水利工程論文-小灣電站導流隧洞洞身開挖及支護工程施工.doc

水利工程論文-小灣電站導流隧洞洞身開挖及支護工程施工摘要：小灣洞身自上而下分三層進行開挖支護。層開挖考慮到開挖機械性能及支護施工的需要，確定開挖高度約為89.55m；層開挖高度為10.5m；層主要為保護層開挖，開挖高度1.73.15m。1#、2#導流洞層導洞開挖采用兩臺三臂臺車進行兩個工作面的開挖，其余工作面開挖采用手風鉆開挖。F7斷層帶采用I20a工字鋼拱架。漸變段I層開挖方案采用44小導洞超前，洞口10m大跨度段分兩半分別進行開挖支護，其余20m段全斷面一次擴挖到位。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，二次襯砌支護改為明拱，出口5m段自外向內分半開挖支護，開挖前洞臉設預應力錨桿鎖口。鍵詞：小灣導流隧洞開挖支護F7斷層漸變段出口1工程概況1.1設計參數(shù)小灣水電站1#、2#導流洞均布置于左岸，進口底板高程為988.0m；出口底板高程為984.984m；兩條導流洞平行布置，中軸線間距48m。1#、2#導流洞各由30米長進口漸變段，60米長的堵頭段和標準斷面組成，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。隧洞開挖及支護斷面根據(jù)地質條件共設六種形式，開挖標準斷面尺寸有17.320.2、17.420.25、19.422.2、20.423.2四種；隧洞沿線邊墻、頂拱進行系統(tǒng)噴錨支護；不良地質地段掛網(wǎng)噴25cm鋼纖維砼，增設工字鋼拱架加強支護。1.2地質條件本工程兩條導流洞埋深均為30230m，最大埋深約260m，圍巖以微風化新鮮巖體為主，少量弱風化和卸荷巖體主要分布在洞室的進、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，類圍巖分布在進口洞段，1#、2#導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。還有若干分屬級結構面的小斷層、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施工進度小灣電站導流隧洞開挖支護計劃執(zhí)行情況如下：進口施工支洞計劃開、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月平均開挖強度5000m/月；洞身I層開挖支護平均強度56m/月，II層開挖支護平均強度78m/月，III層開挖支護平均強度166.26m/月；F7斷層段開挖支護平均強度28m/月。2施工支洞布置由于導流洞進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)調安排在上、下游各設一施工支洞進入主洞進行施工。進口施工支洞為進入導流洞進口段上層工作面的施工支洞，全長339.899米，與1#、2#導流洞相交于導1#0+54及導2#0+85樁號；下層支洞長277.16米，與1#、2#導流洞相交于導1#0+135.266及導2#0+166.263樁號；出口上支洞總長837.543米，與1#、2#導流洞相交于導1#0+793.76及導2#0+861.613樁號；下支洞長163.628，與1#、2#導流洞相交于導1#0+755.76及導2#0+823.613樁號。3洞身開挖支護施工3.1施工總程序洞身自上而下分三層進行開挖支護。層開挖考慮到開挖機械性能及支護施工的需要，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。層開挖支護完成后進行層開挖，層開挖支護完成后進行層開挖。各層均利用施工支洞進入主洞后分別向上、下游進行平行作業(yè)，其中從上層施工支洞進入完成導流洞洞身層開挖支護；利用下層施工支洞在主洞內向上、下游升坡10%至層底面，完成導流洞洞身層開挖支護；從下層施工支洞進入導流洞底部進行層的開挖支護。3.2施工隊伍配置進、出口各配置一個開挖隊伍，每個開挖隊各設一個臺車鉆爆班、一個手風鉆鉆爆班和一個支護班。3.3常規(guī)洞段開挖支護施工常規(guī)洞段共1386米，占導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：中導洞超前貫通后進行周邊擴挖，初期支護滯后30米進行，與后循環(huán)開挖平行作業(yè)，類圍巖視危巖情況及時進行局部支護。