引水洞帶水施工綜合技術(shù)方案一、工程概述1.1工程概況本引水洞工程全長5.2km，由進(jìn)口段砂卵石洞段（0+000~0+342）和巖石洞段（0+342~5+200）組成，設(shè)計(jì)為有壓引水隧洞，斷面形式為馬蹄形，開挖直徑5.8m，襯砌后內(nèi)徑4.5m。沿線設(shè)置3條施工支洞，1#支洞（2+150樁號(hào)）為上坡洞，長度210m，坡度1.2%；2#支洞（4+020樁號(hào)）為上坡洞，長度188m，坡度0.8%；3#支洞（壓0+090樁號(hào)）為下坡洞，長度98m，坡度2.5%。隧洞縱坡1/400，進(jìn)口底高程1060.00m，出口底高程1054.25m，設(shè)計(jì)最大引水流量14.7m3/s。1.2水文地質(zhì)條件隧洞穿越地層主要為砂巖、灰?guī)r及斷層破碎帶，地質(zhì)構(gòu)造以節(jié)理、片理發(fā)育為特征，共涉及6條斷層破碎帶，其中F3、F5斷層富水性強(qiáng)。地下水類型為基巖裂隙水，局部具承壓性，受大氣降水及孔隙水補(bǔ)給，正常涌水量2260m3/d，最大涌水量可達(dá)3500m3/d。砂卵石洞段滲透系數(shù)3.5×10?2m/s，巖石洞段滲透系數(shù)1.2×10??m/s，施工期間需采取專項(xiàng)排水措施。1.3施工難點(diǎn)砂卵石洞段滲透系數(shù)大，易發(fā)生管涌及流砂現(xiàn)象斷層破碎帶涌水量大，最大單點(diǎn)涌水量達(dá)80m3/h反坡排水距離長，最大排水高度34m帶水作業(yè)對混凝土澆筑質(zhì)量影響顯著施工支洞多，排水系統(tǒng)布置復(fù)雜二、施工總體部署2.1施工分區(qū)根據(jù)地形地質(zhì)條件及支洞布置，將工程劃分為4個(gè)施工區(qū)：Ⅰ區(qū)：進(jìn)口段砂卵石洞段（0+000~0+342）Ⅱ區(qū)：1#支洞控制段（0+342~2+800）Ⅲ區(qū)：2#支洞控制段（2+800~4+500）Ⅳ區(qū)：3#支洞控制段（4+500~5+200）2.2施工順序采用"先排后挖、分區(qū)控制、梯級(jí)排水、動(dòng)態(tài)調(diào)整"的原則組織施工：施工準(zhǔn)備階段完成排水系統(tǒng)布設(shè)優(yōu)先施工支洞形成排水通道主洞施工采用"由外向內(nèi)、由高向低"的順序斷層破碎帶采用超前預(yù)加固措施襯砌施工滯后開挖面不少于50m2.3施工平面布置在各支洞口設(shè)置集水池（容積50m3）及污水處理站，洞外布置高壓泵房及備用發(fā)電機(jī)房。洞內(nèi)沿右側(cè)底板設(shè)置排水溝（30cm×40cm），間隔200m設(shè)置集水井（1.5m×1.5m×2.0m），采用Φ125無縫鋼管作為主排水管路，形成接力排水系統(tǒng)。三、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工3.1排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.1排水方式選擇自然排水：適用于坡度≥3‰的順坡洞段，通過排水溝自流至支洞集水井機(jī)械排水：反坡洞段采用三級(jí)接力排水，具體布置如下：掌子面積水井→中間集水井→支洞集水井→洞外沉淀池3.1.2水泵選型計(jì)算流量計(jì)算：Q=K×Q?，其中K-安全系數(shù)（1.2~1.5），Q?-涌水量計(jì)算得Q=1.5×2260/24=141m3/h揚(yáng)程計(jì)算：H=H?+H?+H?，H?-幾何高差，H?-沿程損失，H?-局部損失計(jì)算得H=34m+22m+8m=64m選型結(jié)果：掌子面：IS100-80-160型離心泵（Q=100m3/h，H=32m，N=15kW）中間集水井：IS125-100-200型離心泵（Q=160m3/h，H=50m，N=37kW）支洞集水井：IS150-125-250型離心泵（Q=200m3/h，H=80m，N=75kW）每級(jí)排水系統(tǒng)配置1臺(tái)工作泵、1臺(tái)備用泵，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換3.1.3管路布置主管路：Φ125無縫鋼管，法蘭連接，壁厚6mm支管：Φ80PVC管，承插連接掌子面：Φ100橡膠軟管，長度20m管路支架：每3m