地下洞室开挖及支护.docx
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1、 第十章 地下洞室开挖及支护10.1地下引水发电系统开挖施工布置10.1.1概况龙滩水电站地下厂房系统,主要有引水系统、厂房系统和尾水系统组成.本标段主要工程有:引水洞、主副厂房(含安装间)、母线洞、主变室、尾水洞调压井、尾水洞、辅助洞室、通风洞、排水洞等构成。见下表101本标段全部为地下工程,布置有近百条洞室,错综复杂,工程量巨大,施工道路少,工期要求紧,施工强度高,如何科学组织施工,有机协调施工是至关重要,必须有一个具有丰富地下工程施工经验队伍,强有力的指挥班子才能完成。10.1.2工程地质厂区地形整齐,山体雄厚.地层为三叠系中统板纳组(T26),由厚层砂岩、粉砂岩、泥板岩互层夹少量层凝灰
2、岩,硅质泥质灰岩组成。以砂岩、粉砂岩为主。 厂区岩层产状345355、倾向NE,5760。对地下厂房布置影响较大的断有4组。第一组:以层间错动为代表的顺层断层,对地下厂房影响较大的有F5、F12、F18、F22、F75。第二组:走向3060、倾向NE,6085,有F63、F69。第三组:走向270300、倾向NE,7085。对地下厂房影响较大的有 F1、F4。第四组:走向6585、倾向NN或NE,7585。规模较大的有F60、F89、F30。厂区节理有8组,其中第一、第二组节理最为发育,左岸山体地应力为压应力场,最大主应力方向约为280330,倾角一般小于20,最大主应力平均值为1213Mpa
3、,属于中等量级,侧压力系数为:=1.21.9,一般不会产生岩爆。围岩分类:在地下洞室区,围岩新鲜或微风化,透水性小,地下水活动微弱,地震波速5000m/s以上,围岩属质量中等或较好的层状结构岩体。洞室所在的区域绝大部分为类,小部分为类围岩,具有较好的成洞条件。在施工中过断层和破碎带要加以注意,有必要时应采用超前支护措施,施工中要加强地质跟踪和预报工作,对第一组和第二组断层产生的次生构造将造成屋脊形的构造面,对施工安全威胁较大要加强观察,发现要及时锁定,加强支护,保证施工安全。地下厂房系统主要洞室典型断面尺寸及主要工程量 表10-1 序号项目建筑物数量断面形式延长米m开挖底板(顶拱)或中线高程
4、m断面尺寸(宽高)m开挖m3喷砼m3锚杆根锚索束束砼m3钢筋t1引水隧洞9圆形2125.042上平中线高程311(321)下平中线高程21511.62315126339 19583 5479623562 厂房 主厂房1三心圆拱直立边墙388.5184.5(261.2)28.9(30.3)76.363637997913067854616974196763 主(副)安装间底板213.74 副厂房底板193.0, 219.7,219.2 216.728.938.75尾水管扩散段9城门洞612186.6(194.9208.6)16.68.922.0105687215475792634431626母线洞
5、9城门洞387221.5(234.4)9.814.3(24.8)557431552855353454757主变洞1城门洞406.75221.5231.5(233.9)19.832.41815553807129776321168410098电缆洞、出线竖井3970.094753122831004673144389厂房通风系统923.183973717257433753144610厂房系统联络洞排水廊道4360.6243415373437021589011尾水调压井3214.9189.0(272.5)24.83.550309787863008580061391618512尾水隧洞、支洞3(7)26
6、68.92622.6,142296029413078655741793971628413尾水出口7551112575853956599424345514合计13084.01235507995282418183425436251254357610.1.3主要施工程序本标为地下引水发电系统,主要由三大部分组成,即引水系统、厂房系统、尾水系统。在施工中三部分有独立性,又相互干扰,在施工中应充分利用一切可利用的条件,合理组织,协调干扰,加快施工进度。10.1.3.1引水系统本标引水系统为引水坝段边坡进洞后部份,明衬段为大坝标。9条引水道有7条是从上弯段开始,只有7#、8#两条引水道有洞挖上平段。洞挖总
7、长度为2134.2m,开挖量25万立方米,砼浇筑量6.1万立方米,另外还有大量支护和钢管安装工程。引水洞设计断面为圆形,成洞直径10.0m,开挖直径为11.6m,衬砌厚度为0.8m,施工方法,上下水平段分两层开挖,上层 9.09.5m,下层留2.02.6m,在砼浇筑前进行拉底开挖,以方便上层开挖施工时交通需要。斜(竖)井开挖,采用反井钻机打导井,人工手风钻扩挖。在本标开工后,应加强组织引水系统施工支洞的施工,尽早形成施工条件。为早日开始斜(竖)井的施工,应以上平段和下平段的上游侧为主工作面,下游侧配合主厂房的进度要求适当安排。在引水道施工时应奇数洞先施工,偶数洞后施工,奇数洞开挖支护完成后,再
