某工程引水隧洞工程施工方案

某工程取水隧洞施工方案

1 工程概述

某工程取水隧洞从主坝与副坝（一）间的山体穿过，该取水隧洞长129m（桩号A0+000.000~A+129.270），进水口引渠长为230.8m（桩号Q0+000~Q0+230.8）。其中A0+037.000~A+047.500为竖井段，隧洞进口底板高程为33.0m，出口底板高程32.6m，进口至竖井段坡比为0.0%，竖井至出口段坡比为0.489%。隧洞断面为城门型，开挖断面最大尺寸3.7m(宽)×3.9m(高)，衬砌后洞身尺寸2.5m(宽)×2.7m(高)，直墙高1.45m，隧洞采用C25防渗(W8)钢筋混凝土衬砌。

隧洞采用新奥法施工，钻爆法开挖，机械通风，有轨运输，喷锚执壶，监控量测，台车模筑。

2 施工准备

2.1 现场准备

隧洞钻爆开挖前，现场要达到业主要求的施工条件。水、电管线接入工地，对外交通、运料、出碴道路修通，场地平整，施工、生活设施搭建完成，排水、除污、防洪、防台、防火、通讯设施齐备。

施工所用火工材料、钻孔及出渣机械设备齐备并经检查、检修、状况良好。试验仪器、设备、（监）测量仪器按有关部门要求试验、标定合格后运至现场。

2.2 技术准备

施工前完成地质勘探，工程测量交接桩；会同业主、设计、监理进行施工图纸会审；技术人员完成实施性施工组织设计，质量计划，作业指导书等技术资料的编制和报审，并对操作人员进行详细的施工技术交底和质量、安全意识教育。

3取水隧洞施工方案

3.1 取水隧洞总体施工方法

根据实际地形状况及目前水库施工进度、汛期之际情况，确定整体施工方案为：先从隧洞的进口段（上游段30m）及引渠段（进口段28m）进行施工，包

括洞脸及其护坡、栏污栅和洞身衬砌的施工，赶在汛期前完成，并且封堵隧洞进口端，在封堵体中敷设DN1200钢管，并安装闸阀，封堵长度初定为10m。最晚在（7月15日）前拆除围堰，闸阀保持关闭状态，继续其它工程项目的施工。在进口段施工的同时，进行竖井、隧洞下游段及检收道路等的施工。隧洞下游段开挖完成后再从封堵端往出口衬砌混凝土。隧洞总体施工程序如下：

3.2 取水隧洞开挖方法

隧洞开挖主要采用全断面开挖的施工方案，利用气腿式手风钻钻孔，采用光面爆破的钻爆法进行开挖掘进，采用架设木模板、钢管支护等施工手段进行隧洞支护，并利用先进设备加强隧洞量测，指导隧洞施工。

对于洞口段和不良地质洞段，采用正台阶弱爆破或无爆破开挖，尽量减小对围岩的扰动，有效控制开挖规格，并利用架设木模板、钢管支护等施工手段进行初期支护。

施工中，为避免施工工序间的相互干扰，先进行隧洞的开挖及初期支护交叉作业待隧洞贯通后，再进行衬砌混凝土。

（1）施工测量控制

1）洞外控制

隧洞洞外采用三角测量，每个洞口至少设置三个平面控制点，且三个点互相通视，高程控制采用水准测量进行，每个洞口应布设两个精度水准点，两个水准点以安置一次水准仪即可联测为准。 2）洞内控制：

洞内控制采用导线法进行控制测量，在开挖面向前推进时，用以进行放样来指导开挖的导线，其边长为25～50m 。

（2）隧洞进、出口洞脸施工

隧洞进、出口洞脸段地层为全风化岩，下伏强风化岩，进、出口洞脸稳定性较差，因此隧洞进、出口洞脸段开挖方法采用明挖施工，明挖长度约5～8m ，施工中采用分段分层阶梯式开挖，逐次向下进行，开挖一层则立即按规范要求对坡面进行护坡处理，再进行下一层施工。地表的围岩为全风化岩层，开挖边坡采用1：1，靠近洞底高程围岩为强风化岩层，开挖边坡采用1：0.75，开挖时使用挖掘机开挖和装载土方，配备自卸汽车装运土石方。

