摘要:介绍了云南省牛栏江-滇池补水工程中大公山输水隧洞跨越大型地下暗河的处理措施。通过详细的水文地质调查及示踪试验,摸清了暗河的形态及其与隧洞的空间关系。在此基础上,通过适当的围岩加固措施,于暗河两端修建施工桥台,采取简支整体箱梁结构的方式跨越暗河。工程实践表明,该方案具有结构型式简单、节约工期等优点,且避免了对原暗河水文环境的破坏。

摘要:导流隧洞位于右岸单薄山体中部,隧洞全长118.90m(其中隧洞段长约84.2m),进口高程763.0m,出口高程758.0m,为无压隧洞,断面为城门洞型,开挖断面直径6m×6m,衬砌后断面直径5m×5m。导流隧洞施工内容包括开挖、支护和衬砌。
关键词:导流隧洞,施工

水利工程输水隧洞施工技术探索

关键词:岩溶;发育特征;输水隧洞;暗河;牛栏江-滇池补水工程

导流隧洞位于右岸单薄山体中部,隧洞全长118.90m(其中隧洞段长约84.2m),进口高程763.0m,出口高程758.0m,为无压隧洞,断面为城门洞型,开挖断面直径6m×6m,衬砌后断面直径5m×5m。导流隧洞施工内容包括开挖、支护和衬砌。隧洞进口为切向坡,地形坡度40º-50º,覆盖层厚0.5m-3m,为砂卵石、坡积粘土及岸坡崩塌块石混杂堆积。强风化厚度2m-3m,自然边坡及开挖边坡均属稳定。出口为切向坡,地形坡度30°-40°,覆盖层厚2m-4.5m,为残坡积粘土夹块石。强风化厚度7m-10m,自然边坡基本稳定,开挖边坡稳定性差,需护坡处理并强支护进洞。洞室围岩为T2b1灰色薄至中厚层钙质石英砂岩与泥岩不等厚互层,最大埋深43m,洞线与岩层走向夹角0º-30º,属层状、互层结构,以Ⅲ类围岩为主Ⅳ、Ⅴ类围岩分布于进出口段,总体具备成洞条件。围岩透水性小,施工中不存在地下水干扰。隧洞出口覆盖层及强风化深度较大,必须加强洞脸边坡支护后方宜洞挖。河床基岩抗冲刷能力差,需适当进行抗冲刷保护。

时间:2017-04-26 06:04点击: 次来源:网络作者:admin评论:- 小 + 大

中图法分类号: TV672文献标志码: A 文章编号: 1001-4179 12-0056-03

导流洞施工措施.doc

水利工程施工建设过程中输水隧洞的施工技术十分的重要.为有效的提高水利工程施工建设的质量,必须加强对输水隧洞的施工技术的有效提高。下面是小编搜集整理的相关内容的论文,欢迎大家阅读参考。

1工程概述

摘要:水利工程是一项利国利民的建设措施,能够起到很好的社会效益和生态效益。水利工程中有很多施工项目,其中涉及到的施工技术也比较复杂,文章针对现代水利工程的隧洞施工技术,进行隧洞开挖以及衬砌等等施工要点的研究,提出正确的问题解决措施,做好围岩的前期监测和施工工作,这样才能让水利工程施工得到更好的进展,有更多的技术支撑。基于此,文章对水利工程输水隧洞施工技术进行研究和分析。

大公山输水隧洞是牛栏江-滇池补水工程输水线路中第二长的隧洞,全长27.23
km,设计纵坡i =0.05%。开挖断面尺寸为5.3 m×5.75
m(宽×高)的城门洞形。衬砌断面采用底拱半径4 m、侧底拱半径6 m、顶拱半径2
m的标准马蹄形。

关键词:水利工程;输水;隧洞;施工技术;分析

大公山隧洞顺山势布置,地形地貌为构造侵蚀中山地貌,山体走向北北东,沿线地面高程在1
913~2 225
m,地形坡度15°~30°。隧洞前半段西侧分布有雀吃沟伏流、三起三落伏流、魏所河伏流和潘所海伏流。

前言

在隧洞掘进至桩号6 +
311.976时,揭露一条地下暗河,其通道位于隧洞底板以下。水文地质调查和示踪试验结果,基本确定该暗河为魏所河伏流。

水利工程的建设在各个地方都有存在,并且也迎来了全新的发展局面,但是面临的考验和挑战也非常多。水利工程主要目的就是进行输水,在输水工作中要经过隧洞,那么隧洞的开挖和建设就能够促进工程项目更好的落实,在此过程中也要引起施工单位的重视,让隧洞开挖的难度缩小,保证施工质量。以下从某工程的具体情况出发,对水利工程的隧洞施工技术进行全面的分析和研究。

