水利枢纽电站斜井开挖施工设计方案.docx

青海省巴音河蓄集峡水利枢纽电站工程 引水发电洞斜井 开 挖 支 护 方 案 青海省水利水电工程局有限责任公司 二零一七年八月  批准 审核： 编写： 引水发电洞斜井开挖支护施工方案 1.编写依据 1）招投标文件及施工； 2）技术条款及施工规范； 3）引水发电洞开挖支护图； 4）《爆破安全规程》GB 6722-2014； 5）《水利水电工程爆破施工技术规范》DL/T 5135-2001； 6）《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》DL/T 5099-1999； 2.工程概况 2.1概况 蓄集峡水利枢纽工程为巴音河干流上骨干调蓄工程，其主要功能是对径流进行多年调节，保障当地国民经济发展用水安全，支撑地区社会经济持续快速发展。工程的开发任务为：以城镇生活和工业供水为主，兼顾发电、防洪等综合利用。蓄集峡水利枢纽工程坝址位于巴音河峡谷出口上游约6km处，距海西州德令哈市东北60km左右，坝址控制流域面积4970km2，坝址多年平均流量8.73m3/s，年径流量2.75亿m3，占巴音河流域水资源总量的54.46%。 引水发电洞进口高程3388.50m，洞长6440.54m，洞径3.2m/3.0m，最大引水流量20.4m3/s。引水发电洞道采用一管三机正向进水的布置型式，在厂房后约42m处分岔，分为3条支管，采用埋藏式钢管外包钢筋混凝土结构，管径为3.0m，主管长685.41m。主管道为地下埋管段，钢板厚18~26mm ，C20W12F50回填素混凝土，厚70cm，其中埋管斜洞段长102.13m,比降i=1/1.425。上平段长383.35m，下平段长305.65m，比降i=1/1000。引水发电洞在6+398.41m处设岔管起点，钢管埋管段每3m设置一加劲环。 斜井位于桩号K6+076.35至K6+135段，上平段竖向转弯点高程为3327.98m，下平段竖向转弯点高程为3244.37m，水平夹角为60o，斜井长102.13m。 2.2地质条件 压力管道洞段垂直埋深35m～240m，沿线地表地形起伏较大，前半段为中低山，后半段为巴音河Ⅱ级阶地；地层岩性主要为石炭系上统宗务隆山群大理岩和板岩（C3zd+b），灰岩（C3zh），以及震旦系亚群（Zdk）灰岩、片岩等，岩层走向与洞轴线夹角大于50º，受断层及节理密集带影响，整个洞段岩体以层状、散体及破碎结构为主，局部地段可能出现线状流水和涌水，岩体类型以Ⅳ类为主，局部Ⅴ类。压力管道段通过F18-2和F17两条较大规模断层，受此影响，相关洞段围岩稳定性差，并可能出现涌水现象，加强支护加固及排水措施。 2.3主要工程量，斜井工程量详见表2-1。 斜井工程主要工程量表 表2-1 序号 施工项目 单位 工程量 备注 1 石方洞挖 m3 1752 2 喷C20混凝土、厚0.15m m2 155 3 钢筋网φ6@150 t 3.1 4 砂浆锚杆 根 735 Φ25,L=2m 3.施工布置 3.1施工道路布置 压力管道下平段及斜井施工由3#岔管进入工作面，上平段及斜井扩挖由施工支洞进入工作面。 3.2施工风、水、电布置 3.2.1施工用风 下平段及导井施工用风由3#岔管口1台22 m3电动空压机供给；上平段及斜井扩挖施工用风由施工支洞洞口布置的2台22 m3电动空压机供给。供风主管采用D125钢管，布置在开挖断面左侧边墙的下部，设置钢托架固定，在距开挖掌子面20～30m处设置带截门的风叉，支管采用φ50胶管，作业面附近采用φ25胶管。 