（3）隧洞进、出口段的施工 隧洞进、出口段地层为强风化岩

层，围岩稳定性较差，采用半断面超短台阶法施工，台阶长2m 并及时做好初期支护。施工作业程序如下：

施工方法：手持式风动钻钻孔爆破、人工推胶轮车出渣。施工临时支护采用木模板、钢管支撑支护。

进、出口段施工时，采用半断面超短台阶施工，台阶长2m，以人工配合机械开挖为主，松动爆破开挖为辅，每个循环进尺1m，每开挖2m施作一次初期支护。

在断层破碎带，采用半断面拱形开挖，留核心土方法施工，及时进行初期支护，台阶可适当延长。

（4）隧洞中间段施工

本隧洞仅约130m长，长度较短，后期施工由出口设一工作面进行。隧洞中间段地层为弱风化～微风化Ⅲ、Ⅱ类围岩，大部围岩稳定性较好，局部较差，施工开挖方法采用全断面光面爆破开挖，支护方法采用木模板、钢管支撑支护。施工作业程序如下：

3.3 爆破设计

隧洞采用的炸药有普通硝酸铵炸药和乳化炸药，药卷直径：周边光爆孔Φ25mm，其它孔为Φ35mm。线密度为0.75㎏/m；引爆雷管有非电毫秒雷管、8#纸壳火雷管。

为利于运输和减少仓库的储存量，降低这种危险品的储存风险和仓库的建造成本，决定每次只采购7天左右的炸药用量。

炮眼成孔采用气腿式风钻机。钻头为合金钻头、直径Φ42mm。钻杆为直径22㎜、长2.5m，另配备少量0.5m、1.0m及1.5m的钻杆以利补炮时用。

1）掏槽眼设计

采用相邻两茬炮间左、右布置掏槽眼，如上茬炮在左边，那么本茬炮掏槽眼布置在右边；本工程取水隧洞的掏槽眼的布置，因断面尺寸所限，决定选在洞中心，即最高点在断面的中部靠上方，不增加钻眼的难度。同时亦利周边炮孔的布置。

取水隧洞掏槽孔是二个正四方形布置，面积为0.64㎡，中间点和外四角点共装药5个，另4个空孔组成的四方形在中间，这种布置能增加爆破临空面，掏槽眼深度取2.2m，角度取87o，掏槽眼线装药系数取0.818，掏槽眼单孔装药量为1.35㎏，掏槽眼总装药量为6.2㎏，掏槽眼方向不得与层理或节理平行，必需时可适当调整掏槽位置。如图1示。

2） 除掏槽眼外，隧洞端面上的其他炮眼应尽量使其在无夹制的情况下起爆。这不仅可获得良好的爆破效果，且对围岩的破坏也减低到了最小限度。为此采用矩形原理设计爆破的破裂线。

3) 测量放样：采用全站仪和水准仪进行放样。每次放样时，测量人员、现场技术人员及钻手一起于掌子面布孔放样，确保钻孔布孔质量，保证爆破效果。

4) 手风钻钻孔

a 、钻孔方法：采用简易的作业平台车钻孔，装2把手风钻，水压由洞外水池提供，风压由气压系统提供。

b 、钻孔顺序：先底孔、再掏槽孔、然后周边孔、最后是崩落孔。

c 、配合工作：底孔钻孔时，有时需要人工扒碴，以保证孔位的准确。工作面利用潜水泵排除钻孔的污水和地下水。

5) 装药起爆

a 、装药：采用人工装药，掏槽眼和周边孔的装药如图2示。

底板及掘进眼装药图

竹片炸药

导爆索竹片

炸药

炸药

竹片

掏槽孔装药图

b 、堵塞：炮孔堵塞采用1:3粘土和砂预先制作好的炮泥卷，严格按要求堵塞。

c 、联网起爆：联网前仔细检查有无错装雷管（段位）、漏装炮孔,严格按要求联结。检查网络无误、设备、器材、人员等转移到安全地点后起爆。 3.4 进尺长度的确定

隧洞的爆破进尺受到隧洞洞的断面尺寸影响（即围岩的约束）很大，它不同于大断面隧洞，爆破进尺可以为较大值；小断面隧道的爆破进尺控制在隧洞的最大尺寸的1.1倍以内，这样的耗药量是最省和最经济的。如超过此进尺，单位药耗量就增大，岩渣成粉状较多，说明很多能量消耗在此。本隧洞每次爆破进尺为3m 。