2暗河发育特征

一、工程的基本概况

2.1形态和规模

越南山罗省南化二期水电项目位于越南山罗省顺州县芒盘乡,工程主要由混凝土重力坝、坝后式厂房和升压开关站组成,总装机容量8000kW。

水文地质调查和示踪试验揭示,暗河源头为金所盆地魏所河,入口高程1 978
m,距隧洞轴线垂直距离约1.7 km。暗河出口位于三月三水库北侧岩溶泉,高程1
902 m,入口与出口直线距离约3.8 km。暗河与隧洞交叉部位的隧洞底板高程为1
950.12 m,暗河水面高程为1 940.50 m,隧洞埋深约105 m。

二、水利工程隧洞开挖施工技术分析

已揭露区域的暗河溶洞高度最高约16 m,宽度一般为10 m,最宽达15
m,过隧洞段溶洞宽度为12~13m,高度为13~6.5
m(右壁到左壁溶洞高度逐步降低,右壁-中线已连通隧洞底板,中线-左壁有1~3.5
m厚的基岩)。隧洞掌子面中线左侧与暗河溶洞顶部连通,右侧底板围岩厚度约0.4~0.8
m。

在隧洞施工开挖的过程中,需要按照施工的具体情况进行施工开挖技术的选择,这样也才能让施工进度更快,以此更好地保障开挖的质量,以免在隧洞开挖过程中出现某种问题。选择开挖施工技术的同时,需要对隧洞中的岩石类型以及断面等进行分析和充分的了解,在实际的水利工程隧洞开挖的过程中有两种方式,具体可以从以下进行细致的研究。

暗河溶洞基本沿岩层走向发育,总体方向约S40°E,与隧洞轴线交角约70°,暗河流向自NW向SE。暗河上游的可见长度约为150
m,河床坡降约1%;暗河下游的可见长度约200 m,前100
m河床坡降约2%~3%,局部有0.5 m跌水,后100
m河床坡降约为5%,水流快速进入约1
m宽的狭窄通道。经测量,枯期暗河流量约1.5 m3/s。

2.1全断面开挖的方式

2.2工程地质特征

这种开挖技术主要是在围岩比较好的隧洞施工中使用,弱势围岩的岩石质地非常硬,那么就可以使用钻爆的形式促使隧洞的形成,随后采取支护措施。全断面开挖施工的主要特点就是能够提升水利工程施工的效率,在一定的施工质量支撑下减少施工的周期。在此目的和背景下,组织完善的施工方案,以此让施工技术更加清晰,避免因为交叉施工出现更多的问题,这些施工方式受到影响和干扰。

暗河与隧洞交叉区域位于向斜南西端和一条断层之间,沿线出露地层岩性为阳新群的灰岩夹白云岩,二迭系下统梁山组石英砂岩、粉砂岩、页岩夹煤层及石炭系中统的灰岩,坚硬和软岩约各占一半,岩层走向与隧洞轴向夹角小。岩溶岩体破碎,呈碎裂状,稳定性总体较差。暗河溶洞基岩地层岩性为石灰系中上统灰岩,岩层产状N20°W,SW∠30°。

导洞开挖方式和全断面的开挖方式有一定的不同之处,需要在水利工程隧洞的断面上进行施工建设,然后按照具体的设计方案,按照实际的施工样式进行具体尺寸和形状的分析。此种开挖技术使用上的优势是非常灵活,还能够对施工前方的地质情况进行更深入的了解,以此促进隧洞排水工作的有效进行,同时还能够为隧洞通风也提供更多的便捷。导洞开挖的形式会让爆破施工的效果更佳突出。

暗河与隧洞交叉处的河床中堆积有较厚的巨石、块石、砂卵石,推测厚度大于5
m,两岸为淤积黏土、粉细砂,最高点接近溶洞两边顶部,厚度约15
m。溶洞内局部坍塌严重,上游河床内有3处新近坍塌的巨石、块石堆积物。

