苗家坝引水洞开挖施工方案

'发电引水隧洞、压力管道洞挖与支护施工方案暨空间弯管斜井段施工专项措施1、工程概况苗家坝水电站位于位于白龙江下游，甘肃省文县境内，距下游已建成的碧口水电站公路里程31.5km。电站尾水与碧口水电站水库回水衔接。工程的主要任务是发电，枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、溢洪洞、泄洪排沙洞、引水发电洞及岸边厂房等组成。电站正常蓄水位800m，死水位798m，汛期排沙限制水位795m，总装机容量240MW（3×80MW），保证出力43MW，设计年发电量9.24亿kW·h，装机年利用小时3850h，水库正常蓄水位库容2.68亿m3。工程规模属二等大（2）型。主要建筑物挡水坝级别为1级，其它主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级。电站进水口位于右坝肩上游，为直立式岸塔进水口，左邻拦河大坝，右靠泄洪排沙洞进口。采用三机一管引水方式，共设一个进水口。进水口底板高程775m，满足死水位时发电要求，发电引水洞引用流量为294m3/s。本标段发电引水洞总长317.69m，洞径9.0m，开挖及衬砌后均为圆形断面，衬砌厚度为1m、0.6m。其中桩号引0+000.00～引0+015.00为渐变段，长15m，设计开挖体型为11.2m×11.2m的方型断面渐变为Φ11.2m的圆形断面；桩号引0+015.00～引0+121.27为上平段，长106.27m，设计开挖断面为Φ10.2m的圆形断面；桩号引0+121.27～引0+176.035为空间弯管段，轴线长度54.765m，设计开挖断面为Φ10.2m的圆形断面；桩号引0+176.035～引0+214.49为斜井段，长38.455m，设计开挖断面为Φ10.2m的圆形断面；桩号引0+214.49～引0+257.69为下弯段，长43.2m，设计开挖断面为Φ10.2m的圆形断面；桩号引0+257.69～引0+317.69为下平段，长60m，设计开挖断面为Φ10.2m的圆形断面。洞内支护主要采用Φ25＠2x2m，L=4.5m,外露0.35m；挂网钢筋（Φ6@15cm×15cm）；顶拱（240°范围）喷C20砼，厚10cm，并根据实际揭露围岩地质条件，设钢支撑加强支护。引水洞下平段后至厂房上游墙段引水道均采用圆形压力钢管，压力钢管首端为10.0m长的渐变段，直径由9.0m渐变为7.5m，压力钢管在进厂前通过两个岔管一分为三，岔管分岔形式为“卜”形。三台机钢管长度（至主厂房上游墙）分别为：1号机88.03m、2号机95.92m、3号机102.51m。3条引水支管轴线方向均为SE104.2，水平布置，直径D=4.6m，开挖初期支护采用0.1m厚钢筋网喷射混凝土，并设置Φ28mm、长4m/6m锚杆。23 2、水文气象和工程地质条件2.1水文本标地下洞室均处于大坝上下游围堰间，不受洪水影响，可全年施工。2.2气象据文县气象站1971年～2000年气象要素统计，多年平均气温14.8℃，极端最高气温38.1℃，极端最低气温-7.4℃。多年平均风速2.4m/s，多年最大风速20m/s，多年平均最大风速10.5m/s，多年平均相对湿度62%，多年平均蒸发量2004.0m，多年平均降水量451.6mm，降雨集中在5月～9月，该时段占年降水量的80.8%，其中6月～8月占全年降水量的52.2%，实测最大日（1987年5月30日）降水量73.0mm。多年平均雷暴日数6.7天，雷暴最早发生日期4月16日，最晚发生日期9月21日。2.3工程地质引水发电洞布置于右岸，洞向为SE147.5～SE104.2，进口边坡整体走向为NE57，边坡前缓后陡，属斜向结构边坡，整体稳定性好。出口边坡整体走向为NW310，平均坡角48，属逆向坡，边坡表部有卸荷松动现象，需予锚喷措施处理。洞室围岩厚度一般大于50m，岩体由变质凝灰岩局部夹砂质泥质板岩组成，微～新鲜岩体致密坚硬，强度较高；洞室沿线岩层走向为NW280～315，倾向SW，倾角45～55，与洞线夹角小于40。岩体中断裂结构面较发育，出露的断层主要层间挤压带fj67、fj71、fj75、fj77等。裂隙主要以层面裂隙、反层向裂隙及NNE向高倾裂隙组较发育。地下水以裂隙性潜水赋存于基岩裂隙和断层破碎带中，地下水位埋深大，水力坡降相对平缓，除进口段外，其余洞室均位于地下水位线以下。进口0+050m段，主要受风化及层间挤压带影响，岩体完整性较差，围岩类别主要为Ⅳ类；洞身0+050～0+356m段岩体结构相对较完整，围岩类别主要为Ⅲ类；出口0+356m～0+416.2m段，地表有3m～5m的覆盖层，岩体受风化及结构面组合切割影响，岩体结构破碎，完整性较差，围岩类别主要为Ⅳ类。引水洞进、出口段，岩体结构破碎，围岩类别低，开挖过程中局部会产生掉块、塌方，注意及时支护。在断层破碎带和裂隙密集带部位，将出现渗水现象，但水量不大，需做好防、排水措施。3、引水洞隧洞、压力管道段洞挖及支护主要施工难点及重点3.1空间弯管段属空间螺旋形结构，施工控制难度大23 空间弯管为空间三维螺旋形结构，无法按原方案常规方法施工，其洞轴线为空间球体表面螺旋线性，整个洞挖(包括后续衬砌需制作专门的球面异型模板)体型需跟进洞轴线在空间三维方向持续扭转变形，施工体型采用拟合渐变方式建立空间数据计算模型进行控制，洞挖循环进尺宜根据设计提供2m间距数据循环进尺控制。