水電隧洞施工方案一、工程概況1.1設(shè)計(jì)概況本工程為引水式水電站關(guān)鍵控制性工程，位于四川省西部高山峽谷區(qū)，隧洞全長6850米，采用城門洞型斷面設(shè)計(jì)，凈空尺寸為4.2m×4.8m（寬×高），設(shè)計(jì)流量28m3/s。隧洞沿線穿越晉寧期石英閃長巖為主的地質(zhì)構(gòu)造，局部穿插輝綠巖脈及斷層破碎帶，最大埋深480m，地震基本烈度為Ⅷ度。工程主要由豎井式進(jìn)水口、閘門豎井（井深62m）、主洞段、2條施工支洞及雙室式調(diào)壓井組成，其中Ⅰ號(hào)支洞長320m，Ⅱ號(hào)支洞長280m，均采用城門洞型斷面，作為施工期出碴及材料運(yùn)輸通道。1.2地質(zhì)條件隧洞圍巖按地質(zhì)勘察成果分為五級(jí)：Ⅱ類圍巖（占比35%）：致密塊狀石英閃長巖，完整性系數(shù)＞0.85，節(jié)理間距＞1.5mⅢ類圍巖（占比40%）：中厚層狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理較發(fā)育，局部夾薄層破碎帶Ⅳ類圍巖（占比15%）：斷層影響帶，巖體破碎，裂隙水較發(fā)育Ⅴ類圍巖（占比8%）：三岔河斷層核心段（F103），破碎帶寬2-5m，涌水量達(dá)30m3/h特殊段（占比2%）：覆蓋層卵礫石層，厚3-8m，松散結(jié)構(gòu)，滲透系數(shù)1.5×10?3m/s1.3主要工程量項(xiàng)目名稱單位數(shù)量技術(shù)要求洞挖石方m3128000光面爆破，超挖控制≤15cm噴射混凝土m38500C25，厚10-20cm鋼筋混凝土襯砌m315600C30，抗?jié)B等級(jí)W8鋼板襯護(hù)m21200Q345R鋼板，厚度12-16mm固結(jié)灌漿m28000孔深5-8m，壓力1.5-3.0MPa回填灌漿m218500壓力0.3-0.5MPa，覆蓋率≥90%二、總體施工部署2.1施工分區(qū)采用"雙洞口+雙支洞"四工作面同步掘進(jìn)模式：進(jìn)口工區(qū)：負(fù)責(zé)K0+000~K2+500段施工，配置3套掘進(jìn)班組出口工區(qū)：負(fù)責(zé)K4+350~K6+850段施工，配置2套掘進(jìn)班組Ⅰ號(hào)支洞：承擔(dān)K2+500~K3+800段施工，設(shè)置錯(cuò)車道3處Ⅱ號(hào)支洞：承擔(dān)K3+800~K4+350段施工，與主洞交叉處設(shè)永久轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)2.2施工流程![施工流程圖]測量放線→洞口截排水→明挖段施工→超前地質(zhì)預(yù)報(bào)→鉆爆作業(yè)→出碴運(yùn)輸→初期支護(hù)→圍巖監(jiān)測→二次襯砌→灌漿施工→缺陷處理2.3進(jìn)度計(jì)劃關(guān)鍵線路：洞口工程（60天）→主洞掘進(jìn)（480天）→鋼襯安裝（90天）→灌漿施工（120天）節(jié)點(diǎn)控制：支洞貫通（150天）、主洞全線貫通（540天）、竣工驗(yàn)收（720天）三、關(guān)鍵施工技術(shù)3.1開挖施工3.1.1鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)采用全斷面微振控制爆破技術(shù)，炮孔布置如下：周邊孔：φ42mm，間距45cm，抵抗線60cm，裝藥集中度0.25kg/m掏槽孔：φ50mm，孔深3.5m，采用楔形掏槽，裝藥集中度1.2kg/m輔助孔：φ42mm，排距80cm，孔深3.2m，裝藥集中度0.8kg/m3.1.2出碴系統(tǒng)主洞采用無軌運(yùn)輸：配置2臺(tái)ZL50C裝載機(jī)+8臺(tái)20t自卸汽車，循環(huán)時(shí)間控制在25分鐘內(nèi)支洞采用有軌運(yùn)輸：鋪設(shè)900mm軌距輕軌，配置3m3梭式礦車，電機(jī)車牽引速度3.5km/h3.2支護(hù)體系3.2.1初期支護(hù)Ⅱ類圍巖：噴射C25混凝土10cm+系統(tǒng)錨桿（φ22，L=2.5m，間排距1.5×1.5m）Ⅲ類圍巖：噴射C25混凝土15cm+錨桿（φ25，L=3.0m）+φ8鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格20×20cm）Ⅳ類圍巖：格柵拱架（間距0.8m）+噴射混凝土20cm+超前小導(dǎo)管（φ42，L=4.5m，環(huán)向間距30cm）Ⅴ類圍巖：管棚支護(hù)（φ108，L=15m，環(huán)向間距40cm）+雙層鋼筋網(wǎng)+25cm厚噴射混凝土3.2.2特殊段處理斷層破碎帶施工：超前地質(zhì)鉆探：采用地質(zhì)雷達(dá)與超前水平鉆（30m/循環(huán)）組合預(yù)報(bào)預(yù)加固措施：掌子面噴射5cm混凝土封閉→φ42小導(dǎo)管注漿（水灰比1:1，壓