西藏某水电站压力管道施工组织设计.docx
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西藏某水电站压力管道施工组织设计
西藏某水电站压力管道工程
施工组织设计
西藏某电站工程项目部
目录
1工程概述4
1.1压力管道特性及支护形式4
1.2压力管道围岩分布情况4
1.3工程项目及工程量4
2施工布置5
2.1施工规划5
2.2施工道路5
2.3供水、供电、供风及施工通讯5
3施工方法及施工程序6
3.1施工方法6
3.2施工程序6
4洞挖施工7
4.1斜井段洞挖施工8
4.2斜井段扩挖施工10
4.3岔管段挂口进洞及洞挖施工10
5施工质量及安全保证措施11
5.1洞挖施工质量保证措施11
5.2洞挖安全保证措施14
6进度计划15
6.1压力管(0+023~0+414.468)道洞挖施工进度计划16
7机械设备及劳动力16
7.1机械设备计划16
7.2劳动力计划17
1工程概述
西藏某水电枢纽引水系统工程穿越连拉山,布置在某与澜沧江之间,全长约1235m。
其中压力管上平段长34.973m;空间转弯段长18.33m;斜井段长157.898m;下弯段15.272m;下平段长146.408m;岔管段长2×41.586m;施工高程为3234.90~3099.95m,高差约135m。
压力管道施工主要通过2#施工支洞以及厂房后边坡压力管道出水口等施工工作面进行洞挖、压力钢管安装、砼回填、灌浆等施工。
由于施工作业面相距较远且断面较小,施工布置以及洞挖出渣、砼回填、压力钢管安装等施工较为不便。
1.1压力管道特性及支护形式
压力管道工程为引水系统的一个重要组成部分,主要包括六个部分,即上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段、岔管段。
压力管道工程衬砌形式为埋藏式压力钢管与回填砼的联合衬砌形式。
1.2压力管道围岩分布情况
根据设计文件,压力管道围岩主要为Ⅱ~Ⅲ,局部为Ⅵ~Ⅴ类围岩。
从厂房开挖揭露的地质情况看,下平段约有50m左右的Ⅴ类围岩。
另外据设计图纸,压力管道部分(下平段)开挖高程在澜沧江自由水面以下,预计管道下平段施工过程中,可能会有少量的地下水涌入,施工阶段应作好相应的排水准备工作。
1.3工程项目及工程量
工程项目主要工程量
项目名称
单位
压力管道
备注
覆盖层明挖
m3
17160
覆盖层洞挖
m3
1100
岩石洞挖
m3
6450
回填砼C20
m3
3350
钢筋
T
40
回填灌浆
m2
2230
固结灌浆
m
1490
接缝灌浆
m2
1160
灌浆钻孔
m
1800
2施工布置
2.1施工规划
根据本水电工程枢纽施工特点和总体布置,为避免2#支洞至斜井洞挖安排过多,不利于进度和成本控制的思路,拟将本标段工程“施组”中的Ⅲ区和Ⅴ区分两部分进行洞挖施工,即压力管道上平段~上部斜井100m共约153m;下部斜井58m至岔管段共约303m;这期限间还将组织调压井竖井的施工。
因此,上段斜井施工要克服调压井施工所带来的干扰。
施工中上部斜井100m洞挖施工出渣经2#支洞至指定渣场;下部斜井约58m至岔管段施工出渣经岔管、厂房基坑施工道路至厂区指定渣场;由于压力管道出水口地质条件差,加之压力管道施工仅两个工作面(初期三个),工期紧,难度大。
2.2施工道路