8、施工偶数洞.对于上平段工作面的施工,最优方案是能得到大坝标的配合,进口明挖尽早的提供工作面,利用坝基提供的条件进入上平段施工,为本工程节省开支。但为保证发电工期的要求,本标施工上平段1#7#引水道应设施工支洞,早日进入1#7#引水洞的斜洞施工,给钢管安装提供条件,为第一台机安装发电提供可靠的保证。本标开工后,即开始进行施工支洞施工。为钢管安装需要支洞断面为8.611.6m(宽高),施工支洞开挖分两层完成,上层7m,下层4.9m.。10.1.3.2厂房系统本标段厂房系统包括:主副厂房(含安装间)、母线洞、主变室、交通洞、排水廊道、通风洞(井)、电缆竖井,电缆洞等.前期辅助洞室标已完成一部分交通和
9、施工支洞。地下厂房的施工,由于跨度大,边墙高、洞室交叉多,形成了复杂的洞室群,各洞室之间的距离相对较小,开挖后岩体应力重新分配,将对围岩的稳定造成影响。为保证工程安全,故施工时应合理安排施工程序和施工进度,施工的原则应是以工程安全为中心,以支护工程为重点,在优质安全的前提下抓进度,保工期。本标工程开工后,利用已完成的施工通道展开对主厂房上层和主变上层的开挖、支护施工。同时为保证主厂房的总进度要求,开创主厂房顶拱和第二层施工的第二工作面,将母线排风洞扩大进入厂房里端墙,此施工支洞要求加快施工进度,早日进入主厂房里端墙,进行主厂房顶拱开挖、支护。完成顶拱层的开挖支护工作后,在第二开挖层内开挖斜坡道
10、进入第二层开挖,本层为岩锚梁层,要精心施工,保证围岩的稳定,少受振动。本层开挖采用中间拉槽梯段爆破,预留保护层开挖岩锚梁基础。在不受开挖干扰时安排岩锚梁砼施工。第三层开挖采用周边预裂,深孔梯段开挖法,周边预裂爆破应在岩锚梁砼施工之前完成,第三层开挖要严格控制瞬时起爆药量,尽可能减少对岩锚梁的震动。第四层以下开挖方法基本同第三层。在主厂房施工的同时抓紧引水和尾水系统的施工,使引水下平段和尾水管段的开挖施工,早日进入主厂房相应位置,为主厂房的施工开创条件,减少关键线路上的困难,保证其按期或提前。主变室主变室为本工程的第三大洞室,主变室施工应随主厂房的施工进度同步进行,本标开工后即组织上层开挖支护施
11、工抓紧进入主变里端,为通风竖井施工开创条件,与此同时,在左岸缆机平台上进行反井钻机施工准备,尽早进行通风竖井、反导井中心孔的施工,以便在主变室上层施工到位及时进行主变通风道的施工给导井扩孔提供条件。早日形成通风竖井给厂房施工提供较好的通风条件,改善施工环境。出线竖井的施工应在通风竖井施工后相继进行,尽早完成竖井。主变室开挖分34层开挖,主变下部沟槽按二层开挖考虑。尽可能给母线洞开挖提供条件。母线洞开挖:母线洞开挖施工根据本工程布置的情况利用主厂房屋、层开挖完成是此较有利的。为解除主厂房的施工干扰,应加快主变室的施工为给母线洞开挖开创条件,在主厂房、层开挖时完成母线洞开挖和砼锁口。10.1.3.
12、3尾水系统尾水系统由尾水调压井、尾调连接交通洞(吊车廊道)、尾水管、尾水支洞、尾水隧洞等组成,其中有一个闸门井是独立的。尾水总长度2743.655m,三个尾水调压井,一个闸门井。尾水调压井开挖分三部分,第一部分251272.71, 第二部分251212, 第三部分212189。第一部分随尾调连接洞(吊车廊道)开挖支护同步完成,第二部分,采用反井钻机打导井,手风钻扩挖,第三层随尾水支洞开挖完成。本标开工后即开始施工尾 水上层施工支洞,进入尾水隧洞施工,将向上游开挖施工作主攻方向早日进入尾水管洞并向主厂房方向施工,在尾调上部施工完成251以上开挖支护后,进行反导井施工,组织竖井扩大施工。尾水隧洞施
13、工分两大层一小层施工,(见图10-4-1),上层支护完成后,进行下层施工支洞开挖和尾水下层开挖支护。下部为施工通行留2m,在砼施工前完成。尾水管洞施工难度较大,在主厂房下游墙处开挖高度8.9m,最大开挖高度22m,底板高程186.6m,顶拱坡度达19%,砼施工时难度更大,其施工直线工期相应较长。为解除与尾水隧洞和调压井的施工干扰,应布置一条施工支洞,连通9条尾水管洞。使尾水管洞成独立工作面,同时也可给主厂房下层施工和尾调施工提供条件,有利于保证总进度工期。尾水管洞分两层施工,上层施工到厂房下游相应的位置,其上层采用全断面施工方法,下层施工为了加快施工进度可采用垂直孔梯段施工方法。此施工支洞在本
