水利隧道工程施工组织设计

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水利隧道工程施工组织设计

本招标工程项目为SX省定SXXZD水电站工程项目,XZD水电站位于定SXXZKH乡XZD村的XZ河干流上,开发规划为梯级开发第四级,引水渠首与XZKH水电站尾水衔接,拦蓄工程即上XZH电站调蓄库,总库容288m3,发电调节库容193m3。该电站等别为V等,工程布置为利用引水涵洞从XZKH水电站尾水渠引水,进入1#隧洞,经过明渠进入2#隧洞,再进入2#涵洞,经过明渠进入3#隧洞,出口后经渐变段进入压力池,压力钢管由单根变为4根,进入厂房,出水后进入尾水渠至下游河道。

定SXXZD水电站工程土建03标为XZD水电站3号隧洞工程,洞长564.793m。桩号为3+304.87~3+870.11,处于扫峪沟至野月沟之间XZ河左岸岩体中。

安全文明施工方案(合订本).新1.2水文气象和工程地质

定SX属温带季风气候,受极地大陆所团和副热带海洋气候影响,全面气温变化较大,但四季分明,春季多风干燥,夏季炎热多雨,秋季天高气爽,冬季寒冷少雪。多年平均气温10.5℃。多年平均降雨量450mm,多年平均蒸发量833mm。

XZ河属海河流域子牙河水系,发源于繁峙县东马跑泉、桥儿沟一带,干流流经繁峙、代县、原平、定襄、五台及NM等七县市。上游及中游山多川少,XZKH以上除忻定盆地外,大多是同地丘陵区;定SX境内干流段,两岸山高坡陡,河底大部分基岩裸露,同时有清泉涌出。

定SX位于SX省北中部偏东,地势东高西低,呈簸箕型,最低为XZKH乡XZ河谷地。引水线路的三个输水隧洞,均位于XZ河左岸,隧洞所经过山梁海拔高程最高831.0m,一般700~750m,河床高程590~570m。洞线通过的地层为太古界龙华河群牛心沟组,岩性有角闪斜长片麻岩、变质辉长岩和斜长角闪岩,局部夹有绿泥纳长片岩等。岩石强风化深度一般1~6m,变质辉长岩边缘相局部有球状风化,深度达10~15m。岩层呈似单斜构造,褶皱构造不甚发育,局部发育有弯褶皱和弯流褶皱,岩体内偶有石英脉,局部形成石英脉肠状褶皱。工程区节理裂隙较发育,主要发育三组节理裂隙。

1.4合同项目和工作范围

工程项目为:XZD水电站3号隧洞工程。3号隧洞长564.793m,隧洞断面为城门洞形,底宽4m,侧墙为直墙,高3.145m,拱顶为圆弧型,圆心角为120度,拱高1.155m。隧洞进出口段采用C25混凝土衬砌,拱顶锚杆支护,其余隧洞段采用混凝土衬砌。洞口上脸采用浆砌片石砌护。

工程项目具体内容包括:石方明挖、石方洞挖、C25混凝土衬砌工程、钢筋制安、C25喷混凝土一次支护、锚杆、回填灌浆及止水等工作内容。

本工程计划于2004年5月20日开工,到2004年10月20日,总工期为5个月。

2.1施工总平面布置原则

根据本工程的施工特点与施工条件,规划布置场内施工道路、施工用电、用水、生产管理及生产设施、仓库、贮料场、生产辅助设施、工地实验室等临时设施,总体布置原则为:

a.科学合理安排场地和各种设施,满足各项目、各工序的衔接及施工便利。

b.各类设施全部布置在业主规划好的场地内,尽量减少对周围植被的破坏。

c.临时卫生设施认真规划,污水、污物的处理要符合相应的规定和要求。

本工程路线长,工期紧。拟在XZD租建临时房屋300m2,作为办公、生活用房。另外还需隧洞头部搭建或租用房屋2000m2作为施工队驻地。

2.2.1.1对外交通

工程区紧邻ZH到NM的三级公路,交通条件较为便利。施工时需修少量临时进场公路。

2.2.1.2场内交通

为施工运料及管理上的方便,本标段需修筑以下临时道路。

隧洞进口修建300米临时道路至弃渣场,铺设轨道,并与拌和站、进场公路相接。

通往拌和站各修建一条临时运输道路。

工程区沿线有10KV线路通过,施工用电可就近接入电网,不足可自备发电施工。

施工用水可利用XZ水。在隧洞进口高处各设置一处蓄水池,在混凝土拌和机旁设一可移动水箱。

施工用风自备风压机解决。隧洞各口施工均采用压入式通风。风机轴流式风机,额定风量500m3/min,为有效提高供风距离和考虑风机,风管的匹配,选用直径φ600的双抗塑胶帆布柔性风管。

2.2.6混凝土拌和站

本标段共设置1处混凝土拌和站进行混凝土和砂浆的拌和作业。每台拌和系统均采用自动化计量装置,由斗式运输车进料。混凝土拌和系统占2000m2。

拟在隧洞进口拌和站附近设置钢木加工厂,主要以钢筋、钢构件加工为主。计划占地2000m2,加工设备配置切割机、弯曲机、调直机、电焊机等;木工加工厂计划占地500m2,加工设备配备电锯、刨床、台钻、套丝机各一套。

工地试验室拟在项目部办公、生活设施附近,由我公司中心试验室派驻工地现场专职试验人员并配备所需设备,承担本工程所需的工地试验任务。

我公司将组织高效且具有工程施工丰富经验的管理人员组成项目管理班子,同时抽调素质高、体能好的一线生产人员组成项目经理部,按“项目法”组织施工。我公司对项目部将实行“一包、二定、三保、四挂钩”的监督考核管理模式,保证该工程优质、高效、安全生产。

3.1工程施工管理体系

根据本工程的需要和我公司实行的ISO9002质量体系标准的要求,项目经理部下设五个职能部门:施工计划科、质检科、劳资安全科、材料设备科、综合办公室。下设隧洞施工队伍。

各科室及施工队伍的主要职能如下:

施工计划科:负责施工方案的制定,工程计划的编制、工程图纸会审、测量方案的制定、实施,已完工程报表、工程价款结算,以及施工现场调度、计划的落实,人力设备、材料使用平衡及工程的设计变更联系等。

质检科:负责工程原材料供应的质量检验、现场施工质量检验、以及现场试验室和施工过程资料的收集、整理、竣工资料的完善等。

劳资安全科:负责工程的施工安全及员工工资和调配等工作。

材料设备科:主要负责机械设备及零星材料的采购、进场、质量控制,工程所需设备的调遣、配置,保证现场设备的正常运行,管理和维护、维修工作等。

综合办公室:主要负责办公室日常工作的来人来访、文件收发、后勤保障、生活管理,负责施工现场和生活区安全保卫、消防及文明施工,协调有关单位的关系。

隧洞施工队:分两个工班,负责本工程隧洞开挖、衬砌、支护工作。

3.2现场施工组织机构

本工程总进度按照招标文件控制性工期要求进行编制。

施工主要设备生产率根据现行定额,并结合我单位在其它工程中的使用经验,根据本工程施工的特点等适当调整,作为总进度编制依据。

根据投标文件控制性工期要求,该隧洞总体安排如下。

拟配置一套混凝土拌和设备进行本工程混凝土和砂浆拌和工作,布置在隧洞进口端。

本工程拟定从2004年5月20日开工,到2004年10月20日全部竣工,总日历工期为152天。形象进度为:

施工准备:2004年5月20日~2004年6月9日;

洞口开挖加固:2004年6月9日~2004年6月29日;

隧洞开挖:2004年6月29日~2004年8月19日;

隧洞衬砌:2004年7月19日~2004年9月18日;

隧洞回填灌浆:2004年9月18日~2004年10月3日;