3.5 取水隧洞的施工通风

本取水隧洞断面尺寸不算小，长度不大，隧洞的施工通风可在隧洞顶部设置一硬质风管（管径为φ500），采用洞口集中送风（压入式）和中间接力加压的串联送风方式。通风管全线密封，管接口是用透明胶纸封口加胶水粘接，进行双重密封，防止出现漏风现象。如图3示。

这种通风方法能满足通风的安全施工要求。同时合理节省空间优势，而且因为是硬质管，使中间接力加压的串联送风方式能得以采用。

H =3300(3500)

1800

?500硬质风

管

4 竖井施工方案

4.1竖井施工方案

在隧洞桩号A0+037.000~A+047.500为竖井段，竖井底高程为31.5m，检修平台高程为62.0m，竖井高29m，井深0～11m围岩为残坡积土，井深11～14m 为全风化花岗岩，井深14～26m为强风化花岗岩，井深26m以下为弱风化花岗岩。

因本项目工期极紧，为加快施工进度，我司组织分别在取水隧洞进口、竖井及出口三处同时施工，因隧洞未贯通前进行竖井施工，结合设计图纸结构形式，本取水隧洞竖井开挖采用全断面开挖（即正井法），其施工程序如下：

竖井采用全断面开挖，先井口明挖，后自上而下进行，开挖一段，支护一段，开挖弃渣采用卷扬机提升吊桶从井口运出。闸室混凝土浇筑时采及满堂红支架，浇筑混凝土前必须对模板支架的底部地基根据具体做加固处理，并对支架进行预压，以消除支架变形对结构的影响。混凝土采用商品砼，分段浇筑，人工插入式振捣器平仓振捣密实。泵送砼，插入式振捣器振捣。

4.2竖井施工注意事项

竖井施工宜采用自上而下单行作业法施工，应符合下列要求：

(1).应采用分段作业,完成一段后再进行下一阶段作业；各段内的工序为顺序作业。

(2).各段内应按竖井开挖尺寸进行钻眼爆破作业、通风和抽水。

(3).视地质条件进行施工支护。

(4).提升出渣，灌筑井壁混凝土衬砌。

(5).随着开挖深度的增加，井室内应加强通风或补充氧气。

竖井开挖施工应符合下列要求：

(1).开挖宜用直眼掏槽，炮眼深度要一致。有地下水时，应采用立式梯台超前掏槽法。

(2).钻眼前应清除开挖面的石碴并排除积水。每钻完一孔眼后，应将眼口临时堵塞。

(3).每次爆破作业后应检查断面，不得欠挖。每掘进5~10m应核对中线，及时纠正偏斜。

竖井装碴宜用抓岩机。爆破的石碴宜大小均匀，以提高出碴效率。当出碴采用三角架或龙门架作井架时，出碴时应有稳绳装置和其他保证安全措施。

竖井采用喷锚支护时，每次支护高度视围岩稳定程度而定；竖井采用构件支撑时，预制的井圈构件按水平位置架设，其与岩壁间用木塞塞紧；支撑架设不得侵入竖井有效断面。

井口段、马头门及地质较差的井身地段，当采用混凝土衬砌时，应按需要设置壁座或安设锚杆。

竖井运输应遵守下列规定：

(1).井口的锁口圈应配置井盖。只有在升降人员、物料时，井盖才可开启。

(2). 井口周围应设置安全栅栏和安全门。通向井口的轨道中心应设阻车器。

(3). 井口、井底、绞车房和工作吊盘间均应有联络信号，并有专人负责。

(4).提升机械不得超负荷运行，并有深度指示器和防止过卷、过速等保护装置及限速器和松绳信号等。

(5).工作吊盘的载重量不应超过吊盘的设计载重能力。

(6).提升吊桶所用钩头连接装置应牢靠，不得自动脱钩，并应有缓转器。罐笼的提升应设置可靠的防坠器。

(7). 提升用的钢丝绳和各种悬挂使用的钩、链、环、螺栓等连接装置，应按规定的安全系数确定规格，使用前应进行拉力试验，合格后才可使用。在使用中应有定期检查、修理和更换的制度。