三、测量放样和竖井开挖技术分析

3工程措施

水利工程隧洞可以使用回填灌浆的施工措施,在施工过程中要进行测量放样,放样主要是施工人员按照输水隧洞在结构上的样式和特点进行优化设计,进行施工放样,以此确定放样的精准程度。在设计精度上要按照三等边角的形式,每一个精度指标都需要从等边角网的设计要求出发,角的测量误差也要尽量保持在1.40s以内。在文中所论述的工程项目当中,放样工作需要施工人员在隧洞中安装一个类型为JZB-600类型的激光指向标仪器,使用此项激光指向仪,能够对隧洞的整体进行了解和观察,然后再进行放样。隧洞的内部导线在安装时要从两个方面考虑,一个是施工导线,一个是基本导线。在这样的情况下,把施工导线之间的点都相应的控制在100~200m之间,导线之间的长度也控制在300m或者400m之间,这样才能让导线点的具体安置更加完善。

3.1处理原则

3.2竖井开挖和爆破工作

根据暗河的发育特点,结合隧洞穿越暗河段水文及工程地质条件,拟定工程处理的基本原则如下。

竖井开挖使用挖掘机进行,同时伴有专业的操作人员对挖掘机井口位置的残土进行开挖。要想保障井口开挖过程中的安全性就需要使用大约为3m长度的锚杆,使用C20样式的混凝土做好支护工作,并且使用钢筋网,装120a的钢做好支撑。方式为从上到下。完成这些作业以后,再利用手风钻做好钻孔工作,卷杨机做好吊篮的出渣工作,以此来确定一个1.50m×1.50m的分层开挖。在竖井开挖以后还要进行钻孔作业,施工人员在进行钻孔的过程中需要按照钻孔爆破的主要设计进行,在图纸的设计基础上,做好钻孔工作,保障钻孔的基本效率和施工的基本效率,以此让钻孔审查更加规范,每一个钻孔之间的偏差也能够保持在一定的差异范围之内。随后是装药爆破工作,装药爆破一般都是按照钻孔爆破的指数和参数,严格的做好此方面的作业。炸药的选择也是选择一些乳化炸药,爆破孔选择的是33mm左右的炸药卷,连续进行炸药的装填。在崩落孔的周围,炸药卷的直径要小一些,一般为25mm左右即可,此处的炸药要间断性的装填。在装药工作完成以后,相关技术人员需要对每一块的分地进行检查和分析,一方面连接好爆炸网络,一方面将工作面上的材料做好清退工作,放置在相对安全的位置,只有材料全部被撤退以后才能进行引爆工作。通风散烟工作,在爆破完成以后,爆破点会发出一定的气流和白烟,施工人员使用强动力的轴流风机进行通风散烟工作,然后在开挖的爆破点上撒上一些水,减少灰尘的堆积。

对隧洞和暗河的相对关系进行准确的勘测调查,充分考虑工程的不可逆转性,采取全面处理、不留后患的工程措施;

四、洞身的支护技术

尽可能避免对围岩原始应力状态造成影响,并在利用围岩本身稳定性的基础上,采取一定的措施提高围岩强度;

水利工程隧洞回填施工过程中主要是使用断面的衬彻施工技术,有时也会使用开挖完成永久支护的方式。两种方式各有优势,以下进行详细的研究和分析。在衬彻支护工作中,开挖时,如果遇到了岩石以及断面不是非常稳定的情况就需要使用随机锚杆的方式或者是超前锚杆的方式进行工程的支护,一直到开挖断面能够向着前方的方向推进,再使用永久的支护作业方式。永久支护中有两种方式,一个是锚喷支护,一个是衬砌混凝土。锚喷支护从岩石的种类出发进行分析和研究,了解岩石的原理和属性,施工分为不同的进度阶段。第一,从不同的工作面入手分析,进行隧洞入口的组织,混凝土的喷射以及更多的平行流水作业。第二,按照开挖的深度,做好分阶段性的施工作业。水利工程的每一项施工措施都需要现场监督管理,一般都是按照隧洞围岩的设计参数以及其中的稳定性进行施工方式方法的研究,做好合理性的施工方案,以此更好地提升施工的质量和施工的效率。施工技术的使用需要进行施工检验,检验所得到的数据信息也要反馈给施工的管理人员,这样才能让施工更加完善,及时发现施工中存在的重点问题,以此能够在短的时间内进行漏洞的弥补,以免存在更大的安全隐患。本次水利工程隧洞施工中组织了专业的监测人员和监测团队,对工程的质地以及周边的围岩情况和支护裂缝等等基本情况作了分析和观察。主要是按照测点的埋设以及日常的数据测量和数据处理进行的测量结果分析,以此保障隧洞的各项回填工作、爆破工作等都能够更加高效,都能够让现场施工更具有安全性。

