水电站压力管道上斜井段开挖施工技术方案（完整版）

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1、/水电站压力管道上斜井段开挖施工技术方案1工程概况1.1工程概况/压力钢管斜井段分上斜井段、下斜井段、弯道段。压力钢管道斜井段为圆形断面，开挖直径 D4.6m，衬砌后内径 d3.2m；上斜井段位于 4#引水隧洞与 5#引水隧洞之间里程桩号为： 0+015.70+210.383，洞轴线倾角为 60，长度为 194.683m，下斜井段洞轴线倾角为 594249，水平倾角为 60，长度为 158.375m；每个弯管长度为 15.708m。1.2地质条件压力管道斜井段位于泥盆系中统（ D2）紫红色石英砂岩夹砾岩，斜井段上覆岩体厚度一般 100180m，局部达 300m，处于新鲜岩体内，岩体波速 Vp=

2、25003400m/s，FQD值 35%，3K值 15Mpa/cm，围岩坚固系数 f值 2，围岩类别为 IV类。1.3主要施工内容及工程量本方案主要施工内容为压力管道上斜井段的开挖及临时支护施工。压力管道斜井段开挖及临时支护主要工程量见表1.3-1。表 1.3-1压力管道斜井段开挖及临时支护主要工程量表项目编号项目名称石方井挖单位每延米工程量工程总量备注12m317.84089.4上斜井 22， L=3.0m，M20砂系统锚杆随机锚杆根根3.25746.8浆灌注 22， L=3.0m，M20砂3浆灌注45挂网喷砼t0.02611.216.0 6.520 20cmC20， =8cmm32341.

3、4进度安排上斜井自上而下开挖导孔后再自下而上扩挖溜渣井，计划工期为113d，施工时段为2014年 5月 20日2014年 8月 20日；斜井开挖采用人工开挖，计划工期为 60d，施工时 段为 2014年 8月 21日2014年 10月 20日。2施工布置2.1道路上斜井施工材料及设备通过 R4道路，经 4#支洞、交通洞运至作业面。2.2供风上斜井井挖采用反井钻机开挖溜渣井，主要用风改善施工环境和后期人工扩挖爆破后通风排烟。在 4#支洞口布置 20m3/min的空压机站，采用 DN100mm钢管作为供风管，供风至斜井口，再通过软管向井内作业面供风。上斜井风管布置于斜井底侧，与锚杆连接焊接固定。2

4、.3供水上斜井施工用水采用布置在 4#施工支洞口的钢板蓄水箱，从中转水池经 DN80mm钢管接至施工支洞口蓄水箱；采用 DN50mm钢管接至斜井口，再通过软管接至井内工作面，水管布置位置与风管相同。2.4供电上斜井施工动力和照明线路从业主提供的 4#支洞口变压器低压端接入。井内动力和照明线采用防水与绝缘性能良好的优质电缆，电缆布置位置与风管相同。照明电压采用36V的安全电压。2.5渣场上斜井开挖石渣经 5#施工支洞运至 5#支洞弃渣场堆存。2.6拌和系统在 4#支洞口布置一台 JDY350搅拌机拌制喷射混凝。3、施工方案3.1方案选定为保证施工安全，本工程压力管道上斜井采用反井钻机施工溜渣井，

5、人工手风钻钻爆扩挖的方案。3.2整体施工方案及参数上斜井段洞轴线倾角为 60，长度为 194.683m，采取反井钻机自上而下开挖导孔，钻 头长度需满足斜井总长度，待导孔开挖完成后更换较大直径滚刀钻头自下而上扩挖溜渣井。溜渣井开挖完成后，再自上而下人工手风钻扩挖至设计断面。上斜井开挖支护方式及参数如下：压力管道斜井段开挖临时支护措施为：系统锚杆 +随机锚杆 +挂网喷护，临时支护施工紧跟开挖掌子面进行。类围岩 :局部素喷；类围岩：采用系统锚杆，系统锚杆环向间距 2.0m，排距 1.5m；布置于拱顶 180度范围内，挂网喷护 ,挂网喷护规格为6.52020cm；全断面喷 C20砼，8cm；类围岩：系

