引水隧洞塌方处理专项施工技术方案设计

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1、-目录1.工程概况11.1工程简介11.2工程现状11.3编制依据11.4主要工程量12.施工总体布置12.1施工用风12.2施工用水12.3施工用电12.4施工道路13.施工案14.施工综述14.1喷射混凝土1施工配合比1施工原材料1施工工艺1施工法1质量控制14.2锚杆1砂浆锚杆施工工艺1锚杆施工法1检验和试验1质量控制14.3拱架15.资源配置15.1人员投入配置15.2主要材料配置15.3机械设备配置16.质量保证措施16.1原材保证措施16.2检查混合料的配合比和级配16.3过程控制17.平安保证措施17.1平安技术17.2防尘1. z.-引水隧洞塌处理专项施工技术案1.工程概况1.

2、1工程简介三道湾水电站位于市肃南县境的讨赖河干流上，是出山口已建冰沟水电站的上一级梯级电站，工程区沿河岸有酒钢至镜铁山矿的专用铁路线相伴，枢纽区北距嘉峪关市约60km，从冰沟水电站到工程首部枢纽的进场公路早已贯穿，工程对外交通条件便利。引水发电隧洞：布设于讨赖河右岸，设计引水流量36m3/s，断面型式为圆形，洞径4.2m，洞线呈折线布置，总长14.38Km，混凝土已衬砌长度为2.259km，其余洞段均未衬砌。1.2工程现状各施工支洞是进入引水隧洞标段的施工道路，根据施工合同，我工程部组织人员进展施工前准备，对施工支洞进展了平安排查，并顺利进入引水隧洞主洞，发现洞存在大面积塌，并及时联系业主、设

3、代、监理对现场进展了查看。引水隧洞开挖支护完成后未进展衬砌，搁置时间长达34年，受到山体隙水及风化影响，岩软化，喷射混凝土多处有裂缝，局部岩面脱落，多处隧洞已经塌，形成空腔，为了保证施工人员的生命平安，增强围岩稳定性，需要对隧洞塌段做补充加固处理。1.3编制依据设计文件；?讨赖河三道湾330MW水电站工程枢纽和引水隧洞标段施工合同?合同CDT-QLSD-C-2016-004；?水利水电工程锚喷支护技术规?SL3772007；?水利水电工程锚喷支护施工规?DL/T51812003；?喷射混凝土应用技术规程?JGJ3722016；?岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规?GB500862015；1.4

4、主要工程量由于引水隧洞洞岩破碎，目前洞情况不明确，主要工程量按照工地现场实际工程量计算，计算依据按照相关的设计文件及技术核定单确定。2.施工总体布置2.1施工用风引水隧洞工程施工用风主要用于根底面的清扫、喷射混凝土的动力提供、锚杆施工时钻，由于工程部位比较分散，不考虑集中供风。经过工程部的核算，最终确定施工用风由可移动13m螺杆式空气压缩机提供，能满足工作面用风要求。根据施工需要随时移动至施工作业面即可。2.2施工用水水主要用于拌制喷射混凝土、降低粉尘。我部在进场后，重点修复和补充相应的供水建筑及设备，更换合理的抽水设备和管路。施工用水抽水设备选用高扬程2吋潜水泵配50的PE塑料管从讨赖河河道

5、抽水道各个作业面的水箱。取水点如下：引水隧洞1*施工支洞施工用水从河道取水，距离洞口施工作业区约0.03km；引水隧洞2*施工支洞施工用水从河道取水，距离洞口施工作业区约0.7km；引水隧洞3*施工支洞施工用水从河道取水，洞口距离河道约0.6km；引水隧洞4*施工支洞施工用水可从洞渗水取水；引水隧洞5*施工支洞施工用水可从洞渗水取水；2.3施工用电引水隧洞施工用电主要用于工地现场的照明、机械设备空压机、喷浆机的启动。施工用电从目前已经接好的施工用电线路接入。2.4施工道路施工道路选用已建的进场道路。原施工道路经过改建、修整后可以满足施工需要。具体施工用风、水、电、道路详见讨赖河三道湾330MW

