要时可以及时闭门, 卷扬启闭机配备了柴油发电机作为备用动力。

6 结 语

事故闸门的门叶结构布置, 主支承、止水、门槽设计以及启闭机选择等关键问题直接影响到闸门的安全可靠运行, 在本闸门的设计中, 我们对这些问题进行了具体的分析和研究, 并提出了相应的解决方案, 其设计具有一定的代表性和典型性。

事故闸门关系着水工建筑物、设备及检修人员的安全, 其设计、制作、安装和运用过程中仍有不少问题值得探讨和深入研究, 希望本文能抛砖引玉, 以引起广大同仁对此类闸门的足够重视。

摘要：介绍郁江调水工程引水隧洞进水塔事故闸门的门叶结构、支承机构、止水装置和门槽的设计以及启闭机的选择。

引水隧洞工程 篇4

某引水工程主体工程为隧洞工程和管道建安工程, 线路全长14. 676 km, 其中隧洞工程全长14. 582 km, 为圆形断面有压隧洞, 成洞洞径2. 0 m。隧洞穿越地段为较完整的花岗质岩类, 围岩类别主要为Ⅱ类 ~ Ⅲ类, 采用钻爆法开挖。开挖后Ⅱ类围岩局部喷混凝土支护, Ⅲ类围岩局部锚杆、全断面喷混凝土支护。隧洞整体进行全断面衬砌, 衬砌厚度25 cm, 局部地段设有钢衬。受地形条件限制, 单工作面控制长度最大为1 930 m, 最小为1 400 m。本标段共布置4条施工支洞, 支洞全长2. 189 km, 坡度12. 27% ~20. 61% 。

本工程具有线路长、圆形断面小、施工条件差、机械化组织难、工机效率低、施工附加量大、大坡度出渣、成本超常等特点。受小断面实际造价控制等因素的制约, 进场施工后发现价格缺口较大, 清单单价多数不足以支付现场直接施工成本。特小圆形断面从开挖爆破、出渣到初期支护, 人材机消耗都较正常成倍增加;小断面对爆破钳制作用导致超挖比例大, 后续衬砌回填量大; 圆形断面隧底扩挖、避车洞等施工附加量随着进度增加也逐步加大。最终导致施工中实际成本远远大于预算成本, 施工方亏损严重, 影响到工程的顺利进行。当前国内还没有类似特长、特小圆形断面、有压衬砌水利隧洞的先例可借鉴, 现行水利定额很难反映如此特殊工程实际施工情况, 工程造价更是难以预测。下面从以下几方面进行论述。

2 存在的问题

2. 1 定额子目与现场不匹配

由于目前国内还没有圆形特小断面特长隧洞实例, 在规范中也很少有对这种隧洞的详细描述, 各承包商对此类工程难度普遍认识与估计不足。现行部颁定额《水利水电建筑工程预算定额》 ( 2002-116#) 是按照岩石级别和开挖断面划分定额子目的, 最小一级定额子目适用于开挖断面10 m2以下, 而对于10 m2以下则未作进一步划分。本工程断面为仅5 m2左右的全圆形断面 ( Ⅲ类围岩5. 56 m2, Ⅱ类围岩4. 91 m2) 。在实际施工中, 表现出断面越小施工条件越差, 施工难度和施工附加工作量越大, 现行定额很难反映出圆形特小断面的实际施工情况; 定额装渣和运渣设备最小为1 m3, 但由于本项目断面过小, 即使定额最小的出渣设备也无法用于本工程施工, 本项目出渣只能采用定制专用设备。因此套用该定额明显与现场不匹配, 势必会造成施工成本远高于概算, 无法以成本进行核算的问题。

2. 2 工效低、施工组织困难

该项目为线形工程, 由于受线长、施工断面小、坡度大等因素制约, 大型机械设备及劳务作业人员均无法大批量投入, 施工效率极低。比如: 开挖中单个工作面只能2台钻机同时钻孔, 共需钻孔38个 ~ 40个, 单孔长度2. 1 m ~ 2. 5 m, 单孔钻进时间13 min左右, 实际每循环钻孔耗费时间约4. 5 h; 出渣只能采用扒渣机配合定制的矿山三轮出渣车, 出渣车每次运渣方量平均0. 74 m3, 每循环进尺2 m, 实际共需出渣约18车 ~ 20车, 3台出渣车出渣约需时间4 h。仅开挖和出渣每循环就需要时间8 h, 再加上测量放线时间、连线爆破时间、通风排烟时间、排险时间, 实际每天最多只能完成两个循环, 共开挖方量22. 24 m3。此方量按照清单计价, 其费用根本不足以支付现场每天人材机的消耗。可见隧洞的断面过小、线路过长, 对施工效率以及施工组织的影响是很大的。

2. 3 炸药单耗高

圆形小断面对爆破的钳制作用很大, 与大断面相比开挖爆破空孔数量多, 炮眼利用率低, 严重影响进尺, 影响工效, 并且超挖比例明显加大。实际施工中, 从炮眼的布置、每循环进尺量、所造成的超挖量等, 几者之间反复试验调整炸药用量, 尽量达到一个最经济最合理的用量。不过最终炸药的单耗依然远超定额炸药的单耗。如何缩减对爆破的钳制影响, 还需要进一步研究优化爆破参数, 尽可能降低炸药单耗。

