第16章 排水洞、灌浆洞、开挖和混凝土施工

紫坪铺水利枢纽工程第一标大坝工程施工组织设计 第16章 排水洞、灌浆洞开挖和混凝土施工第16章 排水洞灌浆洞开挖和混凝土施工16.1 排水洞及灌浆洞开挖16.1.1 概述右岸条形山脊排水洞位于大坝右岸山脊，共有4 条，其中1#横向排水洞长455m，出口开挖底板EL766.39m；2#横向排水洞长387m，出口开挖底板EL819.20m，进口与纵向排水洞LT0+315相接，相接处EL820.00m；3#横向排水洞长641m，出口开挖底板EL776.70m；纵向排水洞长430m，两端部EL820.63m，EL820.23m。隧洞纵向坡比为：1/500，开挖断面为330cm425cm城门洞形。设计进口明挖总量为4135m3，石方洞挖总量约为25785m3。溢洪道排水洞位于溢洪道桩号约0-0020+459.5右侧边坡内。全长约535m，其中洞桩号0+00处为EL850m，0+51.2处为EL847.50m，该段纵向坡比5%；0+51.20+357段，纵向坡度8.5；0+3570+505段，纵向坡度24；0+5050+5535，段纵向坡比5%。出口EL741m。开挖断面为350cm450cm城门洞形，设计石方洞挖总量约9842m3。灌浆隧洞一条位于右岸山脊长约254m，在EL885.4m；一条位于左岸坝肩洞长约116m，在EL884.4m；开挖断面尺寸350485cm城门洞形，设计右岸山脊灌浆洞明挖约1034m3，石方洞挖总方量约5788m3。16.1.2 工程地质条件隧洞所穿过的地层主要由中细粒砂岩，粉砂岩、泥质粉砂岩以及煤质页岩等组成，隧洞轴线通过部分可能遇到的层间剪切破碎带为L9、L10、L11、L12，以及F3断层。由于风化卸荷作用使岩体松驰，结构面强度降低，可能引起局部岩块失稳，施工过程中应随时采取相应支护工程措施。16.1.3施工布置一、施工道路1、右岸山脊排水洞开挖施工道路布置：（1） 1#横向排水洞施工道路由213国道EL780m，处分岔下降至出口EL766.39m，承担出碴运输。（2） 2#横向排水洞施工道路由213国道EL780m处沿洞轴线右侧山坡之字上升到出口EL819.2m。（3） 3#横向排水洞施工道路由213国道约EL780m分岔下降至出口EL776.7m。道路路面宽9m，最大纵坡10%。2、溢洪道排水洞开挖施工道路利用相应于洞高程的溢洪道明挖出碴施工道路。3、灌浆洞开挖施工道路布置。右岸山脊灌浆洞开挖施工道路利用相应于洞口高程溢洪道明挖出碴施工道路。左岸坝肩灌浆洞开挖施工道路利用相应于洞口高程左坝肩开挖施工道路。二、供风施工采用一台17m3/min移动式柴油压风机提供，右岸山脊排水洞布置在横向洞出口附近，各配一台；溢洪道排水洞布置在洞口附近的平台上，进出口各配一台；灌浆洞布置在洞口附近的平台上，各配一台；通过供风管路接到开挖工作面。三、供水及供电右岸山脊排水洞施工用水，右岸EL910水池供给，用电由供电系统接入。溢洪道排水洞施工用水及用电均由溢洪道明挖供水、供电系统接入。灌浆洞施工用水及用电均由溢洪道明挖和左坝肩明挖供水、供电系统接入。各用电工作面需安装一台触漏电保护器，洞内各种线路均架空敷设，动力线路采用BLV252三相四线，照明采用2.522的橡胶绝缘电缆线，且与动力线应有一定距离，洞内交通照明每隔8-10m悬挂一只防水防爆型白炽灯，功率为100-200w，工作面照明为500w碘钨灯，并需采用36V安全电压，以便安全与移动。四、排水排水采用自然排水和集水井集水机械（水泵）强排相结的方式进行排水。洞口附近设污水处理池，施工废水经沉淀达标后方可排入排水洞外溪沟。五、通风、排烟、除尘通风排烟设备在各洞口布置一台KJ系列45kw压入轴流式风机，外接600mm软风管，通风管距掌子面保持15-20m距离，在放炮后30min内将瓦斯浓度降到允许的范围之内，每次爆破后进行喷雾洒水，以降低粉尘浓度，溶解部分CO2，同时起到降低爆堆温度，改善工作面环境。