設(shè)固定支架，采用∠50×5角鋼制作3.2排水系統(tǒng)施工3.2.1集水井施工采用C25混凝土澆筑井壁，厚30cm，內(nèi)置Φ16鋼筋網(wǎng)（20×20cm）井底設(shè)反濾層（碎石10cm+粗砂5cm+土工布）安裝液位自動(dòng)控制裝置，設(shè)置高、中、低三個(gè)水位控制點(diǎn)井口設(shè)防護(hù)蓋板，預(yù)留檢修通道3.2.2管路安裝鋼管安裝前進(jìn)行除銹防腐處理，內(nèi)外涂刷環(huán)氧煤瀝青涂料（四油三布）法蘭連接時(shí)使用耐油橡膠墊片，螺栓對稱緊固管路安裝坡度2‰，最低點(diǎn)設(shè)置排水閥每隔500m設(shè)置伸縮節(jié)，適應(yīng)溫度變形3.2.3系統(tǒng)調(diào)試單泵調(diào)試：檢查流量、揚(yáng)程、振動(dòng)、噪音等參數(shù)聯(lián)動(dòng)調(diào)試：模擬水位變化，測試自動(dòng)切換功能負(fù)荷試驗(yàn)：連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)，檢查系統(tǒng)穩(wěn)定性應(yīng)急演練：每月進(jìn)行1次備用泵切換試驗(yàn)3.3特殊地段排水措施3.3.1砂卵石洞段超前管棚支護(hù)：Φ108mm鋼管，長10m，環(huán)向間距30cm，傾角5°井點(diǎn)降水：沿開挖輪廓線外2m設(shè)置Φ50井點(diǎn)管，間距1.5m，深度6m帷幕注漿：采用水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力0.5~1.0MPa，擴(kuò)散半徑1.5m3.3.2斷層破碎帶超前探水：采用地質(zhì)雷達(dá)與超前鉆孔（3個(gè)/循環(huán)，深5m）相結(jié)合排水孔：Φ60mm，間距2m，深6m，梅花形布置管棚支護(hù)：Φ127mm大管棚，長15m，環(huán)向間距40cm局部注漿：涌水量＞50m3/h時(shí)采用TGRM注漿材料進(jìn)行封堵四、帶水開挖施工技術(shù)4.1開挖方法選擇根據(jù)地質(zhì)條件差異采用分區(qū)分段開挖：砂卵石洞段：CRD工法（交叉中隔壁法），循環(huán)進(jìn)尺0.5mⅣ、Ⅴ類圍巖段：臺(tái)階法開挖，上臺(tái)階高3.0m，循環(huán)進(jìn)尺1.5mⅡ、Ⅲ類圍巖段：全斷面開挖，循環(huán)進(jìn)尺2.5m4.2鉆爆設(shè)計(jì)4.2.1爆破參數(shù)掏槽方式：楔形掏槽，掏槽孔深2.8m，裝藥系數(shù)0.6周邊孔：間距50cm，抵抗線60cm，采用Φ25mm藥卷，不耦合裝藥輔助孔：排距80cm，孔深2.5m，單孔裝藥量1.2kg起爆網(wǎng)絡(luò)：非電毫秒雷管，段間隔50ms，采用孔內(nèi)延期起爆4.2.2帶水爆破措施炮孔采用防水炸藥（乳化炸藥），藥卷外包塑料袋密封孔內(nèi)積水＞30cm時(shí)采用導(dǎo)爆索起爆周邊孔采用空氣間隔裝藥，減少超挖爆破后加強(qiáng)通風(fēng)排煙，通風(fēng)時(shí)間不少于30min4.3出渣作業(yè)采用側(cè)卸式裝載機(jī)（ZL50）裝渣，配合15t自卸汽車運(yùn)輸洞內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆凡捎?0cm厚C20混凝土硬化，設(shè)置錯(cuò)車道（每200m）帶水出渣時(shí)在掌子面設(shè)置臨時(shí)擋水墻，采用水泵將積水抽至排水溝雨天出渣時(shí)在汽車輪胎處設(shè)置沖洗平臺(tái)，防止泥渣帶入洞內(nèi)4.4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)采用TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，每50m進(jìn)行一次長距離預(yù)報(bào)斷層破碎帶段增加地質(zhì)雷達(dá)探測（分辨率0.1m）超前探孔：每循環(huán)施作3個(gè)Φ50探孔，孔深5~8m，探明前方涌水情況建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)分析圍巖變