2. 4 超挖量大

按照水工规范 ( SL 378—2007) 要求, 水工隧洞允许超挖值为径向超挖不得大于20 cm。但由于洞径较小, 先进机械无法投入, 爆破钳制作用大, 炮眼利用率低, 实际超挖工作量相对较大 ( 洞径越大超挖量所占比例越小, 洞径越小超挖量所占比例越大) 。按平均10 cm超挖值计超挖量为0. 87 m3/ 延米, 按平均20 cm超挖值计超挖量为1. 8 m3/ 延米, 而隧洞衬砌设计量为1. 77 m3/ 延米。也就是说, 按照规范允许的20 cm超挖量来计算, 衬砌混凝土用量将是原设计量的2倍以上。可见超挖造成的不仅是开挖量的增加, 更导致了回填量的大幅增加。

2. 5 通风排烟难度大、费用相差较大

由于本项目为圆形特小断面、特长隧道, 采用自然通风方式显然无法满足通风要求, 因此必须采用机械通风。而现行部颁定额《水利水电建筑工程预算定额》 ( 2002-116#) , 只在爆破开挖定额中有通风机的台班用量, 而在出渣、材料输送、支护衬砌定额中都没有通风机械的体现。但显然从事这些施工过程都是需要通风的, 只按照开挖定额中的投入量计算总通风费用的话, 就与实际费用相差较大。

由于隧洞断面过小、距离又过长, 受空间限制, 现场施工中通风只能采用直径50 cm的风筒。而随着开挖的不断推进, 超过一定距离之后, 通风越来越困难, 常规通风方式已经很难给工作面提供新鲜空气, 必须研究长距离通风方式才能保证工程的顺利进行。

2. 6 施工附加量大、对成本影响巨大

1) 隧底扩挖。主洞开挖支护后断面为圆形 ( R = 1. 25 m) , 风、水、电等管线路布置后, 即使定制的小型矿山出渣车也无法正常行驶, 故将主洞开挖断面由圆形变更为圆拱斜墙型, 将隧洞底端两侧进行扩挖, 每延米增加开挖量约0. 48 m3。变更后增加石方洞挖6 432 m3, 占主洞开挖总量75 446 m3的8. 5% , 后续施工需要衬砌混凝土同步回填, 增加直接成本费用投入大。

2) 集水坑、避车洞。为满足项目施工, 在主、支洞交叉口处设置集水坑, 增加石方洞挖145 m3; 主洞每隔150 m增设避车洞, 全线共需增设避车洞97处, 增加石方洞挖7 760 m3。集水坑、避车洞共计增加开挖 量7 905 m3, 占主洞开 挖总量75 446 m3的10. 5% , 后续施工需要衬砌混凝土同步回填, 增加直接成本费用投入大。

3) 转渣场。由于主洞断面尺寸较小, 主洞出渣时只能采用定制的矿山三轮出渣车出渣。支洞线路较长, 而且坡度较大, 采用矿山三轮出渣车通过支洞存在较大的安全隐患, 由于出渣车每次运渣方量平均约0. 74 m3, 且行驶速度慢, 对主洞开挖进度影响较大。为提高施工安全系数及加快施工进度, 在主、支洞交叉口处增设转渣场。增加部分开挖量, 且后续施工也需要衬砌混凝土同步回填, 增加直接成本投入费用较大。

4) 高压进洞费。主洞共设6个控制段, 控制段单侧最长1 930 m、最短1 400 m, 均需要采用高压进洞的施工措施确保机械设备有足够的动力运行。本标段洞内共需要安装10套高压变电设备, 地方电力部门每套设备安装费用30万元, 安装费用合计300万元; 另外, 每套高压变电设备, 每月除实际用电费用外, 还需要交纳基本电费1万元, 开挖衬砌工期34个月, 10套设备基本电费合计340万元。高压进洞共需增加成本投入640万元。

2. 7 受工期制约、冬季施工费用高

本地区地处东北吉林省, 冬季从11月到次年4月, 持续时间长, 为了确保工期, 衬砌冬季必须安排施工。混凝土冬季施工需要增加拌和站保温棚、混凝土运输车保暖、锅炉房、地热管、散热管、防滑链等措施及运行费用, 冬季施工费用高。

3 结语

本项目设计采用的是圆形特小断面、特长隧洞, 需要考虑施工期间机械设备作业、风水管路安装等必要的空间, 不借助机械作业, 全凭人力施工, 工效势必降低, 工期根本无法保证。而且施工中的通风排烟等安全问题, 也是工程施工中的焦点问题, 要保证工程的顺利进行, 在此方面投入必然多于大断面隧洞的投入。因此在进行工程造价时, 必须根据工程实际情况进行适当的调整。

1) 合理优化设计断面。通过分析可知, 断面过小并不经济, 因此必须适当优化设计断面, 为机械化施工组织提供必要空间, 以降低施工难度提高工作效率。

2) 定额也是以某些具体的工程模型为基础分析、归纳、编制的, 针对本项目尚无先例的实际情况, 设计和定额不相匹配时, 必须对定额进行调整, 包括人材机的消耗量以及相关价格的调整。

3) 特小断面隧洞的超挖比例相对较高, 超挖值需要根据工程实际地质情况合理确定。

4) 隧洞的施工附加量———隧底扩挖、避车洞、集水坑、转渣场、高压进洞费等, 在特小断面隧道总工程量或总成本中所占比例较高, 因此必须合理的计入隧洞施工总成本。

5) 隧洞的通风排烟费用, 必须根据施工组织设计, 按投入的通风机等机械设备数量以及各设备的运行时间来综合计算。并且还要研究长距离通风方式, 以提高施工安全, 确保工程的顺利进行。