3.2.2施工供水 上平段及斜井扩挖施工用水由施工支洞洞口布置的水池进行供水，下平段及导井施工用水由3#岔管洞口集水坑进行供水，水源取自巴音河水。供水池容量为10m3，铺设Ф50钢管引水至施工作业面。 3.2.3施工供电 上平段及斜井扩挖施工供电由施工支洞系统电源接入，下平段及导井施工供电由3#岔管系统电源接入。 配备1台400Kw柴油发电机作为斜井施工期间的急需的事故备用电源，以保证电网停电时重要部位的持续运行，设备和施工照明能够继续工作。 3.3施工通风、排烟及排水 3.3.1通风、排烟 施工支洞洞口布置的一台75kw的轴流风机，采用φ500软风带通风管沿施工支洞接入斜井上弯段； 3#岔管洞口布置一台75KW轴流风机采用φ500软风带通风管接入斜井下弯段；同时采用2台22m3空压机沿上下弯段用φ150钢管接入斜井扩挖和导井开挖工作面，进行联合通风排烟。必要时作业面设置氧气袋。 3.3.2施工排水 斜井内出现涌水时，将涌水沿下平段边墙下部设置的排水沟排至厂房集水坑。 3.3.3施工照明 每隔20m设置一盏100W节能灯照明，距离开挖工作面30m时，改用电缆接1000W封闭式LED灯照明，并配备漏电保护开关。 3.4混凝土拌和站 斜井支护施工时所需混凝土由设置在厂房下游800m处拌合楼供应。 4.斜井开挖施工 斜井段开挖断面面积S=17.35m2，先自下而上开挖直径为1.5m的导井，导井断面一次光面爆破施工。待导井开挖完成后, 每次进尺2m，钻孔2.1m，用普通钻爆法自上而下进行斜井扩挖最终形成直径为4.7m圆形断面，斜井开挖量为1752m3，为便于清碴，扩挖掘进按漏斗形开挖,漏斗底坡≤30°，属中型盲斜井开挖施工。出渣采用扒渣机装渣，小型自卸汽车从下平段运渣至弃渣场。 根据现场施工条件，设备装备水平，工人的技术熟练程度和地质条件的要求，提出了“自上而下开挖、自下而上开挖和上下同时导井开挖”三个方案。由于自上而下正导井开挖人工装渣任务繁重，同时考虑到施工工期要求，经方案比较，结合各方案的优点，采用“反导井为主、正导井辅助、最后扩挖”的斜井开挖施工方案。 4.1斜井导井开挖施工 4.1.1开挖方案 导井布置在斜井的断面中心,断面尺寸为直径1.5m的圆形。反导井计划开挖99.13m。开挖至离上平段竖向转弯点3～4ｍ时，停止上掘进，然后从正导井钻凿深孔，进行全断面一次性贯通，导井贯通后，自上而下全断面一次扩挖成型。 反导井施工过程中若遇见不良地质围岩，视地质情况进行超前预注浆，等达到安全强度后继续施工，注浆压力控制在1.2MPa，浆液比0.6：1～1：1。若存在安全隐患则停止反导井施工，以正导井为主进行施工。 4.1.2导井开挖施工 4.1.2.1导井开挖施工方法 1）反导井施工方法 反导井开挖采用人工搭设双层钢管支架平台，并满铺5cm马道板，供钻爆作业使用，同时也起到高空坠落时二次防护的作用。采用YT-28手风钻进行造孔，孔径Φ42mm，人工自上而下吊线装药至底部，连续柱状装药，然后自下而上反向爆破，爆破循环进尺2m。爆破装置设在斜井下平段，爆破后石渣自由溜至下平段，利用扒渣机及小型自卸汽车运至渣场。 反导井施工设备材料运输采用绳子提升至工作面。钢管支架平台采用扣件连接，支架紧靠岩壁一面长樑两端各插入岩壁30cm（用风镐凿洞）、外露30cm或固定于锚杆上，并用间隔木背板塞紧，使支架稳固牢靠（详见反导井开挖示意图）。 每20m左右沿导井右侧井壁爆破开挖一避空洞（俗称猫儿洞，避空洞长2m，宽1.5m，高2m）供爆破时存放施工器具和事故应急时人员躲避使用。 