6、水电站工程枢纽和引水隧洞标段施工组织设计案(十五局三工部2016009号)。3.施工案经过业主、设代、监理以及施工单位屡次对现状开挖支护完成后的隧洞进展查看，确定对塌部位采用如下初步支护案：首先对隧洞塌段危岩进展清理排除；对塌岩面采用C20混凝土喷护，厚度8cm；钻注砂浆锚杆，锚杆采用25级钢筋，锚杆长度4.5m，锚杆外露30cm，入岩4.2m，锚杆间距1.5m，排距1.5m，梅花形布置；挂6.5钢筋网，网格尺寸15cm15cm，钢筋网绑扎在外露锚杆上，要求结实，钢筋网外表喷混凝土保护层不小于3cm；喷射C20混凝土8cm厚；局部塌部位岩破碎重，需按相关设计文件加设型钢拱架进展联合支护。以上支

7、护案仅为初步支护案，具体施工部位支护式详见相关设计代表备忘录、设计变更通知单或者相应支护部位的施工技术核定单。4.施工综述引水隧洞支护工程包括洞室扩挖后的支护及掉块或塌部位清理后的支护。施工类型主要有：素喷射混凝土、锚杆喷射混凝土、聚丙烯喷射混凝土、钢筋网等喷射混凝土施工作业。支护一般原则：先对根底面进展清理，后初喷一层混凝土，对岩根底面进展封闭，再进展锚杆施工，完成后挂钢筋网，在喷射混凝土。围岩状况不好或者有设计文件时，根据相应要求进展施工顺序调整。4.1喷射混凝土施工配合比本工程使用的喷射混凝土强度等级为C20、砂浆强度等级为M25，具体配合比参数详见表1。表1 施工配合比参数表强度等级试

8、验编号设计稠度水灰比砂率%速凝剂掺量%每立米材料用量kg/m水泥砂子豆水速凝剂C20TSD25-10s0.4250442891291217.12M25TSD1/0.42/765765/344/备注聚丙烯纤维以每立混凝土1.0kg掺加，不计入材料用量。施工原材料喷射混凝土原材料选用施工配合比选定的原材厂家。水泥选用酒钢集团宏达建材*公司的“戈壁牌普通硅酸盐42.5水泥，砂子选用冰沟料场生产的河砂，骨料选用冰沟电站生产的粒径为5-15mm的豆，速凝剂、聚丙烯纤维选用唯克隆工程建材*生产的混凝土速凝剂和聚丙烯纤维。钢筋选用工程开工时业主移交我部钢筋，具体施工用钢筋型号锚杆、钢筋网根据设计变更通知单、

9、设计代表备忘录以及施工技术核定单确定的型号施工。经过初步鉴定原材检测报告，进场材料全部符合设计要求。施工工艺施工工艺流程详见图1。. z.-适量加水混合料拌和施工准备速凝剂喷砼养护受喷面喷射机喷头水泵空压机供风供水水 泥砂 子豆 石混合料运输混凝土喷射机混合料输料管图1 喷射混凝土施工工艺流程图根底清理. z.-施工法先安排施工人员用高压风对根底面进展清扫，清扫完成后进展试喷射混凝土进展设备调试，设备调试完成后联系监理人员进展根底面验收，验收合格后，组织人员进展喷射混凝土施工，喷射施工时分段、分片、自下而上依次进展。后一层喷射在前一层喷射混凝土终凝后进展，如果终凝1小时后再进展喷射时，先用风水