5隧洞开挖监控量测

量测工作是监视隧道围岩稳定性的重要手段，始终伴随着施工的全过程。因此，量测工作占有很重要的地位，监控量测流程图：

5.1 监控量测计划

（1）量测的目的

通过对围岩平衡动态的观测监视，来判断支护构件的效果及施工方法的妥否，并把该过程科学地反馈到施工中去，以修建安全、经济的隧道。

（2）量测人员的组织

根据隧洞监控量测工作的需要，组成一支由三人组成的监控量测小组，专门负责监控量测工作。

（3）量测项目方法，量测仪器、测点布置、量测频率。

量测项目根据需要选择必测项目，所采用的仪器，量测频率见表1。

表1 量测项目表

5.2 监控量测作业

（1）围岩及支护状态观察可分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分，开挖工作面观察应在每次爆破开挖后进行一次，当围岩情况基本无变化时，可每天进行一次，在观察中如发现地质条件恶化，应立即采取应急措施。

（2）净空变形量测应在每次开挖后尽早进行，初读数应在开挖后12h内，最迟不得大于24h，而且在下一循环开挖前，必须完成初期变形值的读数。

（3）拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测在同一量测断面内进行，可采用水准仪等测定下沉量，当地质条件复杂，下沉量大或偏压明显时，除量测拱顶

下沉外，还应量测拱腰下沉及基底隆起量。

（4）地表下沉量测应在开挖工作面前方H+h（隧洞埋置深度+隧道高度）处开始，直到衬砌结构封闭，下沉基本停止为止。

5.3 监控量测资料的整理和反馈

（1）应及时根据量测数据绘制净空水平收敛，拱顶下沉时，时态曲线及净空水平收敛，拱顶下沉与距开挖工作面距离的关系图。

（2）对初期的时态曲线应进行回归分析，选择与实际数据拟合好的函数进行回归，预测可能出现的最大拱顶下沉及净空水平收敛值。

（3）根据量测结果按下表变形管理等级指导施工。

表2 变形管理等级

0n

6 超前地质预报

在施工过程中，为了提前了解拟开挖岩体的特性，以供监理工程师及时作出是否需要修改设计的正确判断，并研究拟采用的支护类型。我公司将按规定的时间钻探测孔，采用地质预报仪，使之掌握第一手资料，保证施工顺利进行。

（1）地质预报内容：可能出现塌方，滑动影响预报，隧洞穿越不稳定岩层较大断层预报；出现涌水地段预报；浅埋段、洞口段下沉裂缝对隧道稳定预报。

（2）地质预报方法

①施工阶段地质调查，主要内容：

A、岩性、地质时代、岩层产状、软弱夹层、岩脉穿插情况；

B、断层及破碎带的形态、产状、宽度及充填物特征；

C、主要节理裂隙的形态、产状、规模；

D、地下水出水点，地下水出露情况及水量大小；

E、围岩的工程地质分段，岩体完整性，围岩类别等。

②施工地质预测

施工地质预测，采用超前水平钻孔的方法，预测未开挖地段隧道围岩的地质情况和涌水情况。

超前地质钻孔预测的方法是：首先选适当的比例尺作超前钻孔已施工和未施工地段的底板平面图，然后将超前钻孔底板的地质界线逐一沿其走向延伸到隧道两边墙脚，即得隧洞底板预测地质平面图。如果再由两边墙脚按其视倾向和视倾角延伸到边墙上，即得隧洞预测地质展示图，涌水量预测是根据超前钻孔的出水量预测前方几米至十几米的水情。

施工中将根据观察、探测、量测等综合情况判断不良地质的位置，采取有效措施确保施工安全和工程按期完成。

7 不良地质段隧洞施工

首先，在接近断层及接触带时，加强地质预报采用水平超前钻孔和其它预报方法，探明前方地质情况，发现地下水较大时，则进一步钻孔放水，防止突发涌水的发生；二是要减少循环进尺采用无爆或弱爆开挖，尽量减少对围岩的扰动；三是要及时支护；四要加强施工组织管理，加强施工监测，及时反馈信息。