自下弯段采用φ22螺纹钢焊接爬梯至工作面，爬梯步宽50cm，间距30cm，侧面设置扶手，并与打设的Φ22，L=0.3m的插筋焊接牢固。 2）正导井施工方法 正导井开挖施工由布置在上弯段顶部的爬梯进入施工作业面，采用YT-28手风钻进行造孔，孔径Φ42mm，Φ32乳化炸药连续柱状装药，非电毫秒延期导爆管雷管的方式进行起爆，循环进尺控制在1.5-2m。爆破施工时，钻机采用吊灌提升至上平段安全部位，起爆装置设在上弯段50m以外。爆破后出渣先采用吊灌配合卷扬机出渣至上平段，再采用扒渣机将石渣装小型自卸汽车运往渣场。 正导井出渣时在靠爬梯一侧用马道板搭设安全防护棚，防止吊灌翻渣（详见附图）。 3）导井开挖爆破参数及炮孔布置 导井开挖采用YT-28手风钻进行造孔，孔径Φ42mm，装药采用Φ32乳化炸药连续柱状装药，循环爆破进尺2m。导井炮孔布置见下图，爆破参数见下表。  EMBED AutoCAD.Drawing.16 
 导井开挖炮孔与爆破参数表 表4-1 序 号 炮 眼 名 称 孔 数 （个） 孔 径 ㎜ 钻孔 角度（度） 炮孔深度 单孔 药量 (Kg) 总装 药量 (Kg) 雷管 段别 起爆 顺序 备 注 孔 深 （ｍ） 总 长 （ｍ） 1 空 孔 1 42 60○ 2.1 2.1 2 掏槽孔 4 42 60○ 2.1 8.4 0.8 3.2 1＃ 1 3 周边孔 10 42 60○ 2.0 20 0.6 6.0 3＃ 3 合 计 15 30.5 9.2 注：每循环爆破体积为3.54ｍ³，炸药单耗为2.60㎏/ｍ³，稍低于《矿山井巷工程预算定额》规定的井巷掘进炸药消耗量定额（普通爆破法2.74～2.94㎏/ｍ³）。设计中所取的炸药单耗指标系参照平巷掘进定额指标。在实施过程中，经过试爆后，可逐步调整、优化，选定适合本工程的爆破参数，对于60○斜井导井自下而上掘进延伸，炸药单耗可降至2.5㎏/ｍ³左右。 4.1.2.2导井开挖施工 导井开挖主要工序有：钻孔爆破、支护、出渣三大工序，辅助工序有：测量、通风、安全等工作。 A.测量放样 测量工作是按设计施工以及导井掘进延伸不偏斜的有力保证。 测量工作在自下而上掘进延伸工作中也是比较复杂的。本工程采用全站仪施测，用红油漆在掌子面标示中心点位置，协助现场施工员直接在掌子面标出所有炮孔位置，每一循环进行一次。 B.钻孔 钻工进入工作面后，首先是敲帮问顶，撬除浮石；然后在支架上密集铺设5㎝木板，搭设工作平台，接好风管、水管，安设手风钻。手风钻钻孔工作做到定人、定机、定位。 每循环钻凿炮孔总数15个，总延米数30.5ｍ，配备2台凿岩机（其中：1台工作，一台备用），凿岩工2人，凿岩助手1人。平均每台钻机钻凿炮孔8.8ｍ/小时，180分钟完成全部炮孔钻凿工作。钻孔工作完成后，将炮孔清洗干净，爆破时反导井施工凿岩机具码放在避空洞中，并采用马道板进行覆盖防护；正导井采用吊兰配合卷扬机提升至上平段安全部位。 钻孔时，严格按设计要求进行，掏槽孔和辅助孔要求按倾60○直线打孔；两侧和底部炮孔要落在轮廓线外5~10㎝处，而后偏向轮廓线外5~10㎝。 C.装药、堵塞与起爆 为获得较好的爆破效果，所有炮孔均采用药径为φ32㎜的乳化炸药，连续柱状装药。为保证掏槽孔达到准爆的目的，每孔装入同段雷管2发，一发置入孔底第二个药卷内，一发放入距孔口第二个药卷内，其余炮孔一律采用反向起爆,每孔的装药量详见炮孔爆破参数表。为使各药卷之间紧密接触，用木质棍棒（长2.5ｍ）将药卷轻微捣实，以防药卷滑落。堵塞采用粘土与河沙混合捻制成泥棒进行炮孔堵塞。炮孔一定要堵塞至孔口，并用炮棍捣实。