摘要：结合某圆形特小断面特长引水隧洞工程实例, 对工程造价中存在的定额子目与现场不匹配、工效低、施工组织困难、排风排烟难度大、费用相差大等问题进行了分析, 以提出合理的解决措施, 从而根据实际情况调整工程造价。

关键词：圆形特小断面,隧洞,造价,定额

参考文献

引水隧洞塌方处理探索 篇5

有压隧洞和无压隧洞在工程布置、水力计算、受力情况及运行条件等方面差别较大, 对于一个具体工程, 究竟采用有压隧洞还是无压隧洞, 应根据工程的任务、地质、地形及水头大小等条件提出不同的方案, 通过技术经济比较后选定。为了降低工程造价, 应根据枢纽的任务, 尽量考虑一洞多用, 设计多用途的隧洞。

如果两岸很高很陡、又无天然埂口, 对于土石坝来说, 开挖和建造岸边滋洪道的造价很高, 宜考虑泄水隧洞担负主要的或全部的泄洪任务。有的土石坝工程, 岸坡较缓或有较低的娅口, 适宜建造溢洪道, 但考虑到较深位置的泄洪洞, 能提前泄水腾出防洪库容, 从而提高水库防洪的利用率, 减轻下游的防洪负担, 故常用来配合溢洪道宣泄洪水。

1 塌方原因分析

引水隧洞施工中发生塌方的原因很多, 主要为以下几个方面:

1.1 地质勘察资料与工程实际不符, 对可能出现的塌方, 没有可靠的预防处理技术措施。

一旦遇到软弱、破碎带地层, 往往措手不及造成塌方。

1.2 对不良地质地段的隧洞衬砌厚度不够, 不能满足承载力要求, 不能承受可能出现的山岩压力, 完工后结构遭到破坏, 进而引起塌方。

1.3 设计时, 为了节约工程投资, 过分追求较短的洞线, 以便缩短

洞身长度, 获得良好经济效益, 往往将洞轴线选在垭口最底处, 趁沟进洞和出洞, 且晚进洞、早出洞, 加大了洞口处的开挖深度和洞脸仰坡的高度, 却对地质和施工的不利因素不予去方位的考虑, 在隧洞洞口和洞身施工中都可能发生塌方。水工设计人员进行隧洞设计时, 将隧洞轴线选在了不良的地质区域, 没有避开不良地层:如饱和粘土、流沙、堆积层;断裂、褶皱带;节理、裂隙发育带;含有各种不利的软弱结构的围岩, 以及溶洞、陷穴等地质不良区域。当隧洞穿越不稳定地层时, 很容易发生塌方。地下水发育的地区和地表水渗漏明显的地段, 隧洞围岩的强度大大降低, 加之空隙水的作用, 在隧洞开挖过程中, 极有可能发生坍塌冒顶, 如不采取有效的工程措施, 将会形成极大的塌方。

2 正确选择引水隧洞的布置及线路

引水隧洞的布置应根据枢纽承担的任务、大坝和建筑物的特性及相互关系、泄水流量、地形、地质、施工、运行等条件综合研究并经技术经济比较后方能确定。在此过程中还应同时考虑引水隧洞以下的一些特点:

2.1 水力特点。

泄水隧洞所承受的水头较高、流速较大, 如果体形设计不当或施工存在缺陷, 可能引起空化水流而导致空蚀;水流脉动会引起闸门等建筑物的振动;出口单宽流量大、能量集中会造成下游冲刷。为此应采取适宜的防止空蚀和消能措施。

2.2 结构特点。

隧洞开挖后破坏了原来岩体内的应力平衡, 引起应力重分布, 导致围岩产生变形甚至崩塌, 为此, 常需设置临时支护和永久性衬砌, 以承受围岩压力。但围岩本身也具有承载力, 可与衬砌共同承受内水压力等荷载。承受较大内水压力的隧洞, 要求围岩具有足够的厚度和进行必要的衬砌, 以免内水外渗, 危害岩坡稳定及附近建筑物的正常运行。很大的外水压力也可使埋藏式压力钢管失稳。故应做好勘探工作, 使隧洞尽量避开不利的地质、水文地质地段。

2.3 施工特点。

隧洞从开挖、衬砌到灌浆, 工序多.干扰大, 施工条件较差, 工期一般较长。施工导流隧洞或兼有导流任务的隧洞, 其施工进度往往控制整个工程的工期。因此, 采用新的施工方法, 改善施工条件, 加快施工进度和提高施工质量是隧洞工程建设中值得研究的重要课题。

泄水隧洞的线路选择是设计中的关键, 它关系到隧洞的造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等方面。因此, 应该在勘测工作的基础上拟定不同方案, 考虑各种因素, 进行技术经济比较后选定。选择洞线的一般原则和要求为:

隧洞的线路在满足水利枢纽总布置要求的条件下, 宜选在沿线地质构造简单、岩体完整稳定、岩石坚硬、覆盖岩层厚度足够大、水文地质条件有利及施工方便的地区, 应尽量避开不利的地质构造、地应力高、地下水位高、渗水量丰富的地段, 以减小作用于衬砌上的围岩压力和外水压力。在高地应力地区, 宜使洞线与最大水平地应力方向有小夹角, 以减小隧洞的侧向围岩压力。隧洞的进、出口应选在岩体足够厚、比较坚固完整的地段, 避开有严重的顺坡卸荷裂隙或断层等滑坡地带。若这种地带或全、强风化岩层很厚的地带难以避免, 则应明挖至合格地段作为进出口位置洞线应力求短直, 若因地形、地质、枢纽布置等原因必须转弯时, 应以光滑曲线相连。若流速小于20m/s, 弯道半径不宜小于5倍 (无压隧洞) 或3倍 (有压隧洞) 的洞径或洞宽, 转角都不宜大于600, 弯道两端的直线段也不宜小于5倍洞径或洞宽。对于高流速无压洞, 弯道会引起强烈的水面倾斜和冲击波, 水流流态, 很不利, 故不应设置曲线段。对于高流速有压洞, 因流速分布很不均, 其转弯半径及转角宜通过试验确定。

泄水隧洞的进口应力求水流顺杨, 否则会减小泄流能力, 引起不利的流态, 甚至在一定条件下, 在进口附近会形成串通性或间歇性淤涡。出口水流应能与下游河道平顺衔接, 并与土石坝坡脚及其他建筑物保持一定距离, 以防冲刷和影响枢纽的正常运行。

隧洞应有一定的围岩厚度, 它涉及开挖时的成洞条件, 运行中在内、外水压力作用下围岩的稳定性, 衬砌条件、结构计算的边界条件和工程造价等。为增大围岩厚度而将进、出口位置向内移动增加明挖工程量, 延长施工时间。

3 引水隧洞塌方处理措施

塌方发生后的处理应按“小塌清、先支后清”和“大塌穿, 先棚后穿”的原则快速进行。所谓“小塌清、先支后清”, 就是指当塌方量不大时, 可采用将塌方全部清除的处理方法。在清除塌方之前, 应将塌方的顶部支撑牢固, 避免继续塌落, 防止洞顶掉块砸伤施工人员。因为当隧洞发生第一次塌方后, 自然拱范围内的土石还有继续坍塌的可能, 塌方坑道的两侧边坡常不稳定, 先清除塌碴可能会使侧壁失去平衡而松动塌落, 塌方坑道进一步增宽, 自然拱进一步增高而再次塌方。如此反复, 极有可能引发大塌方。当然, 若围岩地质条件较好, 塌方只是局部的松软夹层, 且范围不大, 经分析不会继续塌方时, 也可对塌方进行清除处理, 再进行支撑或不支撑。

所谓“大塌穿, 先棚后穿”, 就是指当塌方量很大, 一时难以清除, 塌穴形状和大小无法查明时, 可将塌方体视为松散破碎的地层, 采用超前支撑、开挖导坑的方法穿越塌方体。穿越前必须将塌方部为的两端支顶牢固, 防止塌方延伸。穿越时, 使用插板法支撑, 在导坑顶部采用插板插入塌方体, 形成棚顶, 在棚顶的保护下, 逐步开挖进占, 并考虑边挖边衬砌。

4 结束语

塌方地段的地质条件很差, 塌方形成围岩更加松软、错乱, 会形成更大的山岩压力。因此, 加强施工临时支护和衬砌措施具有重要意义。除此之外, 我们应对衬砌以外的空洞和围岩进行加固, 填实塌穴, 进行回填灌浆, 力求根治, 以免后患。

参考文献

[1]麦家煊.水工结构工程[M].中国环境科学出版社, 2003.[1]麦家煊.水工结构工程[M].中国环境科学出版社, 2003.

[2]陈其伟.新型引水式水电站的理论与实践[M].中国水利水电出版社, 2008.[2]陈其伟.新型引水式水电站的理论与实践[M].中国水利水电出版社, 2008.

联补水电站引水隧洞光面爆破设计 篇6

西溪河联补水电站引水隧洞位于西溪河右岸山体中, 沿线出露地层岩性较复杂, 主要有灰岩、白云质灰岩、泥灰岩、砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩等, 沿线地面高程1720~2030m, 隧洞埋深85~355m。根据设计地质文件, 将各类围岩划分为A、B、C三类, 其中A类围岩代表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩;B类围岩代表Ⅳ类围岩, C类围岩代表Ⅴ类围岩, 三种围岩采用三种不同形式的支护方式。在确保安全的施工条件下, 必须保证开挖质量, 减少初期支护工程量, 加快施工进度, 因此, 需要针对不同类别的围岩进行光面爆破设计。

2 引水主洞光面爆破钻爆设计

2.1 爆破参数

全断面开挖采取周边分段装药、毫秒微差起爆。周边孔内分段装药, 导爆索引爆;掏槽孔、辅助孔、崩落孔内连续装药, 采用非电雷管起爆。

《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》 (DL/T 5099-1999) 中对光面爆破参数的规定如下表:

根据规范规定, 并结合本标段引水隧洞围岩状况, 初步确定泥灰岩为软岩, 砂岩为中硬岩, 周边孔间距为50~60cm, 周边孔抵抗线为60cm, 线装药密度为150~250g/m。