8 隧洞、竖井砼衬砌施工方法

8.1砼施工顺序

隧洞洞身砼，从隧洞中间段开始向两边浇筑，隧洞砼衬砌分2个工作面同时进行施工，每个工作面以长度5m作为一浇筑块。隧洞开挖贯通后，首先测量复核中线、修整规格、清碴并冲洗干净，然后开始砼施工。隧洞洞身砼浇筑按“先底部、后上部”的顺序，先洞身下半部分进行浇筑，然后是浇筑上半部分。

竖井砼衬砌施工顺序为从下往上逐层浇筑、衬砌。

工艺流程是：

8.2主要工序的施工手段

a.测量放样：采用全站仪进行控制规格检测。

b.钢筋制安：在洞外钢筋厂进行加工，汽车运至工作面后人工绑扎或焊接。

c.模板：洞身砼均采用木模板。在钢筋安装完毕后，测量定位，通过钢管对撑加固。

d.拌和：在拌和站配料、拌和。

e.运输：洞身砼采用6m3砼搅拌运输车由拌和站运至洞口卸入砼输送泵内，最后由砼输送泵送进仓面。

f.砼浇筑：

砼经人工搭建平台工作窗入仓。考虑到砼的拆模时间，施工时外掺砼早强型高效减水剂，以提高砼的浇筑性能和砼的早期强度。

每一仓砼浇筑前，在基面或老砼表面铺一层与砼强度相同的水泥砂浆，厚2～3cm。

砼浇筑层厚度根据拌和能力及铺盖面积，控制在40～50cm内，砼铺料方法，采用平铺法，局部采用台阶法，台阶宽度应大于1m，坡度不大于1:2。

浇入仓面的砼应随浇随平仓，不得堆积，使之均匀分布，并按要求堆放均匀。

浇筑砼时，严禁在仓内加水，如发现砼和易性较差时，及时通知拌和人员，查找原因，同时浇筑现场必须采取加强振捣等措施，以保证砼质量。

砼浇筑期间，如表面泌水较多，应及时采取减少泌水的措施，仓内的泌水必须及时排除，严禁在模板上开孔或撬松模板进行放水，带走灰浆。

砼入仓后，要及时用振捣器均匀振捣，振捣时间要适当，上下层砼结合要密

实，避免漏振或过振。

砼施工过程，由试验室人员定期测定砼的入仓温度、和易性、坍落度，并按规定取样试验，对以上各项及气候变化，浇筑情况应逐一做好施工日志。

在进行砼浇筑时，先进行浇水湿润，再铺筑一层与砼同配合比的水泥沙浆，后才浇筑砼。入仓砼随入仓平整随振捣。浇入仓面的砼尽量均衡平整，避免过分堆积，从而减少平仓工作量。

g.振捣：

①、每一位置的振捣时间以混凝土不再显著下沉，不出现气沟，并开始泛浆时为准；

②、应避免振捣过度；

③、振捣器距模板的垂直距离不应小于振捣器有效半径的1/2，并不得触动钢筋及预埋件；

④、浇筑的第一层混凝土以及在两罐混凝土卸料后的接触处应加强平仓振捣；

⑤、凡无法使用振动器的部位，应辅以人工捣固。

h.模板拆除：为利于表面保护，尽量避免在夜间拆模，并视结构类型、特点和混凝土达到的强度要求。不承重的侧面模板，应在混凝土强度达到2.5Mpa以上，并能保证其表面及棱角不因拆模而损坏时，才能拆除；钢筋混凝土结构的承重模板，应在混凝土强度达到70%以上，才能拆除。

i养护：在砼浇筑后12～18小时内即开始洒水养护，在炎热或干燥的气候下，则提前养护，养护时间不小于28天。

8.3砼浇筑循环作业

表3 砼施工作业循环时间表

砼浇筑施工时采用跳块进行循环作业，底部砼浇筑在顶部砼完成6块后，与顶部砼平行作业，保持底拱砼浇捣工序与顶部模板就位安装工序平行作业。8.4 砼施工工艺流程

8.5模板施工简述

考虑到实际施工的可操作性,结合已建同类工程的施工经验，采用木模板，用方木、钢管支撑。

1）模板加工工艺流程如下：

2）模板制作：

木模板应选购质量标准达到Ⅱ、Ⅲ等材，湿度在18～23%的木材。

模板及其支撑应根据设计图纸要求，施工工艺等情况进行结构设计，其强度、刚度、抗倾稳定性均应符合施工规范要求。模板制作的允许误差，应符合《水工混凝土施工规范（DL/T4144—2001）》。

