引水隧洞开挖施工方案

1.概述

引水隧洞布置在大坝右岸，全长3225.59m，隧洞断面为圆形，主洞段的开挖洞径为φ8.0m，岔洞段的开挖洞径φ4.8m。

调压井位于主洞3037.84桩号，总的井挖深度117.7m，开挖断面为圆形，其中EL188～EL222.5m范围直径18.2m，EL188～EL104.8m范围直径5.0m。

引水隧洞共布置有2个施工支洞，分别在0+895.62m桩号和2+919.74m桩号和主洞相连通，支洞洞身段断面为4.5×6m的城门洞形。。

引水隧道埋藏深度为100～400m，进口段约14.4m位于IB区域，进口和出口合计约90m位于IIA区域，其余位于IIB区域，IIB区域的岩石质量非常好。

整个引水隧洞范围内图纸显示有7条断层需要钢拱架支护，断层等级分别为IV-3（2条）、IV-17、IV-19、IV-21、IV-22、IV-26。

2.施工区段划分

为了描述方便，引水隧洞按照以下示意图分成8个区段，见下图。

3.工作面的施工顺序和安排

进水口工作面：

进水口工作面包含以下施工程序：EL209m以上支护→EL186.6m以上开挖→洞脸支护→进洞口14.4m开挖与钢拱架等支护→隧洞0+14.4m～0+214.4m洞挖与支护→混凝土衬砌钢模台车安装→隧洞进口钢衬安装→洞外混凝土取水口施工→2012年10月移交闸门安装工作面。从上述程序可以知道进水口目前处于关键线路上，相应G1工作面处于关键线路上，需要在洞外开挖支护完成后优先安排施工。

1号支洞工作面

1号支洞目前已经开挖完成，正在进行交叉口段施工。G2和G3工作面最先具备开挖条件。

2号支洞工作面

2号支洞进口位于开关站内，目前洞脸已经出露，近期即可开始施工。为了给调压井开挖创造条件，2号支洞完成后，施工G4工作面和G5工作面和；在G7工作面完成后，进行调压井的开挖。G4工作面即为2号支洞的主开挖面。

出口工作面

为了不破坏隧洞出口边坡，在厂房开挖至EL90m后，G8、G7、G6区段从洞外向上游方向掘进。

调压井工作面

EL222.5m平台以上还有约20000方明挖工作量，预计10月份可以提供调压井井挖工作面。

4.施工总布置

4.1施工用电

4.1.1进水口

序号设备名称

功

率（KW）

数量

合计

功率

（KW）

备注

124m3压风

机

1322264

4.1.2 1#支洞进水口

4.1.3 2#支洞

4.1.4 调压井

4.1.5 各用电区供电安排

4.2 施工供风

钻孔用的YT28手风钻是唯一的洞内作业用风设备，每台手风钻的用风量为

3m3/min。

在各个用风区的洞外布置集中供风厂，用4寸钢管接入各工作面，再用橡胶风管连接各用风设备。

各个用风区供风设备配置如下表：

序号

供风厂

手

风钻数

量

需

风量

m3/min

空压机

供

风量

m3/min

备注

出口（厂房基

坑）

4.3 施工用水

4.3.1施工用水

施工用水包括钻孔、除尘、岩壁基岩面冲洗及喷锚支护、混凝土养护等用水。

4.3.2 供水计划

各个工作面根据岩石裂隙水的渗漏情况，优先考虑设置集水坑布置水泵就近供水；

进水口工作面自右岸高位水池引水；（右岸高位水池拟增加2×200m3水箱）

1#支洞开挖工作面自D5冲沟引水，不足自右岸高位水池引水；

2#支洞开挖工作面自上游侧冲沟引水。

调压井开挖工作面自上游侧冲沟引水，不足采用洒水车供水。

4.4 施工排水

需要排除洞外的水包括：施工用水、岩壁裂隙水、突发的涌水等。根据工作面的不同情况采用以下排水方案：

顺坡向的工作面（G2、G4、G8、G7、G6）以在洞侧形成排水沟自排为主。

逆坡向的工作面（G1、G3、G5、）采用4″或2″潜水泵接力排水，水泵型号、数量根据需要的排水量动态调整；集水井按照50m间隔布置，集水井尺寸初拟1.0×0.6×0.8，长×宽×深，施工时根据水量大小具体调整。