因此洞挖每个循环前均需由测量进行详细计算，确定钻爆布孔的空间方向，每个孔位都必须结合布孔掌子面实际空间位置，确定钻孔具体操作孔深、孔向、方位角，相应测量及钻孔难度成倍加大；而受弯管空间螺旋形结构影响，原定的导洞溜渣井开挖出渣方案已不再适用，将被迫采用正井法组织空间弯管段的洞挖及支护施工，出渣效率将大幅度下降并制约到实施进度。3.2洞挖施工强度高、工期紧迫，进度压力尤其突出根据施工总体进度安排，整个洞挖及支护作业需在2010年1月中旬完毕，但在机组扩容后发电引水洞结构形式较原设计发生较大变化，除增加空间弯管段外，整个下平段长度由原设计10m调整增长至60m，除施工难度进一步加大外，洞挖及支护关键线路工作量大幅度增加，而相应工期维持不变，施工强度由此进一步提高、工期紧迫，进度压力尤其突出。3.3洞挖组织与明挖、其他场面施工存在交叉作业，干扰突出洞挖施工与厂区、进出口闸室等明挖作业存在不可规避的交叉作业影响，安全隐患尤其突出。出口闸室高边坡扩挖钻爆区直接位于引水洞支洞洞口正上方，为确保作业安全需要，上部爆破时段洞内作业将暂停作业，每个明挖循环过程中需全程监控、检查，同时引水洞及排沙洞洞挖及各明挖作业临近，爆破扰动影响极易出现岩体松动掉块、对作业人员构成安全威胁，对此各作业面爆破期间，将暂时撤离各场面作业人员，爆破实施后重新进行洞内及边坡安全排查，相应安全避让措施使作业效率受到影响。3.4地质条件相对复杂，进尺效率受限、安全支护工作量大结合相关地质资料及前期引水洞上平段及施工支洞开挖过程中实际揭露围岩情况反映，洞挖中存在一定地质缺陷及处理工作，尤其进入空间弯管段后，右侧边顶范围岩体裂隙切割发育，断层张裂有次生泥质夹层，前期施工中已采取了加强随机锚杆及钢支撑等支护措施进行处理。因此后续洞挖中应对地质缺陷做好充分处理准备，做好超前地质预报，并采取短进尺、弱爆破及强支护等措施，确保洞挖作业安全需要。4、施工布置洞挖与支护工作面所需临时设施充分利用厂区明挖和引水洞进出口明挖供风、水、电等系统，采用就近原则进行布置于洞口附近。23 4.1施工测量接收监理工程师移交的平面及高程控制网点，进行校核测量，并根据施工精度要求，测设洞挖施工的控制网，控制网资料报监理人审批后投入使用。洞挖施工时测放洞轴线、开挖轮廓线及高程线，并在洞挖过程中加强断面控制，防止严重超欠挖发生。4.2施工道路布置引水洞进口工作面利用上游已建3#施工道路至洞挖作业面，前期通行线路为：进场道路→左岸低线公路→下基坑道路→大坝标段作业区→上游围堰道路→进口3#施工道路；后期左岸交通洞具备通行条件后，采用进场道路→左岸低线公路→左岸高线→左岸上游河床临江道路→进水口交通便桥→上游围堰→进口3#施工道路至施工作业面。引水洞施工支洞作业面通行线路为：进场道路→左岸低线公路→下基坑道路→右岸低线。4.3供风站在施工支洞洞口及高线公路末端各布置一座供风站，各配2台20m3/min空压机，集中向施工支洞、排沙洞出口和引水洞进口工作面供风。4.4施工供水布置于厂区与进水口明挖作业已建水池，采用钢管引至施工支洞、引水洞工作面提供施工用水。4.5供电与照明从明挖厂区、进口变压器接线至各洞挖工作面提供施工用电电源。动力线从洞口用95mm2铝芯绝缘线架设进洞，接配电盘后为喷射机等供电；照明线从配电盘接线，照明采用36V安全电压，用碘钨灯照明，其它部位采用220V/150W白炽灯照明，灯头间距15m。4.6通风排烟除尘在支洞口及引水洞进口各布置一台37kw轴流式通风机进行洞内排烟除尘。通风管采用帆布软管，直径为φ80cm。洞内钻机采用湿式作业，爆破后采取喷雾洒水降尘，出渣前用水淋透石渣。4.7临时拌合站喷砼的临时拌合站就近布置，配备JDY350A强制拌合机2台及相应的设施，为工作面喷护施工供应拌制好的喷料，采用自卸汽车运至施工工作面待用。4.8弃渣场23 洞挖出渣按现场监理工程师协调要求组织，出渣主要堆存在已规划上、下游围堰临时备料场内，在具备条件情况下可直接上坝用于大坝填筑，或按监理制定要求弃至下游4#、6#渣场。4.9机械修配厂及停车场施工机械修配厂及停车场布置在右岸下游生产区内。4.10火工器材库洞挖火工器材库共用明挖已建批准投入使用炸药库。4.11油料库油料库布置在右岸下游生产区内，已于工程前期批准投入使用，提供工程所需各类油料。4.12综合仓库综合仓库布置在1#生活营地内，主要储存物资、材料、五金、化工、劳保等物品。4.13施工期排水施工支洞、引水洞、压力管道等通过洞内设排水沟引至集水井，再采用水泵集中排出洞，接至洞外排水系统经处理后排入白龙江内。5、施工支洞洞挖施工方案5.1施工支洞布置形式及主要施工方法施工支洞进口选择布置在电站厂区与排沙洞出口闸室之间防护区位置，首先对区间边坡覆盖层明挖清除至基岩面，在705m高程左右组织进口。支洞布置线路兼顾交通、洞内排水、工程量及主洞施工为原则。为有效减少排沙洞出口闸室明挖作业与支洞作业面交叉施工干扰，支洞洞口段采用钢支撑埋置式明拱进行防护。在机组扩容后引水洞布置结构形式进行了相应调整，按专题会议精神，施工支洞布置线性维持原设计不变，支洞与主洞交点位置由原引水洞下平段调整至压力管道主管与岔管衔接位置。支洞施工方法参见已批复《施工支洞组织设计》。