2016水工隧洞设计与施工

水工隧洞设计与施工

专业：水利水电建筑工程

指导老师：胡敏辉

班级：水工1303班

姓名：王国烽

学号：1310143

组别：第六组

2015年11月

水工隧洞设计与施工（水工1303第六组）

成员名单

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水工隧洞设计与施工（水工1303第六组）

目录

一、工程概况 (3)

1.1工程简介 (3)

1.2地形及水文条件 (3)

1.2.1地形条件 (3)

1.2.2水文条件 (3)

二、拟定的管理机构 (4)

2.1管理机构结构图 (4)

2.2管理机构主要人员职责 (4)

三、隧洞施工方案 (6)

3.1洞挖施工方案 (6)

3.1.1进出口边坡明挖方案 (6)

3.1.2洞身开挖方案 (6)

3.1.3隧洞混凝土支护方案 (15)

3.1.4隧洞灌浆 (16)

四、控制性工程节点计划 (17)

五、施工总进度计划 (18)

六、质量安全措施 (19)

6.1质量措施 (19)

6.2质量保证体系 (19)

6.3质量保证措施 (19)

6.4安全措施 (27)

七、文明环境保护措施 (30)

6.4安全措施 (30)

6.4安全措施 (31)

八、施工总平面布置图 (33)

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一、工程概况

1.1工程简介

XXX泄洪隧洞位于右岸坡，进口设置检修平板闸门、弧形工作闸门，进水口为岸塔式，基础要求座落在T2b2-4砂泥岩弱风化上，采用短有压进水口形式。隧洞长528m，为直径7.5m的圆形隧洞，进口底板高程499.246m，纵向底坡i=2.4/1000。

隧洞穿越T2b2-4灰色薄至中厚层钙质泥岩夹泥质粉砂岩、砂岩，最大埋深86m，洞线与岩层走向夹角60-70°，属层状、互层状结构，以CⅡ类围岩为主，CⅤ类围岩主要分布于进出口段，成洞条件差。地下水主要赋存于风化带网状裂隙中，洞室围岩透水性微弱，施工中不存在地下水干扰。

岩体成块、碎石镶嵌结构，自稳能力差，总体以CⅡ类岩体为主，进、出口强风化段为CⅤ类围岩（约占隧洞段10%），成洞条件较差。物理力学参数: CⅡ类围岩f=8～10；工程规定工期为28个月（第一年第一季度下旬至第三年第三季度初）。

1.2地形及水文条件

1.2.1地形条件

T2b2-4灰色薄至中厚层钙质泥岩夹泥质粉砂岩、砂岩，最大埋深86m，洞线与岩层走向夹角60-70°，属层状、互层状结构，以CⅡ类围岩为主，CⅤ类围岩主要分布于进出口段，成洞条件差。

1.2.2水文条件

地下水主要赋存于风化带网状裂隙中，洞室围岩透水性微弱，施工中不存在地下水干扰。

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二、 拟定组织管理机构

2.1管理机构结构图

图一：管理机构结构图

2.2管理机构主要人员职责

项目经理部的主要职责是对本标段工程实施全面组织指挥，负责本标段总体施工进度计划的落实和安全、质量的管理；负责与业主、设计、监理单位及地方政府各部门之间的联系、沟通，确保工程顺利进行，代表我单位全面履行施工合同和对甲方的承诺。

(1)项目经理：项目经理是本工程的被授权人，全面负责本工程的组织、实施、协调、管理和监控，负责本工程的各种资源配置，确保管理体系在本工程的持续有效运行。

(2)项目总工程师：负责本工程的技术管理、工程施工质量、计量测试工作，指导全体工程技术人员有效地开展技术工作。负责组织本工程的施工方案、施工组织设计、本工程质量计划编制和实施，解决施工中的关键技术和重大技术难题，组织制定质量通病的预防和纠正措施，负责新技术、新工艺、新设备、新材料以及先进技术成果在本工程上的推广应用。负责技术资料的管理工作，组织竣工资料的编制和移交。

(3)工程技术部：负责本工程施工过程的控制，制定施工技术管理办法，负责编制实施性施工组织设计和各项工程的施工方案和技术交底，并解决施工中遇到的一般技术问题。根据工程特点，组织推广应用新技术、新工艺、新设备、新

