导流洞闸室段开挖支护施工方案

玛尔挡水电站导流洞及消能区左岸混凝土护岸工程导流洞闸室段开挖支护施工方案中国水利水电第三工程局有限公司玛尔挡施工局-1-1工程概况本方案针对导流洞导0+413.5~导0+491闸室段开挖支护施工，以竖井段和闸室顶部为主，导流洞导0+413.5~导0+491渐变水平段开挖支护施工同导流洞上层、中下层及支护方案，本方案只作不同处补充，另外对与闸室段相关部位的施工工期进行相应调整。导流洞闸室段位于导流洞导0+413.5~导0+491，闸室门槽中线为导0+451，闸室顶部高程为EL3145.3，闸室顶部接闸室交通洞，闸室顶部为宽11.6m，高9.3m的城门洞型，长30.6m。闸室底部为导流洞导0+413.5~导0+491渐变段，即从上游洞宽18.2m渐变至闸门处24.7m再渐变至下游洞宽18.2m处，底部高程为EL3085.5。渐变段顶部高程为EL3107.6。闸室总高59.8m，其中导流洞段高22.1m，闸室交通洞顶部以上高9.3m，剩余闸井段高28.4m。闸室体型EL3085.5~EL3111段为9.7m宽×24.7m长方形，EL3111~EL3135.3段为9.7m宽×26.7m长方形，EL3135.3~EL3145.3为11.6m宽×30.6m长方形，其中EL3142.26~EL3145.3为R=7.05m的圆顶拱段。导流洞闸室段根据闸前、闸后及闸顶的闸室交通洞围岩形式推断为Ⅱ类围岩，设计支护形式为系统长锚杆Φ28，L=9m，入岩8.5m，系统短锚杆Φ25，L=6m，入岩5.5m，系统锚杆间排距4m×2m，梅花形布置，挂φ6@20×20cm网喷10cm厚C20砼。其中闸室顶部导流洞渐变段视围岩情况做I22b随机钢支撑。导流洞闸室段开挖支护主要工程量见下表：表1.1主要工程量表序号项目单位工程量备注1石方洞挖m339740见MES-P2-4-01~032石方井挖m39107见MES-P2-4-01~033系统锚杆Φ25,L=6m，入岩5.5m根1155见MES-P2-4-01~034长锚杆Φ28,L=9m，入岩8.5m根1155见MES-P2-4-01~035I22b工字钢钢支撑t71见MES-P2-4-01~036挂φ6@20cm×20cm钢筋网t22.17见MES-P2-4-01~037喷C20砼m3888见MES-P2-4-01~032施工布置2.1施工道路布置对于闸室段EL3136~EL3145.3段和闸室2m×2m的导井段施工主要利用闸室交通玛尔挡水电站导流洞及消能区左岸混凝土护岸工程导流洞闸室段开挖支护施工方案中国水利水电第三工程局有限公司玛尔挡施工局-2-洞、过坝交通洞及临河L2施工道路通往对外道路。对于闸室竖井段扩挖及导流洞闸室段渐变段施工主要利用2#上下施工叉洞、过坝交通洞及临河L2施工道路通往对外道路。弃渣场位于黄河大桥左岸下游侧的旗中沟渣场，通过临河L2施工道路可以直接到达。2.2风、水、电布置2.2.1供风本工程的施工用风前期（即闸室EL3136以上和闸室导井）施工采用在过坝交通洞约K0+350靠山侧洞内布置4台20m3电动空压机，接φ150钢风管进入工作面。后期（即导井扩挖施工及支护）施工时将4台空压机移至闸室交通洞回车道处即Z12~Z13点处。2.2.2供水施工供水利用原闸室交通洞施工用水，即距掌子面附近布置一6m3钢制水箱，再由水箱经供水管路（4寸钢管和φ60mm橡胶管结合）引至施工作业面，水箱由洞内系统供水管路或洒水车供给。2.2.3供电、照明施工电源主要利用在左低线交通洞K0+350处布置的一台630KVA变压器上接入；电线进洞后经线架延至施工作业面，采用36V低压节能灯照明，间距10m布置。备用电源为550KW柴油发电机。2.2.4排水为了保证洞室开挖及支护的顺利进行，洞内布置φ100mm钢管作为主排水管，采用机械排水，在洞内一侧随机设置集水坑（1m×1m×1m），采用集水坑集水，污水泵抽水经系统排水管排出洞外，污水经过坝洞与3#上叉洞交叉处临时沉淀池处理后才允许排放。