完工清理:2004年10月3日~2004年10月18日。

4.5施工总进度计划横道图

4.6施工总进度计划网络图

4.7拟投入本合同工作的主要施工设备表

拟投入本合同工作的主要施工设备表

4.9主要材料和水、电需用量计划表

主要材料和水、电需用量计划表

第五节主体工程隧洞施工方法

1号隧洞长564.793m,隧洞断面为城门洞形,底宽4m,侧墙为直墙,高3.145m,拱顶为圆弧型,圆心角为120度,拱高1.155m。隧洞进出口长20m范围内为VI类围岩,采用C25混凝土衬砌,厚度25cm,拱顶采用Φ20系锚杆支护,锚杆长2m,间距1m。其余隧洞段为III类围岩,采用C25混凝土衬砌,厚度15cm。进出口洞脸上部采用浆砌片石砌护。

5.1.2隧洞主体工程情况

隧洞采用两种衬砌结构,断层及出口部分采用复合式衬砌,即以锚杆、喷射砼等为初期支护,模筑砼为二次衬砌。洞身部分采以模筑砼等为支护型式。

②隧洞顶拱120度范围内回填灌浆。

根据我单位对现场的调查和隧洞规模、断面大小、形状及工程地质、水文地质情况,结合以往的施工经验,3#隧洞拟采用由进口单向掘进施工。

首先洞口边仰坡开挖,做好洞口的截排水沟。围岩石质部分采用全断面爆破法施工。采用电瓶机车有轨运输出碴。

由于洞身具有断面大,施工时要注意及早封闭成环,保持开挖掌子面与封闭环的距离不超过20米。仰拱施工时为确保洞内交通运输畅通,在开挖仰拱段架设移动式工字钢过轨梁,运输车辆经过轨梁可满足洞内运输的要求。

砼二次衬砌施工时间根据现场监控量测结果确定,在初期支护基本稳定,围岩及初期支护变形速率趋于减缓时再进行隧洞二次衬砌,并将衬砌工作面与开挖工作面拉开50~100m的距离,以减少两工作间的相互干扰。二次衬砌砼采用整体衬砌模板台车一次浇注成型。砼灌筑采用洞外集中拌合、砼输送车运输、砼输送泵灌筑的方法进行。

二次衬砌施工前要按要求进行防排水工程的施工。

按设计要求,自上而下分层开挖,人工修坡,防止超挖,减少对洞口相邻地段的扰动;开挖暴露后的边坡,及时打锚杆、用喷射砼封闭。分台阶开挖,分台阶支

护封闭,直至设计标高。

洞顶截水沟、排水沟及早完成,使地表排水通畅,避免地表水冲刷坡面。

检查、复核边墙基础的地质状态,满足设计要求后,测量放样,架立模板支撑,绑扎钢筋,安装内外模板,先整体浇注仰拱和边墙基础砼,然后采用整体衬砌模板台车浇筑边墙和拱部衬砌砼。现场搅拌站拌和砼,输送泵泵送入模,插入式振捣器捣固密实。

本隧洞设计为端墙式洞门,同洞口同时施作。

(1)洞身III类围岩段开挖与支护

为保证施工安全,施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、及时密贴、实回填、严治水、勤量测”的施工原则,紧凑施工工序,精心组织施工。一般采用全断面开挖,如遇不良地质采用环形开挖留核心土法施工。

出碴采用人工装车,电瓶机车有轨运出洞外。

根据地质条件,开挖断面、开挖进尺,爆破器材等条件采用光面爆破。

A根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线,辅助炮眼交错均匀布置,周边炮眼与辅助眼眼底在同一垂直面上,掏槽炮眼加深15㎝。

B严格控制周边眼的装药量,采用间隔装药,使药量沿炮眼全长均匀分布。

通过爆破试验确定爆破参数,试验时参照表1。

周边眼最小抵抗线W(㎝)

周边眼装药参数(㎏/m)

B堵塞方式:所有装药炮眼用炮泥堵塞,周边眼堵塞长度不小于26㎝。采用预裂爆破法时,应从药包顶端起堵塞,不得只在眼口堵塞。

该隧洞断面小,出碴运输工作较困难。根据隧洞长度较长,断面不大的特点,选用有轨运输方式。

5.3.3主要施工工艺

水泥:32.5#普通硅酸盐水泥

砂:河砂、细度模数>2.5

根据实用材料情况确定试验室配合比和施工配合比,其参考施工配合比为:水泥:砂:石子:水:硅粉:高效减水剂=1∶2.47∶1.53∶0.43:0.1:0.007

B喷射作业应分段、分片、分层,由下而上,依次进行,如有较大凹洼时,先填平。

C喷砼作业前,清除所有的松动土。

D速凝剂掺量准确,添加要均匀,不得随意增加或减少。

E钢支撑与土层之间的间隙用喷射砼充填密实,喷射顺序先下后上,对称进行,先墙脚后墙顶(先拱脚后拱顶),先喷钢支撑与土层之间空隙,后喷钢支撑之间,钢支撑应被喷射砼所覆盖,保护层不得小于4cm。