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材料等四新技术成果，参与编制竣工资料和技术总结。

(4)质量检查部：负责根据公司的质量方针和本工程的质量目标，编制项目质量管理手册和程序文件。制定质量管理办法和质量规划，负责质量管理工作，行使质量监督职能。负责工程施工质量的检查、监督、评定和验收。负责本工程的全面质量管理，组织项目的QC小组活动。

(5)安全环保部：负责本工程的安全环保管理。负责制定安全环保生产目标、安全环保管理办法、安全环保生产计划、安全环保保证措施、安全环保检查制度，针对施工特点制定。

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三、隧洞施工方案

3.1洞挖施工方案

3.1.1进出口边坡明挖方案

（1）洞口开完方法：首先布设满足规范设计要求的高等级测量控制网，确保贯通精度高于规范与验收标准，高程点进行全面复测，确保控制点的准确，并通过对隧道进出口控制点的联测，确保贯通误差满足要求，洞口开挖按照设计要求施工，自上而下分层进行刷坡和防护，分层高度两米。根据实际情况，对于土质和破碎的岩石边坡采取挖掘机开挖配合人工刷坡，石质边坡以松动控制爆破为主，坡面部采用光面爆破，以保持坡面平顺完整和减少对围岩的扰动，局部爆破困难地段采用人工风镐刷坡。

（2）隧道进洞口边仰坡的开挖防护，为保证边、仰坡的稳定和防止地表水影响洞口的稳定，分层刷坡后要及时对坡面进行防护，此工程采用锚、网、喷结合的加固防护措施。边坡开挖按设计开挖线自上而下分台阶进行，采用直径为42mm的手风钻或潜孔钻机爆破，为减少对岩体的破坏和保证开挖规格，采用预裂爆破或预留保护层。预留保护层按光面爆破进行开挖。根据地形条件设置出渣运输道。边坡支护或加固随着开挖分层进行，并按设计要求做好坡顶和各台阶的排水系统。

（3）所需设备：20t自卸汽车、反铲挖掘机、装载机。

3.1.2洞身开挖方案

(1)开挖方式确定

此工程采用全断面开挖法，因为地质条件较好，围岩坚固稳定，不需要零时支护，仅需要局部支护的大小断面平洞中，有完善的机械设备，均可采用全断面开挖方法。选择设备YT-25风钻8台。

(2)爆破技术要求

在连接导火索和火雷管时，必须在专用的房内加工，房内不准有明火和电气.金属设备等，无关人员不得入内。

装药要用木竹棒轻塞，严禁用力抵入和使用金属棒捣实，禁止使用冻结或半融化的硝化甘油炸药。

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爆破工程，必须严格按照经爆破工作领导人或主管部门批准后的单项安全技术方案施工。

图二：爆破设计流程图

放炮必须有专人指挥，事先应设立警戒范围，规定警戒时间，信号标志.并派出警戒人员，过路行人.船只.车辆全部避入安全地点后方准起爆，警报解除后方可放行，道路必须通畅。

(3)爆破炮孔布置图

图三：爆破炮孔布置图

(4)爆破类炮孔的爆破系数 炮眼数目

本工程采用直径为42mm 的YT-25风钻8台，则炮孔直径为45mm ，对于孔径小于50mm

的孔，采用浅孔爆破法，炮孔布置为交错梅花形，依次逐排起爆，炮

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孔排距b=(0.8-1.2)W,同时起爆多个炮孔应采用电力起爆或导爆索起爆。采用二号硝铵炸药。

隧洞长528m ，直径7.5m ，进出口强风化段为CVI 类岩，约占隧洞段10％，则CII 类围岩占；528-60=468m 洞挖总工期14个月，

CII 类围岩每循环进尺2.5m 因为CII 类围岩岩体坚固，为了达到施工进度要求和施工安全技术。 CVI 类围岩每循环进尺0.8m 因为CV 岩体松软成洞条件差，所以