10、清洗喷层外表。喷射料在各施工支洞洞口已建混凝土拌和站集中拌制，由10t自卸汽车运输至施工作业面，人工配合卸料至喷射机集料斗，进展喷锚施工。初喷完成后，开场锚杆施工，锚杆施工完毕后进展挂网钢筋施工，钢筋网片绑扎在外漏的锚杆上，并绑扎结实。钢筋网片安装完成后再喷射混凝土。喷射混凝土一次喷射厚度控制：掺加速凝剂时不宜超过100mm；不参加速凝剂时不宜超过70mm。喷射混凝土作业平台由扣件式钢管脚手架搭设而成。具体搭设法及搭设标准详见?脚手架专项施工案?。钢筋网片按照施工要求，按照确定的间距由人工现场编制并安装。有水地段喷射混凝土采取如下措施：当渗水点不多时，可设导管引导排水后再喷射混凝土；当涌水量围

11、较大时，可设树状导管后再喷混凝土；当涌水重时可设置泄水，边排水边喷混凝土。可适当增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水处安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施，将水引导输出后，再喷混凝土。质量控制砂骨料的质量必须符合DL/T5144的有关规定外，砂的细度模数宜为2.53.0，含水率控制在5%7%，粗骨料粒径控制在15mm以下；撤除作业面障碍物，去除根底面的浮和墙脚的渣、堆积物；用高压风水将受喷面冲洗干净，对雨水易潮解、泥化的岩层，

12、赢采用高压风清扫岩面；埋设控制喷射混凝土厚度标志；当使用的砂料含水率小于6%时，速凝剂可在搅拌时掺入，并且拌制好的混合料，应在20min使用完毕；当使用砂骨料含水率为6%10%时，速凝剂应在喷射机的上料皮带上或输料管掺入，速凝剂参加后必须立即喷射；混合料应该随拌随用，不掺速凝剂的混合料，存放时间不应超过2小时；回弹的骨料不得重复使用；喷嘴指向与受喷面保持90夹角；喷嘴与受喷面的距离不宜大于1.5m。4.2锚杆引水隧洞锚杆有系统锚杆和随机锚杆两种形式，采用全长注浆锚杆。锚杆的开应按施工图纸布置的钻位置进展，各种锚杆的角度偏差应符合施工图纸要求，施工图纸未作规定时，其系统锚杆的轴向应垂直于开挖面，

13、局部加固锚杆的轴向一般与可能滑动向相反，并与可能滑动面的倾向成约45的交角。砂浆锚杆施工工艺砂浆锚杆施工工艺流程见图2、图3。. z.-图2 “先注浆后插锚杆施工工艺流程施工准备钻孔清孔孔内注浆安装锚杆无损检测试验砂浆制备锚杆加工、运输验收钻孔验收图3 “先插锚杆后注浆施工工艺流程施工准备钻孔清孔安装锚杆孔内注浆无损检测试验砂浆制备锚杆加工、运输验收钻孔验收. z.-锚杆施工法锚杆预先在各施工支洞洞口临时钢筋加工厂按设计要求加工制作，施工时锚杆钻位置由测量队测放出来，并用红色自喷漆标记开位置，人工搭设脚手架辅助钻和锚杆安装施工。开时，位偏差不大于10cm，深偏差值不大于5cm，假设采用“先注浆

14、后安装锚杆的施工法，其钻头直径应大于锚杆直径15mm以上；假设采用“先安装锚杆后注浆的施工法，其钻头直径应比锚杆直径大25mm以上；假设采用底注浆，其钻头直径应比锚杆直径大40mm以上。下倾锚杆应先注浆后插锚杆；长度小于6m的上仰锚杆采用先注浆后插锚杆式，长度大于6 m者，应先插锚杆和灌浆系统后注浆，其灌浆系统必须满足设计要求。采用“先注浆后插杆的程序安装砂浆锚杆，应先将注浆管插到底，然后退出50100mm，开场注浆，注浆管随砂浆的注入缓慢匀速拔出，锚杆安装后应填满砂浆；注浆用水泥砂浆经试验室进展配合比试验，其根本配比围为：水泥：砂=1：11：2，水灰比为1：0.381：0.45。水泥砂浆随拌