F砼分2~4次喷射,顶部一次喷射厚度5~6cm,边墙一次喷射厚度7~10cm,分层喷射的间隔时间一般为15~20min。

①钻完孔后,用高压风吹净孔内土屑;

②用专用工具将早强砂浆送至孔底,注入孔内砂浆数量必须保证能完全填充锚杆杆体与钻孔之间的空隙,锚杆插入后有少量砂浆溢出为度;

③边旋转边冲击将杆体送入孔内;

④锚杆末端与工字钢拱架焊接。

①根据设计要求,在加工场利用机械千斤顶分节顶压加工成型。钢拱架制作的质量采用“比样法”检查,在加工场精确放制1:1大样,每幅钢拱架加工成型后试拼并进行比样检查,允许偏差为±30cm。

②钢支撑分节运至开挖面,就地拼装。架设时中线、高程和垂直度由测量技术人员严格控制;

③相邻钢支撑之间用Φ20钢筋联接为一体;

④将锁脚锚杆与钢支撑焊接连为整体。

5.3.4二次衬砌砼施工

砼二次衬砌施工时间根据现场监控量测结果确定,在初期支护基本稳定,围岩及初期支护变形速率趋于减缓时再进行隧洞二次衬砌,并将衬砌工作面与开挖工作面拉开50~100m的距离,以减少两工作间的相互干扰。砼灌筑采用洞外集中拌合、砼输送车运输、整体模板衬砌台车、砼输送泵灌筑的方法进行。首先测量定位,通过轨道将台车移至衬砌部位,调好标高,按隧洞衬砌内轮廊线尺寸调整好模板台车。衬砌施工仰拱超前,墙拱整体浇筑。衬砌台车结构见下图“衬砌台车示意图”。

二次模筑砼的施工工序如下:

(1)仰拱施工清理底面,检查隧洞仰拱底标高,各项指标合格后方可灌注仰拱砼。为减少开挖和衬砌的相互干扰,施工中采用仰拱过桥施工。

首先测量放线,定出设计中心线和设计标高,通过轨道将衬砌台架移至衬砌部位,调整好中心线和标高,按隧洞衬砌轮廓线将其底部调整好模板支撑杆臂。然后对台架中线,高程测量复核,无误后安装挡头板。

将边墙底部基坑内杂物和积水清除干净,岩面清理平整,测定基底标高,满足要求后即可灌注砼。

泵送砼灌注应对称、分层、连续施工,每层厚度控制在50cm以下,采用附着式振捣器和插入式振动棒振捣密实。

当有超挖现象时,拱脚及墙脚以上1.0m范围内采用与衬砌同标号砼回填。

砼衬砌施工接缝处旧砼必须凿毛清洗。每个衬砌段一般连续灌注完成,不留水平施工接缝。当遇到特殊情况中途必须停工时,水平缝处要特殊处理,下层砼要插接茬钢筋,接茬面用水清洗干净,先灌一层高标号砂浆,再灌注上层砼。