压力管道上部斜井100m洞挖出渣施工可利用2#支洞及洞外道路。
压力管道下部斜井58m至分岔管施工需自厂房基坑(下游集水井侧)上部至分岔1#、2#洞口修建一条临时便道,以满足洞挖出渣、压力钢管运输和砼浇筑要求,下平段洞内每隔100m设置一错车道。
压力管道施工完成,便道应予回填。
岔管施工道路布置详见《压力管道施工道路布置示意图》。
2.3供水、供电、供风及施工通讯
引水系统风、水、电已具规模,该供给已充分考虑整个负荷的保障。
压力管道上部斜井100m以上可利用引水隧洞已形成的风、水、电系统;下部斜井58m~分岔管共约303m可利用厂区引水系统近期形成的风、水、电系统;施工仅需随洞挖进度顺接加长即可。
施工通讯与其他施工段方式相同,即采用对讲机无线传呼的方法进行施工联络。
3施工方法及施工程序
3.1施工方法
3.1.1上、下平段等全断面洞挖
压力管道上平段、上弯段;压力管道下弯段、下平段施工采用全断面中部(八孔眼平行内斜掏槽)掏槽爆破、周边光面爆破的施工方法。
施工遇不良地质段可全断面随机支护或正台阶开挖与支护联合实施。
3.1.2斜井段正、反导井及扩挖
压力管道斜井段上部100m拟采用正导井即中下部开挖导井、导洞完成随后斜井光面爆破扩挖的施工方法。
施工出渣采用有轨矿斗车(空间转弯段通过导向轮导向)经卸渣钢平台倒入农用自卸车的出渣方式;压力管道斜井段下部约58m拟采用反导井即中下部开挖导井、导洞完成后即进行斜井段光面爆破扩挖的施工方法。
施工出渣采用人工翻渣至钢溜槽直接溜入农用自卸车的出渣的方式。
正、反井法施工单循环进尺均不超过1.2m。
3.1.3岔管段超短正台阶
岔管段出水口顶部覆盖层埋深较浅,施工预计围岩为Ⅴ类,至下平段未端为Ⅲ类围岩。
施工拟采用超短正台阶的洞挖施工方法与洞口超前锁口和洞内超前中空注浆锚杆、钢支撑以及挂网砼喷护的联合作业方式。
3.2施工程序
3.2.1上、下平段等全断面洞挖
测量放线→钻爆造孔→装药联网→出渣至渣场
3.2.2斜井段正、反导井及扩挖
(1)正导井(上部导洞100m)
测量放线→钻爆造孔→装药联网→人工装渣→矿斗、农用车出渣
(2)反导井(下部导洞58m)
测量放线→钻爆造孔→装药联网→人工翻渣至钢溜槽→农用车出渣
(3)斜井段扩挖
a:
斜井段扩挖(上部导洞100m)
测量放线→光爆造孔→装药联网→人工、机械装渣→矿斗、农用车出渣
b:
斜井段扩挖(下部导洞58m)
测量放线→光爆造孔→装药联网→人工翻渣至钢溜槽→农用车出渣
3.2.3岔管段(按超短正台阶法)
(1)洞口
测量放样→超前锁口锚杆(中空注浆锚杆)造孔→锚杆孔(或锚固剂)注浆→锁口锚杆安装
(2)洞身段
洞内测量放样→超前锚杆→正台阶上部扩挖(20cm)洞挖→边顶拱喷第一层混凝土(5cm)→上拱钢支撑架设→钢支撑横向联系焊接→顶拱随机支护锚杆及钢支撑锁定锚杆施工及焊接→挂钢丝网、顶拱喷第二层砼(5cm)→挂钢丝网、顶拱喷第三层混凝土(5cm)→(洞挖进尺2m时进行拱脚锁定锚杆施工)→拱脚以下开挖→边墙素喷砼(5cm)→钢支撑立柱架设→边墙临时支护(连续素喷二次、挂网一次)(10cm)至→下一循环(循环进尺1.0m)。
4洞挖施工
压力管道在渐变、转弯等断面全断面洞挖施工时,施工应采取较短的洞挖进尺。
本工程除斜井段、岔管段施工方法与压力管道其它施工段不同外,上下平段、上下弯段洞挖大体与引水隧洞施工方法相同,故本节将着重阐述斜井段、岔管段的洞挖施工。
