排风洞进洞施工方案

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1、覆盖层进洞专项施工方案 （作者：范林文）摘 要 本文介绍了狮子坪水电站地下厂房排风洞工程穿越89.49m长的崩积块碎石土覆盖层的主要施工方案：洞口明挖、边坡防护、管棚进洞、特殊情况处理关键词 覆盖层 边坡防护 超前灌浆 小导管 工字钢1、工程概况狮子平电站地下厂房排风洞穿越89.49m长的覆盖层，覆盖层开挖断面为6.1m6.6m，最大埋深42m60m，绝大部分为第层Q4 col+dl崩积块碎石。该层块碎石大小混杂堆积，大的直径2m3m，小的3cm4cm，一般15cm30cm，几乎无碎土夹杂，地层松散架空，孔隙率达2030%，呈散体结构。第层崩积块碎石系岩体卸荷与崩塌物理地质作用形成不稳定岩块崩

2、塌坠落，在坡脚堆积形成的倒石堆。倒石堆顶部高程达2300m2380m，堆脚紧接级阶地后缘，最大堆高200m280m，堆宽90m260m，平均坡度4050，倒石堆处于极限平衡状态。而排风洞洞口刚好座落在倒石堆堆脚附近，隧洞洞口明挖与洞挖展开，会破坏倒石堆极限平衡状态，容易导致倒石堆的失稳和垮塌，同时，排风洞穿越崩积块碎石层长度大，洞口段埋深浅，崩积块碎石几乎无细粒充填物，大小块碎石混乱，呈散体结构，其地质环境恶劣，成洞条件极差。 2、施工程序施工程序如下：3、施工方法31、洞口明挖3.1.1明挖设备：一台PC300反铲开挖，3台10t自卸汽车出碴，一台DLC50装载机在碴场进行维护。3.1.2开

3、挖方法：自上而下分层开挖，分层高度在35m之间，每开挖完一层，及时进行洞脸边坡防护的施工，相对应的边坡永久防护施工完后再进行下一层的开挖。3.1.3开挖控制参数见下图明浇洞段长：8m洞脸边坡坡比：1：1.25明槽开挖上、下游边坡坡比：1：1.252、边坡永久防护施工具体布置及结构见下图：2.1施工程序见下图截水沟施工无植被地表加固大孤石锚固SNS防护网边坡分层开挖自钻注浆锚杆注浆施工框格梁施工贴坡浆砌石施工明洞段施工框格梁施工2.2施工方法2.2.1SNS柔性防护网施工 主要施工工序包括立柱及拉线基础开挖、立柱安装、柔性防护网安装及拉线施工。（1）立柱及拉线基坑开挖人工进行立柱及拉线基坑的开挖

4、。立柱基坑开挖结构尺寸：上口断面为1.5m1.5m，底口宽为1.0m1.0m，基坑高度为1.5m。拉线基坑开挖结构尺寸：上口断面为1.0m1.0m，底口宽0.8m0.8m，基坑高度为0.8m。（2）立柱安装立柱用I18工字钢进行制作，立柱埋深为1.5m，用C20毛石砼浇筑锚固。砼在现场拌制，人工振捣密实。（3）柔性防护网安装柔性防护网规格：网格为12.5cm12.5cm，网线线径为10mm，宽4.0m。用8号铁丝将成品防护网固定在立柱上。（4）拉线施工拉线用16mm2钢绞线进行制作，两端通过连接器具和地锚拉杆及立柱相连接。地锚拉杆用16钢筋进行制作，长度为1.5m，埋设端和6.5cm6.5cm