2.2.5通风、排烟通风管路的线路布置为：过坝洞进口75KW×2通风机→过坝洞K0+00~K0+500主风管（1.5m）→接闸室交通洞支风管（1.2m）→通风带延伸至工作面满足施工需要。为了满足洞内环境卫生标准，保证洞内作业人员新鲜空气的供应，在闸室附近安装一台55kw型轴流风机，经直径为120cm的风筒向洞内送风，进行洞内空气置换。通风效果较差时可采用打开空压机供风的风管进行排烟换气。为了降尘需要，还可采用水管沿洞壁喷撒水雾。玛尔挡水电站导流洞及消能区左岸混凝土护岸工程导流洞闸室段开挖支护施工方案中国水利水电第三工程局有限公司玛尔挡施工局-3-2.4临建辅企建设2.4.1加工厂本工程所设加工厂主要为加工锚杆，钢筋网，型钢弯曲、加工所用。其中锚杆和钢筋网以道路标钢筋加工厂生产为主，现场为辅，现场临时仓库可设在闸室交通洞Z12~Z13点处。型钢弯曲成型以旗上沟营地加工厂制作为主，现场拼装。加工产品及材料运输采用25t自卸车运输，大件采用8T汽车吊吊卸。2.4.2材料供应及储存火工材料由业主统一协调当地民爆公司供应，供应点为左岸水磨沟临时炸药库，随用随领随退。油料业主统一提供至现场工地，我部在旗上沟下游侧设置的油罐储存，配置一台油罐车为设备供油。钢材由业主统一提供至现场工地，储存在我单位道路标旗上沟下游侧物资库存放2.4.3筛分拌合本工程所需砂石骨料由业主供应，位于黄河大桥上游侧的砂石料厂生产，我单位派25t自卸车拉运。本工程所需喷锚料先由道路标的拌和站生产，后期由本标段拌和站生产。3主要施工方案导流洞闸室段开挖程序为：闸室交通洞开挖完成→闸室EL3145.3~EL3135.3顶部开挖支护→闸室EL3135.3~EL3107.6导井段开挖→闸室EL3135.3~EL3107.6扩挖及支护施工。导流洞导0+413.5~导0+491渐变水平段开挖及施工以从2#上叉洞进入导流洞上游面上层开挖支护，在导井贯通前完成，从2#下叉洞进入导流洞下游面的中下层开挖支护同步进行，不占闸井施工直线工期。3.1洞室开挖3.1.1闸室顶部开挖本部分指闸室EL3145.3~EL3135.3段开挖施工。因本段总体与闸室交通洞相平，闸室交通洞底板高程为EL3135.3，洞顶高程为EL3145.3。此段围岩为Ⅱ类。闸室顶部为宽11.6m，高9.3m的城门洞型，长30.6m，根据导流洞上层全断面开挖和过坝交通洞开挖施工经验，可采用全断面开挖方式进行。具体方案为先安装闸室交通洞断面尺寸向闸室掘进，再进行扩挖至设计断面尺寸，具备全断面开挖条件后，开始全断面开玛尔挡水电站导流洞及消能区左岸混凝土护岸工程导流洞闸室段开挖支护施工方案中国水利水电第三工程局有限公司玛尔挡施工局-4-挖。初拟爆破参数参考闸室交通洞、导流洞上层以及过坝交通洞全断面开挖，具体爆破设计参数见附图1。开挖台车采用闸室交通洞钻爆台车，ZL50装载机两边端移达到全断面开挖施工。采用人工手持YT28手风钻站在自制的钻爆台车上进行钻孔，人工装φ32乳化炸药，导爆管、导爆索联网，电雷管起爆的爆破网络。3.1.2闸室竖井段开挖闸室竖井段指EL3135.3~EL3107.6段方形竖井开挖。总体方案为在闸室顶部EL3145.3~EL3135.3段开挖支护完成后开始，先正导井开挖、再二次扩挖至设计断面。竖井段开挖施工方法示意图见附图2。1、导井施工在闸室顶部EL3145.3~EL3135.3段开挖完成后，开始竖井导井开挖。竖井开挖采用人工手风钻钻爆正井法导井开挖，导井尺寸为2m×2m，循环进尺0.8m～1.0m。钻孔采用手风钻钻孔，孔径为Φ42mm，爆破孔间排距为0.70m×0.65m，掏槽孔间排距为0.35m×0.35m，掏槽孔及爆破孔采用直径Φ32的药卷连续装药，单耗为3.2kg/m³。连线采用非电毫秒微差起爆网络，电雷管起爆。正井开挖渣料及人员上下采用1.5吨电动卷扬机吊渣斗至井口附近堆存，装载机装自卸车倒运至渣场。