2.2 爆破器材、起爆方式、起爆网络及其结构图

为了控制好周边光爆效果, 周边孔内应装φ25乳化炸药, 以满足不耦合装药;其他孔内装2#岩粉或乳化φ32药卷。

掏槽孔、崩落孔、底孔采用塑料导爆管非电毫秒雷管引爆, 周边孔采用导爆索引爆, 采用火雷管起爆。

全断面一次起爆顺序:掏槽孔→辅助掏槽孔→第一圈崩落孔→第二圈崩落孔和底孔→第三圈崩落孔→周边孔。

为保证安全起爆, 起爆网路采用复式网路。并簇联法。复式网路就是所用传爆雷管都为2个, 构成两条网路。并簇联法就是通常所说的“一把抓”。具体做法是:每茬炮分4组, 每组由8~13个导爆管组成, 并与2个传爆雷管联接。为了防止传爆雷管爆炸时聚能穴对炮孔中引出导爆管的冲击影响, 防止瞎炮出现而采用反向搭接, 并用胶布绑扎牢固, 搭接长度不小于15cm, 并严格按传爆雷管圆周整齐排列, 不许出现3~4层叠加。由4组引出的8根导爆雷管再与2个几米长肚脚线管的二级传爆管联接, 其目的是为了把引爆线拉至吊盘。最后, 此2根导爆管与2个不小于1.0m长的导火线火雷管连接, 至此完成全部连线作业。起爆网络如下图所示:

2.3 钻孔爆破工艺、技术要求

2.3.1 钻孔

钻孔爆破作业应按照爆破图进行。钻孔质量应符合下列要求:

⑴钻孔孔位应根据测量定出的中线、腰线及孔位轮廓线确定。

Q1:第1起爆点, 电雷管起爆;

Q2:第2起爆点, 塑料导爆管非电雷管起爆;

Q3:第3起爆点, 塑料导爆管非电雷管起爆;

Q4:第4起爆点, 崩落孔并集束, 塑料导爆管非电雷管起爆;

Q5:第5起爆点, 周边孔并集束, 塑料导爆管非电雷管起爆;

T1、T2:掏槽孔并集束, 塑料导爆管非电雷管起爆;

B1、B2、B3:崩落孔并集束, 塑料导爆管非电雷管起爆;

D1:底孔并集束, 塑料导爆管非电雷管起爆;

Z1、Z2、Z3:周边孔并集束, 塑料导爆管非电雷管起爆;

⑵周边孔在断面轮廓线上开孔, 沿轮廓线调整的范围和掏槽孔的孔位偏差不得大于5cm, 其它炮孔的炮位偏差不得大于10cm。

⑶炮孔的孔底应落在爆破图所规定的同一平面上。

⑷炮孔方向应一致, 钻孔过程中, 应经常检查, 对周边孔和掏槽孔应特别控制好钻孔角度。

2.3.2 装药应符合以下要求:

⑴炮孔经检查合格后方能装药爆破。

⑵炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联接, 应由取得“爆破员”作业证的炮工按爆破图和装药量表进行。

⑶装药完成后应由安全员检查有无漏堵、漏装、漏联的炮孔。

2.3.3 光面爆破检验标准

⑴残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布, 炮孔痕迹保存率:完整岩石在80%以上, 较完整和完整性差的岩石不小于50%, 较破碎和破碎岩石不小于20%;

⑵相邻两孔间的岩面平整, 孔壁不应有明显的爆震动裂隙;

⑶相邻两茬炮的台阶或光面爆破的最大外斜值, 应小于20cm;

3 结论

在地下隧洞开挖施工中, 强调周边采取光爆或预裂爆破目的在于控制开挖断面规格, 使围岩免遭破坏或少受干扰, 以便发挥自承能力, 减少超挖量, 降低工程造价。针对不同类别岩石制定相应进尺的光面爆破设计, 是进行隧洞开挖的前提, 光面爆破实施效果直接关系到施工进度、安全和质量。该设计方案在实际应用后, 随时根据围岩出露情况不断调整部分参数, 通过爆破效果来看, 半孔残留率较高, 超挖较少, 减少了前期支护施工的喷砼工作量, 同时也较好的控制了后期衬砌混凝土的超填量。

摘要：在地下隧洞开挖施工中, 针对不同类别围岩制定相应进尺的光面爆破设计, 其实施效果直接关系到施工进度、安全和质量。西溪河联补水电站引水隧洞围岩以泥灰岩、泥质粉砂岩、泥岩、砂岩、页岩为主, 各类别的围岩采取不同的掏槽深度计算其装药量, 全断面光面爆破。在确保安全、经济的前提下争取进尺达到2.02.5m, 通过爆破效果来看, 半孔残留率高, 超挖较少, 起伏差小, 为前期的临时支护及后期的永久湿喷砼支护、钢筋砼衬砌创造了有利条件。

引水隧洞竖井开挖及支护施工方案 篇7

老挝HOUAY LAMPHAN GNAI水电站是位于老挝南部的Bolaven高原的Houay Lamphan Gnai河流上1 座引水式水电站。竖井设计位于引4 + 755. 55 里程, 上口高程297 m, 底部高程210. 001 m, 深度87 m。上接2 134. 2 m高压明管, 下部与高压埋管段相连。

竖井为圆形断面, 采用钢管外包混凝土的衬砌方式, 钢管直径为2. 0 m, 竖井开挖直径3. 5 m。▽ 275 m ~ ▽ 307 m高程设置系统锚杆, 锚杆采用 Ф20 钢筋, 长度2. 0 m, 入岩1. 95 m, 间排距1. 5 m × 1. 5 m, 挂网混凝土标号为C20, 厚度10 cm, 钢筋网规格为6@ 200 mm × 200 mm。

