智牙博士

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引水隧洞洞室开挖及支护施工方案

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1概述

1.1工程概况

工程位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州,为克孜河中游河段规划的2库6级开发方案中的第三个梯级。为引水式水电站,是以发电为主的水电枢纽工程,在梯级布置上,接塔日勒嘎水电站尾水发电,八村接尾水发电,电站安装4台混流式水轮发电机组,总装机约为248MW,额定水头250.0m。

Ⅰ标段引水隧洞桩号为D2+296~D12+900,引水隧洞断面为圆形,总长度为10604m,最大坡比为0.0251%,共设置4条施工支洞。主要施工内容包括:石方洞挖、施工期支护、钢筋混凝土衬砌、灌浆等主要项目。洞身各段根据围岩类别的不同分为不同的开挖洞泾,具体参照下表,下表不包含初期支护的厚度。|

引水发电洞洞身结构参数表表1.1-1

序号开始桩号结束桩号洞衬内径

(m)开挖内径

(m)纵向坡比

(‰)备注

1D2+296.00D2+316.015.8~7.07.8~9.0洞身渐变段

2D2+316.01D2+348.347.09.00.251洞身段

3D2+348.34D2+359.287.08.20.251洞身段

4D2+359.28D6+221.487.08.00.251洞身段

5D6+221.48D6+432.487.08.20.251洞身段

6D6+432.48D6+254.117.09.00.251洞身段

7D6+254.11D6+541.967.08.20.251洞身段

8D6+541.96D6+554.967.0~5.88.2~7.00.251洞身渐变段

9D6+554.96D6+556.965.87.00.251洞身段

10D6+556.96D7+742.505.87.00.251洞身钢衬段

11D7+742.50D7+744.505.87.00.251洞身段

12D7+744.50D7+757.505.8~7.07.0~8.20.251洞身渐变段

13D7+757.50D9+131.247.08.60.251洞身段

14D9+131.24D11+021.247.08.00.251洞身段

15D11+021.24D11+641.247.08.60.251洞身段

16D11+641.24D11+791.247.08.00.251洞身段

17D11+791.24D12+511.247.08.60.251洞身段

18D12+511.24D12+900.007.08.00.251洞身段

1.2工程地质情况

工程区位于南天山与西昆仑山交汇地带的中山或中低山区,山体海拔高程在1600~3000m之间,山体总体走向呈NW~EW向,在地貌轮廓上自西向东由山区向盆地过渡,呈阶梯状地形。克孜河与玛尔坎苏河汇合口以下至出山口为中游河段,蜿延于山区向盆地过渡的阶梯状地形之间,总体流向为S70°~80°E,出山后流入喀什盆地。其间从上游至下游方向,依次主要有吾合沙鲁河、夏特河、康苏河、膘尔托阔依河等四条支流汇入。

本流域内出露地层有元古界、侏罗系(J)、白垩系(K)、第三系(R)及第四系(Q)。其中又以第三系地层最为发育,古新统~上新统均有出露。

有压引水隧洞均位于克孜河左岸,属中低山区,地表无植被,冲沟较发育,在④号冲沟位置沟底高程高于隧洞底板约25m,在该冲沟所经过地段地面最低高程约2169.0m;沿洞线山顶海拔高程在2570~2818.8m之间,峰峦迭嶂,多为圆顶山、猪背山,山势较陡峻,山体总体走向近东西向,中间高,两端低,隧洞出口下游为大面积堆积阶地。

有压引水隧洞沿线出露地层主要为第四系、第三系、白垩系及元古界,隧洞沿线微风化~新鲜岩体内岩体较完整,结构面一般处于闭合状态,主要结构面—岩层倾角多为55°~65°,岩性以砂岩、粉砂质泥岩、石英片岩、千枚岩为主,根据室内对弱风化岩石的物理力学试验,其砂岩、粉砂质泥岩单轴饱和抗压强度13.61~47.9Mpa,石英片岩单轴饱和抗压强度28.55Mpa,为较软岩~中硬岩。

