输水隧洞施工组织设计

1输水隧洞施工组织设计1施工总说明1.1概况xx工程新松水库位于yy市zz镇的曹冲河，坝址位于曹冲河下游新松村附近，主要任务是为mm电厂提供淡水，年供核电淡水量900万m3。本工程属Ⅰ等大(1)型工程，主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级。主要建筑物包括新松水库大坝、输水管线及进库道路。输水工程分输水管线和进出水口工程，包括进水口、竖井、隧洞段、浅埋段等建筑物。隧洞进口位于上坝轴线上游约530m的右岸山坡上，进水口设固定式拦污栅，用砼封堵，由2条输水管直接从水库取水，管道设阀门控制。隧洞出水口接浅埋段，浅埋管长约1858m，沿核电生活区规划道路铺设至交水点。输水管线隧洞洞轴线走向为N12°W，从新松水库输水至yy核电厂，输水隧洞段长2755m，隧洞采用城门洞型，断面净尺寸为3.6m×4.0m(宽×高)，坡度1:1000，隧洞底高程为14.8m～12.05m，球墨铸铁管用C10外包砼保护，混凝土回填厚度1200mm。竖井设在隧洞桩号0+056.000处，竖井地面高程为51.0m，直径为4.8m，衬砌厚度为600mm。1.2水文气象1.2.1气象yy市多年平均气温21.9℃，最高气温37.3℃(1989年8月17日)，最低气温-0.1℃(1957年2月11日)，多年平均相对湿度81.5%。根据施工区域附近的大坑雨量站1959~2005年资料统计，年雨量均值为2583.7mm，最大年降雨量4801.5mm(2001年)，最小年降雨量1597.5mm(1963年)。同时根据资料显示，2对yy市有影响的台风平均每年3.1次，多发生在7~9月。台风是严重的灾害天气，有很强的破坏性，并且带来暴雨，致使山洪暴发，平原地区积水成灾。风向、风速：yy上川岛气象站多年平均最大风速25.65m/s，历年最大风速37.3m/s(SSW，1975年10月6日)。工程施工区域年无霜期363天，多年平均日照2006小时。1.2.2水文曹冲河流域所处的铜鼓山系是yy市的暴雨中心之一。4月末、5月初开始，西南季风活跃，流域开始进入雨季。流域暴雨主要集中在汛期，汛期(5～9月)的降雨量占全年的76%左右。其中，5～6月为前汛期，主要是西南低空急流暴雨和锋面雨，降雨量占全年雨量的35%左右；7～9月为后汛期，多为台风雨，降雨量占全年雨量的41%左右。日雨量大于50mm的暴雨年平均日数一般为18天，暴雨强度很大，最大24小时降水量可达500mm。降雨年内分配不均，年内暴雨主要集中在前汛期5、6月和后汛期的7、8月。1.3地形地质条件1.3.1地形地貌隧洞山体雄厚，山顶高程为390m～420m。在进水口侧的中下部位植被发育，山坡较缓，一般为20°～30°。进水口侧中上部位和出水口侧基岩出露较多，坡度陡，大多坡度为40°～60°，局部可达80°。出口位置边坡较陡，基岩出露较多。浅埋段的其中一部分是沿山边敷设，另一部分要经过海滩至交水点；沿线地表高程7.5m~0.7m。1.3.2地层岩性及岩体风化分带进洞口和洞轴线范围的地层岩性有第四系冲积层(Qal)，坡积层(Qdl)，基岩3主要为燕山三期(γ52(3))中粗粒斑状黑云母花岗岩，局部有燕山四期(γ53(1))细粒黑云母花岗岩侵入，进洞口处有较多辉绿岩(βμ)岩脉。花岗岩按风化程度可分为全风化带(Ⅴ)、强风化带(Ⅳ)、弱风化带(Ⅲ)、微风化带(Ⅱ)。由上至下各岩土层特征分述如下：1)②冲积层(Qal)分两层②-1和②-2。分布在曹冲河边。其中：②-1：厚度为7.1m，层底高程为7.09m，主要是含砾粉质粘土，粘性较好，多可塑状。②-2：厚度为2.5m，层底高程为4.59m，主要是粉细砂，颗粒较均匀，饱和，稍密～中密。2)③坡积层(Qdl)分布在山坡上，厚度为0m～4.5m，主要由含砂粉质粘土组成，大部分硬塑状，少量可塑。3)燕山三期(γ52(3))中粗粒斑状黑云母花岗岩、燕山四期(γ53(1))细粒黑云母花岗岩和辉绿岩(βμ)岩脉。