力2.0MPa）開挖方式：短臺(tái)階法（上臺(tái)階高2.5m），循環(huán)進(jìn)尺0.8m/循環(huán)，及時(shí)架設(shè)I18型鋼拱架3.3襯砌施工3.3.1模板體系采用液壓鋼模臺(tái)車施工，技術(shù)參數(shù)：臺(tái)車長度12m，自重58t，行走速度0.8m/min模板面板厚度12mm，支撐系統(tǒng)采用φ150mm無縫鋼管脫模時(shí)間控制：夏季≥12h，冬季≥24h（采用電熱養(yǎng)護(hù)）3.3.2混凝土施工配合比：水泥:砂:石:水=1:1.85:2.76:0.42，摻加粉煤灰25%、聚羧酸減水劑0.8%澆筑工藝：分層厚度≤50cm，采用φ50振搗棒（插入深度30cm，間距50cm）抗裂措施：設(shè)置后澆帶（間距30m），預(yù)埋DTS光纖監(jiān)測系統(tǒng)（精度0.5℃）3.4灌漿工程3.4.1固結(jié)灌漿孔位布置：梅花形排列，孔深5-8m，間排距2.5×2.5m施工工藝：鉆孔：采用XY-2PC鉆機(jī)，金剛石鉆頭鉆進(jìn)洗孔：壓力水沖洗（壓力0.3MPa），直至回水澄清注漿：分段灌注（段長2m），采用循環(huán)式灌漿法，終壓1.5-3.0MPa3.4.2鋼襯接觸灌漿采用預(yù)埋管法，布置φ20mm灌漿管（間距1.5m）灌漿壓力：徑向0.2MPa，環(huán)向0.3MPa，穩(wěn)壓30min質(zhì)量檢查：采用敲擊法檢測，脫空面積≤5%四、施工難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施4.1長距離通風(fēng)問題：獨(dú)頭掘進(jìn)最長達(dá)2300m，需克服2500Pa風(fēng)阻解決方案：采用三級(jí)壓入式通風(fēng)系統(tǒng)：洞口設(shè)置2臺(tái)2×110kW軸流風(fēng)機(jī)→洞內(nèi)每隔500m設(shè)接力風(fēng)機(jī)風(fēng)筒選擇：φ1.8m阻燃風(fēng)筒（百米漏風(fēng)率≤1.5%）監(jiān)測控制：洞內(nèi)氧氣含量≥20%，粉塵濃度≤2mg/m34.2高地溫防治問題：K3+200~K4+100段地溫達(dá)38℃應(yīng)對(duì)措施：通風(fēng)降溫：增加局部軸流風(fēng)機(jī)（功率45kW），風(fēng)速提升至1.8m/s噴霧降溫：掌子面后10m設(shè)環(huán)形噴霧系統(tǒng)（霧滴直徑5-10μm）個(gè)體防護(hù)：配備冰背心（制冷時(shí)間≥4h），作業(yè)循環(huán)縮短至6h4.3涌水處理問題：F103斷層帶涌水量達(dá)30m3/h處理方案：排水系統(tǒng)：掌子面設(shè)集水井（2m×2m×1.5m），配置2臺(tái)150m揚(yáng)程潛水泵（一用一備）堵水措施：采用WSS工法注漿（超細(xì)水泥+水玻璃雙液漿），凝膠時(shí)間控制在30-60s監(jiān)測預(yù)警：安裝流量自動(dòng)記錄儀，設(shè)置三級(jí)報(bào)警值（10/20/30m3/h）五、質(zhì)量安全控制5.1質(zhì)量保證體系原材料控制：水泥采用P.O42.5R，每200t檢測一次；鋼筋原材力學(xué)性能試驗(yàn)合格率100%過程檢測：開挖輪廓：激光斷面儀檢測，超挖≤15cm，欠挖≤5cm混凝土強(qiáng)度：每50m3留置3組試塊，抗壓強(qiáng)度≥設(shè)計(jì)值1.15倍灌漿質(zhì)量：壓水試驗(yàn)透水率q≤1Lu5.2安全防護(hù)措施爆破安全：設(shè)置三級(jí)警戒（半徑300m），采用非電毫秒雷管起爆，總延時(shí)≤130ms支護(hù)監(jiān)測：布置120個(gè)監(jiān)測斷面，監(jiān)測頻率：Ⅲ類圍巖1次/2天，Ⅴ類圍巖2次/天應(yīng)急管理：配備2套自救器（ZY45型），每月開展1次塌方應(yīng)急演練六、施工輔助系統(tǒng)6.1供電系統(tǒng)雙回路供電：引自35kV變電站，洞內(nèi)采用10kV高壓進(jìn)洞，配置2臺(tái)500kVA變壓器備用電源：2臺(tái)300kW柴油發(fā)電機(jī)（自啟動(dòng)時(shí)間≤15s）6.2排水系統(tǒng)洞口截水溝：斷面0.8m×1.0m，坡度3%，采用M7.5漿砌石砌筑洞內(nèi)排水溝：沿邊墻設(shè)置，斷面0.4m×0.5m，采用C20混凝土現(xiàn)澆6.3通訊系統(tǒng)有線通訊：洞內(nèi)每隔200m設(shè)防爆電話，配置調(diào)度總機(jī)（容量30門）無線通訊：布設(shè)泄漏電纜，實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)4G信號(hào)全覆蓋七、環(huán)境保護(hù)措施棄碴處理：設(shè)置3處棄碴場（總?cè)萘?萬m3），擋碴墻高5m