①衬砌施工前必须复核断面尺寸,保证衬砌厚度,保证防水层铺设符合要求,无破损。

②台架端头挡头模板必须与模板台车外侧拱壁嵌塞紧密,其间空隙必须采取封堵措施,防止衬砌施工中漏浆,影响砼质量。

③砼采用输送泵泵送入模,边墙及底板采用插入式振捣器振捣,顶板、拱部采用插入式振捣器和附着式振动器联合振捣。

④砼浇筑应连续进行,对称水平浇筑,不得出现水平和倾斜接缝。

⑤砼拆模时其强度必须达到规范规定的强度后才能进行,拆除模板后应立即进行养护,养护时间不少于14天。

⑥砼施工前,应根据设计要求布置预留孔洞,并复核其位置。

(8)拱顶砼灌注的特殊要求

拱顶部位砼灌注,往往会产生拱顶砼不密实、灌不满、漏振捣、易收缩现象,因此顶板砼的灌注宜采用加强封堵板泵送挤压施工。

①选择具有足够刚度的顶板施工模板体系,保证在一定压力下模板不至于失稳。

②灌注砼时先从新旧砼接面处开始均匀分布灌注,最后在单元体中间位置进行挤压泵送灌注,待砼自挡头板挤出浆来时,稳压持续几分钟,看砼是否灌满,如稳定压力不能灌入时,说明拱顶已灌满,若稳定压力仍能灌入,则应稳压持续到不能灌入为止。

③在拱顶最高位置贴近初期支护面布设二次衬砌砼后补偿注浆管,一则通过浇灌也可检查砼灌满程度,同时待砼达到一定强度后注CTL高强无收缩灌注料填充,以补偿砼因收缩或未灌满造成的顶板空隙。

5.3.5顶拱回填灌浆

顶拱回填灌浆分成区段进行,每区段长度不宜大于50m,区段端部必须封堵严密。

回填灌浆宜分为两个次序进行,后序孔包括顶孔。施工自较低的一端开始,向较高的一端进行。同一区段内的同一次序孔可全部或部分钻出后,再进行灌浆。也可单孔分序钻进和灌浆。一序孔可灌注水灰比为0.6(或0.5):1的水泥浆,二序孔可灌注1:1和0.6(或0.5):1两个比级的水泥浆。空隙大的部位灌注水泥砂浆,掺砂量不宜大于水泥重量的200%。回填灌浆压力视混凝土衬砌厚度和配筋情况等确定。一般在素混凝土衬砌中可采用0.2~0.3Mpa;钢筋混凝土衬砌可采用0.3~0.5Mpa。在规定的压力下,灌浆孔停止吸浆,延续灌注5分钟即可结束。

回填灌浆质量检查在该部位灌浆结束7天后进行。检查孔布置在脱空较大、串浆孔集中以及灌浆情况异常的部位,其数量宜为灌浆孔总数的5%。检查可采用钻孔灌浆法,既向孔内注入水灰比2:1的浆液,在规定的压力下,初始10分钟内注入量不超过10L,认为合格。

灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后,使用水泥砂浆将钻孔封堵密实,孔口压抹齐平。

5.3.6衬砌防、排水施工

隧洞防水主要靠喷射混凝土封闭裂隙完成。洞身排水主要靠两侧边沟排水。隧洞内地表水由路缘石泄水管导入两侧水沟。隧洞外地表水利用平台排水沟导入急流槽引水入边沟。

安排具有防排水专业知识和施工经验的专业技术人员负责防排水施工,对防排水设计、施工方法及流程等进行认真研究。防排水作业人员必须持证上岗操作。

施工过程中实行自检、互检、交接检“三检制度”;开展检查上道工序,服务下道工序的“三工序活动”。

施工时,由质检人员旁站进行监控。

①测量放线:根据设计图纸放出立模中心线、边线、胀缝、缩缝、曲线起讫点,纵坡转折点桩位,若桩位有松动现象,及时进行复测。

②立模:模板采用槽钢,接头处用拼装配件固定;模板两侧安设螺栓,用冲击钻打入基层且安装钢筋固定。模板的顶面与砼顶面设计高程齐平,模板底面与基层紧贴,立模完成后在内侧面均匀涂刷脱模油。

③摊铺砼及安设连接钢筋:砼混合料运送车辆到达摊铺地点后,直接倒入安装好侧模的路槽内,并用人工找补均匀。

④振捣:摊铺好的砼混合料,应立即用插入式振捣器和平板振捣器均匀地振捣。砼在全面振捣后,再用三轴振动摊铺机进一步振实并初步整平。

⑤真空脱水:真空吸水工艺利用真空负压作用和脱水作用,提高砼的密实度、降低水灰比,从而改善了砼的物理力学性能,是解决砼和易性与强度的矛盾、减少水泥用量、缩短养生时间、有效地防止砼在施工期间的塑性开裂、延长路面的使用寿命有效方法。