有压引水隧洞位于吾合沙鲁背斜东北翼,为一单斜构造,隧洞呈NW~SE向穿过山体,北北东及北东东向两组扭性断裂较发育。据平面地质测绘及调查发现有10条断层穿过有压引水隧洞,其中F1断层规模较大,其破碎带宽度在20~30m之间,属逆冲性质,根据隧洞沿线节理裂隙调查,其节理发育主要有3组。

有压引水隧洞区内地下水类型,主要有基岩裂隙水和第四系松散层中的孔隙水。基岩裂隙水主要赋存于第三系、白垩系、元古界的砂岩、粉砂质泥岩、千枚岩及石英片岩岩体的裂隙中,受断层和节理控制,深部岩体一般为不透水层。孔隙水主要赋存于第四系松散堆积物中,一般为孔隙潜水,不具承压性。主要接受大气降水补给,动态随时季节性变化较大。有压引水隧洞均位于地下水位以下。根据有压引水隧洞进、出口及中部冲沟段勘探平硐对围岩的揭露情况,岩体均处于干燥状态。

根据下发的隧洞布置图,显示引水隧洞围岩主要为Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ,具体围岩分布见下表1.2-1所示。

2编制依据

(1)《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173-2012;

(2)《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013;

(3)《水电水利工程边坡施工技术规范》DL/T5255-2010;

(4)《水电水利工程施工安全防护设施技术规范》DL/T5162-2013;

(5)《爆破安全规程》GB6722-2014;

(6)《水电水利工程爆破施工技术规范》DL/T5135-2013;

(7)《水电水利工程爆破安全监测规程》DL/T5333-2005;

(8)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148-2012;

(9)《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-2014;

(10)《通用硅酸盐水泥》GB175-2007;

(11)《抗硫酸盐硅酸盐水泥》GB748-2005;

(12)《水电水利工程物探规程》DL/T5010-2005;

(13)《水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程》DL/T5125-2009;

(14)《环境空气质量标准》GB3095-2012;

(15)《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T5099-2007;

(16)《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》DL/T5389-2007;

(17)《水电水利工程施工地质规程》DL/T5109-1999;

(18)《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准》第1部分土建工程DL/;

(19)《水电站基本建设工程验收规程》DL/T5123-2000;

(20)《水电水利工程锚喷支护施工规范》DL/T5181-2003;

(21)《引水隧洞结构布置图》HND/J050s-4-隧洞-01~08;

(22)《引水隧洞洞身典型断面初期支护示意图》HND/J051s-6-01~02;

(23)《隧道施工安全九条规定》

(24)合同文件及其他与本工程相关的技术规范、规程、强制性条文等。

3施工总布置

3.1施工支洞

引水隧洞设置4条施工支洞,主要风水电管线及设备运输均从支洞进出,施工支洞命名分别为1施工支洞。。

3.2施工道路

引水隧洞主要参照施工支洞的临时道路进行布置,各施工支洞主要采用碎石路面,碎石采用洞渣回填,对于冲沟段采用格宾石笼进行护边;过水段采用直径2m的涵管过水,路面设置宽度为6m,涵管基础及顶层均采用混凝土浇筑。

3.3施工用风

主洞开挖期间工作面由一个变成两个,相应支洞供风设备应调整,根据断面尺寸及开挖断面,同时施工的概率等因素综合考虑,预计投入2~4台132Kw的空压机(22m3/min),用以满足施工。

(1)1空压站布置在1空压站接引,向1支洞空压站

2施工支洞进口附近,主要供应支洞开挖使用。空压站总容量为88m3/min,设4台22m3/min移动空压机,主要为掌子面开挖供风。

洞内供风主管采用Φ150mm钢管从3施工支洞供风。在支洞与主洞相交后,工作面由1个变成2个,为此采用支管对掌子面供风,供风支管路采用Φ150mm钢管向两个掌子面分管,钢管间采用法兰盘链接。供风管路沿施工支洞洞壁一侧悬挂,在距隧洞开挖掌子面附近,改用Φ50mm胶管从供风支管接引。