4.1斜井段洞挖施工
斜井段施工方法如上所述(3.1.2)即采用先开挖导井、后进行斜井扩挖的施工方法。
具体如下。
4.1.1斜井段上部正导井洞挖施工
据进度计划二00二年十月中旬进入斜井段上部正导井洞挖施工。
施工前先行作好卸渣钢平台及有轨矿斗车、牵引设备等相关材料的准备和制作工作。
施工时测量在洞中心以下1.60m为圆心,按2.5m的直径放圆。
洞挖施工造孔除二圆重合部位按密间距光面爆破造成孔外,其它辅助孔按正常施工进行。
导洞中心掏槽采用二空孔五星直眼或一空孔四平行直眼掏槽。
导洞施爆一次成型,施工如遇不良地质段应实施随机支护(锚杆或锚杆挂网喷砼等联合支护)。
施工出渣利用人工和有轨矿斗车,经钢架卸渣平台,由农用车通过2#支洞运至指定渣场。
导洞洞挖(含扩挖)爆破设计见(图I)
上部导洞洞挖单循环时间为24h,每循环进尺1.20m。
4.1.2斜井段上部正导井洞挖(按Ⅲ类围岩)爆破设计
斜井段洞挖分二次进行。
先(正、反导井)导井洞挖,待(正、反导井)导井完成后,再实施斜井段扩挖。
导井周边孔(此设计仅考虑Ⅲ类围岩)孔距≤80Cm,洞中部为五星孔眼掏槽。
施工采取小药量,短进尺、微差起爆。
导井(正、反导井)洞挖、斜井扩挖爆破设计见表4—1所示
表4—1导洞(Ⅲ类围岩)开挖爆破参数表
造孔类型
孔数个
孔径mm
孔距m
孔深m
孔斜i
药卷直径mm
不偶合系数
装药密度g/m
堵塞长度m
单响药量kg
单孔药量kg
空孔(I)
2
45
0.20
1.5
平
32
1.4
0
0.3
0
0
掏槽孔(I)
5
45
0.40
1.5
平
32
1.4
1000
0.3
6.0
1.20
辅助孔(I)
5
45
0.78
1.3
平
32
1.4
800
0.3
4.8
0.80
光爆孔(I)
5
45
0.57
1.3
平
25
1.8
200
0.3
2.6
0.52
辅助孔(Ⅱ)
5
45
0.85
2.3
平
32
1.4
600
0.3
6.0
1.20
缓冲孔(Ⅱ)
12
45
0.75
2.3
平
25
1.8
300
0.3
8.4
1.05
光爆孔(Ⅱ)
25
45
0.50
2.3
平
25
1.8
200
0.3
10.5
0.70
注:
掏槽孔、辅助孔为连续装药结构;缓冲孔、光爆孔为间断装药结构;本爆破分两次进行{(I)中部掏槽形成导洞,(Ⅱ)光爆扩挖},导洞爆破设计单耗为2.80kg/m3,斜井扩挖设计单耗为1.35Kg/m3。
装药量、单响根据实际情况调整。
导井(Ⅲ类围岩)施爆掏槽为平行内斜二空孔五星眼掏槽。
4.1.3斜井段下部反导井洞挖施工
反导井施工出渣利用预先加工制作好的钢溜槽,通过人工翻渣至钢溜,经溜槽溜入待后的农用车,再由农用车经岔管、厂房基坑至指定渣场。
如溜渣石渣速度过大,可采取溜槽上部设置防抛隔网,溜槽未端设置缓冲型钢挡板至农用车;也可直接溜入下弯段洞底板,再由侧卸式装载机装渣至渣场。
反导井洞挖爆破设计、爆破设计图、导洞洞挖单循环时间及循环进尺同上。
4.1.4有轨矿斗车、钢溜槽正、反井法施工工艺
1.正井法施工工艺
(1)洞挖不少于10m后进行钢轨和卸渣平台的布置和装安;
(2)小型枕木与导井底部采用φ20钢筋固定(钢筋深入基岩60cm),钢轨安装通过枕木和铁垫板调平;