全风化带(Ⅴ)：风化不透彻，局部含少量强风化碎块。钻孔揭示顶面埋深0m～16.8m，顶面高程EL2.61m～EL62.47m，厚度4.2m～12.1m。强风化带(Ⅳ)：岩石已强烈风化，软硬不均，裂隙发育，RQD值多为0，岩体较破碎，完整性差。钻孔揭露厚度1.2m～7.0m，顶面埋深11.0m～16.8m，顶板EL-2.61m～EL27.72m。弱风化带(Ⅲ)：岩质坚硬，裂隙较发育，RQD值多为40%～80%，岩体较完整，局部破碎、完整性差。顶面埋深4.2m～23.8m，顶板EL-9.61m～EL54.59m。微风化带(Ⅱ)：岩质坚硬，裂隙较发育～发育，岩体较完整。顶面埋深10.2m～26.64m，顶板EL-5.14m～EL34.19m。1.3.3地质构造隧洞上发现2条断层f4和F023。f4位于桩号K0+041，产状N70°E/NW∠460°，逆断层，断层宽b=0.5m～2.0m，由花岗碎裂岩组成，并发育石英细脉，宽5cm～10cm，长1.5m，破碎。F023位于桩号K1+846，产状N70°E/NW∠70°，由花岗碎裂岩组成。1.3.4岩土的物理力学性质输水管线洞室围岩主要物理力学参数建议值，边坡开挖坡比建议值见下表。表1围岩主要物理力学参数建议值表围岩分类饱和容重γ弹性模量变形模量泊松比μ饱和抗压强度fr单位弹性抗力系数k0(g/cm3)(GPa)(GPa)(MPa)(MPa/cm)Ⅱ类2.6425～3515～200.2090～12018Ⅲ类2.639～206～100.2560～908～13Ⅳ类2.554～61～30.3030～601～4Ⅴ类1.95------0.35～0.400.51.3.5隧洞工程地质评价输水管线隧洞设计进洞段在全风化中粗粒斑状黑云母花岗岩土中，上覆土层厚度约2m，进口边坡较缓，坡度约17°，进洞工程地质条件较差。断层f4和F023，胶结较好，与洞向呈大角度相交，对围岩稳定影响较小。在进洞口附近的f4断层，由于其倾向为顺坡向，与洞脸边坡同倾向，对洞口边坡有一定影响，在施工开挖时需及时跟进处理，做好支护。隧洞段，输水管线穿过雄厚的山体，地貌上没有深切的沟谷，隧洞埋深大；隧洞位于弱～微风化花岗岩中；地质构造较少，只有f4和F023两条断层，且都与洞室呈大角度相交，对围岩稳定影响较小，在施工开挖时需及时跟进处理，做好支护。输水管线洞身各类围岩分类如下：Ⅴ类围岩只要分布桩号0+000～0+020，Ⅳ类围岩只要分布在进口处桩号0+020～0+050、及2+705～2+755，Ⅳ类、Ⅴ类围岩约占3.6%；桩号0+050～0+830、桩号1+845～1+860、桩号2+165～2+7055为Ⅲ类围岩，约占48.5%；桩号0+830～1+845、桩号1+860～2+165为Ⅱ类围岩，约占47.9%。1.3.6竖井工程地质条件竖井设在隧洞桩号0+056.000处，地面高程为51.0m，直径为4.8m。竖井入口位于山坡上，坡度为25°～35°，地表杂草茂密，竖井入口山坡较缓，竖井段在地下水位以下，山坡基本稳定。根据水工设计，从EL51.0m至输水管线隧洞顶EL20.0m为竖井段。其中EL51.0m～EL43.0m是Ⅴ类围岩和Ⅳ类围岩，EL43.0m～EL31.0m为Ⅲ类围岩，EL31.0m～EL20.0m为Ⅱ类围岩。1.4交通条件工程所在地附近目前已有公路与yy市连通，施工对外交通采用公路运输，坝址下游两公里处有地方公路直达赤溪镇，外来器材及建筑材料可经新建永久进库道路运至工地。另外新建300m左右临时施工道路与新松村村路相连，新松村村路与地方公路连接，形成本工程对外交通的辅助进场道路。1.5施工内容及主要工程量1.5.1施工内容承建的输水工程主要包括进出水口和输水管线。施工内容主要有土石方明挖、浅埋段土方开挖、石方洞挖(含竖井)、锚喷支护(包括超前管棚、超前小导管等)、钢筋制安、混凝土、球墨铸铁管的安装及施工段的观测仪器采购、安装和施工期间的监测等。