16.1.4施工方法右岸山脊排水洞、灌浆洞明挖施工方法见第15章，隧洞洞身开挖采用全断面一次成形的方式，钻孔机具为YTP-26型气腿手风钻，周边采用光面爆破技术，每循环开挖进尺2.0m左右，每天两个循环。右岸山脊排水洞出渣，由于隧洞开挖长度长，断面小，拟采用有轨出碴运输，由人工装碴至0.6m3矿车，由电瓶车将矿车牵引至洞口（每次牵引二车），集中后由装载机装自卸汽车运往堆料场。整条线路轨道采用12kg/m轻轨，从开挖掌子面直接铺接至洞口卸碴码头，在开挖掌子面约20m范围采用1.52.0m短轨，每开挖一次，循环一次，待达一节整长轨距离后，将短轨换成长轨，形成固定的永久轨道。另外，在2#横向洞与纵向排水洞相接处安装铰盘。每相隔50m布置会车分岔道。溢洪道排水洞出碴，有二段为斜井，坡度为（8.5、24），出碴时在洞外布置一台5t卷扬机，洞内底板上铺设轨道，通过轨道内卷扬机牵引矿车，将碴运至洞处，集中由装载机自卸汽车运往堆碴场。灌浆洞出碴方式与右岸山脊排水洞出碴方式相同。一、钻孔爆破设计1、掏槽方式 掏槽采用单空孔菱形直孔掏槽方式。在隧洞中心偏下部位钻一直径55mm的空孔，其四周布置四只掏槽孔，掏槽孔孔径为42-45mm，具体布置详见炮孔布置图（ZPP/IC1-22）。2、光面爆破参数选择隧洞周边采用光面爆破，根据工程地质条件，初选光爆参数如下： 孔径D=42-45mm 孔距a=50-60cm 最小抵抗线W=55-65cm 炮孔密集系数m=0.8-1.0 药卷直径d=22mm(d32mm乳化炸药药卷加工形成) 不耦合系数=1.91-2.05 线装药密度=150-250g/m以上光面爆破参数为初选值，在光面爆破施工前，应通过爆破试验论证上述参数的合理性，在施工过程中，应根据开挖所揭露的实际围岩地质条件对光爆参数作出适当调整。3、主爆孔设计主爆孔采用YTP-26型气腿手风钻造孔，孔径42-45mm，孔距90-100cm，排距75-85cm，具体布置详见炮孔布置图（ZPP/IC1-22）。4、装药结构及起爆顺序周边光面爆破孔采用空气间隔装药，按线装药密度将炸药间隔绑扎在毛竹片上放入孔内。掏槽孔和主爆孔采用连续装药。炸药采用乳化炸药，起爆时采用孔间毫秒微差挤压爆破技术，最先起爆掏槽孔，然后起爆主爆孔，最后起爆光爆孔。具体装药参数和起爆顺序详见爆破孔布置参数图表（ZPP/IC1-22）。二、钻爆施工1、钻孔与爆破钻孔前由测量人员放出隧洞中心线，腰线及开挖轮廓线，然后开挖施工技术员按炮孔布置图中设计的孔位将各炮孔用油漆明标记在开挖横断面上。钻孔时先在断面上钻若干导向孔，应保证导向孔的孔位、孔向准确。以导向孔为基准进行其它各炮孔的钻进，钻孔时随时对孔位，孔向及孔深进行检测，以提高钻孔精度。钻孔结束后，经质检人员对孔位、孔向及孔深进行检测并验收合格后，采用人工装药联网爆破。爆破时采用电雷管起爆。2、殊地段施工隧洞沿线存在许多层间剪切破碎带，围岩无自稳能力，往往伴随涌水，开挖过程中极易坍塌，特殊地段的施工采用边开挖边支护的方法，采取小管棚超前支护及格栅钢架+喷混凝土的初期支护手段来固结和稳固围岩，开挖遵循“弱爆破、短进尺、强支护、 紧封闭”的原则，必要时采取分台阶或超前小导洞开挖方式，同时加强超前地质勘探，在涌水地段采用先排水再进行裸岩灌浆的处理措施。钻眼深度1.21.5m，每循环进尺1.01.2m。16.1.5 瓦斯等有害气体的监测该地质条件较为特殊，岩石含有煤层，施工中会碰到瓦斯等有害气体，应引起高度重视，并采服有效的防护和监控措施，确保施工安全。1、所有施工照明设备采用防爆型。2、爆破采用煤矿许用电管雷，每次总延期时间不超过130ms。3、每次爆破后，施工前应采用通风、洒水等措施降低瓦斯浓度，并采用仪器检测洞内瓦斯含量，当瓦斯浓度达到1%，禁止放炮；达到1.5%，应停止设备运转；达到2%，工作人员必须撤离。