水電站引水隧洞斜井工程施工方案

xx水電站xx隧洞斜井工程施工方案一、工程概況1.1工程簡介xx水電站xx隧洞為跨越紫馬溝，在1#支洞下游與2#支洞上游之間設一處斜井，里程樁號為（隧）2+098.712～（隧）2+236.237，斜井長度為137.525m，斜井傾斜角度為50°，斜井上口高程為1978.523m，斜井下口高程為1887.741m。斜井設計斷面采用圓形斷面開挖，B1、B2型圓形襯砌斷面，襯砌采用C20砼，襯砌凈空斷面直徑為450㎝，Ⅲ、Ⅳ圍巖及Ⅴ類圍巖襯砌厚度分別為40㎝和60㎝。斜井布置見圖1。1.2工程地質(zhì)xx隧洞斜井段圍巖由晉寧期石英閃長巖組成，巖石弱～微風化狀態(tài)，巖性致密堅硬，地表測繪尚未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的斷層破碎帶分布，但次級小斷層及裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育的構(gòu)造裂隙有4組：°③N60°～80°E/SE或NW∠65～80°；④N60°E/SE∠20～30°(隨機分布)。裂隙間距30～60cm，延伸較長，裂面多粗糙閉合。斜井洞段總體上地下水活動較弱，以滴狀滲水為主，但沿次級小斷層、局部裂隙密集帶地下水活動較強。巖體呈次塊狀～鑲嵌碎裂狀結(jié)構(gòu)，以Ⅲ類圍巖為主，成洞基本可行，圍巖穩(wěn)定主要受斷層和上述①、②組陡傾角裂隙互相切割或與隨機分布的第④組緩傾角裂隙相互切割形成的不利組合塊體控制，有發(fā)生局部圍巖失穩(wěn)的可能。1.3主要工程量（預估）根據(jù)地質(zhì)資料分析，同時結(jié)合施工開挖情況，初步估計斜井所處地段各類圍巖長度，Ⅲ類圍巖為100m，Ⅳ類圍巖為25m,Ⅴ類圍巖為12.5m，據(jù)此估算斜井主要工程量（見下表）主要工程量表表1序號工程項目單位數(shù)量備注1石方井挖m334032砼襯砌m3890C203鋼筋網(wǎng)kg24422臨時支護4超前錨桿根425臨時支護5系統(tǒng)錨桿根1213臨時支護6噴砼m3283C207回填灌漿m7478固結(jié)灌漿m211009擴挖m315010回填砼m3150C15二、施工方案選擇由于斜井施工人工鉆爆開挖安全問題十分突出，為保證斜井的施工安全，同時借鑒同類工程的施工經(jīng)驗，擬采用反井鉆機導井法施工。先用LM－200型反井鉆機施工導井，再用人工鉆爆法二次擴挖達到設計的開挖輪廓。鉆鑿Ф1.4m導井時，先鉆Ф216mm的導孔，直至導孔鉆透下水平巷道，將導孔鉆頭在此卸下，接上Ф1.2m的擴孔鉆頭，再由下向上擴孔，反拉形成Ф1.4m的導井。導井貫通后，擴挖采用人工鉆孔裝藥，電雷管起爆，爆碴由導井滑至斜井下端平洞處，然后采用裝載機裝碴，自卸汽車運輸至指定的棄碴場。三、反井鉆機導井施工方法3.1施工工藝流程（斜井導井開挖反井鉆機施工工藝流程見圖2）。斜井反井鉆機施工工藝流程圖圖23.2導井施工準備（1）鉆機基礎施工①采用砼基礎，混凝土標號不小于C25。②尺寸位置以鉆孔中心（井心）定位。并保持鉆機的地腳螺栓孔位置準確。