6、统锚杆 +随机锚杆 +挂网喷护，系统锚杆环向间距 1.5m，排距 1.0m；采用梅花形布置。随机锚杆规格为：22，L3.0m，M20砂浆。挂网喷护规格为：顶拱240范围内，6.52020cm；全断面喷 C20砼，8cm。类围岩锚杆布置如下图：类围岩锚杆布置如下图： 米3.3导孔开挖3.3.1钻机安装该斜井倾角较小 .一般反井钻机施工倾角范围在 6090。钻机自配的拉杆调节角度最小为 60。3.3.2基础混凝土浇筑为了保证反井钻机施工过程有足够的稳定性，在反井钻机安装前需浇筑1.0m1.7m斜坡基础混凝土 ,并设置水池。同时在反井钻机前部及撑杆部位预留 4个底脚螺栓坑，待强度达到后进行吊装钻机，

7、钻机安装后进行调试，待调试完后投入使用。3.3.3导孔钻进上斜井开挖使用反井钻机开挖，首先在上斜井入口处布设钻机平台，钻机平台范围必须满足钻机灵活使用，其次反井钻机首先自上而下开挖导孔，导孔直径为216mm，在钻进过程中必须使用高压水泵或泥浆泵将泥浆循环。遇到断层及围岩破碎时，采用固结灌浆的方式对岩体进行固结，再钻进。固结灌浆采用1:1水泥浆，压力控制在 0.52MPa。 导孔开挖示意图反井钻机钻机操作平台开孔1至 20 m为开孔钻进，使用扶正器，平均每进尺 l m用时 7 h，在钻进到 10 m和 20 m时。采用磁陛测斜仪分别进行测斜。正常钻进导孔的正常钻进，平均每进尺 1 m用时 3.0

8、 h，在钻进到 50 m、70 m、100 m时进行了测斜。结果显示钻孔按照预先调节的钻机倾角钻进，未发生向下偏斜，此时为正常钻进。3.3.4溜渣井开挖钻头对接一般是将导孔透孔部位进行扩挖，形成对接小平台，但目前中平洞和上斜井交接部位已完成开挖，因此使用导链将扩挖钻头提升装卸货对接进行对接，将重量较大的扩孔钻头运至小平台是个难题，施工难度大，安全问题突出，如本次斜井导孔施工透孔情况良好，透孔在下部人工开挖平洞断面内，钻杆可顺利放下。对接扩孔钻头选择在上斜井下部，扩挖洞径为1.1m，以下为开挖示意图： 扩挖示意图钻机操作平台具体操作：放下钻杆，对接钻头将扩孔钻头放到上斜井与中平段交接处，放下钻杆

9、对接。扩孔钻头提升在下部安装钻头后注意开挖已成型较大洞经部位提升时钻头晃动容易造成钻杆断裂。提升时采用计算钻杆及钻头的重量，设定油泵压力提升时不转动钻杆，超过设定压力后慢速转动顺利将扩孔钻头提升至人工反导洞顶部。3.4人工扩挖施工3.4.1爆破施工工艺爆破施工采用手风钻全断面钻孔、周边光面爆破施工，乳化炸药非电毫秒起爆爆破孔孔位布置见下图爆破参数设计见表 3.4-1，作业循环时间见表 3.4-2。表 3.4-1压力管道上斜井段爆破参数设计表(类围岩 )孔径孔深孔数孔距抵抗线单孔药总装药起爆顺序单耗孔类(mm)42（ m）（个）（ cm）（ cm）量（ kg）量（ kg）kg/m32.02.02

10、.02.02.255606060604060606060500.80.80.80.80.31357942主爆孔周边孔4231.1442163542 注：断面面积16.3m2，布孔 64个，循环进尺 2.0m，爆破方量 32.6m 3，总装药量 37.2kg。表 3.4-2压力管道上斜井段开挖作业循环时间表作业小时小时项目24681012141618钻孔装药联网通风排烟出渣3.01.00.57.55.0支护注：压力管道上斜井段开挖17小时一个循环，进尺2.0m，平均月进尺 60m。3.4.2施工期间测量控制应执行主要技术标准和规范水利水电工程施工测量规范（DL/T5173-2003）；国家三角测

