隧洞施工方案

1工程概述..................................................................21.1工程概况............................................................21.2水文气象............................................................21.3工程地质............................................................31.4现场基本情况........................................................42隧洞施工方案..............................................................52.1施工测量方案........................................................52.3洞身开挖方案........................................................62.4出碴运输方案........................................................62.5洞身初期支护方案....................................................72.6衬砌方案............................................................72.7施工通风布置方案....................................................73施工工艺和方法............................................................81工程概述1.1工程概况某工程地处陕西省境内、泾河一级支流黑河上，坝址位于黑河干流下游，距河口2.0km，距咸阳市160km、西安市180km，水库下游1.0km处有西（安）～兰（州）公路通过。工程建设开发的主要任务县城生活供水，同时兼有减淤、发电等功能，属综合利用的大（二）型Ⅱ等水利工程。工程枢纽由大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞、坝后电站等建筑物组成。溢洪道、泄洪排沙洞和输水洞均布置于右岸，平面布置上三种建筑物位置由临河侧向外依次为泄洪排沙洞、输水洞、溢洪道。水库正常蓄水位893.0m，最大坝高49m，总库容2.47亿m3，电站装机1.89MW。水库建成后每年可向工业及城镇生活供水量为7179万m3，年发电量618万kw·h。工程总库容为2.47亿m3，设计供水流量为3.6m3/s，设计水平年为2020年，供水保证率不低于90%。水库大坝建筑物按2级设计，工程次要建筑物为3级，临时建筑物按4级设计。防洪标准为：主要建筑物大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞按100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核；泄洪建筑物出口消能防冲的洪水标准为50年一遇；坝后电站厂房设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为200年一遇。施工期导流为10年一遇洪水标准。1.2水文气象黑河为泾河右岸一级支流，发源于甘肃省华亭县上关，经甘肃省华亭、崇信、泾川、灵台等县东流，在长武县刘家河村进入陕西境内，于亭口镇亭南村汇入泾河。流域面积4255km2，全长168km，河道平均比降2.9‰。干流河口以上14.2km处的河川口汇入其最大支流达溪河。水库坝址距河口2km，集水面积4235km2，占全流域面积的99.5%。水库坝址无气象资料，邻近县气象站，该站设于1956年10月，测站海拔高程839.5m，有建站至今的降水、蒸发、气温等项气象观测资料，多年平均气温11.3℃，1月最低，平均气温-2.8℃，极端最低气温-22.5℃（1977年1月31日）；7月最高，平均24.3℃，极端最高气温40℃（1966年6月19日）。多年平均气压921.1hpa，多年平均日照时数2126.6小时，多年平均降水量541.1mm，多年平均地面温度12℃，最大冻土深度为50cm，多年平均相对湿度67.3%；多年平均风速1.3m/s，最多风向ESE、SE；最大风速17m/s，风向NW；多年平均最大风速11.6m/s；多年平均最大无霜期176天。黑河流域径流主要由降水形成，由于受大气环流和地形条件影响，本流域降水具有四季不均，夏季多雷雨，大而集中，秋季多连阴雨，冬、春季雨水偏少的特点。河川径流特性与降水特性相一致，年际变化大，年内分配不均匀，其中汛期（7～10月）径流量约占年径流量的60%，冬季（12～2月）约占10%。黑河干流泥沙主要是由于暴雨对流域强烈的侵蚀作用形成的，黑河流域具有水沙关系协调、年际变化大、年内分配不均、河流泥沙主要为悬移质的特点。据亭口水文站1957～1962实测6年悬移质泥沙资料统计，平均含沙量为49.7kg/m3，平均悬移质年输沙量为1295万t，最大为2690万t，最小为595万t，其中7～10月输沙量占年总量的91.2%，11～6月输沙量仅占年输沙量的8.8%。黑河流域汛期洪水含沙量较高，亭口水文站实测最大断面平均含沙量997kg/m3。多年平均输沙总量为1392万t。1.3工程地质水库坝址位于泾河一级支流黑河下游距两河交汇处上游约2km，河流流向为南东向，河床比降较小。坝址区河谷呈近对称的“U”型发育，两岸塬面高程960m～1000m左右，河床高程851m～853m，相对高差110m～150m，河谷底部宽361m，坝顶高程896.60m处河谷宽455m，坝区两岸基岩裸露，左岸基岩最大出露高程892.52m，右岸最大出露高程871.6m，基岩坡面倾角45°～69°，上覆风洪积黄土状壤土，自然坡角约22°～45°。