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整施工參數(shù)五、支護(hù)與襯砌施工5.1初期支護(hù)5.1.1支護(hù)設(shè)計(jì)噴射混凝土：C25早強(qiáng)混凝土，厚10~15cm，摻加速凝劑（初凝≤5min）錨桿：Φ22砂漿錨桿，長2.5~3.5m，間距1.2×1.2m，梅花形布置鋼筋網(wǎng)：Φ8@20×20cm，搭接長度30d鋼拱架：I18工字鋼，間距0.8~1.2m，斷層段加密至0.6m5.1.2帶水支護(hù)措施涌水量＜5m3/h時(shí)，采用速凝混凝土（初凝時(shí)間≤3min）封閉圍巖局部股狀涌水采用"導(dǎo)管引流+混凝土封堵"處理噴射混凝土前清理巖面浮渣，采用高壓風(fēng)清除表面積水鋼拱架底部設(shè)混凝土墊塊（C30），確保受力均勻5.2二次襯砌5.2.1襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用C25F100W8防水混凝土，襯砌厚度40cm頂拱120°范圍布設(shè)回填灌漿管（Φ60UPVC管，間距2.5m）施工縫設(shè)置中埋式橡膠止水帶（651型）+遇水膨脹止水條伸縮縫間距10m，采用三重止水體系（橡膠止水帶+泡沫板+密封膠）5.2.2帶水澆筑工藝模板工程：采用10m長鋼模臺(tái)車，模板接縫處粘貼密封條，安裝偏差≤5mm混凝土施工：采用商品混凝土，坍落度180±20mm，摻加粉煤灰（30%）及聚羧酸減水劑澆筑前清理倉面，采用高壓風(fēng)清除積水，局部潮濕處撒干水泥分層澆筑，厚度≤50cm，振搗間距≤30cm，時(shí)間20~30s/點(diǎn)施工縫處理：鑿毛→清理→涂刷界面劑→鋪3cm厚砂漿養(yǎng)護(hù)措施：帶模養(yǎng)護(hù)≥7d，拆模后覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)≥14d，確保表面濕潤5.2.3特殊部位處理施工縫：設(shè)置Ω型止水帶，采用鋼筋卡固定，確保位置準(zhǔn)確排水孔：Φ50PVC管，深入圍巖2m，間距2m，外傾5°回填灌漿：在襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)70%后進(jìn)行，壓力0.3~0.4MPa，結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為吸漿量＜0.4L/min持續(xù)30min六、防水施工技術(shù)6.1防水體系設(shè)計(jì)采用"以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道設(shè)防"的原則，建立三道防水防線：第一道：圍巖注漿堵水+排水系統(tǒng)第二道：初期支護(hù)（噴射混凝土+錨桿）第三道：防水層（EVA防水板）+結(jié)構(gòu)自防水（防水混凝土）6.2防水層施工6.2.1材料選擇防水板：EVA自粘型，厚度1.5mm，耐溫范圍-40~80℃緩沖層：400g/m2無紡布，搭接寬度10cm膠粘劑：聚氨酯膠粘劑，粘結(jié)強(qiáng)度≥0.8MPa6.2.2施工工藝基面處理：噴射混凝土表面平整度≤5cm/2m，切除外露錨桿頭并抹砂漿找平緩沖層鋪設(shè)：采用射釘固定，間距1.5m（梅花形布置）防水板鋪設(shè)：從拱頂向兩側(cè)鋪設(shè)，搭接寬度10cm，采用熱風(fēng)焊接（溫度180~200℃）焊接縫采用雙縫焊接，寬度10mm，中間留空腔用于氣密性檢測陰陽角處增設(shè)50cm寬加強(qiáng)層質(zhì)量檢查：采用真空檢測法（負(fù)壓≥25kPa，保持30s無氣泡）6.3結(jié)構(gòu)自防水混凝土配合比設(shè)計(jì)：水泥：P.O42.5R水泥，用量320kg/m3粉煤灰：Ⅰ級(jí)，摻量30%砂率：38~40%水灰比：≤0.5坍落度：180±20mm抗裂措施：控制入模溫度≤28℃，內(nèi)外溫差≤25℃摻加聚丙烯纖維（0.9kg/m3）分層澆筑，厚度≤50cm，間歇時(shí)間＜2h質(zhì)量控制：混凝土抗?jié)B等級(jí)≥S8，每500m3留置1組抗?jié)B試塊采用回彈法+鉆芯取樣檢測強(qiáng)度，合格率100%6.4特殊部位防水處理斷層破碎帶：采用超前小導(dǎo)管注漿（Φ42，長5m，