(3)上弯段、斜井上部设置二~三组导向轮导向
(4)施爆完成后,人工装渣至矿斗,经牵引至卸渣平台卸至农用车车内后运至渣场;
(5)导井施工完后斜井段扩挖,出渣仍可利用此系统进行了出渣施工(加以改造后);
2.反井法施工工艺
(1)钢溜槽随工作面的深入紧随布置,施爆前与工作面跟随最小距离为40m;
(2)钢溜槽纵横向结构通过φ48钢管与导井底部固定(深入基岩35~40cm);
(3)溜槽上部、未端设置隔网和缓冲挡板
(4)造孔、装药、联网等施爆完成后,人工翻渣至溜槽,经溜槽装入农用车的石渣由农用车运至渣场;出渣至工作面,钢溜槽也随之接长;
(5)导井施工完后斜井扩挖,出渣仍可利用钢溜槽进行了出渣施工(加以改造后);
4.1.5导井通风方式
采用混合式通风方式,在距工作面下20m处设抽风机,同时利用贯通的引水隧洞和调压井自然通风和其它通风机辅助向下(正井)向上(反井)压风,以尽快排除工作面上的烟尘。
4.2斜井段扩挖施工
4.2.1斜井段扩挖施工
斜井段的扩挖施工上段自上而下、下段自下而上逐层进行。
施爆后出渣初期(导井口)可直接利用装载机配农用车出渣,当洞挖至一定深度后该坡度不适应上述出渣方式,分别恢复有轨矿斗车和钢溜槽的出渣方式进行出渣。
其它与隧洞施工大致相同。
4.2.2斜井段扩挖爆破设计
斜井段扩挖爆破设计见(4.1.2),斜井扩挖爆破设计图见(图I)
4.3岔管段挂口进洞及洞挖施工
岔管段于二00二年十月十五日左右施工。
岔管段施工先行实施洞脸与洞口的明挖和支护。
据目前厂房揭露土石方地质情况看,进洞前必须作超前锁口锚杆(锚杆为中空注浆锚杆,锚杆直径Ф32,锚杆长5m;上半圆三排、下半圆二排;第一排锚杆与岔洞设计边线距离为60cm,锚杆间、排距80~85cm,各排错开呈梅花型布置)支护,进洞后按超短正台阶法并结合钢支撑(I12.6,每榀间距25~90cm;上拱架为二分之一强圆)或Ф32~36(Ⅱ级钢筋)钢筋等边三角形组合拱架梁(每榀间距15~50cm;上拱架梁为二分之一强圆)、锚杆(Ф32,沿径向支护)、砼喷护(C20)等联合支护的方法和程序进行洞挖施工,当洞挖一定距离可按排挂口砼浇筑施工。
岔管段洞内施工凡需进行上述联合支护必须先行扩挖20cm后迅速支护。
洞口锁口锚杆支护示意图见(图II)
为满足压力钢管进洞安装及运输要求,拟将2#岔洞按4.70×4.70m进行开挖(此断尺寸为最终断面尺寸;1#岔管按20cm进行扩挖,断面尺寸为4.05×4.05m);分岔两处转弯按压力钢管通过最小半径进行洞挖施工(内侧进行适当扩挖)。
5施工质量及安全保证措施
5.1洞挖施工质量保证措施
压力管道为有压过水建筑物,质量控制是该工程成败的关键。
洞挖施工质量控制分两步进行,即开挖与支护施工质量控制。
5.1.1洞挖施工质量控制
无论平洞或是斜洞,其洞挖施工质量控制主要是指开挖形成的洞壁稳定、安全和美观。
不同的是导井开挖不为洞挖最终产品,在成形质量上较其它略低。
而对于二次扩挖和一次洞挖成形的洞室,应保证洞室稳定、安全。
洞挖施工应优先采用控制爆破技术(预裂爆破或光面爆破),特别是在运行和检修不同工况作用下,岩体内部软弱夹层易受侵害并会加剧地质不稳定因素的产生和发展。
因此,施工中更应加强爆破质量控制。
针对此情况和本工程特点,其具体质量控制程序是:
(1)严格按合同及技术要求,申请进行生产性爆破试验,确定爆破施工参数以指导爆破设计。