15、随用，拌制均匀，防止块、泥块以及其他杂物混入。检验和试验锚杆材质检验砂浆锚杆所用的钢筋，水泥、砂浆等原材料及半成品，均按规定要求取样试验合格后投入使用。每批锚杆材料均应附有生产厂家的质量证明书，并按设计规定的材质标准以及监理人指示的抽检数量检验锚杆性能。注浆密实度试验选取与现场锚杆的直径、长度、锚杆径、倾斜度一样的锚杆和塑料管，采用与现场一样的材料和配比拌制砂浆，并按现场施工一样的注浆工艺进展注浆，养护7天后剖管检查其密实度。钻规格抽验按监理人指示的抽验围和数量，对锚杆的钻规格径、深度和倾斜度以及砂浆密实度进展抽查并作好记录。现场锚杆长度和注浆密实度检测砂浆锚杆可采用物探法检查锚杆长度和砂浆密

16、实度；按照监理人指示，根据现场实际情况抽查其砂浆密实度。抽样检查抽查比例不低于锚杆总数的5。注浆密实度不得低于80。锚杆验收不符合设计要求时，应加倍扩检，如仍不符合要求，必须按相关标准规处理，到达设计要求。质量控制安装锚杆前，做好检查工作，锚杆的原材料型号、规格、锚杆各部件质量及技术性能应符合设计要求。锚杆安装前，应进展调直、除锈和除油污处理，的积水和岩粉应吹洗干净。根据设计要求和围岩情况确定位，做出标记。钻前选好钻头尺寸，采用“先注浆后插杆的工序施工时，钻头直径应必锚杆直径大15mm以上；采用“先插杆后注浆的工序，口灌浆施工时，钻头直径比锚杆直径大25mm以上。锚杆的深控制在5cm。锚杆的开

17、应按施工图纸布置的钻位置进展，其位偏差应不大于100mm。施工时对钻的深、径、砂子粒径、砂骨料的含水率等格控制。锚杆注浆后三日，在砂浆凝固前禁敲击、碰撞及拉拔锚杆。4.3拱架由于局部洞段原支护采用的格栅拱架已经垮塌，存在平安隐患，为确保施工人员的平安，经与业主、设代、监理沟通，决定对该部位采用型钢拱架重新进展联合锚喷支护。型钢拱架我部将委托外部施工单位加工制作，采用分段制作。为便于施工，根据设计图纸，将每榀拱架按尺寸分成2m每段加工。安装施工时根据图纸及监理人标明或指定的位置、间距分片进展拼装，边墙和顶拱拱架间的连接采用焊接式。假设检查后发现安装不合格，根据监理人的要求进展调整、修补或置换。拱

18、架安装时用扣件、钢管脚手架搭设施工平台。每榀拱架间的联系采用钢筋进展焊接，将各榀拱架连成整体。为保证钢支撑施工平安便，在钢支撑上增设，拱架的均采用钢板或型钢制成。包括钢挡板、钢棚架、钢枕、钢楔和钢柱鞋，其尺寸和型式均经监理人批准。型钢钢架的就位，便同型钢钢架焊接在一起，以防移动。浇筑混凝土时将格栅拱架及留在其中。拱架与岩面间充填密实，保证格架均匀受力。拱架之间应采用钢筋网作为挡板，防止岩掉块。钢筋网挡板与钢支撑结实连接。钢支撑施工工序如下：施工准备拱架制作拱架拼装拱架加固验收下一循环5.资源配置5.1人员投入配置人员配置见表2。表2 人员投入统计表序号工种人数备注1工程管理52现场管理13专职