5.2施工支洞与主洞衔接段处理措施23 考虑施工支洞及压力管道主管段断面形式，为确保支洞与主洞的顺利衔接，支洞与主洞段采用圆滑过渡方式进行处理，支洞施工至141.771m桩号左右时，顶拱开始转弧并按12%起坡，并最终于主洞顶拱平顺切交。同时，考虑主洞采用上导洞分期扩挖总体施工进度安排，支洞与主洞衔接段亦采用分期组织，确保主洞洞挖施工交通通行需求，考虑支洞与主洞衔接段围岩应力集中，与主洞交汇段采用6榀钢支撑(间距100cm)加强进行支护，具体支护范围按监理工程师现场要求组织。支洞衔接段具体处理形式参见《发电引水洞支洞与主洞衔接段处理结构示意图》所示。6、引水洞及压力管道段洞挖施工方案6.1引水洞洞身开挖施工工序根据工程枢纽布置特点，以及现场施工条件，引水洞进口段利用明挖3#道路作施工通道，出口段以施工支洞作为施工通道。图5.2-1引水洞施工支洞与主洞衔接段处理处理结构示意图引水洞开挖施工顺序为：进口工作面先组织上平段导洞及扩挖作业，至空间弯管段后按12%底板坡度组织起始段开挖，再按2m分层预留反铲翻渣台阶方式下卧，至753.72m高程后提交斜井导井工作面；出口工作面首先完成下平段及下弯段末端上导洞洞挖及支护，进行下弯段中间段开挖，采用自下而上进行斜井导井开挖，再进行斜井自上而下扩挖。主要施工工序参见附图所示。图6.1-1引水洞洞挖施工工序示意图6.2洞挖施工工艺流程洞身开挖与支护程序参见图6.2-1。6.3主要施工方法洞身开挖与支护主要按“新奥法”的思想或方法组织施工，采用“短进尺、弱爆破、早封闭、强支护、勤观察”，钢拱架、“喷锚网”23 等方式跟进或紧跟支护的施工方法。引水洞上平段、下平段及弯管段部分段、压力管道段均考虑分上下两部开挖，一般上部高6.0m，下部高4.4m，在上导洞形成后，及时穿插跟进下部洞身段扩挖工作。开挖采用人工手风钻造孔，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆。出渣用反铲装20t自卸汽车运输。洞内混凝土喷护采用TK961湿式喷射机。上部开挖配11部YT28气腿式手风钻造孔，用简易自制钻爆台架配合造孔。图6.2-1洞挖及支护施工程序工艺流程图斜井开挖先自下而上人工方式形成导井，在由上而下对导井进行扩挖至溜渣道所需必要溜渣断面，最后再自上而下进行井身扩挖，扩挖采用人工手风钻进行，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆。出渣用反铲或装载机装20t自卸汽车运输。6.4引水洞上平段施工23 引水洞上平段洞挖及支护施现阶段已按批复施工组织设计施工完毕，具体施工措施参见相应施组。6.5引水洞下平段按已批复施工组织设计施工，具体施工措施参见相应施组。6.6压力管道施工压力管道主管及岔管开挖计划利用施工支洞工作面进行掘进，考虑支管段断面较小及厂区明挖工作面进展形象，支管段计划在厂区明挖洞脸揭露后，及时跟进锁口并穿插明挖组织支管段开挖。6.6.1压力管道主管段开挖主管段考虑分上下两部开挖，上部高6.0m，下部高4.4m，在上导洞形成后，及时穿插跟进下部洞身段扩挖工作。开挖采用人工手风钻造孔，楔形掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，出渣用反铲或装载机装20t自卸汽车运输。主要施工工艺基本与引水洞下平段相同，有关爆破设计及循环情况参见引水洞下平段施工。考虑后续洞内压力管道组装空间需要，压力管道主管段边顶拱将进行扩挖处理，并进行相应天锚钻孔及安装，扩挖及天锚制作计划在上导洞开挖过程中穿插实施，计划扩挖长度按15～20m，扩挖量350m3。6.6.2压力管道岔管段开挖岔管开挖首先进行上导洞部分施工，考虑岔管体型与主管衔接部位存在突变扩大，为减少二次扩挖量及确保设计结构体型，上导洞开挖完毕即跟进此部分扩挖，扩挖完毕后在进行下半幅洞挖，最后完成底拱部分扩挖工作。扩挖采用密孔光面爆破完成。具体施工工序参见附图6.6-1所示。图6.6-1岔管分区开挖工序示意图6.6.3压力管道支管段开挖支管开挖由厂区后边坡组织进洞，开挖全断面一次完成，采用人工手风钻造孔，楔形掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，出渣用反23 铲甩渣至厂区明挖作业面，同明挖渣料一起装20t自卸汽车运输。支洞洞脸边坡锁口形式参见附图6.6-2。图6.6-2支管洞脸锁口示意图6.7洞内支护6.7.1钢拱架施工钢拱架计划在加工厂制作，装载机配合人工现场安装。施工工艺流程图见图6.7-1。注意事项：安装前分批按设计图纸检查验收，不合格禁用；清除干净底脚浮渣，超挖处加设混凝土或刚垫块；按设计要求焊接纵向连接筋，段间用螺栓连接，确保安装质量；严格控制中线与标高；拱架与岩面间安设马鞍形垫块，确保岩面与拱架密贴；确保初喷质量，拱架在初喷5cm后架立。23 图6.7-1钢拱架施工工艺图6.7.2锚杆施工锚杆的材料选用φ25Ⅱ级螺纹钢筋。①锚杆施工工艺如下：钻孔：采用一台独臂钻造孔，锚杆孔孔径采用φ42mm。钻孔布置应符合设计要求，孔位误差不大于15cm，孔深误差不大于5cm；清孔：锚杆安装前，应向孔内插入钢管，通入压力风吹净孔内的碎石和石渣。