卷扬系统采用φ50脚手架架管搭设而成。吊渣斗0.5m×0.5m×0.8m（0.2m³）。表3.1闸室导井开挖作业循环时间表序号作业工序时间（h）循环时间（h）246810121416182022241测量1.02钻孔4.03装药爆破1.04排烟2.05安全处理2.06出渣14合计24循环进尺1.0m。2、扩挖施工导井形成后，采用手风钻分层扩挖至设计轮廓线，手风钻扩挖循环进尺2.8m～3.2m，扩挖后及时跟进支护。因竖井断面较大，竖井分两个区进行开挖，扒渣采用一玛尔挡水电站导流洞及消能区左岸混凝土护岸工程导流洞闸室段开挖支护施工方案中国水利水电第三工程局有限公司玛尔挡施工局-5-台小反铲施工，爆破时对反铲进行防护。竖井扩挖支护施工材料通过布置在井口的1.5t卷扬机吊运，井内人员上下设钢爬梯。吊卸平台采用I22工字钢做底撑，固定端采用Φ32U型锚筋入岩1.2m砂浆锚杆。锚筋间距1.2m。每跨工字钢设一根Φ32螺纹钢锚杆斜撑，斜撑入岩不小于2.5m，砂浆锚固。吊卸平台采用3mm厚钢板做面板。材料吊运时需设置一吊笼。吊笼采用6mm厚钢板做底板，Φ28钢筋做龙骨，Φ32钢筋做吊钩。钢梯采用手风钻造孔，Φ25钢筋弯制而成，锚固剂锚固，锚固深度30cm。爬梯宽65cm，距墙25cm。钻孔采用手风钻钻孔，孔径为Φ42mm，爆破孔间排距为1.0m×0.8m，光爆孔间距0.5m。光爆孔采用竹片绑扎，导爆索串联Φ32mm药卷间隔装药，线装药密度为200g/m，爆破孔采用直径Φ32的药卷连续装药，单耗为0.93kg/m³。连线采用非电毫秒微差起爆网络，电雷管起爆。爆破设计详见附图3。表3.2闸室竖井扩挖作业循环时间表序号作业工序时间（h）循环时间（h）246810121416182022241测量1.02钻孔7.03装药爆破2.04排烟2.05安全处理2.06出渣4.0合计18分左右半幅开挖，半幅循环进尺3.0m。竖井扩挖石渣从导井溜至井底部导流洞，采用3.0m3侧卸装载机装25t自卸车运至旗中沟渣场。3.1.3闸室水平渐变段开挖闸室水平渐变段指的是导0+413.5~导0+491闸室段EL3085.5~EL3107.6水平洞室段开挖。渐变指的是从上游导0+413.5洞宽18.2m至渐变门槽中线洞宽24.7m，再由24.7m洞宽减缩至导0+491洞宽18.2m处。渐变段开挖与施组中导流洞洞身段开挖方法相同，即分为上下层开挖，本方案不在赘述。为加快该段开挖进度，采取先按照导流洞设计C型断面开挖后扩挖至设计断面的方法。另对于周边孔造孔时，需根据设计角度6.18°的偏角进行注意控制即可。如遇围岩变化时可先导洞后扩挖的方式进行调整。玛尔挡水电站导流洞及消能区左岸混凝土护岸工程导流洞闸室段开挖支护施工方案中国水利水电第三工程局有限公司玛尔挡施工局-6-导洞尺寸以宽度同3#施工支洞尺寸。3.2洞室支护导流洞闸室段支护施工主要包括系统长短锚杆支护、挂钢筋网喷砼施工、以及水平段随机I22工字钢钢拱架施工。3.2.1锚杆支护本部分支护锚杆主要分为两类：一类为砂浆锚杆、一类为锚固剂锚杆。砂浆锚杆为全洞系统布置的锚杆，锚固剂锚杆主要为洞室开挖过程中的超期支护锚杆和随机支护锚杆。锚杆施工过程中采用临时（前期）支护与系统支护相结合的方式。施工过程中先施工超期支护锚杆和破碎岩体处的随机加强支护锚杆，后施工系统支护中6m和9m的锚杆。对于闸室顶部EL3135.3~EL3145.3段开挖完成后即可开始系统支护。6m锚杆以多臂钻造孔为主，9m锚杆以D7钻机造孔为主，100B潜孔钻造孔为辅。以上造孔设备均改装为水钻，便于洞室施工。对于竖井段EL3135.3~EL3107.6段开挖过程中采用手风钻先进行6m系统锚杆施工，孔深5.5m，对于9m长，入岩8.5m的锚杆，在后期浇筑砼前，搭设排架作为施工平台，100B造孔，人工安装。EL3085.5水平洞室段锚杆施工方法同导流洞洞身段锚杆施工。造孔严格按设计图纸确定的参数进行施工，在钻爆台车或脚手架上造孔