14、标开工后即组织施工,早日完成,形成尾水管洞施工的能力。尾水管洞和尾水支洞采用隔洞施工。尾水隧洞应1#和3#先开挖,2#随后跟进,错头应不小于40m.。10.1.3.4其它附属洞室在主厂房周围附属洞室数量较多,主要是排水廊道和紧急出口等,其施工将对主厂房的施工有较大的制约,应尽可能利用其它施工通道进行施工,但在主厂边墙有出口的应在主厂房相应层位施工时完成其洞口的开口和支护,以利主厂房边墙的稳定。个别洞无其它施工通道(如下层排水廊道)应利用主厂支护时段加紧施工,如不能按时完成也要在不影响厂房施工的条件下采用适当的施工方法。10.1.4施工测量10.1.4.1测量标准本工程测量必须严格执行“水利水电
15、工程测量施工规范”,保证工程质量。10.1.4.2测量仪器施工测量,用DI2002激光测距仪进行控制测量,主要控制点标准与业主提供的控制点同等级。次要控制点降一等。施工放样用全站仪(TC905或1800),高程测量用N2或NA2002水准仪。10.1.4.3控制网校核开工前对业主提供的测量控制网进行校核,提出成果,报监理审核后供施工时使用。施工期应定期对控制网进行校核,及时修正成果。 10.1.4.4控制点加密在本工程的施工部位增设施工控制点,以方便施工测量,并将施工控制点随施工进度向前延伸,提供放样使用。各施工控制点建成后必须与施工控制网相连,进行闭合测量,并做出成果,报监理审核后,才能作为
16、施工控制网点。地下工程施工控制网应经严格的设计,并经平差计算能满足施工精度要求。施工中严格按要求布置洞内控制点。原则应以测量施工规范为准。10.1.4.5贯通测量在施工各洞室贯通后应及时进行贯通测量。如有偏差应及时进行修正,有超差时应进行复测。找出误差原因,制定处理措施,保证工程相关建筑物间的几何尺寸要求。10.1.4.6施工放样施工放样,有条件的部位应尽可能采用准值仪投点放样,使用准值仪的工作面,对准值仪要定期和不定期的检查、校准。不具备条件的工作面采用全站仪放样,放样后要进行校核确认无误后,交施工单位施工,并向施工人员进行测量交底,出施工放样简图和施工记录。10.1.4.7资料整理施工放样
17、记录,要求完善发给施工单位用作施工并存栏,不得丢失。施工中的单项计算成果要有计算稿并存档。收方计算采用求积仪计算,断面图和计算成果表,存档并报有关部门。及时完成竣工图(平面纵剖面、横剖面),同时提出工程量汇总表。单项工程完工提出竣工报告。10.2引水系统开挖及支护10.2.1概况本工程引水道布置为9条,成洞直径10.0m,本标段为岩石洞挖段,开挖直径为11.6m.引水道上平段只有7#、8# 两条有岩石洞挖,其余部分为现浇砼钢衬形成。1#6#压力管道为斜井,角度为55,7#9#压力管道为竖井布置。 工程特性表(本标范围)名称分标桩号上平长度m上弯长m斜(竖)井长m下弯长m下平长度m总长m开挖量m
18、31引水道Y0+162.1495.6413.8628.798104.343192.64720359.52引水道Y0+104.31885.9628.798127.721242.47925625.93引水道Y0+81.4819.31785.9628.798123.021247.09626113.84引水道Y0+60.84727.95185.9628.798106.799249.50826368.75引水道Y0+43.34322.86985.9628.798111.163248.79026292.86引水道Y0+36.4141.085.9628.79892.942237.49825099.57引水道
19、Y0+29.41462.27847.12436.047.12458.906251.43226572.28引水道Y0+32.21430.2047.12446.047.12469.964240.41225407.59引水道Y0+32.2145.9239.9951.047.12481.022224.33623708.598.398201.015616.66342.958875.8822134.198225548.310.2.2施工程序施工支洞开挖支护上、下平段开挖支护(上层) 斜(竖)井导井施工斜(竖)井扩挖支护上、下平段下层开挖开挖交面验收引水洞施工时应采用跳洞施工,以提高围岩稳定性。施工安排应以
20、1#3#为重点,早日交面,提供给钢管安装。10.2.3施工方法 10.2.3.1上、下平段施工(见图红龙投41)引水道只有7#、8#有上平段洞挖,其它进水口洞挖已进入上弯段。为给斜(竖)井施工创造条件,工期要求较紧,进口明挖不到位,1#7#引水洞进口采用暗出暗锁方法施工,在进口明挖到位后再进行边坡加强支护。上平段7#长62.278m,8#长30.2m,下平段最长127.721m,为直径11.6m园形隧洞。开挖分两层施工,上层9.0m下层2.6m,采用多臂钻,钻水平孔,光面爆破方法施工,用乳化炸药和4#r抗水爆破,爆破分段用非电毫秒雷管起爆,光面孔采用导爆索起爆。出碴采用WA470装载机装T20
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