2 施工布置

2. 1 施工道路布置

竖井的施工道路已形成, 但由于竖井施工占据道路, 考虑将道路后移, 为竖井施工提供场地。

2. 2 风、水、电布置

1) 施工通 ( 供) 风。竖井开挖的通风采用正压通风方式, 在竖井进出口处架设1 台轴流风机。风筒主要采用薄壁钢管, 风筒直径与风机接口相匹配, 工作面处采用软风筒。

2) 施工供 ( 排) 水。采取截、堵、引、排相结合的综合措施处理地下水, 处理方式视涌水流量、涌水压力确定。竖井施工前先做好井口边坡以上及井口周围地表的防排水工作, 防止地表水进入井内。在竖井口处砌筑35 m3水池1 个, 采用 50 钢管由洞外水池向掌子面供水。

3) 施工用电。拟在竖井上游约200 m处布置630KVA变压器1 台, 作为竖井施工的电源。

3 施工程序及方法

3. 1 开挖支护程序

竖井进口边坡自上而下分层开挖, 支护施工紧跟开挖工作面由上而下进行, 边坡完成支护、排水及井口圈梁后, 进行竖井开挖施工。

3. 2 明挖施工

明挖施工按照引水系统压力明钢管开挖支护图7 /7 ( HLG- 45235S - 0551 - E028) 进行, 为保证竖井开挖期间的作业安全, 20#镇墩基础仅挖至301. 15 m, 井挖施工从301. 15 m高程开始, 竖井开挖完成后再进行剩余的20#镇墩基础开挖。边坡支护形式, 排水管设置按照图纸施工。

3. 3 井挖施工

3. 3. 1 井口处理及提升井架安装

竖井开挖前, 为防止水流或石块等物体落入井底必须设置井圈梁。井圈梁采用C20 钢筋混凝土结构, 截面尺寸50 cm ×80 cm, 高出井口40 cm。

3. 3. 2 测量放样

1) 采用全站仪测量, 根据提供的测量基准点和施工测量相关规定进行导线控制网测量和施工放样, 并将有关测量过程报工管部。

2) 放样内容: 竖井中心线、掌子面桩号、设计轮廓线, 并按钻爆设计图要求在掌子面放出炮孔孔位。

3. 3. 3 钻爆施工

1) 造孔。采用手风钻造孔, 孔径 42 mm, 并严格按照钻爆设计进行造孔。

2) 装药爆破。采用人工装药。炮孔经检查合格后, 方可进行装药爆破, 装药严格遵守安全爆破操作规程, 装药前用风水冲洗钻孔, 装药严格按照爆破设计图进行, 洞内采用非电起爆网络起爆。装完药后, 由炮工和现场施工技术员进行复核检查, 确认无误, 撤离人员和设备并做好警戒, 炮工负责引爆。炮响20 min后炮工先进入洞内检查是否有瞎炮, 若有则迅速排除, 然后才能进入下一道工序。

4 支护施工方法

竖井▽ 275 m ~ ▽ 307 m高程设置系统锚杆, 锚杆采用20 钢筋, 长度2. 0 m, 入岩1. 95 m, 间排距1. 5 m × 1. 5 m, 挂网混凝土标号为C20, 厚度10 cm, 钢筋网规格为 6@ 200 mm× 200 mm。

4. 1 锚杆施工

4. 1. 1 施工工艺流程

钻头直径应大于锚杆直径15 mm以上, 采用“先注浆, 后插杆”的方法施工。

4. 1. 2 施工方法

1) 钻孔: 采用测量仪器在支护部位按设计间排距测放并标示孔位, 钻孔完毕后用压力风将孔道清洗干净, 经检验合格后, 临时封堵孔口。

2) 注浆: 按照试验室提供的砂浆配合比拌制水泥砂浆, 注浆锚杆水泥砂浆的抗压强度等级为M20。砂浆应拌和均匀, 随拌随用, 一次拌和的砂浆应在初凝前用完, 并严防石块、杂物混入, 钻孔注满浆后便立即插杆, 在砂浆凝固前, 不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。

4. 1. 3 质量检验

锚杆质量检查采用无损检测法, 锚杆长度抽检数量每作业区不小于5% , 杆体长度不小于设计长度。砂浆密实度检查按作业分区100 根抽查1 组 ( 不少于3 根) , 锚杆注浆密实不得低于设计值。