③混凝土上平面要平，凸凹變化不能超過3cm。（2）鋪設軌道混凝土基礎養(yǎng)護結(jié)束后，鋪設鉆機軌道，以便鉆機安裝。軌距為600mm或900mm。（3）供電由于反井鉆機要求供電負荷不能小于200kw，電壓380v。所以擬由1#支洞引入高壓線路至斜井口附近，增加一臺315KVA變壓器供反井鉆機施工用電。（4）供水鉆機供水由洞內(nèi)高壓水管供水。水的用途主要有：①配制泥漿。②冷卻水。導孔期間，循環(huán)使用；擴孔期間，每小時約需5～8m3用于擴孔冷卻鉆頭。（5）通風反井施工期間，下部隧洞采用壓入式通風，最大限度的將煙塵排出。（6）照明在鉆機和泥漿泵位置安裝碘鎢燈照明，以便正常工作。（7）鉆機安裝調(diào)試、試運轉(zhuǎn)鉆機運到現(xiàn)場后，進行鉆機的安裝和調(diào)試，主要工作有：①接通所有電機電源，進行短暫通電、觀察電機轉(zhuǎn)向。②接通鉆機泵車到操作車鉆機之間進回油管路。③安裝機械手和轉(zhuǎn)盤吊。④鉆機調(diào)平、找正。⑤安裝下支撐和前后斜拉桿。⑥澆地腳螺栓孔。⑦接通冷卻水系統(tǒng)。⑧進行泥漿泵調(diào)試、形成泥漿循環(huán)系統(tǒng)。3.3導孔鉆進導孔鉆進是反井鉆機施工的關鍵，它關系到鉆孔的質(zhì)量和成敗，必須嚴格控制導孔的孔斜率。導孔導向定位采用在鉆機安裝時調(diào)整好鉆機傾斜度及鉆桿方向，鉆進施工中定期校正測量鉆機及鉆桿方向，確保精度。（1）鉆具布置，反井鉆機的鉆桿分為兩種，一種是普通鉆桿，長度1m；另一種為穩(wěn)定鉆桿，長度為0.5m。鉆桿的跟進方式為開鉆2m后加一根穩(wěn)定鉆桿，鉆進8～10m時再加一根，然后每鉆進20m加一根。（2）鉆進參數(shù)鉆進參數(shù)選擇主要依據(jù)地層條件、鉆進部位等多方面因素確定。一般按下表所示參數(shù)施工，在施工時根據(jù)不同情況予以調(diào)整。表2導孔鉆進參數(shù)選擇表孔深/m鉆進壓力(MPa)Ⅲ類圍巖Ⅳ類圍巖Ⅴ類圍巖1<501～41～41～3250～1004～63～62～53>1006～75～63～5（3）開孔鉆進開孔鉆進時，必須利用開孔扶正器和開孔鉆桿配合，慢速開孔，開孔深度3m；開孔后，將開孔鉆桿提出，洗擦上油后保存。（4）導孔鉆進導孔鉆進時各方面必須全力配合，必須做到以下幾點：①鉆進前對泥漿泵進行全面檢修，使其處于完好的狀態(tài)，必須保證泥漿泵排量充足。在鉆進過程中，各班要對泥漿泵進行必要的維護，白班要有1～2小時的時間對泥漿泵各主要易損部件進行檢查，對磨損嚴重的部件進行更換，使后兩班能夠正常鉆進。②加強泥漿管理，保證泥漿參數(shù)良好。③對于導孔鉆進返出的巖渣，及時清理，防止巖渣流入泥漿池；巖渣清理由人工和除沙泵共同完成。④一根鉆桿完成后，必須等孔內(nèi)的巖屑全部排出后，才能停泵接卸鉆桿。⑤導孔鉆透后，停止泥漿循環(huán)，但鉆機不能停轉(zhuǎn)，向始孔加清水，直到鉆機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，扭矩變化不大時才能停鉆。