按照设计图纸，在1#支洞、2#支洞与主洞的交叉口内侧布置集水井，集中抽排来自上下游的水，水泵型号、数量根据需排水量的大小调整。为了避免上游的自排水满过集水井流往下游，需要在集水井的下游侧设置一个约50㎝高的挡水坎，这个坎可以在开挖时预留岩埂形成。

4.5 洞内供电

开挖其间洞内主要用电设备包括：水泵、湿喷机、电焊机、照明等。

采用架空绝缘导线从各工作面最近的变压器引至洞口的专用配电柜及空压机专用配电柜。各用电设备分别从配电柜引接，各个配电柜内都安装漏电保护器。施工低压用电采用36V低压电，由塑铝线从配电柜内引接，所有低压线路均采用绝缘电缆全部架空布设，动力与照明线路分开布置，用架线有规则地固定在洞壁上。

4.6 洞内照明

洞内沿线照明采用低压100W白炽灯或节能灯，间距10m左右；

作业地段采用碘钨灯照明；

洞口位置架设卤素探照灯；

经常对用电线路进行检查、维修，确保用电安全。

4.7 洞内通讯

工区与工区联系：先通过有线电话联络洞口值班人员，然后由值班人员联系相关工区；

工区与工区外的联系：先通过电话通知洞口值班人员，然后由其通过手机与工区外联系。

5.引水隧洞开挖方法

5.1引水隧洞拟采用的开挖方法：

引水隧洞拟采用的开挖方法

序

号

开挖方法方法描述备注

1、

正台阶

法：

先开挖上台阶，

开挖并支护完成后，

再开始开挖下部台

阶

①进水口区段在IB和IIA区

域内。施工顺序见附图

（XL02-HT-MS-02）。上台阶开挖

后留1m高石渣路面，主要是为

了满足H300钢拱架安装要求。

②φ8m洞径段底部留2m

保护层，上下台阶拉开距离50m.

③断层部位底部留3米保护

序

号

开挖方法方法描述备注

层，机械开挖，进尺0.6m, 上台

阶支护完成后进行下台阶开挖

2、

全断面开

挖法

全断面开挖引水隧洞主要在IIB区域开

挖，围岩条件好，全断面开挖法

是引水隧洞开挖的主要方法。

钻孔工具：YT28手风钻。

钻孔台架：自制多层活动式钻孔台架，典型钻孔台架结构图参见附图

（XL02-HT-MS-03、04）。

爆破掏槽方法用的楔形掏槽法掏槽。

隧洞轮廓面采用光面爆破形成。

安全处理

爆破通风散烟以后，人工配合装载机或反铲挖掘机进行安全撬挖，排除危石，为出渣及以后各工序创造安全条件。

对于已经开挖成型但尚未支护的岩壁，定期持续检查，如有危石立即处理。

5.3出渣作业及清底

每个工作面配备1台侧卸式装载机和小型反铲挖掘机和2～6台10t自卸车出渣。

隧洞可利用开挖料优先满足混凝土骨料生产、砌筑用块石的需求。

其余开挖料按照招标文件6.4部分2.2提示，运往指定地点。

在下一个工作循环之前，利用侧卸式装载机和反铲挖掘机对掌子面进行彻底清理，把危石处理干净，并清除底部松渣。

对欠挖的岩埂用手风钻进行钻孔、放小炮处理。

5.4作业循环参数

对于IIA和IIB围岩，洞挖每循环进尺2.5m~3.0m，平均每天2个循环；洞挖每循环施工工序及时间见下表。

洞挖每循环施工工序及时间

5.5隧道贯通

隧洞贯通施工时，自两个工作面相距50米开始，两工作面的管理人员需要在轮班时确定本班施工大概爆破时间；爆破前一小时，两工作面的管理人员确定具体爆破时间；爆破前半小时，非爆破工作面的工作人员需要撤离到已支护好的隧洞段。

参考图纸XL02-HT-MS-04

5.6 爆破批复

隧洞工程师每天下午16：00-17：00与DRE会面，讨论当天的施工情况和接下来一天的施工计划并提交爆破批复单（Blasting Approval Sheet）。爆破批复单见附件1。