并安装一套报警信号系统，当瓦斯浓度满足规定要求时，方可施工。 4、施工人员工作服饰采用全棉材质，并使用防毒面具。16.1.6循环作业工序时间安排及进度计划一、循环作业工序时间（见下表）- 6 -排水及灌浆隧洞作业工序及时间表序号项目工作量作业时间（min）循环作业时间（h）说明1234567891011121.排水洞开挖断面350450cm，330425cm两种城门洞形。灌浆洞开挖断面350485cm城门洞形。2.钻孔采用YTP-26型气腿手风钻，人工装药爆破。3.洞内出渣采用有轨出碴运输。4.施工时加强各工序间的衔接，尽量缩短循环时间，确保每天两个循环 。5.支护形式为钢支撑。1测量布孔55孔302钻 孔117.3mmmmMmmm150 3装药爆破404通风散烟305安全撬挖306出 渣29m3（32）m33307支 护808其 它30720紫坪铺水利枢纽工程第一标大坝工程施工组织设计 第16章 排水洞、灌浆洞开挖和混凝土施工二、施工总进度计划隧洞开挖平均每循环进尺2.0m，一天两循环，日进尺4.0m，开挖施工进度计划,按施工总进度计划按排要求,具体见表18-1-6。排水洞开挖施工进度计划表 表18-1-6序号项 目单位工程量隧洞长度（m）时 间1右岸山脊排水、灌浆洞进口土方开挖m341352003.4.12003.4.152右岸山脊1#横向排水洞石方洞挖m361334552003.4.162003.8.302#横向排水洞石方洞挖纵向排水洞石方洞挖m3m3521657963874302003.4.162003.11.123#横向排水洞石方洞挖m386406412003.4.162003.10.313溢洪道排水洞石方洞挖m398425352003.12.162004.5.14灌浆洞石方开挖m357883702003.4.162003.7.1416.1.7质量与安全保护措施一、质量控制与保证措施钻孔前由开挖施工技术员准确地放样划线，对钻孔孔位及周边轮廓线做出明显标志，严格控制炮孔孔位、孔向及孔深（特别是周边光爆孔），使施工符合爆破设计要求。控制装药参数，爆破后的残孔率应满足相应地质条件的规范要求。不允许欠挖，尽量避免超挖。施工过程中根据开挖所揭露的实际围岩地质情况及时调整钻爆参数，保证开挖质量。二、安全保证措施（1） 施工中严格执行“安全第一，预防为主”的方针（2） 制订安全制度和措施，并加强通风，照明、防尘、降温及防水和防瓦斯等有害气体的工作，派专人监测工作环境，确保施工人员身体卫生安全。（3） 对开挖面及已开挖段经常观测，对可能出现的险情，采取有效措施解除或控制危急情况下，迅速撤出工作人员（4） 洞口设立安全警示牌，设专职安全员，严格执行安全制度。（5） 爆破作业及爆破器材的储存、保管、装卸、运输必须按照爆破安全作业规程规定执行。（6） 经常及时进行安全检查，有针对性地制定具体的检查内容和方法。16.1.8主要施工机械设备及劳动力组合一、主要施工机械设备（见下表）主要施工机械设备 (单条隧洞)序号名称型号（规格）单位数量1压风机17m3/min台12手风钻YTP-26气腿型台43通风机KJ系列45KW台14装载机ZL50辆15自卸汽车20t辆26电瓶车辆27水泵2台28测量仪器套19卷扬机5t台1二、主要劳动力组合（单条隧洞）主要劳动力表序号工种人数工作内容1压风工2压风机操作、送风2钻工8钻孔3通风工2通风机操作、通风管路维护4装载机驾驶员2装渣5水泵工2施工排水、供水6撬挖工3安全检查、撬挖排险7电工2用电线路架设，用电设备安装及维护8炮工4装药、联网爆破9汽车驾驶员4出渣运输至弃料场10电瓶车驾驶员2驾驶电瓶车11测量工4测量放样12配合工30洞内装渣、清基及其它配合工作16.2排水洞、灌浆洞混凝土衬砌施工16.2.1混凝土施工项目及工期安排混凝土衬砌施工项目有：一、 右岸山脊排水洞混凝土衬砌、隧洞衬砌后断面为250325cm的城门洞型，衬砌厚度40cm。