19、平安员14施工技术员15专职质检员26电工17电焊工18架子工69机械操作手610锚喷工411钻工212普工6合计365.2主要材料配置主要材料用量根据设计文件、实际施工用量、现场测量数据为依据进展计算。5.3机械设备配置主要设备机械配置见表3。表3 主要设备配置表序号设备名称规格或型号单位数量备注1拌和站台52空压机13m台23喷锚机台54自卸汽车10t台25装载机3m台46挖掘机0.5m/1.2m台47手风钻YT28台88锚杆注浆机UP4.8台56.质量保证措施6.1原材保证措施每种材料进场前，对其生产厂家的资质、信誉等进展调查、评价，选择信誉良好、产品性能稳定的生产厂家作为材料供应厂家；

20、进场的水泥和外加剂必须有生产厂家的出厂合格证及品质试验报告，并且符合设计要求；每批进场材料运到工地后，均进展质量检验，检验合格后可使用。锚杆：普通砂浆锚杆一般选用热轧级钢筋，当承受力较大或者需要适应较大变形时，应采用级钢筋。水泥：采用强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。水：拌制砂浆的用水质量应满足DL/T5144-2015有关条款的规定。砂：采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。外加剂：速凝剂和其它外加剂的品质，应遵守DL/T5100-2015的规定。钢筋网：采用屈服强度不低于300MPa的光面钢筋、其质量应遵守GB/T1499.2-2008的有关规定。聚丙烯微纤维：抗拉强度应4

21、50MPa、纤维氏弹性模量应3500 MPa、纤维断裂伸长率25%。6.2检查混合料的配合比和级配喷射混凝土配合比，按施工图纸要求，通过试验选定，试验成果应提交监理人批准。速凝剂的掺量应通过试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，应满足施工图纸和现场喷射工艺的要求。拌制混合料的称量允偏差应符合以下规定：水泥和速凝剂2；砂、骨料3混合料搅拌时间应遵守以下规定：采用容量小于400L的强制式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于60秒；采用自落式或滚筒式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于120秒；采用人工拌料时，拌料次数不少于三次，且混合料的颜色应均一；混合料掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长。混合料的运输和存放运

22、输存放混合料，应防雨淋、滴水及混入大块等杂物，装入喷射机前应过筛。干混合料应随拌随用。无速凝剂掺入的混合料，存放时间不应超过2小时；干混合料掺入速凝剂后，存放时间不应超过20min。每班作业前对所使用的衡器进展检查和校正；混合料的实际配合比，每个作业班至少检查两次，假设发现不符合要求，及时进展调整。6.3过程控制混凝土喷射前做好厚度标记，并应安装可靠；喷射过程中尽量，控制好水灰比，及时调整供水量，保持混凝土外表平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象；喷射作业分段、分片、依次进展，喷射顺序应自上而下，不得存在露喷部位；喷射混凝土的回弹率，边墙不宜大于15%，顶拱不宜大于25%；喷射混凝土终凝2h

23、后，应洒水养护；养护时间，一般工程不得少于7d，重要工程不得少于14d；锚杆开位置允偏差为10cm；水泥砂浆锚杆深允偏差为50mm；系统加固锚杆轴向应垂直于开挖轮廓线。7.平安保证措施7.1平安技术施工前认真检查作业区的围堰稳定情况，必要时应进展适当处理；锚喷施工的机具设备应布置在围堰稳定或者已经支护的平安地段；喷射机、注浆器等设备在使用前均应进展全面检查；施工期间经常检查输料管、出料弯头、注浆管以及各种管路的连接部位，如发现磨薄、击穿或连结不结实等现象，应及时处理；施工过程中进展机械故障处理时，必须停电、断电、停风。处理完毕后，在开机、送风、送电之前，必须预先通知有关的作业人员；施工过程中应定期检查电源线路和设备的电器部件，确保施工用电平安；作业区禁在喷头和注浆管前站人。喷射作业的堵管处理，宜采用敲击疏通法。7.2防尘喷射机必须保持良好的密封性，从喷射机排除的废气应进展妥善处理；加强作业区通风；喷射混凝土、钻作业人员应佩戴防尘口罩、防尘帽等防护用具。. z.