(2)严格检测火工产品各项性能,定期检查,不合格者应及时退赔或销毁。
(3)严格测量以避免造孔超钻影响形体施工质量。
(4)严格控制钻孔施工质量,及时跟踪不同地质情况下的爆破施工效果,并调整爆破施工设计参数,确保形体质量。
(5)应用科学的测试手段监测爆破震动对洞挖墙面破坏程度,及时调整单响起爆药量,保证洞挖墙面不受爆破震动破坏。
(6)施爆出渣后要时检查并评价爆破施工效果,迅速查明设计、测量、造孔、联网、起爆等因素。
(7)压力管道钻爆成形质量标准:
a.爆后半孔残留率:
强、弱风化岩体(60~80%);弱风化、微新岩体(80~90%);
b.平整度:
相邻孔间不平整度<15cm;
c.爆破裂隙:
孔壁不因爆破出现爆破裂隙,并不致于原生裂隙张开和发展。
(8)压力管道洞挖施爆质量控制程详见(5—1框图)
5.1.2洞挖支护施工质量控制
(1)挂网、砼喷护支护工程质量控制质量控制制见(5—2框图)
(2)原材料质量控制
①严格控制原材料质量,无论是业主的,还是自行采购的,必须有出厂合格证和报告单,并按规定对原材料进行抽样检查,检查结果报监理工程师审查,不合格材料不得适用,或经监理工程师批准降低标准。
②检查原材料的储存是否合理。
(3)围岩基础验收
洞挖围岩揭露后,清理围岩上的松动岩石、悬浮石块,冲洗(吹)干净,提供地质编录和基础终验。
(4)锁口锚杆支护质量控制质量控制程序详见(5—3框图)。
①施工方法科学得当。
锁口锚杆施工必须严格按图施工,并结合实际情认真分析,选择最佳方案进行造成孔。
②选择合格的材料。
锁口锚杆施工用材(Ⅱ级钢筋)必须是经过检验的合格材料。
③严格把握工序质量关。
从造孔到砂浆拌制(或锚固剂)、注浆、锚杆安装直至注浆,每一个环节中的问题均应认真对待且不放过。
压力管道洞挖施爆质量控制程序(5—1框图)
钢筋材料检查
框图5—3
测量放孔
造孔
验孔
锚杆安装
待凝期保护
机械注浆
合格
合格
不合格
不合格
检查
锚杆加工
检查
锚固剂、砂浆
监理工程师验收
框图5—2
取样试验
砼拌和
仓位准备
挂网锚杆施工
基岩基础验收
原材料质量控制
喷砼、养护
终验
初验
复验
5.2洞挖安全保证措施
(1)压力管道工程施工作业安全措施
1施工现场人员根据工种需要和作业性质必须穿着、佩戴劳动保护用品,如安全帽、防尘口罩(钻爆作业者)、绝缘统鞋等,特种作业人员必须佩戴特种劳动保护用品,严禁任何施工人员酒后上岗;
2洞内施工道路交叉地段及不能通视的拐弯处必须安置示警标志,如3#支洞洞口与厂区施工道路等;对于交叉作业地段设置专人警界并配备对讲机等无线传呼设备以保障施工安全。
3洞内汽车运输严格限定行车速度、行车安全距离,下坡不得空挡滑行,严禁上坡地段停车、倒车;
4各机械设备要制定安全操作规程,专人定岗负责,定期对机械进行检修,如果损坏,应立即修复,杜绝因机械固障所带来安全隐患;
5洞内机械作业时,不准任何人在机械的工作回转范围内进行任何工作。
工作前,要先打信号;
6作业带的地下电缆和排水必须查明走向,用明显记号标明;
(2)压力管道工程洞挖钻爆安全措施
1钻爆作业人员必须经过训练和考核,考试合格者,才能上岗,并且建立严格的组织和检查制度;
2捣填炸药,严禁使用铁器。
3放炮必须有专人指挥,事先设立警戒范围,规定警戒时间、信号、标志,并派人员警戒,炮工应撤离足够的安全距离;