6.引水隧洞支护施工方法

我方拟采用国际上普遍使用的隧洞岩体质量系数法（挪威N巴顿围岩分类法，岩体质量Q值法）确定隧洞的支护参数。

通过与监理工程师的沟通，洞口、隧洞之间连接段及分叉段业主已经做出了详细的设计，为了使这些部位与永久工程部位相协调或为永久工程提供支护。我方不打算改变其支护形式。

6.1主要参数的选择

ESR

部位取值备注

主洞ESR=主洞ESR按B类取值，考虑到主洞有二次衬砌

2.0混凝土，所以第一次支护的ESR取最大值2.0。

2#支洞

ESR=

2.0

2#支洞按A类取值，取最小值2.0。

选择锚杆长度时

ESR=

1.0

选择锚杆长度时，按照国际惯例选取保守的ESR 值1.0。

锚杆直径、混凝土强度等级

部位取值备注

主洞主洞选用T25锚杆，M300喷射混凝土参照设计图纸

2号

支洞

支洞选用T22锚杆，M300喷射混凝土参照设计图纸钢纤维喷砼

支护方式替代方式原因

钢纤维喷砼

使用挂网（B40网片

f=3.5mm a=10cm）喷砼

代替

1.根据设计提供的地质报

告研究发现，整条隧洞需要钢纤维

喷砼的区段不足100m

2.经过1号施工支洞的施

工，积累了大量挂网喷砼的经验。

6.2 支护方式及参数

1)主洞（洞径8米，ESR=2.0）

Q值>41~40.2~10.02~0.2≤0.02

具体见附图XL02-HT-SP-01、02、03、04、05

2)2号支洞（洞高6米，ESR=2.0）

具体见附图XL02-HT- SP-06、07、08、09、10 3）P/S段（最大洞径4.8m，ESR=2.0）

支护方式随机锚杆

素喷随机锚杆

素喷

钢筋拱架

锚杆长度 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4锚杆间距 1.5 1.20.81喷混厚度5cm10cm15cm20cm 具体见附图XL02-HT- SP-11、12、13、14、15

4）主洞避车道、2号支洞避车道（跨度8.7m，ESR=2.0）

Q值>8>5~8>2~5>0.3~ 2

支护方式

随机

锚杆

系统

锚杆

系统

锚杆+素喷

系统

锚杆+网喷

锚杆

长度

3.0 3.0 3.0 3.0

锚杆

间距

2.1 1.7 1.4

喷混

厚度

5cm10cm

具体见附图XL02-HT- SP-16、17、18、19、20、21、22、23

支护变更申请

地质工程师根据每天进行的隧洞地质素描选择适当的支护形式，当支护形式与前次支护形式不同时，填写支护变更申请表。详见附件2

引水隧洞进口段

钢拱架进口14.4m采用H300钢拱架+B40网+喷M300砼，开挖一循环支护一循环。安装顺序方法见附图（XL02-HT-MS-02）。

引水隧洞洞身段

支护使用简易台架，支护程序：钻孔（手风钻）→锚杆安装（如需要）→挂网(如需要)→喷砼（湿喷机喷砼，搅拌车运输）。

断层带

在距离图示断层桩号约10m位置，钻1个10~15m深的水平孔，了解断层位置和地下水的情况，如有较大量的有压水喷出，视情况决定是否增加减压排水孔。断层带开挖，采用短进尺开挖，循环进尺在1.5~2m左右，如岩石相当破碎则考虑使用机械开挖，进尺0.6m。根据地质工程师的鉴定和监理工程师的指示，确定破碎带的范围和支护形式，支护紧跟开挖工作面。参考详图XL02-HT-MS-22

应急准备

每个洞口至少储备6榀加工好的钢拱架以及排水设备，以备突发地质不良情况发生。

7.质量、安全、环境

7.1质量保证措施

（1）开挖质量控制

为保证开挖质量达到规范要求，每个循环测量放样，周边采用光面爆破。断层带将减小循环进尺。

（2）支护质量控制

支护主要是钢拱架支护和挂网锚喷支护杆，施工过程中严格按照施工设计图布置，对锚杆孔位、孔向、孔径、孔深、洗孔质量、浆液性能等进行检查。对钢拱架的间距、横向支撑筋、锁脚锚杆等进行检查每道工序经检查，符合规范要求后，方可进入下一道工序施工。对局部须增设锚杆的部位，征得监理同意后，可增设锚杆。喷护厚度采用埋厚度标志、打孔相结合的检测方法。