工程措施应不侵占原暗河溶洞断面,或不改变暗河的现状过流能力。

五、洞身施工和灌浆

3.2方案比选

钻孔和灌浆是衬砌阶段中两个必不可少的内容,其中的排水孔以及钻孔灌浆也需要做好多方面的检查工作。这也是本次施工中主要注意的点,尽管施工量不是非常多,位置上也不是非常集中,但是越是分散越需要多方面的研究,避免给后续施工带来多种困难和问题。此工程中选择是分散式的制浆站,制浆工作要和前期工程的设计方案相符合,并且在灌浆泵和搅拌桶中放置一个能够震动的筛,以此对灌浆的浆液进行筛选和区分。

根据基本处理原则,初步拟定两个技术方案。

六、结语

方案一。因隧洞施工采用“新奥法”,拟在开挖期内搭设临时便桥跨过暗河顶部,衬砌时按简支整体箱梁结构设计,并适当提高钢筋混凝土结构设计参数。

综上所述,文章对水利工程输水隧洞施工技术分析、其中主要内容对工程的基本概况进行的分析,随后水利工程隧洞开挖施工技术分析、测量放样和竖井开挖技术分析、后对洞身的支护技术进行了阐述。希望文章的建议能够促进水利工程输水隧洞施工技术的完善,让各项施工措施得到更好的运用。

方案二。在隧洞与暗河交叉点后退20 m的位置(桩号6 +
331.976)对隧洞轴线进行调整,向东侧偏移5~8
m,选择从暗河顶部围岩覆盖较厚的区域穿过。

参考文献

经分析,认为方案二因暗河周边围岩条件差,溶蚀裂隙发育,改线后也很难保证隧洞在穿越暗河段开挖时下部围岩的稳定,仍然可能会造成坍塌连通暗河溶洞顶部,风险较大。方案一虽然采取的技术措施较为复杂,但处理过程可预见、结构安全可控,风险较小。最终选定方案一[1-3]。

[1]沙特提古丽•阿不都拉洪.水利工程隧洞施工坍塌的分析及处理[J].建筑工程技术与设计,2015,11:987-987,1118.

3.3开挖期临时加固方案

[2]马凌.关于水利工程隧洞施工中出现塌方问题的分析[J].商品与质量,2015,22:319.

从掌子面右侧2.5
m处(下部围岩厚度约1m)用小导坑方式向前掘进至暗河对岸,并在对岸开挖净深4
m、高度2.5
m的作业平台。采用“弱爆破、短进尺”的方式开挖。每次爆破并排险清渣完成后,立即对新鲜岩面进行加强支护,具体措施为:全断面挂Φ6.5@200
mm×200 mm钢筋网,喷射C20混凝土厚100 mm,同时设置间排距为1.5 m×1.5
m的砂浆锚杆(Φ22,L = 3 m)。

通过开挖掘进时对围岩完整性的判断以及所采取的加强支护措施,确保对岸作业平台能够作为施工便桥桥台使用,并具备永久使用的整体稳定性。

暗河溶洞揭露处的隧洞底板围岩较为单薄。为提高暗河围岩稳定性,在洞轴线两侧各7.5
m范围内对暗河顶部和左右两壁进行加固。具体措施为:全断面挂Φ6.5@ 200
mm×200 mm钢筋网,喷射150 mm厚C20混凝土,同时设置间排距为1.5 m×1.5
m的砂浆锚杆(Φ22,L = 3 m),锚杆尽量垂直于岩体节理面。

另外,还在开挖期内设置临时变形监测断面,通过监测结果拟定后期混凝土衬砌技术参数。

施工便桥采用I32b工字钢搭设,长12 m,间距25 cm,隧洞上游平台搭设长度为3
m,下游平台搭设长度为4 m,中部暗河顶空腔区域5
m。为加强便桥支撑端的整体受力,使支点处受力状况由线状转化为面状,在两个桥台底板先行铺设钢板,钢板宽4
m,纵向长2.2 m,厚20
mm。同时,在桥底增设横梁,以加强便桥的整体连接和稳定性,横梁为I32b工字钢,长5
m,间距1.5 m。便桥上部铺设厚2 cm的钢板,钢板上满铺枕木,再回填10
cm厚碎石垫层作为桥面。

对桥梁进行结构强度计算表明,工字钢主梁的抗弯、抗剪能力及整体挠度均满足规范要求,满足开挖期内机械设备安全运行要求(按最重为17
t的出渣车考虑)。

3.4永久衬砌处理方案

开挖期间的安全监测未发现两处桥台位移变形,暗河两侧围岩较为完整稳定,结合地质勘探结果,确定了永久衬砌处理方案,见图1。

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