3)模板安装

模板安装前，应根据设计图纸进行现场测量放样，按要求设立控制点，个别特殊部位，应适当加密控制点，必要时将主要控制点引出施工部位以外不易被破坏位置，以备校正用。

模板安装次序应从下而上，逐层安装逐层支撑牢固。

模板安装过程，应反复测量水平度、垂直度，及时校正偏差，模板安装的允许偏差，不得超过规范规定的数值。

砼浇筑过程中，应设置专人负责经常检查，调整模板的形状和位置，对承重模板的支架，应加强检查、维护，模板如有变形走样，应立即采取措施，直至停止砼浇筑。

4)模板拆除

拆除模板的期限，应遵守下列规定：

①不承重的侧面模板，应在砼强度达到2.5Mpa以上，保证砼表面棱角不因

拆模而损坏时才能拆除。

②钢筋砼结构的承重模板如梁、板和进水口顶板等模板，应在砼达到规定强度后才能拆除。

拆模次序自上而下、逐层拆除，为防止大块模板坠落损坏及伤人，必要时用绳钩住缓慢放落。拆除的模板、支架及配件应及时清理，维修，分类堆放整齐。

8.6钢筋及预埋件工程施工

1)钢筋加工工艺流程：

2)钢筋制作

钢筋严格按设计图纸中的规格、型号、尺寸、数量，根据施工规范规定的弯钩、接头等计算配料单，经复核准确后下料。

钢筋加工使用前应调直、除锈，使其表面洁净。钢筋中心线同直线偏差值应不超过其全长1%，钢筋加工后允许偏差不超过技术规范规定的数值。

3)钢筋接头

钢筋在厂内加工时，应采用闪光对焊，现场竖向或斜向（倾斜度在1:0.5的范围内），钢筋的焊接，采用手工电弧焊（直径在28mm内）或气压焊。除轴心受拉、小偏心受拉和承受震动荷载构件外，直径在25mm以下的钢筋接头可采用绑扎接头。

焊接钢筋接头前，应先将施焊范围内的浮锈、漆污、油渍等清除干净。气压焊在安装焊接夹具和钢筋时，必须使两根钢筋的轴线在同一直线上，两根钢筋之间的局部缝隙不得大于3mm。

钢筋施焊前或改变钢筋种类、直径，应按实际条件进行试焊，并取样试验，经检验合格才能成批焊接，，若对焊接质量有怀疑或在焊接过程发现异常时，应

视实际情况，随机抽样，进行冷弯及拉力试验。

全部闪光对接焊、电弧焊的接头，均应进行外观检查并符合规范要求。

4)钢筋安装

合格的成型钢筋，经汽车运至工作面边卸料，人工绑扎。

钢筋安装前，应按设计图纸逐条对照就位，避免出现错漏，底板、墙及砼管上下层钢筋间，除设计有明确规定外，均应用φ12～φ18马凳筋式S型筋作为固定上下层钢筋用，并绑扎与主体砼同标号的水泥砂浆方块纵横间距＠1米，控制保护层厚度。

钢筋安装过程，逐条钢筋各交叉点应按规定绑扎（或焊接）牢固，钢筋接头位置应按规定比例错开，其位置、间距，各部分钢筋大小尺寸，均应符合图纸的规定，其偏差不得超过规范规定。

钢筋安装完毕，应按三检制度检查合格后，报请监理工程师验收签证后，才能进行砼施工。

在混凝土施工过程中，应加强对钢筋架的保护，以免施工人员及设备作业不当引起钢筋位置偏移，钢筋变形。并安排值班人员经常检查钢筋架立位置，如发现变动应及时矫正，严禁为方便浇筑擅自移动或割除钢筋。

5)预埋件制作与安装

埋件主要有永久性机电设备埋件和施工用埋件两种，其构件的型号、规格、尺寸应按设计图纸要求选择材料，合理排料，准确下料，精心制造并经检验合格后，分类堆放备用。

预埋件安装前，应测量放样，经检测位置、高程、尺寸准确无误后，才能埋设。

预埋件用汽车运至工作面边卸料，人工搬运至工作面，对中调直后与支撑构