微差起爆，为保证安全起爆及爆破成功，采用非电毫秒延期导爆管雷管复式起爆网络爆破，爆破网路的连接采用四通复式联接方式。起爆地点设在下平段拐角下游50m处，采用工业电雷管引爆。起爆时，通知邻近50ｍ内井筒上下及周围的井下工作人员全部撤离至安全区域内，并实行警戒，发出起爆信号后，方可引爆工业电雷管。爆破15分钟后，发出撤除警报信号。 D.出渣 反导井出渣考虑自溜与机械相结合方式，井身靠自溜，溜至导井底部采用扒渣机将石渣装小型自卸车运至渣场。正导井出渣先采用吊灌配合卷扬机出渣至上平段，再采用扒渣机将石渣装小型自卸汽车运往渣场。 E.支护 支护方法详见导井支护示意图，支护施工工艺详见引水发电洞支护施工。 4.2斜井扩挖施工 4.2.1斜井扩挖施工方法及爆破参数 斜井扩挖采用人工自上而下的方式全断面分层扩挖。TY-28手风钻钻孔，工业导爆管进行起爆,分层开挖高度控制在1.5-2.0m,扩挖采用全断面一次成型，扩挖完成临时支护时将斜井口封闭。为了便于施工出渣，减少人工扒渣量和导井堵塞问题，斜井扩挖采用漏斗状分层施工，分层高度不超过2m；同时通过增加布孔量以减少爆破后大块石的数量，防止导井堵塞。随斜井井体向下扩挖，在下侧井壁设置钢爬梯供施工人员上下，爬梯由Φ22 钢筋焊接而成，侧面设置扶手，并与井壁底部打设锚杆（φ22㎜,L=0.3m）焊接固定，爬梯步宽50cm间距30cm。斜井扩挖及支护所需工器具采用吊灌配合卷扬机提升至工作面。溜至斜井下部的爆破石渣，采用扒渣机配合小型自卸汽车运至渣场。 斜井段扩挖周边采用光面爆破，共布置3圈炮孔，周边孔间距为50cm，崩落孔间距为70～85cm，孔径为42mm，孔深为1.5-2.0m，设计循环进尺为2.0m。炸药采用乳化炸药。周边孔采用竹片分节装药，崩落孔采用柱状连续装药，堵塞采用砂和粘土的混合物。 斜井段扩挖爆破设计参数见下表。斜井段扩挖炮孔布置图见下图。 斜井扩挖炮孔布置（单位：cm）  EMBED AutoCAD.Drawing.16 
 斜井扩挖设计爆破参数表 炮孔类型 炮孔直（mm） 药卷直径（mm） 炮孔孔深（m） 炮孔间距（cm） 装药量 光爆孔 42 Φ 25 1.8 50 120～160g/m 崩落孔 42 Φ 32 2.0 70～85 4.2.2斜井扩挖施工 A.测量放样 测量放样采用全站仪施测，用红外线激光导向至工作面，在掌子面岩壁上，用红油漆划出断面中心线和两端的外轮廓线，并协助施工员在工作面标示出所有炮孔的孔位，每循环进行一次。 B.钻孔 钻工进入工作面后，首先是检查导井是否封堵好，如已经封堵好，就检查钢梁和踏板是否牢靠、安全。然后进行敲帮问顶，清除掌子面浮石，确认安全后，再划分钻岩区域，安装钻机，固定钻位，做好凿岩前的准备工作。根据施工场地，可以容纳3台凿岩机同时工作，其中：2台打光爆孔，1台打崩落孔和辅助孔。崩落孔和辅助孔按常规方法钻孔。所有钻孔倾角为60o，在打光爆孔时，除遵守打50○倾角的直线炮孔操作方法外，还要特别注意的是，开口孔位要偏离外轮廓线5㎝，孔底落在外轮廓线外5～10㎝，孔深为1.8～2.0ｍ。 为获得较好的爆破效果，主崩落孔距导井轮廓线只有450㎜，因此要求钻凿崩落孔时，需要严格遵守倾角为50○，直线方向掘进，不得偏斜。钻孔工作完成后，将炮孔清洗干净，并将孔内积水吹出，然后将钻机具、风水管等器具提升至上平段，以备下一循环使用。钻孔时，要严格按设计要求进行施工。 C.装药、堵塞与爆破 除光爆孔采用药径φ25㎜的乳化炸药外，其它孔一律采用药径φ32㎜的乳化炸药。