4. 2 混喷射凝土施工

4. 2. 1 受喷面准备工作

喷射施工前清理受喷面, 清除开挖面浮石、石渣或堆积物, 挖除欠挖部分, 用高压风水冲洗受喷面。对受喷面渗水部位, 采用埋设导管、盲管或截水圈等作排水处理。

4. 2. 2 喷射作业

喷射混凝土自下而上施工, 喷射作业时, 保持工作风压稳定, 连续供料。

4. 2. 3 养护

喷射混凝土终凝2 h后, 及时进行洒水养护, 保证混凝土湿润时间不少于7 d。

4. 2. 4 质量检查和验收

1) 喷层厚度检查: 喷射混凝土厚度采用钻孔方法检查, 所有喷射混凝土都必须经工程部、安质环部、计划合同部联合验收。

2) 喷射混凝土强度检查: 在喷射过程中按照相关规范规定和技术要求进行现场取样试验, 试验成果资料报送试验室。

5 不良地质地段及涌水的处理

对于可能出现的不良地质段, 根据开挖揭露的地质情况, 分别采用超前锚杆、固结灌浆等加固措施。

1) 超前锚杆施工. 当开挖揭露的围岩类型为Ⅳ类时, 采用超前锚杆配合锚喷支护措施。

2) 固结灌浆施工. 竖井开挖过程中, 若围岩存在破碎带, 对开挖会产生重大影响时, 应依照工管部的指示, 对围岩进行超前固结灌浆施工。

6 机械设备配置

主要机械设备配置计划如下。提升机1 台, TK - 961 混凝土喷射机1 台, 15 m3/ min空压机1 台, 5t自卸汽车1 台, 2 × 22轴流式风机1 台, TY28 气腿钻5 套, MZ - 1 注浆泵1 台, 扬程100 m以上深井泵2 台。

7 质量、安全、文明施工及环保措施

7. 1 质量保证措施

1) 安排有丰富经验的专业技术人员担任施工技术及质量检查工作, 所有人员均持证上岗。在施工前按施工组织设计、质量计划、作业指导书对施工人员进行层层交底。

2) 对各道工序实行三级质检制度, 在自检合格的基础上, 报请质安环部检查验收合格后进入下道工序施工。

3) 施工中所有工序都须认真填写详细的施工记录和验收签证记录单, 对施工中发生的任何质量异常情况都要快速及时的向有关部门通报。

7. 2 安全控制措施

1) 断层及破碎带段开挖时, 按照“短进尺、弱爆破、强支护”的原则进行施工, 减少对围岩的扰动。

2) 施工前首先检查围岩情况, 危石清除后方能继续施工。每次爆破后仔细排除松动岩块, 及时清除危岩确保施工安全。

3) 每次爆破前, 现场施工和安全人员做好爆破警戒工作。爆破后爆破员、安全员必须检查爆破情况, 处理相关事宜。

7. 3 文明施工及环保措施

1) 爆破后, 启动通风设备通风。施工过程中, 保持洞内通风畅通, 防止各种粉尘, 废气等污染施工环境, 并采取有效措施降低噪声、振动等污染环境和危害人体的身心健康。

2) 施工设备的停放整齐有序, 设备性能安全、可靠; 操作人员证件齐全, 规范操作。机械设备修理后, 场地无油渍、杂物。

引水隧洞岩爆控制及防治措施浅析 篇8

1 引水隧洞岩爆特征

1.1 工程概况

锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治洲木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上,系雅砻江卡拉至江口段规划的5个梯级电站之一,上游紧邻具有一年调节能力的锦屏一级水电站(3600MVV),下游依次为官地(1800MVV),二滩(3300MVV,已投产),桐子林水电站(450MVV)。

锦屏二级水电站属大型工程,工程等别为一等,永久性建筑物为1级建筑物。电站枢纽主要由首部拦河闸、引水系统、地下厂房等组成,为一低闸、长隧洞、高水头、大容量的引水式电站。4条引水隧洞平均长约16.6KM,开挖洞径12M,为世界第一水工隧洞。工程建设总工期8年3个月,静态投资186.5亿元,总投资222.5亿元。2007年正式开工,2012年首台机组发电,2014年竣工。

1.2 工程岩爆破坏特征

(1)据统计引水隧洞岩爆发生的时间一般在开挖爆破后3小时内,最强烈岩爆一般发生在开挖爆破后5～10小时,频繁掉快持续时间一般为12～36小时,少部分洞段在施工过后1个月仍有清脆声响。

(2)3～4号引水隧洞弱至中等岩爆的破坏方式主要为层状、片状剥落及弯曲状爆裂,层状、片状剥落破裂面大多平直,岩爆经常性发生在掌子面附近及距掌子面20米以内占多数,偶尔也在距掌子面50～100米处发生,爆裂岩石一般呈薄片或板状,岩爆时伴随着清脆的崩裂声,石块呈片状崩落,少有石片弹射现象,石片厚度一般为20～65厘米

(3)强岩爆破坏方式主要为弯曲折断和锲状爆裂,弯曲鼓折在临空面中部发生折断。若岩爆部位有节理,则经常沿节理面有大块崩落;有时局部有较沉闷声响,一段时间后有小片崩裂,随即有大块掉落,范围逐渐扩大。岩爆大部分都发生在左右拱肩位置,尤其右侧拱肩居多,且出现较多平行于洞壁的裂纹,有片状弱落,根据工程物探检测,破裂深度在2米左右。

2 岩爆形成的力学机制分析

2.1 岩爆的发生机制

岩爆是高地应力的产物,其机制一般描述为:岩爆是具有大量弹性应变储备的硬质脆性岩体由于洞室开挖,径向约束卸除,环向力骤然增加,能量进一步集中,在集中应力作用下,产生突发性胀剪脆性破坏。弹性应变能伴随声响和震动部分得以消耗。同时,剩余的能量转化的动能使围岩急剧动态失稳,造成岩片(块)脱离母体,获得有效弹射,猛然向临空方向抛(弹)射。岩体产生了快速“劈裂-剪折-弹射”渐进破坏过程的动力破坏现象。因此岩内储备有足够的弹性应变能和引起破坏的应力集中部位是岩爆发生的两个主要条件。