間距30cm），注漿材料為水泥-水玻璃雙液漿管棚地段：管棚之間采用Φ25注漿錨桿連接，形成止水帷幕預(yù)埋件：采用止水環(huán)+遇水膨脹止水條，確保周邊混凝土密實(shí)七、資源配置計(jì)劃7.1機(jī)械設(shè)備配置設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量用途備注離心泵IS100-80-1608臺(tái)掌子面排水含備用泵2臺(tái)離心泵IS125-100-2006臺(tái)中間集水井排水含備用泵2臺(tái)離心泵IS150-125-2504臺(tái)支洞集水井排水含備用泵1臺(tái)裝載機(jī)ZL503臺(tái)裝渣自卸汽車15t8輛渣料運(yùn)輸鋼模臺(tái)車10m2臺(tái)二次襯砌混凝土輸送泵HBT602臺(tái)混凝土澆筑多臂鑿巖臺(tái)車353E1臺(tái)鉆孔通風(fēng)機(jī)2×37kW4臺(tái)洞內(nèi)通風(fēng)每支洞1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)200kW2臺(tái)備用電源7.2人力資源配置工種人數(shù)主要職責(zé)備注項(xiàng)目經(jīng)理1人全面管理技術(shù)負(fù)責(zé)人1人技術(shù)管理施工員4人現(xiàn)場施工管理每個(gè)工區(qū)1人安全員2人安全管理質(zhì)量員2人質(zhì)量管理測量工4人施工測量開挖工20人鉆爆作業(yè)支護(hù)工15人噴射混凝土、錨桿施工防水工10人防水層施工混凝土工15人混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)抽水工12人排水系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)三班制機(jī)械工8人機(jī)械設(shè)備操作與維修普工20人輔助工作合計(jì)114人7.3材料供應(yīng)計(jì)劃材料名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量進(jìn)場時(shí)間水泥P.O42.5Rt5200按進(jìn)度分批進(jìn)場鋼筋Φ16、Φ12t850按進(jìn)度分批進(jìn)場砂石料中砂、5-31.5mmm315000按進(jìn)度分批進(jìn)場防水板EVA1.5mmm218000防水層施工前1個(gè)月止水帶651型m1200襯砌施工前半個(gè)月炸藥乳化炸藥kg30000按爆破計(jì)劃進(jìn)場水泵IS系列臺(tái)18施工準(zhǔn)備階段鋼管Φ125m6000排水系統(tǒng)施工前八、質(zhì)量控制措施8.1質(zhì)量目標(biāo)單元工程合格率100%，優(yōu)良率≥90%混凝土強(qiáng)度合格率100%，抗?jié)B等級(jí)≥S8防水層施工一次驗(yàn)收合格率100%杜絕重大質(zhì)量事故，爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程8.2質(zhì)量控制體系建立"三檢制"（自檢、互檢、專檢）質(zhì)量控制體系，實(shí)行質(zhì)量責(zé)任終身制，具體措施如下：施工前控制：圖紙會(huì)審與技術(shù)交底原材料檢驗(yàn)（水泥、鋼筋、防水材料等）施工方案審批機(jī)械設(shè)備檢查調(diào)試施工中控制：工序檢驗(yàn)：上道工序不合格不得進(jìn)入下道工序隱蔽工程驗(yàn)收：邀請監(jiān)理工程師現(xiàn)場驗(yàn)收并簽字混凝土質(zhì)量控制：配合比、坍落度、振搗、養(yǎng)護(hù)全過程監(jiān)控測量控制：采用三級(jí)導(dǎo)線控制網(wǎng)，每50m復(fù)核一次施工后控制：單元工程質(zhì)量評定竣工資料整理缺陷修復(fù)8.3關(guān)鍵工序質(zhì)量控制8.3.1排水系統(tǒng)水泵安裝垂直度≤0.5mm/m，管路安裝偏差≤10mm/10m集水井混凝土強(qiáng)度≥設(shè)計(jì)值，抗?jié)B性能符合要求排水能力滿足最大涌水量要求，備用泵切換時(shí)間＜5min8.3.2防水層施工防水板搭接寬度≥10cm，焊接強(qiáng)度≥母材強(qiáng)度