坝址区内河流阶地发育，主要有高低漫滩，继续分布有黑河一、二、三级阶地及泾河四级阶地。坝址左岸属于泾河四级阶地，坝顶高程896.6m以下覆盖有中更新统风洪积（Q2leol+pl）黄土状壤土及冲洪积（Q2lal+pl）砾石，厚度分别为2.7m和1.4m，正常蓄水位高程893.0m以下仅压覆有少部分砾石层，厚度约0.5m；坝顶高程以上覆盖有中更新统风洪积（Q2leol+pl）黄土状壤土夹古土壤。黄土状壤土的平均干密度为1.60g/cm3,压缩系数a1-2=0.17MPa-1,属中压缩性土，承载力特征值fak=185kPa,垂直渗透系数kv=3.04×10-4cm/s，水平渗透系数kh=9.34×10-5cm/s，为弱透水性；古土壤的平均干密度为1.59g/cm3,压缩系数a1-2=0.09MPa-1,属低压缩性土，承载力特征值fak=195kPa,垂直渗透系数kv=3.06×10-4cm/s，水平渗透系数kh=4.30×10-5cm/s，为弱透水性；砾石相对密度Dr=0.76，承载力特征值fak=400kPa,渗透系数kv=1.30×10-2cm/s，属强透水性。河谷位于黑河河漫滩上，覆盖层由全新统冲洪积砂壤土、（卵）砾石组成，左岸漫滩段可分两层，上部为砂壤土，厚度1.0～3.5m，下部为（卵）砾石，厚度0.9～5.1m底面基岩面高程847.0～848.6m，右岸漫滩段可分四层，上部两层砂壤土厚度分别为0.5～1.5m及0.2～0.6m，两层（卵）砾石厚度0.25～0.5m及3.1～4.5m，底面基岩面高程846.74～848.23m。砂壤土的平均干密度为1.43g/cm3，压缩系数a1-2=1.22MPa-1,属高压缩性土，垂直渗透系数kv=1.54×10-3cm/s，水平渗透系数kh=1.41×10-3cm/s，为中等透水性；承载力特征值fak=110kPa,（卵）砾石相对密度Dr=0.84，变形模量为26MPa，水上休止角a水上=33度，水下休止角a水下=30度，垂直渗透系数kv=5.00×10-2cm/s，属强透水性，承载力特征值fak=320kPa,强度较高。两层砂壤土厚度较小，埋深不大，且为高压缩性土，强度低。坝基可置于下部（卵）砾石层上，强度和变形可满足坝基要求。右岸为黑河三级阶地，坝顶高程896.6m以上覆盖有上更新统（Q3eol）黄土，平均干密度为1.53g/cm3,压缩系数a1-2=0.72MPa-1,属高压缩性土，垂直渗透系数kv=4.9×10-4cm/s，水平渗透系数kh=4.0×10-4cm/s，为中等透水性；承载力特征值fak=135kPa；古土壤，可塑～硬塑，平均干密度为1.57g/cm3,压缩系数a1-2=0.54MPa-1,属高压缩性土，垂直渗透系数kv=5.3×10-6cm/s，水平渗透系数kh=1.49×10-5cm/s，为弱透水性，承载力特征值fak=135kPa。坝顶高程896.6m以下覆盖有中更新统风洪积（Q22eol+pl）黄土状壤土夹古土壤，厚度为22.0～27.7m.。黄土状壤土的平均干密度为1.60g/cm3,压缩系数a1-2=0.35MPa-1,属中等压缩性土，垂直渗透系数kv=5.4×10-5cm/s，水平渗透系数kh=4.7×10-5cm/s，为弱透水性，承载力特征值fak=150kPa；古土壤的平均干密度为1.61g/cm3,压缩系数a1-2=0.12MPa-1,属中等压缩性土，垂直渗透系数kv=4.0×10-5cm/s，水平渗透系数kh=2.68×10-5cm/s，为弱透水性，承载力特征值fak=160kPa。1.4现场基本情况水库枢纽位于镇以上1.8km处，距西安市约180km、福（州）银（川）高速公路在镇有出口站，西（安）兰（州）公路从大坝下游通过，对外交通比较方便。工程所需钢材、木材、油料等可由长武县城或西安市采购，外购器材设备及物资经公路、铁路运至西安县城，再由西兰公路运至工地。场内交通运输主要满足施工要求，兼顾生活，结合工程布置使各施工区段场地间交通运输畅通，永久和临时，前期和后期相结合，形成场内公路网。坝址下游镇现有变电站一座，可架设10KV线路至工地变电站，作为工程施工电源，线路总长3.0km。黑河河水水质良好。坝址以上多年平均天然流量7.9m3/s，满足施工和生活用水要求，可作施工期水源。工程区通讯较为方便，施工及管理可采用无线和有线结合的方式。目前，施工区已被中国移动、联通网络覆盖，信号稳定，沟通方便。2隧洞施工方案2.1施工测量方案2.1.1洞外地面控制测量洞外地面控制测量方法采用精密导线法，根据设计单位提供的控制点导线网。在进出口至少各设置1个投点，并纳入导线控制网内。控制测量采用全站仪施测，控制点的高程采用精密水准仪测定。2.1.2洞内控制测量平面控制测量结合隧道长度、平面形状、线路通过地区的地形和环境等条件，采用GPS测量、导线网测量、边角网测量、三角网测量等形式进行测量控制。洞内控制测量采用导线法，以洞口投点为起点向洞内延伸。导线布置采用多边形闭合导线或主副导线闭合环。根据洞外控制测量坐标系统，建立洞内控制系统。拟采用三种导线：施工导线：随着开挖面向前推进，用以进行放样来指导开挖、衬砌的导线，边长为25～50m。基本导线：掘进100～300m时，为了检查隧洞方向是否与设计相符，选择一部分施工导线敷设50～100m精度较高的基本导线。主要导线：当隧洞掘进大于1000m时，基本导线已不能满足测量精度（贯通误差）要求，因此敷设主要导线。采用交叉导线作为隧洞主控网，平均边长420m（洞口段允许加长导线边时将导线边加长）。布网时沿隧洞中线布设和沿隧洞一侧布置，近似在同一里程各组点。测角时利用全圆观测法观测相邻导线点组各个方向的方向值及相邻各条边边长。交叉导线网网形复杂，计算量较大，因此采用平差软件进行严密平差，计算导线点平面坐标，对最弱点进行精度评定，同时人工计算加以校核。控制点的高程用精密水准仪测定，并通过洞内外联测平差。为了控制角度误差积累