锚杆安装：锚杆安装前，施工人员应先用杆体量测孔深，做出标记；采用“先安装锚杆后注浆”的施工工艺，风动注浆器注浆，注浆管要插入孔底；砂浆应拌合均匀，随拌随用；应用注浆器注浆，浆液应填塞饱满；锚杆注浆后48h内，不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。②砂浆锚杆的安设应符合下列要求：砂子宜用中细砂；最大粒径不大于3mm；水泥选用425#的普通硅酸盐水泥；水泥和砂之重量比宜为1:1～1:2，水灰比宜为0.38～O.45。③锚杆的检查：施工中，应对其孔位、孔向、孔径、孔深、洗孔质量、浆液性能及灌入密实度等分项进行检查；铺杆每3O0根锚杆为一组，每组抽取3根，当围岩条件或原材料变更时须另做一组；抽样率不得少于1％，其平均值不得低于设计值，任意一组试件的平均值不得低于设计值的90％。④钢筋网制安钢筋网选用φ6.5Ⅰ级钢筋，在加工厂将钢筋调直后,先在加工场内加工成2×2m的钢筋网片。将备好的钢筋网片用5t自卸车运至现场，人工现场敷设安装、贴近岩面布置其间隙不小于3cm；片与片之间采取焊接，并与系统锚杆（或插筋）焊接。6.7.3喷护混凝土采用混凝土湿喷机进行混凝土喷射，其工艺流程见图6.7-2。23 图6.7-2混凝土湿式喷射工艺流程图①施工准备材料、机具准备:水泥采用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，水泥选用32.5普通硅酸盐水泥，进场水泥应有生产厂的质量证明书；细骨料采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5，使用时的含水率宜控制在5%～7%，粗骨料应采用耐久的卵石或碎石，粒径不应大于15mm，喷射混凝土中不得使用含有活性二氧化硅的骨料，喷射混凝土的骨料级配，应满足表6.7-1的规定；水的质量符合规范要求；速凝剂的质量应符合施工要求并有生产厂的质量证明书，初凝不大于5min，终凝时间不大10min，选用外加剂应经监理人批准。表6.7-1喷射混凝土用骨料级配项目通过各种筛径的累计重量百分数（%）0.6mm1.2mm2.5mm5mm10mm15mm优17～2223～3135～4350～6078～82100良13～3118～4126～5440～7062～90100施工时，核实水泥和速凝剂的品种、标号和出厂日期以及储备量是否足够；砂、石是否符合质量要求，并有足够储备量。检查空压机运转是否正常；检查搅拌机、上料机、喷射机就位是否恰当，试车是否良好；检查风、水、电线路是否处于良好状态。施喷前应进行试风、通水，情况正常才能开始喷射作业。施喷场地准备:检查隧洞开挖轮廓线，如有欠挖应处理；清理松动岩块和墙脚处的弃渣；用高压水（风）冲洗受喷岩面；对滴、漏水处应采取措施进行处理。作喷射混凝土厚度的标志（如利用锚杆的外露长度或在岩面上用快凝水泥浆粘铁钉）。②配合比23 喷射混凝土配合比，应通过室内试验和现场试验选定，并应符合施工图纸要求，在保证喷层性能指标的前提下，尽量减少水泥和水的用量。速凝剂的掺量应通过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，应满足施工图纸和现场喷射工艺的要求，喷射混凝土的强度应符合施工图纸要求，配合比试验成果报送监理人审批后使用。③配料、拌和及运输拌制混合料的称量允许偏差应符合下列规定：水泥和速凝剂±2%；砂、石±3%。混合搅拌时间应遵守下列规定：采用容量小于400L的强制式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于1min；采用自落式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于2min；采用人工拌料时，拌料次数不少于三次，且混合料的颜色应均一；混合料掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长。运输：混合料在运输、存放过程中，应严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前应过筛。④喷射作业风压:要求风源风压稳定在0.5～0.65Mpa,喷嘴处风压稳定在0.1～0.25Mpa。系统风压小于0.5Mpa时，不能开机工作。喷嘴处风压要稳定，才能保证喷射混射混凝土质量。湿喷机最大输送距离为水平30m，垂直20m。工作风压应随管路增长而增大。喷嘴与受喷岩面之间的距离和角度:喷嘴与受喷岩面距离以0.8～1.2m为宜。喷嘴与受喷岩面角度,一般应垂直或稍微向刚喷射过的混凝土部位倾斜。喷射拱部时应沿径向喷射。喷射混凝土的制备、运输及上料要求:混凝土中粗骨料最大粒径不超过15mm，坍落度严格控制在80～150mm之间。混凝土在洞口拌合站拌好后，用5t自卸车运至喷射作业现场。作业过程中，上料速度要均匀连续适中，始终保持进料中有一定的混凝土贮存，及时清除掉振动筛上粒径＞15mm的粗集料和其它异物。一次喷射的厚度及各喷层之间的间隔时间:δ=5cm素喷混凝土可不分层，一次喷完。δ=8cm喷混凝土在边墙部位可不分层一次喷完，拱部分两层进行喷射，每层喷厚大致4cm。（喷混凝土在边墙、拱部均要求分两层进行喷射，每层喷厚大致5cm）。两层喷射混凝土的间隔时间视掺速凝剂的品种而定，但都要求前一层混凝土终凝后才能进行下一层喷射。