(3)3空压站布置在3空压站接引,向3支洞空压站

4施工支洞进口附近,主要供应支洞开挖使用。空压站总容量为88m3/min,设4台22m3/min移动空压机,主要为掌子面开挖供风。

洞内供风主管采用Φ150mm钢管从4施工支洞供风。在支洞与主洞相交后,工作面由1个变成2个,为此采用支管对掌子面供风,供风支管路采用Φ150mm钢管向两个掌子面分管,钢管间采用法兰盘链接。供风管路沿施工支洞洞壁一侧悬挂,在距隧洞开挖掌子面附近,改用Φ50mm胶管从供风支管接引。

3.4施工用水及排水

3.4.1施工用水

(1)1泵站,供水至洞口施工用水水箱,施工水箱布置在隧洞进口处,在水箱处设置2施工支洞供水

2支洞冲沟内水池供水,布置引水管为2支洞进行补水。

(3)3支洞洞口附近高山坡上有一条冲沟,在高山坡上修建一座水池,用来储存施工用水。主要供水采用河床水池供水,水量不足时,再采用水车补水。

在3洞口上方高边坡上,水箱供水管及洞内供水主管采用Φ100mm钢管,水箱供水管采用一台水泵抽水。

(4)4泵站,本泵站设置两台水泵,一台供钢筋加工场等场地用水,另一台供水至洞内施工用水箱,施工水箱布置在4泵站直接抽水至工作面。

供水管路铺设Ф100主供水向各个工作面供水,配水支管采用Ф75钢管,距掌子面50.0m,施工供水管路为Ф50胶管。

3.4.2施工排水

洞外排水,主要采用浆砌石排水沟,将山体积水通过排水沟引至下游。洞内排水,由于2支洞中间处于河床中,洞室可能存在渗水情况,在地下洞室开挖和支护施工过程中,施工废水的排除,采用临时集水坑和固定排水泵站相结合的方式进行排水布置。根据施工通道的特点,反坡部位采取集中抽排的方式排至洞外,顺坡部位采取排水设施结合自流的方式排放,不能满足自流条件时亦采用集中抽排的方式。污水泵根据实际需要选型,排水管为φ100钢管。

3.5施工用电

施工用电参照已经批复的《施工用电方案》进行布置。

3.6施工通风

各个施工支洞相互独立,地下工程施工通风主要在各施工支洞洞口设置大功率、大流量轴流风机,沿支洞及主洞顶拱安设风筒进行机械压入式通风,由于洞身较长,在洞内每隔约800m设置接力通风。各支洞口布置一台SFD-Ⅰ-型风机(风量:2400m3/min,功率:110kw×2),沿隧洞洞壁顶拱部位敷设直径为150cm的硬质风筒,至工作掌子面。接力风机采用型(风量:2260m3/min,功率37KW)。具体设备型号应根据实际投入计量,保证设备功率不超的前提下,满足风量参数即可。

3.7弃渣场

1弃渣场,2-2弃渣场,3-3、2支洞工作面运至3支洞上游面D2+296~D2+965段开挖及支护2232017年8月14日2018年3月24日

D3+180~D2+965段开挖及支护752018年1月1日2018年3月16日

1支洞上游面D4+721~D6+397.00段开挖及支护4802018年2月1日2019年5月26日

2支洞上游面D7+200~D7+820.00段开挖及支护3652018年4月16日2019年4月15日

3支洞上游面D9+575~D11+482.6段开挖及支护5102018年2月15日2019年7月9日

4#支洞下游面D11+482.6~D12+900.00段开挖及支护4902018年2月15日2019年6月19日