水利工程論文-小灣電站導(dǎo)流隧洞洞身開挖及支護(hù)工程施工.doc

水利工程論文-小灣電站導(dǎo)流隧洞洞身開挖及支護(hù)工程施工摘要：小灣洞身自上而下分三層進(jìn)行開挖支護(hù)。層開挖考慮到開挖機(jī)械性能及支護(hù)施工的需要，確定開挖高度約為89.55m；層開挖高度為10.5m；層主要為保護(hù)層開挖，開挖高度1.73.15m。1#、2#導(dǎo)流洞層導(dǎo)洞開挖采用兩臺三臂臺車進(jìn)行兩個工作面的開挖，其余工作面開挖采用手風(fēng)鉆開挖。F7斷層帶采用I20a工字鋼拱架。漸變段I層開挖方案采用44小導(dǎo)洞超前，洞口10m大跨度段分兩半分別進(jìn)行開挖支護(hù)，其余20m段全斷面一次擴(kuò)挖到位。1洞出口12m段及2#洞出口20m段由洞挖改為槽挖，將f23斷層切除，二次襯砌支護(hù)改為明拱，出口5m段自外向內(nèi)分半開挖支護(hù)，開挖前洞臉設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿鎖口。鍵詞：小灣導(dǎo)流隧洞開挖支護(hù)F7斷層漸變段出口1工程概況1.1設(shè)計參數(shù)小灣水電站1#、2#導(dǎo)流洞均布置于左岸，進(jìn)口底板高程為988.0m；出口底板高程為984.984m；兩條導(dǎo)流洞平行布置，中軸線間距48m。1#、2#導(dǎo)流洞各由30米長進(jìn)口漸變段，60米長的堵頭段和標(biāo)準(zhǔn)斷面組成，兩洞長分別為861.592m、980.922m，底坡分別為0.3627%、0.3172%，襯砌斷面為1619m及1619.5m（頂拱不襯段）城門洞形。隧洞開挖及支護(hù)斷面根據(jù)地質(zhì)條件共設(shè)六種形式，開挖標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸有17.320.2、17.420.25、19.422.2、20.423.2四種；隧洞沿線邊墻、頂拱進(jìn)行系統(tǒng)噴錨支護(hù)；不良地質(zhì)地段掛網(wǎng)噴25cm鋼纖維砼，增設(shè)工字鋼拱架加強(qiáng)支護(hù)。1.2地質(zhì)條件本工程兩條導(dǎo)流洞埋深均為30230m，最大埋深約260m，圍巖以微風(fēng)化新鮮巖體為主，少量弱風(fēng)化和卸荷巖體主要分布在洞室的進(jìn)、出口段。圍巖巖性主要為黑云花崗片麻巖及角閃斜長片麻巖，二者均夾片巖。圍巖類別為類，其中，類圍巖分布在進(jìn)口洞段，1#、2#導(dǎo)流洞類圍巖分別占總長的81%、83.8%，、類圍巖分別占總長的19%、16.2%。洞身還分布有一條級斷層（F7），4條級斷層為F11、F5、F19、F23等。還有若干分屬級結(jié)構(gòu)面的小斷層、擠壓面和節(jié)理組，斷層影響帶巖體破碎。地下水以基巖裂隙潛水為主，水位一般高出隧洞頂拱30m200m，圍巖多具微透水性。1.3主要工程數(shù)量石方洞挖65萬m3，噴砼1.4萬m3，錨桿3.3萬根，掛網(wǎng)76t，鋼拱架1096t。1.4施工進(jìn)度小灣電站導(dǎo)流隧洞開挖支護(hù)計劃執(zhí)行情況如下：進(jìn)口施工支洞計劃開、竣工時間：2002年4月1日2002年7月31日；實際開、竣工時間：2002年4月1日2002年7月20日。出口施工支洞計劃開、竣工時間：2002年6月1日2002年12月31日；實際開、竣工時間：2002年5月30日2002年12月20日。洞身計劃開、竣工時間：2002年8月1日2003年12月31日；實際開、竣工時間：2002年7月20日2003年11月30日。兩條漸變段上半部的開挖及支護(hù)月平均開挖強(qiáng)度5000m/月；洞身I層開挖支護(hù)平均強(qiáng)度56m/月，II層開挖支護(hù)平均強(qiáng)度78m/月，III層開挖支護(hù)平均強(qiáng)度166.26m/月；F7斷層段開挖支護(hù)平均強(qiáng)度28m/月。