11、量和精密导线测量规范；国家一、二等水准测量规范（GB12897-91）；国家三、四等水准测量规范（GB12898-91）；中、短程光电测距规范（ZBA76002-87）；以及招标文件相应规定、设计图纸、修改通知、监理部门的其它技术要求。校核测量及施工控制网由项目总工带领测量工程师等人员，会同监理工程师接收各控制网点和测量资料，并用 TCR802全站仪校核，以确定其准确性和实用性；必要时增设水准点，加密控制网，建立首级平面和高程控制网。校核进洞点和工程量。测量精度应符合规范要求。所有测量成果资料及时报送监理工程师审批，作为测量放线及支付的依据。导线布设洞内布设施工导线和基本导线，直接与首级网联接

12、进洞，施工导线每50m埋设一点，基本导线沿洞壁两侧布成自由导线，并及时算出各导线点平行轴线的指向角和左右偏离值以指导施工，自由导线应组成闭合环，以资校核。测量放线每茬炮均由测量组放出开挖轮廓线，中线、高程腰线、并根据布孔图放出掏槽孔和周边光爆孔孔位。 资料提供准确、及时提供月开挖断面和工程量计算表；准确、及时提供中间和竣工验收资料。斜井段开挖预留 2cm变形量。3.4.3施工方法首先人工对上斜井下弯段以及上斜井进口平洞段钻进安装部位进行扩挖，以满足钻机运行及出渣和钻头对接空间，下弯段目前设计为圆角开挖不能满足钻头对接以及上斜井开360m左挖后，溜渣井下溜渣的出渣空间，因此下弯段下部底角需扩挖，

13、扩挖工程量大约在右。待反井钻机将溜渣井扩挖完成后，首先在平洞底板上打设2排25，L3.0m，外露10cm的地锚，排距 1.5m，每排 3根，锚杆孔内灌注 M25砂浆。待砂浆达到一定强度后，在锚杆头上焊接螺栓杆，再浇筑 15cm厚，2.5m宽，3m长的混凝土底板，要求底板表面平整。待混凝土达到一定强度后，再将卷扬提升机及其辅助装置固定在螺栓杆上。安装时采用手拉葫芦及其导链通过天锚进行配件的吊装，待卷扬机安装完成后铺设轨道。使用小车运送设备材料和辅助施工人员上下。进行斜井段人工扩挖施工，扩挖使用原风、水、电装置，首先进行测量放样使用手风钻进行钻孔，由人工装药进行光面爆破，钻孔间距不得大于35cm4

14、5cm，开挖完成后对掌子面进行安全处理，再由施工人员将松动岩石块清除，破碎地带先进行临时支护，由于溜渣井已打通，因此通风散烟问题不大，可根据实际情况而定。扩挖废渣溜至中平洞，然后用 5t自卸汽车通过中平洞运至渣场。3.5破碎带及断层施工对于断层及不良地质部位，进行短进尺、弱爆破、强支护的原则进行，并且根据围岩变化如有需要则进行先导后扩的原则进行，减小断面尺寸进行多个循环人工逐层开挖；爆破使用光面爆破，钻孔间距不得大于 35cm, 如有极破碎地带，必须人工进行风镐开挖，以免爆破对围岩造成破坏，待开挖挖成后需先进行支护，支护可使用工字钢，格栅拱架进行强支护。3.5.1锚杆施工 施工工艺待开挖完成后

15、做安全防护处理工作，一般部位进行素喷支护 3cm，以防止碎石坠落造成安全事故；首先进行锚杆施工；锚杆施工利用自制作业台车，手风钻和岩石电钻钻孔，人工安插锚杆。锚杆按“先注浆后安装锚杆”的施工工艺，由人工注浆，然后人工插锚杆。系统锚杆采用砂浆锚杆22，L=3.0m，M20砂浆；施工工艺如下：施工准备放样钻孔清孔注浆锚杆安装封闭孔口制浆拉拔试验施工方法钻孔采用 YT-28手风钻钻孔，锚杆孔的开孔应按施工图纸布置的钻孔位置进行，其孔位、孔深的偏差值必须符合规范或设计要求，孔向尽可能垂直壁面或节理发育面。钻孔达到标准后，用高压风清除孔内岩屑和积水。锚杆制作锚杆加工时应去除杆体上的铁锈和油污，用钢筋切断