手风钻直径42mm 炮孔直径45mm 最小抵抗线W=（7-20）D=675mm 炮孔间距a=(0.6-0.8)w=540m,

炮眼数目N ，按下式计算： N ＝q ×s/r η

式中：q ——炸药单耗量，取q=1.3kg ／m S ——开挖面积，S 二44.15m2

R ——每米长度炸药的重量，2号岩石销铵炸药r=0.8kg ／m η——炮眼装药系数，取η=0.7

经计算，N=90，光面爆破需多增加周边孔12个，共计102个孔 每个炮眼的装药量 回填灌浆 （1）掏槽眼 Q 1=η×L×r

式中：η——炮眼装药系数，取η＝0．8 L ——眼深，L=3m

r ——每米长度炸药量，r ＝0.85kg ／m 经计算Q 1=2.04取Q 1=2kg （2）辅助眼

Q 2=η×L ×r=0.85x1x0.8=0.68kg 取Q 2=1kg 固结灌浆 （1）掏槽眼 Q 1=η×L×r

式中：η——炮眼装药系数，取η＝0．8 L ——眼深，L=2.5m

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r ——每米长度炸药量，r ＝0.85kg ／m 经计算Q 1=1.7取Q 1=2kg （2）辅助眼

Q 2=η×L ×r=0.85x0.8x0.8=0.5kg 取Q 2=1kg

针对各类岩石初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数

周边孔间距a=（15～10）d=（15～10）x45mm ＝675～450mm 密集系数m=a ／W=0.5～2.0, 最小抵抗线W ＝315～900。

光面爆破参数

光面爆破宜采用细药卷，起爆时注意以下事项： （l ）周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果；

（2）对起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆底孔，周边孔最后起爆；

（3）周边孔的底孔应该装一个φ32毫米药卷，以克服岩体挟制作用； （4）为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果。

每一类型炮孔深度

CII 类围岩炮孔深度3.0m CVI 类围岩炮孔深度1.0m

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隧洞开挖爆破参数表（CVI类围岩）

隧洞开挖爆破参数表（CII类围岩）

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装药结构图

(5)排烟除危

地下工程施工的辅助作业有通风，防尘，消烟，排水，照明和风水电供应等工作，做好这些辅助作业，可以改善施工人员工作环境，加快进度。

1.通风，防尘及消烟

通风，防尘及消烟的目的是为了排除因钻孔，爆破，装岩，内燃机尾等原因产生的有害气体和岩尘含量，及时供给工作面充足的新鲜空气，改善洞室内的温度，湿度和气流速度，使之符合洞室施工卫生要求。

1）通风方式：洞内通风有自然通风和机械通风两种，自然通风只适用洞长小于40m的短洞。一般多采用机械通风，其基本形式有压入式，吸入式和混合式三种。本工程选用混合式通风。

压入式通风是将新鲜空气通过风管直接送到工作面，混浊空气由洞身排至洞外，其优点是工作面很快获得新鲜空气，缺点是混浊空气容易扩散至整个洞室。风管端部布置离工作面不宜超过6sm（s为开挖面积㎡）。吸入式通风是通过风管将工作面的混浊空气吸走并排出至洞外，新鲜空气有洞口流入洞内。其优点是工作面混浊空气较快的被吸出，但新鲜空气流入较缓慢；混合式通风是在爆破后排烟用吸出式，经常性通风用压入式，充分发挥上述两种方式的优点。

(6)出渣方案

⑴将开挖的石碴迅速装车运出洞外，是提高隧道掘进速度的重要环节。该项作业往往占全部开挖作业时间30%左右，控制着隧道的施工速度。因此，正确选择并准备足够的装碴运输方案，维修好线路，减少相互干扰，提高装碴效率是加快隧道施工速度，尤其是加快长大隧道施工速度的关键。本隧道主线断面较大，

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洞内能够设置单车道出碴运输道路，故一般情况下不需要设置专门的会车道或避车洞。采用无轨运输，不需要铺设复杂的运输轨道，具有运输速度快，管理工作简单、配套设备少等特点。但由于内燃机排放大量废气，对洞内空气污染较为严重，尤其在长大隧道中使用，需要有强大的通风设施。