2施工支洞布置由于導(dǎo)流洞進(jìn)出口工作面受上部干擾較大，前期無法施工，經(jīng)業(yè)主監(jiān)理統(tǒng)一協(xié)調(diào)安排在上、下游各設(shè)一施工支洞進(jìn)入主洞進(jìn)行施工。進(jìn)口施工支洞為進(jìn)入導(dǎo)流洞進(jìn)口段上層工作面的施工支洞，全長339.899米，與1#、2#導(dǎo)流洞相交于導(dǎo)1#0+54及導(dǎo)2#0+85樁號；下層支洞長277.16米，與1#、2#導(dǎo)流洞相交于導(dǎo)1#0+135.266及導(dǎo)2#0+166.263樁號；出口上支洞總長837.543米，與1#、2#導(dǎo)流洞相交于導(dǎo)1#0+793.76及導(dǎo)2#0+861.613樁號；下支洞長163.628，與1#、2#導(dǎo)流洞相交于導(dǎo)1#0+755.76及導(dǎo)2#0+823.613樁號。3洞身開挖支護(hù)施工3.1施工總程序洞身自上而下分三層進(jìn)行開挖支護(hù)。層開挖考慮到開挖機(jī)械性能及支護(hù)施工的需要，確定開挖高度約為89.55m；層開挖高度為10.5m；層主要為保護(hù)層開挖，開挖高度1.73.15m。單洞開挖施工程序依次為層層層。層開挖支護(hù)完成后進(jìn)行層開挖，層開挖支護(hù)完成后進(jìn)行層開挖。各層均利用施工支洞進(jìn)入主洞后分別向上、下游進(jìn)行平行作業(yè)，其中從上層施工支洞進(jìn)入完成導(dǎo)流洞洞身層開挖支護(hù)；利用下層施工支洞在主洞內(nèi)向上、下游升坡10%至層底面，完成導(dǎo)流洞洞身層開挖支護(hù)；從下層施工支洞進(jìn)入導(dǎo)流洞底部進(jìn)行層的開挖支護(hù)。3.2施工隊伍配置進(jìn)、出口各配置一個開挖隊伍，每個開挖隊各設(shè)一個臺車鉆爆班、一個手風(fēng)鉆鉆爆班和一個支護(hù)班。3.3常規(guī)洞段開挖支護(hù)施工常規(guī)洞段共1386米，占導(dǎo)流隧洞洞身開挖總開挖段長的75.4%。3.3.1施工程序常規(guī)洞段即I、II、III類圍巖段橫斷面開挖程序見圖1：1)洞身第層開挖施工程序：中導(dǎo)洞超前貫通后進(jìn)行周邊擴(kuò)挖，初期支護(hù)滯后30米進(jìn)行，與后循環(huán)開挖平行作業(yè)，類圍巖視危巖情況及時進(jìn)行局部支護(hù)。2)洞身第層開挖施工程序：邊墻用手風(fēng)鉆預(yù)裂4.5m，中部液壓潛孔鉆垂直鉆孔梯段爆破。初期支護(hù)滯后30米進(jìn)行，與后循環(huán)開挖平行作業(yè)，類圍巖視危巖情況及時進(jìn)行隨機(jī)支護(hù)。3)洞身第層開挖施工程序：兩側(cè)邊墻手風(fēng)鉆預(yù)裂到底，層采用手風(fēng)鉆及鑿巖臺車分半開挖，底部光爆，初期支護(hù)滯后30米進(jìn)行，與后循環(huán)開挖平行作業(yè)，類圍巖視危巖情況進(jìn)行隨機(jī)支護(hù)。3.3.2施工方法1#、2#導(dǎo)流洞層導(dǎo)洞開挖采用兩臺三臂臺車進(jìn)行兩個工作面的開挖，其余工作面開挖采用手風(fēng)鉆開挖。層擴(kuò)挖主要采用兩臺臺車進(jìn)行開挖，部分采用人工在三層平臺架上810臺手風(fēng)鉆鉆爆。層開挖各工作面采用手風(fēng)鉆造4.5m深預(yù)裂孔超前爆破，液壓潛孔鉆梯段拉槽先行貫通后用鑿巖臺車進(jìn)行兩端保護(hù)層水平擴(kuò)挖，周邊光爆。層開挖采用手風(fēng)鉆兩邊墻預(yù)裂到設(shè)計底板高程，鑿巖臺車及手風(fēng)鉆水平擴(kuò)挖，底部光爆，出碴采用3m3側(cè)卸裝載機(jī)配15t及20t自卸車運(yùn)輸。層及層開挖出碴主要采用3m3側(cè)卸裝載機(jī)配15t及20t自卸車運(yùn)輸。層開挖出碴采用4m3正鏟配15t及20t自卸車運(yùn)輸為主，輔以3m3側(cè)卸裝載機(jī)配15t及20t自卸車運(yùn)輸。洞身支護(hù)以鑿巖臺車造孔為主、砼噴射臺車濕噴工藝進(jìn)行噴錨施工；安裝錨桿采用人工配合鑿巖臺車進(jìn)行，掛網(wǎng)采用人工在平臺車上進(jìn)行。