测试

锚杆检测频率：按锚杆总数的5%进行抽检；

喷混检测频率：每250m3取一块大板试样。

7.2安全保证措施

为确保施工安全，要进行经常性的检查，对存在的问题及时进行整改。见下表。有部分删除

7.3、环境保护措施

问题解决方法备注

弃渣场填筑及防护

①可利用渣料和弃渣料应分别运至指定地点分类堆存，防止堆渣区的开挖弃渣冲蚀河床或淤积河道

施工粉尘

①施工道路做好保养工作，采用洒水车撒水降尘；②施工车辆不要装载过满，以防开挖料撒在路面上。

③对爆破后的粉尘要及时排烟，洒水除尘。

垃圾、废弃物

①在施工区，严禁乱扔垃圾和废弃物，设置垃圾桶，并定期清理；

②现场维修设备时，应在地上铺防渗设施，防止废油流到工作面及河道内。

③保持地表水质和水生和林木环境，禁止在河里或现场其他地方倾倒弃料或垃级。

施工废水

①在洞口区域设沉淀池，对排出的废水经沉淀池沉淀后排放。

8.安全监测

施工过程中，为保证工程的施工安全，变形监测点设置情况如下：

主洞钢拱架支护段每5品拱架设置一个变形观测断面，该断面变形观测点布置详见支护图。

主洞系统锚杆+B40网片+15cm喷混支护段每10米设置一个变形观测断面，该断面变形观测点布置详见支护图。

主洞φ8.0m断面，系统锚杆+B40网片+10cm喷砼支护段每20米设置一个变形观测断面，该断面变形观测点布置详见支护图。

如有需要，根据监理工程师的要求在特殊部位添加变形观测点

9.施工进度计划

施工进度计划按照以下因素和要求编排：

满足施工总进度要求；

进水口IB区域上台阶按照每3天一个循环，每个循环1.5~2.0m，每个循环的时间包括开挖、安装拱架、喷混凝土的时间；

引水隧洞每个开挖工作面每天2循环，每个循环2.5m~3.0m，每月计算天数25天；

围岩情况良好的IIA、IIB区域，支护作业按照伴随工作考虑，不占用直线作业时间有部分删除；

支洞与主洞的交叉口区域除了开挖时间外，单独考虑拱架安装、喷混凝土的时间，初步的计划是每天安装3榀拱架并完成混凝土喷护工作；

破碎带区域除了开挖时间外，单独考虑考虑拱架安装、喷混凝土的时间，初步的计划是每天安装3榀拱架并完成混凝土喷护工作；

2号支洞按照每天2个循环，每个循环2.5m~3.0m计，每月按照25天计；

从现场情况来看，调压井井口的岩石很差，我方暂时按照技术图纸提示考虑施工时间，暂不考虑需要调整施工方法、加强支护所需要的另外时间。

施工进度计划甘特图见附图。

10.主要施工机械设备

主要施工机械设备见下表

主要施工机械设备表

序号设备名称、规格型

号

单

位

数

量

备注

1反井钻机台1调压井开挖

2YT28手风钻只

配气腿

3PC100挖掘机台20.5m3挖掘机

4ZL40B侧卸式装载

机

辆1 5ZL50装载机辆1

610t自卸汽车辆

1 6

11.主要劳动力安排

主要劳动力人数表见表：

主要劳动力人数表表

序号工种人数备注

5爆破工6 6压风工6 7砼喷射工10 8修理工6

9供排水及管路

工12

10撬挖工6

11电工3

12测量工6

13普工50

合计207附件：

1.爆破批复单

2.支护变更申请单

3.引水洞入口1

4.4m施工程序（XL02-HT-MS-01，02）

4.主洞开挖台车图(XL02-HT-MS-03、04)

5.隧道贯通示意图(XL02-HT-MS-05)

6.断层带先导孔示意图(XL02-HT-MS-06)

7.隧道支护示意图(XL02-HT-SP-01～XL02-HT-MS-23)