喷射分区与喷射顺序:为减少喷射混凝土因重力作用而引起的滑动或脱落现象，喷射作业应按照分段、分部、分块、自下而上、先拱脚后拱腰，最后喷拱顶的原则进行。要求每一分部终凝后才可进行该位置下一高度或第二层喷射。23 喷射混凝土时，喷头要正对受喷岩面，均匀缓慢地按顺时针方向作螺旋形移动，一圈压半圈，绕圈直径20～30cm。对凹凸悬殊的岩面，喷射时应注意喷射次序要先下后上，先两头后中间，以减少回弹量。开、停机顺序:喷射作业要遵守严格的开、停机顺序，否则可能损坏喷射机。开机顺序：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀送风→依次启动速凝剂计量泵和振动器→向料斗加料。停机顺序：要待料斗中混凝土输送完时才能停机。停机顺序为：关主电机、振动电机→关速凝剂计量泵→关主风阀，速凝剂辅助风阀暂不关闭→使计量泵泵水清洗速凝剂管路→依次开主风阀、计量泵电机、主电机、向料斗中加水→喷嘴中出清水后，依次关主电机、主风阀、计量泵→关速凝剂辅助风阀。喷射混凝土的回弹率：洞室拱部不大于25%，边墙不大于15%。喷射混凝土养护：喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护；养护时间一般工程不得少于7昼夜，重要工程不得少于14昼夜；气温低于+5℃时，不得喷水养护。⑤冬季施工：应采取措施确保喷射作业区的气温不应低于+5℃，混合料进入喷射机的温度不低于+5℃，普通硅酸盐水泥的喷射混凝土在分别低于设计强度30%时，不得受冻。岩石边坡先将基岩面整平，并将表面松动岩块、浮渣等覆盖物清理干净；清除坡脚处的岩渣等堆积物。⑥喷射作业施工中的注意事项喷射过程中，喷射手后方的助手应及时协助喷射手理顺混凝土管，避免喷射手在更换方向喷射时，使混凝土管产生急拐弯和憋劲现象，引起堵管。一旦发现堵管，要立即停主电机和振动电机，然后再关风。任何情况下，严禁喷射手将喷嘴向有人活动的方向。⑦喷射混凝土的养护喷射混凝土终凝后2h开始洒水养护，洒水次数以能保持混凝土具有足够的湿润状态为度。养护时间不小于14天。⑧喷混凝土的质量标准:喷混凝土表面应平整，不应出现干斑、疏松、脱空、裂隙、露筋等现象。如出现上述情况，应采取补救措施。强度：每喷50m3混凝土，应取一组试件。当材料或配合比改变时，应增取一组。每组三个试块，取样要均匀；平均抗压强度不低于设计标号，任意一组试件的平均值不得低于设计标号的85％；宜采用切割法取样；喷射厚度应满足设计要求。7引水洞空间弯管、斜井段施工专项措施23 7.1概述空间弯管、斜井段布置于引0+121.27m～引0+257.6m段，空间弯管为空间三维螺旋形结构，无法按原方案常规方法施工，其洞轴线为空间球体表面螺旋线性，整个洞挖(包括后续衬砌需制作专门的球面异型模板)体型需跟进洞轴线在空间三维方向持续扭转变形，施工体型采用拟合渐变方式建立空间数据计算模型进行控制，洞挖循环进尺宜根据设计提供2m间距数据循环进尺控制。因此洞挖每个循环前均需由测量进行详细计算，确定钻爆布孔的空间方向，每个孔位都必须结合布孔掌子面实际空间位置，确定钻孔具体操作孔深、孔向、方位角，相应测量及钻孔难度成倍加大；而受弯管空间螺旋形结构影响，原定的导洞溜渣井开挖人工出渣方案已不再适用，将被迫采用正井法组织空间弯管段的洞挖及支护施工，出渣效率将大幅度下降并制约到实施进度，因此爆破与出渣必须进行专门的设计，即雕刻式爆破。7.2引水洞空间上弯管段施工由于空间弯管为空间三维螺旋形结构，其洞轴线在空间平面及竖向同时扭转属空间球体表面螺旋线性，受特殊结构形式影响，弯管段不具备导井开挖及溜渣条件，因此只能采用专项控制爆破正井法组织施工，进行雕刻式爆破。7.2.1专项措施：（1）科学分区、分层为保证三维螺旋体洞室钻爆工程质量和工程安全，开挖按《发电引水洞空间上弯管段开挖施工工艺图》进行分区设计雕刻式爆破，即分为弯管下卧正井先峰槽区、上半幅扩挖区、翻渣台阶的处理区、弯管上半幅光爆层，主要工程量见表7.2-1（2）钻爆控制为使钻爆质量满足空间体型要求和施工质量控制要求，爆破每个循环必须建立模型，进行专门布孔设计，测量现场计算放样，并随时跟踪校位，分区、分层雕刻式爆破钻爆施工。施工程序：雕刻式爆破爆破模型设计→测量现场放样→按分区分块顺序钻孔→测量跟踪校位→分区控制爆破→反铲多次接力倒渣出渣→下一循环的爆破。①弯管段与上平段衔接段弯管段与上平段衔接段首先搭设专用施工平台，采用上导洞短进尺开挖，底板扩挖按12%坡比下卧，随后按2m分层正井法组织弯管段开挖中部区域，为充分利用机械设备及加快出渣施工进度，每层钻爆预留约4.5m宽设备翻渣平台，所有台阶周边爆破的临空面均采用预裂或光爆控制，最后对预留部分采用小药量和光面爆破控制措施处理23 。通过反铲多次翻渣至上平段，再采用反铲或装载机装20t自卸汽车进行出渣。空间弯管段开挖主要工程量、施工方法参见附表所示。序号分区分区范围(轴线高程)工程量(m3)主要施工方法备注1Ⅰ区EL.774.19m～EL.770.97m509人工台车手风钻造孔，楔形掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，反铲装自卸汽车运输。　