（5）測量復核導向孔施工完畢后，采用全站儀對斜井導向孔底端進行復核測量。確保導向孔方向位置準確，鉆孔偏斜率小于1.0%，且中心偏差不超過100cm，保證導井擴孔在斜井設計開挖輪廓線內(nèi)完成。3.4擴孔鉆進（1）拆導孔鉆頭接擴孔鉆頭導孔鉆透后，將擴孔鉆頭和導孔鉆頭拆卸工具運到下口。通過電話上下聯(lián)系，上下配合拆下導孔鉆頭接上擴孔鉆頭。形成出渣系統(tǒng)，開始向上擴孔。（2）擴孔鉆進擴孔開孔，當擴孔鉆頭接好后，慢速上提鉆具。直到滾刀開始接觸巖石，然后停止上提，用最低轉(zhuǎn)速(5～9rpm)旋轉(zhuǎn)，并慢慢給進、保證鉆頭滾刀不受過大的沖擊而破壞，給進一停下，等刀齒把凸出的巖石破碎掉，再繼續(xù)給進。開始擴孔時，下部設專人觀察，將情況及時通知操作人員，等鉆頭全部均勻接觸巖石時，開始正常擴孔鉆進。為保證鉆機和滾刀的使用壽命，一般將系統(tǒng)壓力限制在18Mpa之內(nèi)。擴孔鉆進提升力見下表。表3擴孔鉆進提升力表孔深/m鉆進提升力/MPaⅢ類圍巖Ⅳ類圍巖Ⅴ類圍巖1<5015～1413～1212～11250～10014～1312～1111～103>10013～1211～1010～9此時始機的提升能力為720KN，扣除系統(tǒng)的壓力損失，提升能力680KN。鉆桿每根155kg，最大深度110m時，鉆桿重量17.5噸，水龍頭重量2.824噸，1.4m擴孔鉆頭重2.825噸，鉆機的總提吊重量55噸。鉆頭按每把刀承受5噸壓力,鉆頭承受的鉆壓為30噸。在擴孔過程中，當巖石硬度較大，可適當增加鉆壓，反之可以減少鉆壓。擴孔時，要及時出渣，防止堵孔。擴孔過程，也是拆鉆桿的過程，拆下的鉆桿要進行必要的清理，上油帶好保護帽。（3）完孔當鉆頭始至距基礎2.5m時，降低鉆壓慢速鉆進，并認真觀察基礎周圍是否有異?，F(xiàn)象，如果有，則及時采取措施處理。慢慢的擴孔，直至鉆頭露出基礎。（4）拆機將擴孔鉆頭卡固在鋼軌上、拆掉鉆機的前后斜拉桿和各種油管,將主機車從鉆架上拆掉，將鉆架主機車和一些輔助設備拆下。將擴孔鉆頭吊牢，將軌道拆掉，將鉆頭提出孔外，運到井上；然后將操作車拉上來，再將泵車、油箱冷卻器拆下，分別運到洞外。全部導井鉆孔工作結(jié)束。四、斜井擴挖施工方法4.1施工布置斜井擴挖采用鉆爆法施工。風動鑿巖機鉆孔、人工裝藥，非電雷管進行控制爆破。擴挖作業(yè)從斜井上口開始，從上至下進行擴挖。施工設備及材料的運輸擬采用以下方式進行：在上平段設一臺5T卷揚機，隨擴挖的加深，沿井壁內(nèi)側(cè)設兩道18Kg級鋼軌，作為運輸臺車上下斜井的軌道。鋼軌固定采用在擴挖完成的斜井壁打適量50cm長插筋，插筋采用錨固劑錨固，將鋼軌與插筋焊接的方式進行固定。為確保施工作業(yè)面施工人員的安全，工作面施工時，將直徑為1.4m的導井設置鋼筋格柵封閉，同時井口周圍設鋼管圍欄。4.2斜井擴挖施工工藝（見下圖）圖3斜井擴挖施工工藝流程圖4.3鉆爆工藝導井直徑為1.4m，斜井擴挖時采用合理的爆破參數(shù)，嚴格控制爆破石渣塊度，否則因?qū)Ь睆接邢?，容易發(fā)生堵井。斜井擴挖除采用光面爆破技術外，還采取短進尺、密布孔、多短起爆的措施。