的80%無釘鋪設(shè)，采用熱合機(jī)雙縫焊接，焊縫氣壓檢測合格保護(hù)層施工時(shí)嚴(yán)禁損壞防水板8.3.3混凝土襯砌模板安裝偏差：軸線≤5mm，高程±10mm，表面平整度≤5mm鋼筋保護(hù)層厚度：允許偏差+10mm/-5mm混凝土密實(shí)度：無蜂窩、麻面、空洞，表面平整度≤8mm九、安全保證措施9.1安全目標(biāo)杜絕重傷及以上安全事故輕傷事故頻率≤3‰無重大設(shè)備、火災(zāi)、觸電事故爭創(chuàng)"安全文明標(biāo)準(zhǔn)化工地"9.2安全管理體系組織機(jī)構(gòu)：成立安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組，項(xiàng)目經(jīng)理任組長，設(shè)置專職安全員2名責(zé)任制：建立全員安全生產(chǎn)責(zé)任制，簽訂安全責(zé)任書培訓(xùn)教育：特種作業(yè)人員持證上崗，崗前安全教育培訓(xùn)不少于24學(xué)時(shí)檢查制度：日檢查、周檢查、月檢查相結(jié)合，隱患整改率100%9.3專項(xiàng)安全措施9.3.1排水作業(yè)安全水泵安裝穩(wěn)固，設(shè)置防護(hù)欄，接地電阻≤4Ω電氣設(shè)備采用"三級(jí)配電、兩級(jí)保護(hù)"，漏電保護(hù)器動(dòng)作電流≤30mA集水井設(shè)置警示標(biāo)志，夜間設(shè)紅燈警示定期檢查排水管路，防止爆裂傷人9.3.2爆破作業(yè)安全爆破器材由專人管理，嚴(yán)格執(zhí)行"領(lǐng)、用、退"制度爆破前設(shè)置警戒區(qū)，發(fā)布爆破信號(hào)（預(yù)告、起爆、解除）爆破后等待15min方可進(jìn)入工作面檢查，排除啞炮瞎炮處理：距瞎炮30cm處打平行孔裝藥爆破9.3.3防坍塌安全加強(qiáng)圍巖變形監(jiān)測，監(jiān)控頻率：Ⅴ類圍巖1次/d，Ⅳ類圍巖1次/2d設(shè)置預(yù)警值：拱頂下沉≤5mm/d，周邊收斂≤3mm/d斷層破碎帶采用超前支護(hù)，控制開挖進(jìn)尺（≤1m）備足搶險(xiǎn)物資：速凝混凝土200m3，鋼拱架50榀，應(yīng)急照明設(shè)備10套9.3.4通風(fēng)與照明洞內(nèi)風(fēng)量≥3m3/min·人，采用壓入式通風(fēng)，風(fēng)管口距掌子面≤15m照明采用36V低壓LED燈，間距5m，照度≥50lux定期檢測洞內(nèi)空氣質(zhì)量，CO濃度≤30mg/m3，粉塵濃度≤2mg/m3十、施工進(jìn)度計(jì)劃10.1總進(jìn)度計(jì)劃本工程總工期18個(gè)月，具體里程碑節(jié)點(diǎn)如下：施工準(zhǔn)備：1個(gè)月支洞施工：3個(gè)月主洞開挖與支護(hù)：9個(gè)月二次襯砌：4個(gè)月收尾驗(yàn)收：1個(gè)月10.2進(jìn)度保證措施組織保證：成立進(jìn)度管理小組，每周召開進(jìn)度分析會(huì)資源保證：關(guān)鍵設(shè)備備用率100%，材料儲(chǔ)備量滿足15d需求技術(shù)保證：優(yōu)化施工方案，采用先進(jìn)施工技術(shù)（如CRD工法、防水板無釘鋪設(shè)等）制度保證：實(shí)行周進(jìn)度考核與獎(jiǎng)懲制度，延誤超3d啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制應(yīng)急保證：制定雨季施工、停電等應(yīng)急預(yù)案，減少對進(jìn)度的影響十一、環(huán)境保護(hù)措施11.1環(huán)境保護(hù)目標(biāo)施工廢水排放達(dá)標(biāo)（SS≤150mg/L，pH6~9）施工揚(yáng)塵控制在1.5mg/m3以內(nèi)噪聲晝間≤70dB，夜間≤55dB固體廢棄物分類處理，回收率≥80%11.2主要措施廢水處理：洞外設(shè)置三級(jí)沉淀池（50m3），廢水經(jīng)處理后回用油料庫設(shè)置防滲池（滲透系數(shù)≤10??cm/s）揚(yáng)塵控制：棄渣場設(shè)置擋渣墻（高2m），表面覆蓋防塵網(wǎng)運(yùn)輸車輛加蓋篷布，出場前沖洗輪胎噪聲控制：高噪聲設(shè)備設(shè)置隔音棚，操作人員佩戴耳塞夜間（2