雕刻式爆破　　　2Ⅱ区EL.770.97m～EL.765.38m892人工台车(异型段简易台架)手风钻造孔，延伸段楔形掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，反铲接力装自卸汽车运输。3Ⅲ区EL.765.38m～EL.753.72m1375人工手风钻造孔(2m分层)，楔形掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，反铲通过预留平台多次接力翻渣至上平段，装自卸汽车运输。4Ⅳ区EL.765.38m～EL.753.72m413人工手风钻造孔(2m分层)，密孔、小药量爆破，非电毫秒微差雷管起爆，反铲通过预留平台多次接力翻渣至上平段，装自卸汽车运输。5Ⅴ区EL.774.19m～EL.770.97m586人工手风钻造孔(2m分层)，预留光爆层密孔光面爆破处理，非电毫秒微差雷管起爆，反铲通过预留平台多次接力翻渣至上平段，装自卸汽车运输。6Ⅵ区EL.765.38m～EL.753.72m238人工手风钻造孔(2m分层)，预留保护层开挖，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，人工多次接力翻渣至导井出渣，下平段装自卸汽车运输。导井形成后处理7Ⅶ区EL.753.72m～EL.747.69m637人工手风钻造孔(2m分层)，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，人工多次接力翻渣至导井出渣，下平段装自卸汽车运输。导井形成后处理表7.2-1空间弯管段主要工程量及施工方法列表②空间弯管下卧段其中空间弯管段下卧开挖及反铲接力翻渣是施工控制关键，考虑弯管段上半副开挖过程中存在的体型死角，无法提供人员及设备必要操作空间，对此在弯管扩挖过程中退让预留，优先进行中间段面下卧开挖，再利用下卧掌子面搭设专门的钻孔异型平台，进行预留上半副侧二次扩挖，为减少对围岩扰动及确保开挖体型，二次扩挖预留60cm厚光爆层，在每个循环扩挖完成后最终一次爆破成型。预留翻渣平台及弯管末端在竖井导井形成后进行扩挖处理，扩挖2m分层，光面控制爆破，所有台阶周边爆破的临空面均采用预裂或光爆控制，最后对预留部分采用小药量和光面爆破控制措施处理。通过反铲多次翻渣至上平段，再采用反铲或装载机装20t自卸汽车进行出渣，当开挖面降至753.72m高程左右，具备了斜井导井作业面提供条件，空间弯管段开挖结束，弯管末端及预留翻渣台阶在斜井导井贯通后，采用自上而下方式分层处理，人工多次接力扒渣最后溜入导井，在下平段集中出渣装车运输，方法同前。23 具体措施：根据体型制作异型专门施工平台，采用短进尺(2.0m),多台阶，多预留，多控制即雕刻式爆破的措施，反铲多次接力翻渣的措施，即对中部先峰槽区周边采用预裂或光面爆破，对上半幅二次扩挖区采用小药量密孔控制洞室爆破，对上半幅光面层区采用专门洞室光面爆破，对于翻渣平台处理采用小药量保护层开挖，底部预留60cm采用光爆处理，为确保空间结构线型质量，所有爆后临面、周边控制爆破孔（光爆或预裂间距按30-40cm控制，保护层孔距孔间按50cm控制），其他爆破参数，参照洞室爆破相关附图。（1）出渣控制措施中部及上幅扩挖渣料，采用PC330四次接力倒渣，再用PC330装20t自卸汽车运输到渣场。对于预留出渣平台采用人工5次接力翻渣倒747.691m高程，由导井溜到下平段用反铲用PC330装20t自卸汽车运到渣场。弯管段下卧开挖工序循环参见图7.2-1。图7.2-1弯管段下卧开挖工序循环表7.3空间下弯段施工由于下平段增长，引水洞下平段首先采用上导洞开挖，开挖至引0+257.69m桩号(下平段与下弯段衔接桩号)后，上导洞按12%起坡继续进尺至引0+244.71m桩号左右后，随导洞断面扩大，采用利用预留台架平台及爆渣垫台方式继续下弯段上导洞进尺至0+224.71m桩号，后完成引0+242.71～0+224.71m桩号段弯管下半幅洞身扩挖，提交工作面与斜井导井施工，剩余引0+224.71m桩号以上弯管按斜井导井组织开挖，下平段预留下半幅在斜井开挖过程中穿插扩挖全部完成。开挖出渣采用在弯管段PC330反铲2次接力倒渣后下平段装车运输。23 鉴于底拱为上仰角结构体型，不具备周边光爆孔钻孔必要空间，下半幅扩挖中预留60cm光爆层，最后采用密孔光面爆破技术组织，确保设计结构体型。开挖分区区见《发电引水洞下弯管段开挖施工工艺图》。引水洞下平段及下弯管段开挖工艺及相关爆破设计参见有关附图。表7.3-1下弯管段主要工程量及施工方法列表序号分区分区范围(轴线桩号)工程量(m3)主要施工方法备注1Ⅰ区引0+257.69～引0+244.71m661人工台车手风钻造孔(2.5m循环)，楔形掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，反铲装自卸汽车运输。　2Ⅱ区引0+244.71～引0+224.71m1189预留台阶及垫渣形成平台，台车就位后人工台车手风钻造孔(2m循环)，楔形掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，反铲倒渣后装自卸汽车运输。　3Ⅲ区引0+257.69～引0+224.71m634人工手风钻造孔,周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，反铲通倒渣装自卸汽车运输。　