16、机截成规定长度并加工成型后运至施工现场。锚杆的注浆和安装锚杆砂浆配合比在规范要求的范围内通过试验确定， 试验取值范围：水泥:砂1 11 2（重量比），水泥水 1 0.381 0.45。锚杆砂浆用砂浆搅拌机拌制，采用 MZ-1型注浆机注浆。注浆时，注浆管插至距孔底 50100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出；杆体插入后，若孔口无砂浆溢出，及时补注。砂浆拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆在初凝前用完，并严禁石块、杂物混入。注浆开始或途中停止超过润滑注浆罐及其管路。30min，用水或稀水泥浆先注浆的永久支护锚杆，应在钻孔内注满浆后立即插杆；后注浆锚杆，在锚杆安装后立即注浆。锚杆安装后，在砂浆凝固前，不

17、得敲击、碰撞、拉拔锚杆和悬挂重物。质量检验采用无损检测法，采用钻孔、探测、无损检测等方法进行注浆密实度检测及锚杆长度检测， 抽检数量每作业区不小于 5%挂网施工挂网钢筋规格和网眼间距按照设计图纸或临时支护措施进行。挂网钢筋在锚杆外露距洞壁 5cm部位焊接骨架筋，人工在骨架筋的基础上绑扎钢筋网，在钢筋网上焊埋控制喷射混凝土厚度的标尺。为使钢筋网牢固、不变形，可用手持电钻打设12挂网插筋，辅助锚杆形成骨架筋。插筋插入围岩深度约 20cm，外露约 10cm，间排距根据需要而定。钢筋网架设完毕后，用高压风水冲洗受喷面（若岩体有软弱夹层时不能使用水冲洗时，该用高压风吹洗喷护面），清除灰尘、泥屑等杂物。3

18、.5.2锚喷施工施工工艺喷砼按两次喷至设计厚度，第一次喷厚 35cm，第二次再喷至设计厚度。洞内喷射第将水、水泥及粗细骨料一次拌合，在喷射时加速凝剂。施工工艺如下图：水速凝剂水泥豆石砂子外加剂称量拌和机运输喷锚机喷射喷质量检查加压空压机施工方法喷混凝土前准备工作A对喷射面进行检查：清除开挖面的浮石、墙角的石碴和堆积物，用高压风水枪冲洗喷射面，确保作业区有良好的通风和充足的照明设施。B对施工机械设备、风、水管路和电线等进行全面检查和试运行。C对岩石面的滴、渗、淋水部位要打排水孔，并埋设导管集中引排。D在监理工程师检查合格后即可进行喷混凝土作业。 喷混凝土拌制喷混凝土利用布置在支洞口的 JDY35

19、0强制式拌和机拌制，喷混凝土配合比由试验提供并经喷板试验确定。在拌和场地拌制的喷混凝土，斜井施工用用卷扬机牵拉料斗运至工作面。5t自卸汽车运至斜井口，混凝土喷射施工喷混凝土选用 TK961湿喷机进行喷护，喷射混凝土施工按先底角后边顶拱的顺序进行。喷射混凝土时喷枪垂直岩壁面，喷嘴距受喷面 0.81.0m，喷枪作螺旋运动，先填平凹坑，然后逐层加厚至设计厚度；分层喷射时，后一层混凝土要在前一层混凝土终凝后进行，若终凝 1h后再喷射，要先用风水清洗喷层面。4、质量保证措施施工之前，按专业和工序，编写相应的施工作业指导书，明确施工工艺和质量负责人。施工材料在使用前按质量检验要求进行质量抽检，保证使用合格

20、的原材料。锚杆注浆试验、喷混凝土试验及施工工艺等，在正式施工之前进行现场试验，获得合理的施工参数后进行正式施工生产。锚杆孔的孔位应严格按照施工图纸布置钻孔，孔位偏差应不大于方向应满足图纸要求。100mm，锚杆孔的注浆锚杆的孔径应大于锚杆直径，若“先注浆后安装锚杆”，钻头直径应大于锚杆直径15mm以上，若“先安装锚杆后注浆”，钻头直径应大于锚杆直径 25mm以上。锚杆注浆后，在砂浆凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔。 质量管理目标确定质量保证体系组织保证思想保证技术保证经济保证建立健全组织机构和管理制度经济责任制和奖罚制度提高质量意识先进技术方案施工组织设计质量意识及诚信教育施工准备的质量控制机具材料