5、角钢进行连接，角钢长度为80cm，地锚拉杆通过浇筑C20毛石砼进行锚固。地锚拉杆与钢丝网通过楔形线卡进行连接，钢绞线另一端通过“U”形线卡固定在立柱上，在立柱固定处需用16钢筋焊接支撑点，支撑筋长度为5cm。2.2.2地表大孤石锚固先对大孤石四周的碎石用C20砼进行挂网喷护，砼喷护厚度为10cm，钢筋网采用8钢筋进行铺设，网格间排距为20cm20cm。然后再在大孤石下用32钢筋打锚桩，锚桩埋深为1.5m，锚桩长度为4.0m。2.2.3无植被地表的加固用YT28气腿钻机将32mm自钻式注浆锚杆打到设计深度，再进行挂网喷护，自钻式注浆锚杆单根长度为3.0m，间排距为1.5m1.5m，砼喷护标号为C

6、20，钢筋网采用8钢筋进行铺设，网格间排距为20cm20cm。2.2.4截水沟截水沟走线根据实际地形确定。2.2.5自钻注浆锚杆施工（1）锚杆施工采用YT28气腿钻机将32mm自钻式注浆锚杆打到设计深度，孔位通过现场测量放样确定。（2）注浆施工注浆设备：一台注浆机，双层搅拌桶一台。注浆方式：纯压式注浆。浆液比级：1：1、0.8：1、0.5：1三个比级。注浆压力：起始压力为0.2Mpa，结束压力根据具体情况定。注浆原则：不洗孔，不限流，不待凝，适当控制灌浆压力，单孔注浆量超过50t水泥时加入2%9%（体积）水玻璃，采取双液注浆方式进行注浆。结束标准：每分钟注入量为0.1升，持续时间控制在30mi

7、n。2.2.6框格梁施工框格梁施工主要包括基础开挖，钢筋制安、模板施工及砼浇筑等工序。2.2.7洞脸边坡挂网喷砼框格梁施工完后，先清理框格内及坡角的浮土，对坡面进行平整，夯实，再次校正钢筋网，经验收合格后，及时进行C20砼的喷护施工。2.2.8贴坡浆砌石施工根据开挖边坡，现场确定贴坡浆砌石支护部位。4、明浇洞段施工现场拌制砼，采取组合模板工艺进行施工。5、覆盖层进洞施工在明浇洞段的砼浇筑施工完成后，在超前小导管的保护下，分二级短台阶、预留土心人工开挖法进洞，具体施工见下图。施工程序见下图：架设上台阶拱支撑开挖上台阶预固结灌浆打超前花管棚挂网喷砼焊接连接筋打锁脚锚杆架设竖支撑下台阶开挖5.1打超

8、前花管棚超前小导管选用32mm钢管，长度L=6.0m，环向间距为30cm，外仰角为810搭接长度不小于1.5m，钻孔设备为YT-28型气腿钻机。5.2预固结灌浆通过超前花管棚边钻孔边灌浆与一钻到底再灌注相结合的施工方法。自进式锚杆规格为32mm，L=3.0m，1.2m1.2m；浆液采用掺入4%CaCl2的水泥浆，浆液配比如下：水泥：水玻璃=1：（0.020.10）水泥浆水灰比（水：水泥）=1：（10.6）水玻璃浆35Be（波美度），模数2.4，比重为1.25g/cm3浆液-水泥：水：CaCl2=1：（0.40.55）：（0.020.10）压力：初始压力0.5Mpa，结束压力为1.2Mpa5.3

9、人工开挖上台阶采用人工凿挖法开挖，DLC50C装载机出碴。上、下台阶高差34m，上台阶预留土心，以便施工，上台阶工作面距下台阶不超过5m，循环进尺控制在1.0m2.0m之间。5.4架设上台阶拱支撑拱支撑采用I18工字钢制作，具体结构见“拱支撑结构图”，洞口处连续安装3榀拱支撑，其它拱支撑的间距为0.3m0.4m之间（根据开挖地质条件合理调整），在架设过程中，关键是将两榀拱支撑焊缝焊好，并用2cm厚的连接板加强连接。在进行拱支撑安装时，上台阶处设置一个48mm钢管制作的1.5m2.0m1.5m规格的安装操作台。拱支撑安装到位及时焊接连接筋，连接筋采用25钢筋制作，连接筋长度为0.7m0.9m之间