⑵运输作业

在隧道施工中，选用车身较短，车斗容量大，转弯半径小，车体坚固，轮胎耐磨、配有废气装置、并能双向驾驶的自卸汽车，以增加运行中的灵活性，避免洞内回车和减轻对洞内空气的污染。

⑶调车作业

由于无轨运输采用的装碴、运输设备都是自配动力，属自行式，其调车作业主要是解决回车，错车和装碴场地问题。

①装碴采用挖掘机配合轮式装载机，运输采用带净化装置的柴油自卸汽车。

②施工中建立运输调度，根据施工进度编制运输计划，统一指挥，提高运输效率。

③运输线路应设专人按标准要求进行维修和养护，使其经常处于良好状态，线路两侧的废碴和杂物应随时清除。

④运输道路与仰拱、底板混凝土结合施工，并做好排水及路面的维修工作。

⑤施工作业地段的行车速度不得大于15km/h，成洞地段不得大于25km/h。

⑥严禁使用汽油的机械进入隧道，内燃机械采用尾气净化装置并加强通风。

⑦隧道内的运输道路应配备与施工方法、运输车辆相适应的跨越设备，并设置信号、标志予以警示，运输车辆不得对已施工的结构造成破坏、损伤。

⑧所需设备：隧道装载机、20t自卸汽车

(7)喷锚支护

一、工艺原理锚喷支护就是当隧道周围围跟边坡岩石承载能力不足，需提高围岩自身承载能力时，采取联合支护形式，形成长期稳定的支护结构体系。锚喷支护的最大优点；及时性、与围岩密贴性、早强、柔性。锚喷支护就是应用新奥法原理；即：运用各种手段（开挖方法、支护及地层预处理等）控制围岩变形，最大限度地保护和调动围岩的承载能力。

二、施工工艺及操作要点

A、锚杆施工工艺及操作要点

原材料备制①锚杆材料：本工程采用20 HB335钢筋，钢筋直径Φ22㎜，采

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用锚固剂。

三、喷射砼作业

①混合料的备制

a. 混合时，各种材料应按配合比准确称量；

b. 采用强制式密封搅拌，时间不少于90秒；

②机具就位

机具安装在围岩稳定地段，保证输送线路通畅。未上料前，先进行砼喷射机试运转：开启高压风及高压水，如喷嘴风压正常喷出的风水呈雾状，如喷嘴风压不足，可能出料口堵塞，如喷嘴不出风，则可能输料管堵塞。有故障及时排除，待喷射机运转正常后才能进行喷射作业。

③喷射砼作业要点

a、喷前应用高压风或高压水清洗岩面，将附着在岩面上的粉尘、硝屑冲洗干净，以保证砼与岩面粘结牢固。若用高压水清洗会引起岩面软化时，只能用高压风清扫岩面杂物（视地质情况而定）；

b、严格掌握规定的速凝剂掺量，并添加均匀；

c、喷射机工作风压一般控制在0.2～0.4MPa；

d、喷射手严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象；

e、喷嘴的方向应与受喷岩面垂直，喷嘴与受喷岩面距离保持在0.6～1.0米范围；

f、喷嘴移动轨迹应因地制宜，横条、竖条、圆圈等应交替使用，移动速度要慢，让砼“堆”起来，有了一定厚度再移开，然后逐块扩大其喷射范围；

g、喷射顺序一般采用先下后上，先墙后拱；

h、一次喷射厚度一般拱部为3～5㎝，边墙为6～8㎝；

i、凹凸不平时应先将凹处喷平，按正常顺序喷射，以减少回弹；

j、有钢筋网时，宜使喷嘴靠近钢筋，喷射角度也可适当偏一些，喷射砼应覆盖钢筋；

k、有钢架时，钢架与围岩间隙必须以喷射砼充填密实，喷射砼应将钢架覆盖，并应由两侧拱脚向上喷射；

l、喷完或间歇时，喷嘴应向低处放置，一工班结束，要拆开喷头，取出水环，用水清洗干净，疏通水眼，以备下一班使用。喷完后，喷射机具均应清洗、保养，以保证机具处于完好状态。