必要時，通過爆破試驗確定鉆爆參數(shù)，試驗時采用鋼筋格柵封閉導井，以檢查石碴的塊徑。擴挖單循環(huán)進尺一般為1～1.5m。鉆爆設計詳見斜井鉆爆設計圖（附后）。4.4測量放線在擴挖前30m內(nèi)采用測量儀器準確繪出開挖輪廓線、周邊眼輔助眼的位置。在擴挖30m以后，采用激光準直儀進行導向測量及放線，每隔一定時間對準直儀進行校正其準確性，防止準直儀的移動而造成偏向。每次測量放線時，對上次爆破效果檢查一次，并及時將結(jié)果反饋給技術主管和爆破人員；技術人員根據(jù)爆破情況，及時修正爆破參數(shù)，以達到最佳爆破效果。4.5鉆孔在斜井內(nèi)安裝鋼制爬梯，鉆孔人員從爬梯進入井內(nèi)施工，鉆孔設備采用卷揚機提升，軌行運輸臺車運輸；鉆孔采用YT28鑿巖機，鉆孔施工時注意以下事項：a.控制好周邊眼、輔助眼的位置、間距，不得隨意修改。b.準確定位鑿巖機鉆桿，保證鉆孔位置誤差不大于5cm。c．同類炮眼鉆進深度要達到設計要求，眼底保持在同一個斜面上。鉆孔過程中確保不同類炮眼沿井中心向井壁方向變淺，以保證爆破后開挖面形成一漏斗形狀，以方便扒碴。d.鉆孔作業(yè)時，先將中導井用鋼筋籠封閉，爆破作業(yè)時拆除，以保證作業(yè)安全。4.6裝藥爆破采用人工裝藥，裝藥前，仔細檢查炮孔的位置、深度、角度是否符合設計要求。裝藥時嚴格按照設計的裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥量施工。周邊眼采用間隔裝藥。裝藥時雷管管腳線必須短路，不能與金屬導體、水、巖石等接觸。已敷設好的爆破網(wǎng)路兩端，在未與下一部分導線聯(lián)接以前必須聯(lián)成短路。爆破網(wǎng)路聯(lián)接好后，吊出井內(nèi)全部施工設備及臺車，爆破人員由爬梯撤出斜井至平洞內(nèi)。為防止爆碴堵住斜井口，采用分次爆破，最后爆破周邊光爆孔。4.7斜井漏渣斜井擴挖按環(huán)形開挖斷面，選定微差爆破技術，形成自溜渣，在開挖面附近附以人工扒渣。采用斜井漏渣控制爆破塊度，導井不會出現(xiàn)堵井現(xiàn)象。爆破前，在斜井下端清除石渣。鉆孔裝藥及支護時，始終保證，導井上口鋼筋網(wǎng)封閉，保證作業(yè)時斜井上口人員無視差及危險感。導井貫通后，擴挖爆碴通過導洞滑至斜井下口，用裝載機裝碴，出碴車運輸出碴，通過2#支洞運出洞外。4.8斜井支護由于斜井施工的特殊性，隨開挖進展，下部所受的安全威脅越大，因此與平洞支護相比，需相應提高支護等級加強支護，以確保工程質(zhì)量及施工安全。斜井擴挖施工堅持“一炮一支護”，爆破后及時清除松動浮石，進行安全支護。Ⅲ類圍巖：采取系統(tǒng)錨桿Φ25@150×150㎝L=2.5～3.0m及網(wǎng)噴C20砼10cm的支護措施。Ⅳ類圍巖：設系統(tǒng)錨桿Φ25@150×150cmΦ25@1.5m25@1.5mL=2.5～3.0m，考慮到井內(nèi)架設鋼拱架難度較大，且有效支護作用發(fā)揮不明顯，為此制安鋼筋網(wǎng)：環(huán)向Φ25@25cm（垂直洞軸線），向Φ18@25cm，噴10cm厚的C20砼支護，以增強支護抗力；Ⅴ類圍巖：爆破后及時噴5cm厚砼封閉腰頂拱圍巖，制安系統(tǒng)錨桿Φ25@100×100cmΦ25@1.5m25@1.5mL=2.5～3.0m，掛鋼筋網(wǎng)：環(huán)向Φ25@20cm（垂直洞軸線），縱向Φ18@20cm，噴20cm厚的C20砼支護。