21、的质量控制施工过程的质量控制采用标准的质量控制下道工序就是用户完预质量签订经济责任者试验室和测量队指定奖罚制度善计量支付手续实行优质优价防工程技术部计划合同部机电物资部质量管理部为回访主的及方案控制制方针度改进工作质量提高工作技能提高经济效益提升质量水平质量保证图 4-1质量保证体系图喷混凝土喷射作业应严格执行喷射机操作规程：应连续向喷射机供料，保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，应将喷射机和输料管的积料清除；喷射混凝土终凝 2h后，应喷水养护，养护时间不得少于 7天。施工之前，配置质检机构及专职质检人员，负责质量管理工作，根据作业指导书制定相应施工工序的质量控制计划和质量保证措

22、施。加强机电设备的维护保养，全面推行机电人员包机责任制，实行定期检查、检修，保证各种设备在完好状态下安全运行，关键部位应做好备用或配件准备。严格按爆破图表要求组织施工；为快速施工打下良好基础，同时根据不同地质情况，对爆破图表进行完善和修改，同时也应做好深孔爆破的摸索工作，以增加炮孔深度，加快施工进度。5、安全保证措施在开工前首先编制安全施工措施及安全管理办法，建立健全以项目经理为安全第一 责任人的安全保证体系。参加爆破作业的有关人员，应持有国家和行业颁发的资格证书才能上岗。加强对爆破器材的使用监管，对爆破器材的采购、验收入库、提领发放、现场使用以及每次爆破后剩余材料的回库等进行全面监管和清点登

23、记，以防丢失。划定爆破警戒区，爆破时派专人进行警戒。出渣时所有设备运转人员必须持证上岗，机械运转必须有专人指挥。危险地段设置安全警示牌、出口处设置防护栏必要施工部位安排专人进行安全监测。设置爆破管理机构，严格按爆破安全规程进行爆破管理及施工。根据地质预测和岩石变形观测，提前准备一定数量的随机锚固材料和水泵等应急材料、设备，组织一支由兼职人员组成的抢险队，以保证施工中出现塌方、涌水等险情时，能够及时进行险情处理。加强围岩地质施工安全监测，采取有效支护手段，保证洞室的稳定。混凝土喷射作业前，应对施工设备、风、水管和供电线路等进行全面检查和试运行，确定无安全隐患后进行喷射作业。坚持班前会制度，熟悉安

24、全措施，预知安全隐患，将安全事故消灭于萌芽状态之中。卷扬机操作人员的位置应能看清指挥人员和拖动或起吊的物件。 每次作业前检查卷扬机与地面固定情况、防护设施、电气线路接地线、制动装置和钢丝绳等全部合格后方可使用。上斜井溜渣井施工时，每次施钻作业前必须对已开挖洞顶部面严格进行排险， 确定无松动岩块后方可进行施工。上斜井溜渣井施工时，需在跟进作业爬梯的铺设，爬梯需和锚杆焊接，作业平台搭设完毕后，必须经专人进行检查，确定作业平台的稳固性满足施工作业要求。井下人员施工时，必须佩带专业防护设施，安全帽、安全绳必须定期检查， 要完全达到质量要求。井下施工人员均必须配备安全带，下井后，安全带及时固定在井壁锚杆

25、上，且固定牢固。必须配备通讯设备 (对讲机 )，保证井上、井下人员通讯通畅。同时，必须在井口配备安全员，对下井、出井人员予以登记。 文明施工，必须把现场材料有序的码放，做到施工现场的整洁。6、机械及人员配置表 6-1人员配置表序号工种管理人员技术及测量人员钻工单位人人数备注123456125222人人机械操作工驾驶员人人炮工人789修理工人人人262支护技工电工10普工人人2合计26表 6-2设备配置表序号1设备名称装载机型号规格ZL-505t单位台台部部台台台台台台台台台台台m数量备注12卷扬机23手风钻YT-2844风镐45风机2 55kW37kw16风机17螺杆空压机强制式拌和机锚杆注浆机混凝土喷射机潜水泵22m3/minJDY350UH4.82829210111213141516TK96122自卸汽车电焊机5t2BX-4002反井钻机斜井内小车轨道114102 布置图5#施工支洞交叉点上斜井段