10、，连接筋环向间距为50cm。5.5下台阶开挖仍然采取人工凿挖法开挖，DLC50C装载机出碴，每循环进尺控制在0.7m1.8m之间。5.6架设竖支撑竖支撑采用I18工字钢制作，具体结构见“拱支撑结构图”，洞口处连续安装3榀拱支撑，其它拱支撑的间距为0.3m0.4m之间（根据开挖地质条件合理调整）。在进行拱支撑安装时保证焊接质量。拱支撑安装到位及时焊接连接筋，连接筋采用25钢筋制作，连接筋长度为0.7m0.9m之间，连接筋环向间距为50cm。5.7打锁脚锚杆普通径向锁脚锚杆在一定程度上起着固定拱脚的作用，锁脚锚杆常选用25钢筋或48钢管，长度一般控制在3m以内，用钻机将锁脚孔钻好后将其打入围岩，露

11、出部位的长度控制在20cm30cm，将露出部位与钢拱架的拱脚焊接牢固5.8挂网喷砼进洞进尺达到3m5m时，及时进行挂网喷护。（1）钢筋网安装钢筋网采用8mm钢筋制作，间排距为20cm20cm，钢筋网和拱架及连接筋之间的连接通过电焊连接，钢筋网应铺设在纵向连接筋与岩层之间，并随受喷面的起伏顺岩壁进行铺设，与围岩的间隙不大于3cm，同时将钢筋网通过焊接与钢拱架连接为整体。（2）喷C20砼砼喷护厚度为20cm，喷射混凝土面必须保证平整，最好将整个第一次支护的受力骨架覆盖，使第一次支护形成一个受力整体。必要时应在混凝土中加入适量的钢纤维，增强混凝土的柔性强度。5.9特殊情况处理（1）遇大孤石当遇到大孤

12、石影响到衬砌断面时，将超前管棚直接穿过孤石，并延结构线打预裂爆破孔，结构线内的孤石部分打松动爆破孔，在将衬砌断面内的孤石破碎后再按常规办法进行施工。（2）第一次支护失稳通过变形观测如发现隧洞存在竖向变形后，可用I18工字钢在竖向进行支撑、竖向加固支撑之间通过钢筋或小型钢进行连接，使竖撑能够整体受力；如发现隧洞存在横向变形后，可用I18工字钢在横向进行支撑，竖撑、横撑及其它支撑之间通过钢筋或小型钢进行连接，尽量将加固支撑架设为桁架结构。使竖撑能够整体受力，增强加固支撑的承受力。无论何种变形，优先考虑在拱脚部位用I18工字钢及时进行纵向加固。如条件许可，砼永久支护应及时跟进，彻底消除失稳隐患。（3

13、）塌方处理明塌处理明塌就是隧洞塌方后能够见到塌方后形成的塌空腔。拱部上方的小塌空腔处理一般塌空腔高度在0.53m内时可定位为小塌方，此类塌方处理比较容易，能够及时地遏制住塌方向更大的方向发展，塌方体如下图所示。在明塌处理中，应遵循通过不同的手段及时给松动围岩一个附加的整体支撑力，使未塌的岩体尽快处于较为稳定的状态，然后再进行临时支护的加固处理。对无特殊结构要求的小塌空腔处理，可以在隧洞塌方体围岩趋于稳定时及时用木材或碎石通过管棚塞满塌空腔，给趋于稳定的塌方体围岩一个附加的支撑力，使围岩得到较好的稳定效果，然后再对塌方段的第一次支护进行加固处理。加固措施主要有加密钢拱架支撑、增加混凝土喷护厚度等