1.5.2主要工程量表2输水工程土建施工工程量表6序号工程项目单位数量一输水管线1土石方开挖(2km)m33399.482土石方开挖(0.5km)m324929.523土石方回填(0.5km)m3230164洞挖石方m3388705土方洞挖(4km)m³3626喷混凝土m³22207锚杆Φ20，入岩2.5m根21908钢筋t1999C20混凝土垫层m³276810隧洞衬砌混凝土C25m³14011C10回填混凝土m³8887.912800mm球墨铸铁管m922613钢拱架钢筋制安t1.114超前小导管Ø42，L=3m束(根)23015管棚，无缝钢管，直径108，L=12m根1316草皮护坡m²1916117Ø500搅拌桩m24000二进出水口工程1土石方开挖(2km)m³274.682土石方开挖(0.5km)m³2014.323C25混凝土护坡厚100mmm³1584锚杆，Φ20，L=6.1m束(根)755锚杆，Φ20，L=4.1m束(根)756注浆小导管，Ø42，L=6.1m束(根)1157注浆小导管，Ø42，L=8.1m束(根)1158钢筋t909PVC排水管，Ø60m18910石方井挖(开挖直径6.8m)m³138411C25衬砌混凝土(竖井衬砌，厚度60cm)m³31612C25管理房、楼梯混凝土m³12013竖井房建筑面积m²507表3金属结构设备及安装工程工程量序号名称及规格单位数量一输水管设备及安装工程1进口拦污栅栅叶t22进口拦污栅埋件t23检修阀门，手/电动金属密封闸阀DN800t13.24电磁流量计，DN800台25伸缩节，双法兰传力接头，DN800t2.46流量调节阀，DN800t147排气阀，DN50台48防腐m22001.6施工重点难点分析通过对相关文件的认真分析、研究和我们对设计图纸的深刻理解，以及我们多年来从事类似工程施工积累的经验，我们认为本工程有如下重点、难点，需要在施工技术方案中重点关注和解决。1）隧洞进水口高程仅高于河床高程约10m左右，且输水隧洞单工作面长、断面小、交通运输、通风排烟不畅，为关键工序，需要全年不间断施工，汛期存在一定的度汛风险。2）工期紧张，工程开工即是高峰期，开工后即进入开挖强度高峰期，施工准备、资源配备及施工组织管理是确保主体工程顺利进行的一个重点。3）输水隧洞洞线长达2755m，仅有2个工作面，单工作面长达约1400m、断面小、交通运输、通风排烟存在一定难度，从而影响施工进度。部份隧洞洞身、隧洞出口和浅埋段地质情况尚未探明，存在诸多不确定因素。不良地质条件的洞段施工是确保工程如期发挥效益的一个重点，也是施工难点之一。要满足施工进度要求，隧洞开挖是保证工程如期完成的关键之一。2施工总体布置82.1布置原则1)满足工程进度、质量、安全、文明施工及环境保护目标的要求。2)充分利用建设单位提供的场地及设施，就近紧凑布置；所有施工临时设施均布置在合同文件指定的占地范围以内。3)遵循因地制宜、有利生产、方便生活、易于管理、安全可靠、经济合理、并有利于环境保护的总原则进行施工总体布置。2.2布置内容1)场内施工便道的布置；2)整体规划、合理布置各种生产系统、辅助工厂及办公、生活等设施；3)选择供水、供风、供电等系统的布置，选择合适的通讯系统，并做好施工排水。2.3施工供风在隧洞进出口处各布置一套供风设备。主要用于隧洞洞挖作业，边坡喷锚支护。进口施工区(含竖井)开挖布置12台YT28手风钻，1台PC-7混凝土湿喷机，和2台KQJ100B潜孔钻钻孔。出口施工区布置8台YT28手风钻，1台PC-7混凝土湿喷机，和1台KQJ100B潜孔钻。YT28型气腿式手风钻单台耗风量取2.8m3/min，工作风压为0.6MPa，PC-7混凝土湿喷机单机耗风量7m3/min，工作风压为为0.6MPa，KQJ100B潜孔钻单机耗风量8m3/min，工作风压为为0.6MPa。空压机设备利用率取75%。风动机械耗气量的计算公式如下：Q/=∑K1K2mb1其中式中：Q/—风动机械耗风量，m3/min；K