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④喷射砼的工艺参数：

a、工作风压：一般为0.2～0.4MPa；

b、喷射角度与喷射距离喷射料束与受喷面垂直时，回弹量最小；喷头与受喷面距离一般宜保持在0.6～1.0m；

c、一次喷射砼的厚度：一般拱部为3～5㎝，边墙为6～8㎝；

d、水灰比：喷射手应把水灰比控制在0.4～0.45，使喷层平整光滑，无干斑或滑移流淌现象

e、两次喷射的间隔：两层砼的喷射时间间隔太短，会由于前一层砼未达到强度而拉裂坠落，间隔时间过长，又会影响施工效率，较合理的间隔时间是前一层砼终凝，并达到一定强度后再复喷，一般可在20分钟以后进行。

f、养护（干燥处）：喷射砼由于喷层内外部分干燥条件有异，必须进行养护，《规则》规定：喷射砼终凝后两小时起即开始养护，养护不得少于7天。

g、水压：喷头处水压控制在0.15～0.2MPa；

h、速凝剂：掌握规定的掺量，并添加均匀

(8)爆破作业循环图

表5-2隧洞爆破作业循环时间表（II类岩石）

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表5-2隧洞爆破作业循环时间表（VI 类岩石）

3.1.3隧洞混凝土支护方案

(1)施工流程图

(2)分块分段

水工隧洞较长，纵向需要分段进行浇筑，分段长度根据围岩约束特性，隧洞断面大小，混凝土浇筑能力和模版结构型式等因素确定。当结构上设有永久伸缩缝时，可利用结构永久缝分段；当结构永久缝间距过大或无永久缝时，可设施工缝分段，并做好施工缝的处理。

平洞衬砌的分段长度主要是考虑一下因素：

1）当结构上有永久伸缩缝时，可以利用永久缝分段，当永久缝间距过大或无永久缝时，应设施工分缝分段，分段长度一般4~18m 为宜，本工程分段长度为12m 。

2）衬砌的分段长度，应考虑隧洞的用途，非水工隧洞分段长度主要根据施工能力确定。

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3）对于引水隧洞，若有较高防渗要求时，分段长度一般9~12m 为宜，本工程选用10m ；如果采用光面跑破或预裂跑破，洞壁比较平整，降低了围岩对衬砌的约束作用，分段长度也可适当增加。

4）当采用双层钢筋混凝土衬砌，分段可以适当延长。

5）在隧洞围岩条件显著变化段和结构段面变化段，应设伸缩缝，并以此作为分段界限。

6）按照施工安全的要求，确定衬砌长度。如围岩稳定，分段长度可以长一些，但应注意匿岩对衬砌的约束力；若围岩不稳定，开挖后要求尽快衬砌时，从施工安全出发，不允许分段太长。

(3)混凝土运输方案

混凝土运输采用混凝土罐车和混凝土泵车搭配使用。模板采用钢模台车 (4)封拱方案

1)当混凝土浇筑到拱顶处时，撤出工人和浇筑设备，封闭出入；

2)增大混凝土塌落度，同时加大混凝土泵的输送速度，保证仓内混凝土的连续供应；

3)通气管开始漏浆，说明拱顶处已经填满，可停止运输混凝土，将尾管上包住预留孔眼的铁箍去掉，在孔眼中插入钢筋，防止混凝土下落，然后拆除混凝土导管；

4)拱顶拆模后，将露在外面的导管用氧气割去，并用砂浆抹平。 3.1.4隧洞灌浆

（1)施工流程图

图四：回填灌浆施工流程图

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图五：固结灌浆施工流程图

（2）技术要求

隧洞灌浆必须严格按照先脱空回填灌浆,后岩石固结灌浆.最后刚钢衬接触灌浆的施工顺序进行。其中脱空回填灌浆应在衬砌混凝土达到70%设计强度后进行；岩石固结灌浆应在该部位的脱空回填灌浆结束7天后进行；钢衬接触灌浆则在该部位的脱空回填灌浆和岩石固结灌浆都完成且衬砌混凝土浇筑60天后进行。

图六：固结灌浆结构图

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四、控制性工程节点计划

（1）开工日期2015年12月

（2）进洞时间2016年3月

（3）贯通时间2017年4月

（4）衬砌时间2016年6月

（5）结束时间2017年9月

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五、施工总进度计划

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