4对于瞎炮严禁用掏挖或在原炮眼内重新炸药,应该在距离原来炮眼60厘米以外的地方,另打炮眼;
5瞎炮未经处理完毕前,严禁在该地点进行其它施工作业;
6爆破后及时清除松动危石,发现险情,应果断处理;
7每次循环未使用完的炸药、雷管应及时退库。
(3)压力管道斜井段施工安全措施
①为了准确停车,在斜井段上端和下端及工作面附近均设置电铃和灯光信号;
②为了防止发生矿斗车越轨和过卷事故,绞车上应设置保护装置;
③为了防止钢溜槽各段连接处脱接和钢溜槽于基础连接松动,施工应经常性地检查;
④当正、反井掘进接近贯通(15~20m)时,特别要做好测量工作,准确掌握二者间的距离和岩塞厚度,最后2~3m时,从应上部向下打孔放炮。
6进度计划
本措施计划压力管道洞挖施工范围约456延米,施工安排二支施工队上下相向进行洞挖施工。
上平段施工为2002年10月1日,岔施工为2002年10月15日。
完工之日为2003年6月底。
6.1压力管(0+023~0+414.468)道洞挖施工进度计划
压力管道(0+023~0+414.468)洞挖施工进度计划表6—1
表6—1压力管道洞挖施工进度计划一览表
序号
工程项目
二00二年
二00三年
10
11
12
1
2
3
4
5
6
1
上平段洞挖(全)
12.00
一队
2
上弯段洞挖(全)
18.33
一队
3
正导井洞挖(上)
100.00
一队
4
反导井洞挖(下)
58.00
二队
5
斜井扩挖(上)
100.00
一队
6
斜井扩挖(下)
58.00
二队
7
下弯段洞挖(全)
15.272
二队
8
下平段洞挖(全)
146.408
二队
9
岔管段(1#、2#岔)
41.586
二队
进度计划说明:
正导井于0二年十月十五日、反导井于二00三年三月二十日施工;斜井扩挖需80天完成;正、反导井每天各进尺寸1.2m;斜井上、下段扩挖每天各进尺2.2m
岔管段二00二年十月十日施工。
岔管(管)0+372.881~(管)0+414.468由取水口向内按超短正台阶洞挖(预计约50m),洞挖与支护两天一循环,循环进尺1.0m
7机械设备及劳动力
7.1机械设备计划
主要施工设备计划如下表7—1。
表7—1洞挖主要设备计划表
序号
名称
单位
数量
备注
1
20m3电动空压机
台
2(厂)、1(坝区)
洞挖
2
YT27手风钻
台
5(厂)4(坝)
洞挖与支护
3
锚杆钻机
台
1
管棚造孔
4
0.3m3反铲
台
1
洞挖
装渣、出渣等
5
ZL40侧卸式装载机
台
1
6
ZL50装载机
台
1
7
2T农用自卸车
台
5(厂)2(坝)
8
矿斗车1.20T
台
2
9
绞车3.0T
台
1
10
水泵(15m3/h)
台
8
11
电焊机(20KW)
台
2
钢架平台制安
7.2劳动力计划
根据进度计划及流水作业劳动力组合计算,按施工时段列出本工程计划投入的劳动力人数如下表7—2。
表7—2压力管道劳动力计划表
时段
2002
2003
10
11
12
1
2
3
4
5
6
工作面(个)
3
3
3
2
2
2
1(含清基)
人数
145
145
145
120
120
120
100
100
100
注:
(1)本表主要包括打钻、机械操作、清渣(装渣)、清基等人员
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