4Ⅳ区引0+257.69～引0+224.71m317人工手风钻造孔，预留光爆层密孔光面爆破处理，非电毫秒微差雷管起爆，反铲翻渣后装自卸汽车运输。　5Ⅴ区引0+224.71～引0+214.49m868人工手风钻造孔(2m分层)，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，人工翻渣至导井出渣，下平段倒渣后装自卸汽车运输。导井形成后扩挖图7.3-1下弯管段上导洞开挖工序循环表7.4空间斜井段(部分空间弯管、下弯管)施工7.4.1空间斜井段分区布置分区详见《引水发电洞开挖施工工艺图》，主要工程量见表7.4-47.4.2导井开挖(1)导井开挖下弯管进尺至引0+224.71m桩号后，开始提交工作面与斜井施工。考虑本工程斜井倾角为55°且为空间螺旋结构，不能采用目前国产反井钻机工作，因此斜井导井开挖采用自下而上方式，采用人工简易支撑架手风钻造孔(1.5m循环)，直孔掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆的由下到上井挖。23 导井开挖操作空间狭小、由于受作业条件限制，缺乏有效通风通道，爆破后炮烟粉尘及有害气体难以在短时间内排除，通风成为改善施工环境、保障施工人员身体健康、缩短循环时间及加快施工速度的重要工序。因此导井开挖过程中通风必须给予高度重视，通风采用机械式压入通风，现场配置20m3空压机不间断向作业面进行供风，确保作业环境及进度需要。(2)导井上部工作面衔接段导井上部工作面衔接段采用预留岩坎，自上而下施工，爆破保护层开挖形成的周边孔采用光面爆破，参数同7.2相关内容。考虑人员操作必要空间，导井开挖设计断面按2×2m控制，同时导井按15m间距在侧边设置躲洞，尺寸为3×2.5×2m(长×宽×高)，主要用于设备临时存放及作业中途人员休息场地。导井爆破及撬挖后，井壁喷锚C20砼5cm进行临时支护，插快凝注浆锚杆为φ25mm，L=1.5m，同时利用锚杆焊设人员通行扶手，便于人员及设备通行。导井开挖炮孔布置见图7.4-1，导井开挖作业循环见表7.4-1，导井支护主要工程量见表7.4-2。图7.4-1斜井导井开挖炮孔布置图(3)导井刷井扩挖斜井扩挖将利用导井作为溜渣通道，考虑斜井倾角为55°溜渣易发生卡阻堵井，溜渣道合理使用及有效防止堵井措施，是确保斜井扩挖进度的关键。除加强扩挖爆破控制外，导井的溜渣断面及井壁的糙率等都将影响到出渣的成败。因此在合理加强扩挖炮孔密度的同时，对导井进行刷井扩挖至3.5×3.5m断面，扩挖采用密孔光面爆破控制，成型溜渣道喷锚C20砼5cm，插快凝注浆锚杆为φ25mm，L=1.5m，在兼顾临时支护同时，减少溜渣面糙率，防止石渣相互挤压堵井。23 表7.4-1导井开挖作业循环表项目工时2468101214161820准备、测量1.5钻孔6装药1.5爆破、排烟2安全撬挖1支护4扒渣及出渣3注:循环时间为18h,预计进尺1.5m。表7.4-2导井井壁主要支护工程量表项目φ25mm、L=1.5m锚杆，a=b=1m喷C20砼δ=5cmφ6.5@15×15cm其他附属结构单位根m3TT数量448301.250.757.4.3空间斜井段扩挖(1)总体方案由于本工程斜井的结构为空间结构和洞室增长特点，其出渣方案将制约整个工期，经分析采用人工扒渣，其进度不能满足要求，因此必须设计专项出渣措施。其具体措施：采用分层爆破完成后，采用70反铲扒渣，反铲采用在上弯段设固定卷扬机，由于为空间结构需采用多次导向，两次卷扬机牵引台车运输反铲，在钻爆时用卷扬机把反铲提升到上平段，在出渣时用卷扬机台车把反铲运输到工作面，如此跟进爆破循环进行，直到开挖完成。台车提升设计主要工程量：台车1台(钢材15t),卷扬机5(t)2台，滑轮组(20t)3对，Φ22高强钢丝1000m，轨道(80轨道)130对m，锚桩3Φ28、深3.5m、10根，轨道加固材6t，5(t)倒链4个。(2)斜井扩挖施工斜井导井开挖结束后，自上而下进行扩挖，采用水平工作面扩挖，扩挖时采用5台手风钻钻孔，周边光面爆破，布孔孔向按52～55度控制，孔深2.44～2.52m。为避免导井堵塞及便于扒渣，孔距不大于0.8m，排距不大于0.7m，有效控制爆破后松渣粒径；爆破石渣用70反铲扒入导井内，从反铲倒渣至下平段装自卸汽车出渣。23 为保护施工人员安全，斜井内设有爬梯及安全绳，并且在钻孔及锚喷施工时用防护网盖住导井口。斜井扩挖方法及炮孔布置及炮孔特性见附图所示，作业循环见表7.4-3。表7.4-3斜井扩挖作业循环表斜井段主要施工方法及工程量参见表7.4-4。表7.4-4斜井段主要工程量及施工方法列表序号分区分区范围(轴线桩号)工程量(m3)主要施工方法备注1Ⅰ区引0+168.26～引0+224.71m732人工简易支撑架手风钻自下而上造孔(1.5m循环)，直孔掏槽，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，人工接力扒渣转反铲下平段2次接力倒渣装自卸汽车运输。刷井扩挖自上而下周边光爆控制爆破(3m循环)，非电毫秒微差雷管起爆，人工扒渣转反铲下平段2次接力倒渣装自卸汽车运输。　