14、措施。对有特殊结构要求的小塌空腔处理，在处理措施上和无特殊结构要求的小塌空腔处理相同，只是在塌空腔的回填材料上有所区别。拱部上方的大型明塌处理大型明塌塌空腔高度一般在39m，跨度在315m。大型明塌的处理难度较大，处理时间较长，在进行明塌的处理时，关键是通过喷C20混凝土将塌方体的围岩暂时稳定，以便在后期处理过程中施工人员能够进入塌空腔内安全地进行施工。在软岩地质中处理明塌的一般施工措施如下：在塌空区内喷C20混凝土进行护壁，暂时稳定塌方体的围岩；在塌空区内进行二次安装部份钢架拱并在拱背上用型钢架设纵向梁，同时在纵向梁上用弧形型钢进行加固；在塌空腔内架设钢管支架以稳定整个围岩并顺岩壁编管网和钢

15、筋网，同时将混凝土回填预埋管及排气管安装好；二次喷C20混凝土以强化塌空区的围岩稳定；清理土方并二次进行第一次支护的施工；完成本塌方段的上游边墙及顶拱永久混凝土支护；用C15混凝土通过混凝土回填预埋管将塌空区回填满；如有防渗处理时可在塌空区进行灌浆处理确保塌空区的防渗。暗塌处理暗塌就是隧洞塌方后不能见到塌方后形成的塌空腔，整个隧洞断面均被松散岩体覆盖，此种塌方一般波及范围广，处理难度大，处理时间长，将消耗较多的各种资源，在暗塌中，塌方严重时可能出现冒顶现象。暗塌的处理措施因塌方松散岩体将原开挖的隧道封死，塌方段已为无明显空洞的连续体。此种塌方可看作在松散土体内重新开挖隧道，考虑围岩无自承力，作

16、用在支护上的松散压力很大，必须加强第一次支护力度，施工中应遵循人工出碴、强支护、先固结、短进尺、小仓号浇筑的原则进行处理，加强变形观测力度，如发现异常变形情况，则根据不同情况及时采取不同的加固措施，确保围岩的稳定。一般处理措施如下：用对岩体的干扰和震动小的人工出碴方式出碴。b、出碴前的准备工作。人工出碴前于开挖掌子面打3.5m长的48超前花钢管，间排距控制在4040内，然后用纯水泥浆液对掌子面灌浆，在一定程度上将预定进尺内的塌方松散岩层固结，使围岩有一定的稳定性，以保证在塌方处理中人员的安全和工程本身的安全。在进行边墙掘进时，还应设置13排48挡土钢管，钢管长度视具体情况定，确保在进行边墙开挖

17、时松散岩层的稳定，以便快速、安全地进行边墙仓位的备仓施工。沿开挖线上方30cm左右打设超前管棚，小导管的倾角为1020，环向间距为10cm，小导管为48钢花管，长为3.5m。c、超前管棚施工完毕后对松散土体进行预固结灌浆施工，采用配比（水：水泥）为1：1纯水泥浆液进行灌注，灌浆压力在0.51.0Mpa之间。d、采取短台阶开挖，先开挖拱部，每循环进尺为4050cm，当达到一循环进尺时立即进行第一次支护的施工。并在每榀拱架起拱线附近安设锁脚锚杆，锁脚锚杆长2.53.0米，钢拱间及与锁脚锚杆间均需焊接为整体。e、拱部每开挖23米后及时进行边墙混凝土的浇筑，同时将掌子面通过确保开挖出一段，成功地衬砌出一段，当顶拱部位有5m左右时应及时进行顶拱混凝土的衬砌施工，然后再进行下一处理循环的施工。6、结束语狮子平电站地下厂房排风洞穿越89.49m长的覆盖层，历时3个半月，完成89.49m长的覆盖层开挖，为后续施工的狮子平电站地下厂房交通洞，出线洞及尾水洞覆盖层进洞积累了宝贵经验，经过8个月的奋战，交通洞，出线洞及尾水洞覆盖层都相继施工完毕，在施工过程中，未发生一起质量和安全事故，上述施工方案，为地处洞口段埋深浅，架空严重，成洞条件极差的覆盖层进洞提供了实践。作者简介：范林文，工程师，1995年毕业于四川大学，从事水电站建设11年，现任二滩国际狮子坪电站副总工程师。