二、 溢洪道排水洞混凝土衬砌，衬砌后断面为250350cm的城门洞型，衬砌厚度50cm 。三、 左、右岸灌浆洞混凝土衬砌，衬砌后断面为250375cm的城门洞型，衬砌厚度5060cm 。其主要施工工程量及工期安排见下表：序号项 目单位工程量时 间1右岸山脊1#横向排水洞混凝土衬砌M329202003.9.132003.11.282#横向排水洞混凝土衬砌纵向排水洞混凝土衬砌M3M3256322592003.12.262004.2.252003.11.132003.12.253#横向排水洞混凝土衬砌M338972003.11.12004.2.252溢洪道排水洞混凝土衬砌M344872004.5.22004.8.273灌浆洞混凝土衬砌M329412003.7.152003.10.3116.2.2 混凝土衬砌施工右岸山脊排水洞混凝土衬砌由各出口入内施工。溢洪道排水洞混凝衬砌由进口入内施工首先完成斜井衬砌段施工；出口平洞段混凝衬砌由出口入内施工。灌浆洞混凝土衬砌由各进口入内施工。洞外的施工道路利用开挖施工道路。施工分段长度1015m，施工水平分缝分底板与侧顶拱两层施工，水平施工缝留设键槽以加强接缝连接，先施工侧墙顶拱，施工顺序均按由内到外的顺序进行，衬砌模板采用定型 木模，钢管架支撑固定，混凝土由搅拌车运至洞口，洞内采用工程车运输，混凝土泵输送入仓，混凝土入仓必须保持双侧均匀对称浇筑，避免单侧偏心压力过大而出现模板偏移现象，混凝土振捣采用人工入仓内振捣和附着式振捣器振捣相结合的方法，进入孔留设在封头模板的上部。最后封堵入孔，利用混凝土泵送压力浇满顶拱部位。16.2.3 施工质量控制措施1、结构混凝土施工前必须对基础面作彻底清理，并经过基础隐蔽验收合格后方可进行混凝土结构施工的各项准备工作。2、水泥、钢筋、砂石料等主要材料必须严格进行进货检验，各项指标均符合规范及设计要求后方可使用。3、在施工过程中应始终保持钢筋表面洁净，混凝土浇筑前钢筋表面的油渍、锈皮、泥土、混凝土结皮等均应清洗干净。4、钢筋应平直，无局部弯折，钢筋中心线同直线的偏差不超过其长度的1%。5、混凝土的拌和级配必须严格按设计级配控制。混凝土配料采用电子计量装置称量，称量误差控制在1%以内，混凝土中掺用的外加剂必须经过严格生产性试验合格后才能使用。6、混凝土的运输车辆采用搅拌车运输，保证运输过程中无砂浆流失现象，混凝土入仓的自由落差必须控制在2m以内。7、混凝土入仓振捣必须有序进行，混凝土单层铺料厚度不超过50m，振捣器布点，均匀接缝处必须加强振捣，保证混凝土达到最大密实度。8、认真做好养护期内混凝土的养护工作，特别要做好寒流袭击，高温等异常天气情况对混凝土表面的保护工作，保证混凝土强度正常增长。9、认真解决混凝土施工与爆破开挖穿插施工之间的矛盾，通过事先预裂、爆破相邻混凝土附近采用减震爆破技术，控制爆破单响装药量，新浇混凝土附近禁止爆破等手段，控制开挖对混凝土造成的不良影响。10、认真做好大体积混凝土的温控措施和冬雨季混凝土施工措施，防止混凝土发生温度裂缝。16.2.4 施工安全注意事项1、衬砌施工期间，其洞内临时钢支护也必须根据衬砌施工进度安排分节拆除，衬砌一段拆除一段。2、进入地下洞的电源均必须采用绝缘电缆供电，配置触漏电保护装置，并经常检查电源线的完好情况，保证用电安全。16.2.5 主要施工机械设备与人员一、施工机械设备序号设 备 名 称型号与规格数 量1混凝土搅拌车利勃海尔6m35台2混凝土泵HB30C 30 m3/h3台3运输汽车东风车5t2台4工程车1 m36台5混凝土振捣器ZN50 ZN7030台二、人员序号工 种人 数主要工作内容1木工25衬砌混凝土模板施工2钢筋工100钢筋加工与安装3电焊工20钢筋接头、模板拉条焊接等4浇捣工30混凝土浇筑、施工缝处理5架子工10施工脚手架搭设6驾驶员10钢筋、混凝土运输等7配合人员20配合主要工种人员施工合计 215- 5 -