2Ⅱ区空间弯管预留翻渣平台637人工手风钻造孔(2m分层)，周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，人工5次接力倒渣至导井出渣，下平段倒渣装自卸汽车运输。　3Ⅲ区引0+168.26～引0+214.49m3337人工手风钻造孔,周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，反铲扒渣沿导井溜渣至下弯管段，反铲接力到渣2次至下平段装自卸汽车运输。　4Ⅳ区引0+214.49～引0+224.71m849预留岩坎采取谨慎爆破，由上半副分区逐段实施，人工挂设安全绳进行，手风钻钻孔，周边周边光面控制爆破，非电毫秒微差雷管起爆，人工扒渣沿导井溜渣至下弯管段，反铲2次接力翻渣至下平段装自卸汽车运输。　考虑下弯管底拱圆弧段上仰结构特点，利用爆破渣料在弯管段下半幅回填一翻渣平台，通过反铲翻渣至下平段装车进行出渣，回填翻渣平台方量约650m3。(3)预防斜井堵塞的措施由于空间结构的特殊性，爆破渣料块径控制尤为关键，因此其装药量在原定额和设计的基础上增加1.5倍为控制的主要措施。同时增加意以下措施。23 （a）导井井口断面扩大直径，并增加喷锚网支护8cm，要求平滑，以减少摩擦阻力；（b）出渣前，从上而下撤除导井内一切布置，人工清理导洞洞壁，撬挖局部突出部位，以减少溜渣阻力；（c）溜渣导井的扒渣采用反铲人工配合拔渣，强度不宜过大，每茬炮后，导井底部岩渣尽量出尽，以下一茬炮炮渣不封堵导井井口为准；（d）设置高压水管，爆破前用高压水冲洗导井，尽量减少导井内残渣，堵塞时冲洗导井，将细料先带走，并起到润滑作用，人员在安全情况下，辅助进行疏通导井；（e）导井内预留一根细钢丝绳，一旦发生堵塞，在钢丝绳尾端挂一炸药包，炸药量不大于1kg进行聚能爆破，采用卷扬机拉至堵塞处后，电力起爆，以炸药爆破松动堵塞岩石。（f）严重堵塞，准备一套跟管钻机进行钻孔，采用聚能爆破。8、不良地质段施工和塌方预防及处理8.1不良地质段施工不良地质段主要指岩体松散，软弱破碎、膨胀、多水等，施工时，在地质预报的基础上，坚持预防为主的方针，在确保安全的前提下，制定切实可行的施工方案，按照“短进尺、弱爆破、勤量测，强支护”原则，经四方现场踏勘鉴定后，及时采取相应的技术措施进行。8.2塌方的预防措施防止塌方，是保证安全施工和快速进尺的关键。在洞挖施工过程中，拟采用下列预防塌方的措施：⑴勤观测：在施工过程中，随时观察和量测现场工程地质和水文地质变化情况，研究变异规律，据以拟定施工对策。在地质构造复杂、地下水丰富处，按设计要求埋设观测仪器，随时量测围岩变形，及时预报岩体稳定情况。⑵短进尺：在不良地质地段施工时，严格控制进尺，以保证围岩不受过分扰动和减少因爆破造成的局部应力集中。⑶弱爆破：即根据炮孔布置图，采用最小装药量，控制爆破对围岩的扰动。⑷强支护：利用系统锚杆（加密、加长），钢拱架（间距为0.3～0.6m），必要时采用钢管棚。8.3塌方处理⑴23 深入现场观察研究，分析塌方原因，弄清塌方规模、类型及发展规律，核对塌方段的地质构造和地下水活动状况，尽快制定切实可行的塌方处理方案；⑵在未制定塌方处理方案前，不可盲目地抢先清除塌体；⑶对一般性塌方，在塌顶暂时稳定之后，立即加固四周围岩，及时支护结构物，托住顶部，防止塌穴继续扩大；对于较大塌方或冒顶事故，应该妥善处理地表陷坑；⑷有地下水活动的塌方，先治水再治塌方；⑸认真组织塌方处理专业队伍，指定有经验的专职干部领导负责；⑹充分保证处理塌方的必须器材设备供应，避免中途停工。在开挖过程中如发现断层、破碎软弱夹层、溶洞、涌水、涌泥等地质缺陷，应即报告监理工程师，共同协商处理方案和技术措施，经监理工程批准后进行处理。9、施工监测地下洞室主要对Ⅳ类围岩，开挖采用布设检测网点，对拱顶下沉、隧洞收敛、锚杆和格栅钢架受力进行监控测量。监测项目及要求见表9.1-1。表9.1-1Ⅳ类围岩现场监测项目和内容量测项目方法和工具测点分布量测频率1-15d16-30d1-3月围岩及支护状况观察地质和岩体结构面性状；支护结构面裂缝观察和描述，地质罗盘、放大镜、地质镜。1-2次/d1次/2d1次/2d周边收敛收敛计Ⅳ类围岩20米断面每个断面3对测点拱顶下沉水平仪、钢尺Ⅳ类围岩中20m3个测点1-2次/d1次/2d1-2次/7d格栅钢架内力测量支柱压力计或压力计每5-10榀格栅钢架设1对测力计10、施工设备配置根据强度分析、工期要求，配置洞挖及支护设备见表10.1-1。表10.1-1开挖施工机械表序号机械名称型号数量单位备注1手风钻YT2830台2液压反铲PC3305台3装载机ZL502台4自卸汽车20t12辆与明挖共用5自卸汽车10t8辆与明挖共用23 6自卸汽车5t6辆7钻爆台架3台自制8风镐G103台9轴流式风机37kw4台10混凝土喷射机TK9613台11空压机20m³/min4台12潜水泵2″3台13拌合机JDY3503台14注浆器自制3台15液压反铲701台16卷扬机5t2台17倒链5t4台18台车15t1台滑车20t4个10、附件《发电引水洞支洞与主洞衔接段处理结构示意图》；《发电引水洞洞身开挖施工工序示意图》；《发电引水洞空间弯管段开挖施工工艺图》；《发电引水洞下弯管段开挖施工工艺图》；《发电引水洞斜井段开挖施工工艺图》；《引水隧洞下平段上导洞爆破设计图》；《引水隧洞下平段洞身扩挖爆破设计图》；《发电引水洞斜井段段扩挖爆破设计图》。23'