光爆孔采用间隔装药，其余孔均采用连续柱状装药，如条件允许的情况下，辅助孔亦可采用间隔装药，其药量不变，只是使药量分布较均匀，减少堵塞长度，从而改善爆破效果，为光面爆破创造良好条件。 每装完一个炮孔，接着就进行堵塞，可以用凿岩岩粉或自制炮泥进行堵塞，并用炮棍捣实，要求堵塞至孔口。 为保证安全起爆及爆破效果，采用非电导爆管复式网络起爆，爆破网路的连接采用四通复式联接方式，光爆孔选用5＃段导爆管雷管并入起爆网路中同时爆破。采用导爆管引爆，引爆地点应设在上弯段拐弯处50ｍ以外。 D.安全检查与出渣 专业爆破人员从爬梯进入工作面进行安全检查，确定那些部分是要进行安全处理的重点，派人进行安全处理，撬除顶、帮浮石，清理工作面的岩碴，由导井溜至下弯道。 当工作面岩渣清理干净后，即进行导井井口覆盖工作。首先在导井的长边方向用风镐刻四条20㎝深的槽，然后将2.5ｍ长的10＃槽钢嵌入沟槽中，在其槽钢上密集横排铺设2.5ｍ长、5㎝厚的木板将导井盖严。 5.斜井支护工程施工 5.1支护参数 采用φ25@1m，L=2m系统锚杆，φ8@20cm挂网喷C25混凝土15cm。(详见引水发电洞支护图) 5.2支护施工 洞室支护施工前，先清除开挖表面松动的岩块、浮碴；喷射混凝土施工作业前，先冲洗岩面，并保持岩面湿润，埋设控制混凝土厚度的检验钢筋条，并检查和试运行施工区照明和风水管路。支护施工可按下列程序进行：  5.2.1锚杆施工 锚杆施工主要采用手风钻钻孔，安装采用锚固剂。锚杆在钢筋加工场统一制作，机械配合人工运输至现场后在活动平台上安装。 锚杆施工各工序作业严格按照设计文件和施工规范要求进行，重点进行以下几方面的控制。 造孔 （1）锚杆孔的开孔应按施工图纸布置的钻孔位置进行，其孔位偏差应不大于100mm； （2）锚杆孔的孔轴方向应满足施工图纸的要求。施工图纸未作规定时，其锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面；局部加固锚杆的孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的交角应大于45°； （3）锚杆的钻孔孔径应大于锚杆直径15mm以上； （4）锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定，孔深偏差值不大于50mm； （5）锚杆孔造孔完成后，必须经监理人检查认可后方可进行下一工序的施工。 2）安装 插送方向要与孔向一致，采用人工插入锚杆或利用钻机推进器顶入锚杆， 先注锚固剂锚杆插送速度要缓、均，有“弹力感”时要作旋转再插送，尽量避免敲击按插，顶拱要将锚杆可靠地楔固于孔壁，以免滑落。 3）锚杆施工质量检验 （1）锚杆材质检验：每批锚杆材料均应附有生产厂的质量证明书，且三证齐全，并按施工图纸规定的材质标准以及工程师指示的抽检数量检验锚杆性能。 （2）按工程师指示的抽检范围和数量，对锚杆孔的钻孔规格（孔径、深度和倾斜度）进行抽查并作好记录。 5.2.2、喷护施工 喷护施工随开挖进度进行，采用干喷法施工。挂网时，先喷一层5cm厚的素混凝土。钢筋网采用8mm钢筋在钢筋场按2m进行编焊，运至工作面后，人工在活动平台上沿岩面铺设，利用锚杆头点焊固定，钢筋网距离岩面5cm，网间用铅丝扎牢。 1）喷混凝土施工工艺流程图  EMBED PBrush 
 2）材料 水泥采用P.042.5普通硅酸盐水泥，初凝时间不大于2h，终凝时间不大于8h，细骨料采用坚硬、耐久的中粗砂，细度模数宜为2.3—3.0；粗骨料采用耐久的碎石，粒径不大于10mm；水质符合技术规范，减水剂、速凝剂按施工要求选用，并经工程师批准。 3）配合比 喷射