且每循環(huán)作業(yè)前，應依托上一循環(huán)的支護體，以15°左右挑角制安超前錨桿Φ25@25~35cmΦ25@1.5m25@1.5mL=3.5m。支護前應撬除松動巖塊，支護體與巖面應結(jié)合緊密。斜井井口2~3m段在完成開挖及噴錨支護后，澆筑1.0m厚的C20鋼筋砼圈梁鎖口，配雙層環(huán)向鋼筋Φ25@20cm（垂直洞軸線），縱向鋼筋Φ16@20cm。在斜井段井口位置布置一臺5t卷揚機，隨開挖進程在底板上鋪斗車運行軌道，形成卷揚機——斗車提升系統(tǒng)，主要用于施工設備和材料轉(zhuǎn)運。設置安全擋（墻）板和護欄確保井內(nèi)施工安全，隨后再繼續(xù)向下擴挖。五、勞力組織及施工機械項目部將組織有豐富斜井施工經(jīng)驗的技術管理人員及施工技術工人，投入斜井工程施工。同時安排我單位狀態(tài)完好的施工機械、設備投入本工程施工。5.1投入的機械設備主要施工機械設備見下表：主要機械設備表表3設備名稱型號單位數(shù)量備注導井施工反井鉆機LM200臺1泥漿泵臺1變壓器315KVA臺1斜井擴挖卷揚機5T臺1鑿巖機YT28臺105臺備用空壓機1臺1噴錨機臺21臺備用斗車自制臺1裝載機ZL40B臺1運輸車臺3激光指向儀臺2電焊機55.2勞動力組織1)設置斜井施工專門管理機構(gòu)，施工技術管理人員在我項目內(nèi)部抽調(diào)。主要技術管理人員有指揮協(xié)調(diào)1人，技術人員2人，質(zhì)檢員1人，安全員1人，測量量測2人。2）反井鉆機導井勞動力采取三班制作業(yè)，每班5人，導向孔施工期間每班包括鉆機操作工1名，泥漿泵工1名，電工1名，輔助工2名。擴孔鉆進施工期間每班安排鉆機操作工1名，電工1名，輔助工2名。反井鉆機施工共包括施工人員15名。3）斜井擴挖勞動力斜井擴挖施工方法采用鉆爆法施工，導井漏渣，擬安排兩班鉆孔爆破人員，每班6人，負責斜井擴挖鉆孔、裝藥爆破；兩班扒渣、溜渣人員，每班4人，負責扒渣、溜渣；兩班噴錨人員，每班8人，負責錨噴支護；兩班鋼筋制安人員，每班3人，負責鋼筋制安施工及軌道安裝；同時包括卷揚機司機2人，電工2人，壓風機司機2人，共46人。六、施工工期計劃根據(jù)類似斜井工程施工經(jīng)驗，反井鉆機安裝調(diào)試及導向孔施工時間1個月，自2005年6月1日至2005年6月30日；考慮鉆機拆除等工作，導井擴鉆施工安排1個月完成,自2005年7月1日至2005年7月31日；斜井導井施工共2個月。斜井擴挖施工，每排炮平均進尺1.2～1.5m；每天約完成2個循環(huán)，則每天進尺2.4～3.0m，綜合考慮不可預見因素對施工的影響，擬計劃安排每月進尺70m，同時考慮斜井擴挖準備時間，斜井擴挖2.0個月完成，自2005年8月1日至2005年9月30日。斜井施工開挖安排自2005年6月1日