2.2 岩爆的主要物理力学特性

(1)岩爆发生在高地应力区,尤其是高水平地应力区。

(2)岩爆的形成是应力调整的结果。在高地应力区的地下工程开挖中引起应力集中和应力释放,应力集中系数与洞室横端面几何形状有关,应力释放不会立即完成,有可能持续很长时间。

(3)岩爆的形成与岩体结构有关,既不发生在很完整的岩体段,也不发生在节理发育的破碎段,而是发生在节理不多也不少的岩体段。

(4)岩爆的形成有一个发展的过程,即岩爆虽然在地下工程开挖时可立即发生,但也常常延迟发生,有的延续一年或好几年内都可时断时续地发生。

(5)岩爆发生部位与地下洞室形状有关。一般在洞室转弯处的弯道内侧或洞室端面的角脚处,易发生岩爆。若以水平地应力为主,则顶、底板易发生岩爆;若以垂直地应力为主,则隧道两侧墙易发生岩爆。

(6)岩爆破裂面与主应力方向平行。

(7)岩爆的强烈程度和表现形式不同,有的仅发生膨胀和剥离现象,有的大块岩片坠落,有的则表现为岩片弹射出去。

3 岩爆防治措施及效果

岩爆具有突发性、滞后性以及危害性等特点,必须采取合理的岩爆防治措施,保证施工安全。结合锦屏二级水电站引水隧洞发生岩爆的具体情况,采取主要的岩爆防治措施如下:

(1)光面爆破,减少应力集中。

引水隧洞施工的岩爆段均采用光面爆破技术,图1示出光面爆破设计图,通过改进爆破设计,增加￠90中空孔,提高了爆破效率,爆破后开挖轮廓控制的较好。爆破效果显示周边没有出现崩落破坏,在轻微岩爆区能起到较好作用,同时对中等及强烈岩爆区也起到一定抑制效果。

(2)支护方案优选。

针对强烈岩爆,原支护主要措施有:初喷7厘米厚钢纤维混凝土;胀壳式预应力锚杆1米间距,L=4.5米;￠25系统锚杆1米间距;挂￠6.5钢筋网,格栅钢架1米间距,复喷5厘米厚素混凝土;C25钢筋混凝土衬砌。该支护体系虽能较有效地抑制岩爆,但存在以下问题:(1)工序较多,不符合尽量减少工序的快速施工的要求;(2)格栅钢架跟随掌子面,侵占开挖轮廓线,会造成后续欠挖;(3)钢筋网￠6.5钢筋偏小岩爆强度大时可能遭破坏;(4)衬砌混凝土不可能紧随开挖,故喷混凝土显单薄。实际施工中对支护措施进行优化,有效地控制了岩爆:(1)加大初喷混凝土的有效性,确保在大部分洞段能实现初喷短期内抑制岩爆,从而减少占据开挖循环的作业工序;(2)在采用湿喷台车(喷锚机械手)作业的基础上,使用钢纤维(或采用化学纤维)混凝土添加纳米材料,起到加速凝固和早强的作用;(3)增加高效能锚杆的使用,采用锚固性能更好的高强预应力锚杆代替部分胀壳式锚杆,实现快速有效锚固周围岩体的作用;(4)加大机械化作业强度,提高工序效率,如采用三臂台车施作锚杆,湿喷台车(喷锚机械手)喷护;(5)加厚喷混凝土总厚度至15厘米以上,施工期不考虑衬砌混凝土支护作用;(6)增加支护作业人员,主要是挂网和支立钢架人员,提高人工作业工序效率。

(3)径向应力孔打设。

利用现有的设备(凿岩台车)或三臂台车在施工掌子面周边钻孔或钻孔加密,安装部分锚杆,留部分孔作应力释放,有效的降低了岩爆的发生。

(4)超前爆破应力解除。

在掌子面钻爆的同时,将部分周边孔和辅助孔加深至1.5～2.0倍孔深,孔底装1/2支炸药,与开挖爆破同步起爆,针对下一个循环开挖起到预先爆破松动的作用,起到了一定的消除岩爆效果。

(5)机械胀壳式预应力锚杆抑制岩爆。

初喷混凝土后,周边随机安装胀壳式预应力锚杆,尤其是拱肩部位,利用胀壳式锚杆的迅速锚固作用抑制岩爆,中等岩爆区效果明显,按照设计系统支护(锚网喷)全部实施,基本能有效抑制岩爆发生。

(6)通过加强钢筋网配置抵抗岩爆。

采用￠22钢筋交错连接锚杆,形成加强钢筋网,同时在前期施工的大部分岩爆较强洞段均采用了型钢拱架跟随掌子面抵抗岩爆,取得了一定的效果,但在高地应力下锚杆与围岩的作用机制尚待进一步研究。

4 结语

本文通过对岩爆发生特征的工作总结及其防治措施,得出了高地应力和完整的高强度岩性仍是引水隧洞岩爆发生的主要因素。

摘要：在隧道及地下工程施工过程中,岩爆现象时有发生,岩爆造成的危害也较大。由于岩爆发生的时间、速度及具体位置的不确定性,给岩爆的预测及其防治带来了不可控性。从锦屏二级水电站引水隧洞岩爆状况实际及结合现场实测的地应力值,并通过对岩爆发生的力学机制及其预测的研究分析,做出了一些防止岩爆发生的对策和安全措施。