2)洞身第層開挖施工程序：邊墻用手風鉆預裂4.5m，中部液壓潛孔鉆垂直鉆孔梯段爆破。初期支護滯后30米進行，與后循環(huán)開挖平行作業(yè)，類圍巖視危巖情況及時進行隨機支護。3)洞身第層開挖施工程序：兩側邊墻手風鉆預裂到底，層采用手風鉆及鑿巖臺車分半開挖，底部光爆，初期支護滯后30米進行，與后循環(huán)開挖平行作業(yè)，類圍巖視危巖情況進行隨機支護。3.3.2施工方法1#、2#導流洞層導洞開挖采用兩臺三臂臺車進行兩個工作面的開挖，其余工作面開挖采用手風鉆開挖。層擴挖主要采用兩臺臺車進行開挖，部分采用人工在三層平臺架上810臺手風鉆鉆爆。層開挖各工作面采用手風鉆造4.5m深預裂孔超前爆破，液壓潛孔鉆梯段拉槽先行貫通后用鑿巖臺車進行兩端保護層水平擴挖，周邊光爆。層開挖采用手風鉆兩邊墻預裂到設計底板高程，鑿巖臺車及手風鉆水平擴挖，底部光爆，出碴采用3m3側卸裝載機配15t及20t自卸車運輸。層及層開挖出碴主要采用3m3側卸裝載機配15t及20t自卸車運輸。層開挖出碴采用4m3正鏟配15t及20t自卸車運輸為主，輔以3m3側卸裝載機配15t及20t自卸車運輸。洞身支護以鑿巖臺車造孔為主、砼噴射臺車濕噴工藝進行噴錨施工；安裝錨桿采用人工配合鑿巖臺車進行，掛網(wǎng)采用人工在平臺車上進行。3.4一般不良地質段開挖支護施工小灣導流隧洞分布有一條級斷層（F7），4條級斷層為F11、F5、F19、F23，還有若干分屬級結構面的小斷層、擠壓面和節(jié)理組。實際施工中除F7斷層、進出口不良地質帶采用特殊施工方法施工外，其余小斷層帶開挖支護均采用與常規(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洞開挖時頂拱噴護5cm厚C20進行支護，層擴挖及、層保護層開挖后立即素噴5cm混凝土封閉巖面，部分系統(tǒng)錨桿及時跟進，剩余支護適時跟進。3.5F7斷層開挖支護施工導1#0+1600+237及導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，結構緊密。順斷層影響帶一般具弱透水性，為地下水賦存及運移通道，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斷層層開挖支護施工1）施工思路及原理采用新奧法施工理論為指導：“短進尺、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械設備實現(xiàn)了斷層部位I層全斷面一次開挖、及時支護、快速循環(huán)的先進施工工藝。關鍵之一：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環(huán)，同時抑制圍巖的進一步風化，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，以方便了大型機械作業(yè)，加快循環(huán)進度。關鍵之二：素噴后要及時打設一定數(shù)量的系統(tǒng)錨桿，盡早發(fā)揮其懸吊及支承拱作用，進一步的加強圍巖的穩(wěn)定，同時快速的利用反鏟配合人工進行工字鋼拱架的安裝，系統(tǒng)噴混凝土跟進；剩余的系統(tǒng)錨桿適時打設。2）施工程序頂拱及邊墻超前錨桿施工全斷面開挖進尺0.51m初噴5cm鋼纖維砼支護，掌子面周邊2m范圍內素噴5cm厚C20砼封閉初期支護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計厚度剩余系統(tǒng)錨桿支護3）主要支護參數(shù)及施工方法a超前支護頂拱超前支護主斷層帶采用32自進式中空注漿錨桿，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使用25砂漿錨桿。邊墻超前支護采用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F7斷層帶的系統(tǒng)支護采用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，易于及時支護跟進；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自進式錨桿代替砂漿錨桿。F7斷層范圍內邊頂拱均噴25cm厚C25鋼纖維砼。c主要施工方法F7斷層的施工，超前支護鉆孔主要采用三臂鑿巖臺車、自進式錨桿灌漿采用注漿機；開挖主