3.4一般不良地質(zhì)段開挖支護(hù)施工小灣導(dǎo)流隧洞分布有一條級斷層（F7），4條級斷層為F11、F5、F19、F23，還有若干分屬級結(jié)構(gòu)面的小斷層、擠壓面和節(jié)理組。實際施工中除F7斷層、進(jìn)出口不良地質(zhì)帶采用特殊施工方法施工外，其余小斷層帶開挖支護(hù)均采用與常規(guī)洞段大致同一種方法施工，不同之處是：小斷層帶開挖時層中導(dǎo)洞開挖時頂拱噴護(hù)5cm厚C20進(jìn)行支護(hù)，層擴(kuò)挖及、層保護(hù)層開挖后立即素噴5cm混凝土封閉巖面，部分系統(tǒng)錨桿及時跟進(jìn)，剩余支護(hù)適時跟進(jìn)。3.5F7斷層開挖支護(hù)施工導(dǎo)1#0+1600+237及導(dǎo)2#0+2150+287范圍為F7斷層出露洞段，F(xiàn)7破碎巖帶總寬約25.2米，其中主裂面有4個，總寬約0.5m2m，由斷層泥、糜棱巖組成，其余為碎裂巖、碎塊巖等，結(jié)構(gòu)緊密。順斷層影響帶一般具弱透水性，為地下水賦存及運(yùn)移通道，沿影響帶常有集中滴水現(xiàn)象。F7斷層部位開挖斷面為20.523.35的城門洞型，F(xiàn)7段層破碎帶縱向開挖程序與一般洞段開挖相適應(yīng)分三層開挖：第一層開挖高度9.70m，第二層開挖高度10.5米，第三層開挖高度3.15米。3.5.1F7斷層層開挖支護(hù)施工1）施工思路及原理采用新奧法施工理論為指導(dǎo)：“短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動，緊封閉，勤量測”。利用三臂鑿巖臺車和砼噴車等大型機(jī)械設(shè)備實現(xiàn)了斷層部位I層全斷面一次開挖、及時支護(hù)、快速循環(huán)的先進(jìn)施工工藝。關(guān)鍵之一：開挖后要及時對周邊圍巖及掌子面實施一層35cm的素砼封閉，以形成初期簡單的柔性支護(hù)環(huán)，同時抑制圍巖的進(jìn)一步風(fēng)化，增長圍巖的自穩(wěn)時間。利用掌子面的素噴封閉措施，保持開挖掌子面與洞軸線大致垂直，以方便了大型機(jī)械作業(yè)，加快循環(huán)進(jìn)度。關(guān)鍵之二：素噴后要及時打設(shè)一定數(shù)量的系統(tǒng)錨桿，盡早發(fā)揮其懸吊及支承拱作用，進(jìn)一步的加強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定，同時快速的利用反鏟配合人工進(jìn)行工字鋼拱架的安裝，系統(tǒng)噴混凝土跟進(jìn)；剩余的系統(tǒng)錨桿適時打設(shè)。2）施工程序頂拱及邊墻超前錨桿施工全斷面開挖進(jìn)尺0.51m初噴5cm鋼纖維砼支護(hù)，掌子面周邊2m范圍內(nèi)素噴5cm厚C20砼封閉初期支護(hù)錨桿及鋼拱架固定錨桿施工安裝鋼拱架分層噴鋼纖維砼至設(shè)計厚度剩余系統(tǒng)錨桿支護(hù)3）主要支護(hù)參數(shù)及施工方法a超前支護(hù)頂拱超前支護(hù)主斷層帶采用32自進(jìn)式中空注漿錨桿，長4.5m，環(huán)向間距0.5m，外插角515，排距2m；斷層影響帶頂拱超前支護(hù)使用25砂漿錨桿。邊墻超前支護(hù)采用32砂漿錨桿，長4.5m，主斷層帶間距1m，斷層影響帶間距2m，外插角2530，排距3m。b系統(tǒng)支護(hù)F7斷層帶的系統(tǒng)支護(hù)采用I20a工字鋼拱架，其中主斷層帶的間距為50cm，斷層影響帶的間距為80cm。工字鋼拱架加工制作及安裝方便快捷，易于及時支護(hù)跟進(jìn)；同時由于F7斷層跨度超過20m，使用工字鋼拱架仍具備一定的柔性。系統(tǒng)錨桿主要采用6m長、32的砂漿錨桿（部分錨桿長度為9m）；間排距主斷層帶為1m1m，斷層影響帶為1.5m1.5m；主斷層帶造孔比較困難部分采用32自進(jìn)式錨桿代替砂漿錨桿。F7斷層范圍內(nèi)邊頂拱均噴25cm厚C25鋼纖維砼。c主要施工方法F7斷層的施工，超前支護(hù)鉆孔主要采用三臂鑿巖臺車、自進(jìn)式錨桿灌漿采用注漿機(jī)；開挖主