⑥砼面板整修:砼脱水后还应进行机械抹光、精抹等工序。

⑦伸缩缝:伸缩缝采用专门的锯缝机切割,切缝要垂直线路中线宽窄、深浅要一致,用设计的灌缝料填充伸缩缝。

⑧养护:隧洞内路面养护用麻袋将路面盖住每天洒水4次,保持麻袋不干为宜。

隧洞施工时,管线布置较多,又受空间限制,管线必须按设计进行安装设置,确保施工安全。洞内供水管线、高压风管、通风管、照明线和动力线均固定在边墙的预埋件上,然后引入洞内相关的作业面。洞内管线布置见图13。

隧洞各口施工均采用压入式通风。

风机为DXB90—1型轴流式风机,额定风量500m3/min,电机功率35×2Kw,为有效提高供风距离和考虑风机,风管的匹配,选用直径φ600的双抗塑胶帆布柔性风管。

隧洞施工防排水遵循“防、截、排、堵”,因地制宜,综合治理的原则。

隧洞洞口边、仰坡开挖线以外修建地表截取水系统,修筑两道排水沟,排水沟呈半环形,将仰坡以外的水拦截排出,汇水流入自然沟。

沿边墙设置砂浆铺砌的排水沟,自然排出。严格控制洞内施工用水,严禁掌子面积水。

结合本标段的实际,成立两个监控量测小组,隧洞进口、出口各设一个小组。

量测小组负责测点埋设、日常测量、数据处理和仪器保养维修工作,并及时将量测信息反馈于施工和设计。

现场监控量测必须按量测计划认真组织实施,并与其他施工环节紧密配合。

①附合导线复测,在实际施测中,首先对设计导线点进行测角、测距、平差,然后进行各导线点坐标的计算。

以隧洞进出口水准基点为起算点和闭合点,对全程水准点进行复合评定。布设成为闭合高程控制网,采用水准测量与三角高程测量相结合的方法,按国家四等高程控制标准施测。并将复测结果整理资料上报监理部。

采用线路中线与符合导线相结合的形式,按照国家四等控制网标准布设。

采用四等测量,用水准测量和三角测量高程测量相结合的方法。

6.1.1制定详细的施工计划,要考虑冬季给施工带来工期上的影响,把每道工序的施工期尽可能压缩,做到紧前不紧后,给总工期留有可靠的保证余地。

6.1.2密切注意天气预报,防止遭受寒流、风雪、霜冻等袭击。

6.1.3施工前要向施工人员及操作者进行技术交底,包括:a、冬季施工工艺及方法;b、冬期施工质量标准及要求;c、技术安全措施;d、工程施工验收规范。

6.1.4混凝土浇筑冬季施工措施如下:

随浇筑、随捣固、随覆盖,减少热量散失。

草袋等保温材料紧密覆盖模板和混凝土表面【书签版】辽2017G703:轻质复合保温屋面板,迎风面设挡风措施。

新老混凝土的结合处易受冻的边角部位加强保温。

结构上的孔洞要暂时封堵。

6.1.5在低温季节,模板一般不拆除,混凝土强度必须大于允许受冻的临界温度,具体拆除时间要满足温控防裂要求。拆模后的混凝土表面,应用草袋加以覆盖。

6.2.1现场的机电设施有防雷击、防触电、防引爆措施。怕雨、怕潮、怕倒置的原料、构件和设备放入棚(室)内或放在基础坚固的较高处用蓬布封盖。施工现场的大临工程在雨季来临之前重新加固完毕水电安装、通风施工组织设计,确保不漏、不塌、屋内不进水、四周不积水,对水泥库等应重点进行加固,并做好防潮处理。

6.2.2施工时要及时疏通临近沟渠,做好防、排水工作。

6.2.4雨季进行砼施工时,要及时测量砂、碎石含水量并随时调整施工配合比,对刚浇筑完的砼下班前用塑料布覆盖,要严禁在雨天浇注砼,无法避免时,及时采取搭设雨棚、覆盖等防止改变原材料含水量和雨淋砼浇注作业面的措施。

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