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水电站引水隧洞工程施工组织设计

　　1.1招标单位提供的四川南桠河冶勒水电站引水隧洞工程招标文件及补充文件（第01号）；

河南省郑州市体育场办公楼建筑工程施工组织设计（现浇混凝土框架结构）　　1.2招标单位组织的现场考察所得资料；

　　1.3国家有关行业标准及水利部现行标准及规范；

　　1.4我单位施工类似工程的相关经验；

　　冶勒水电站位于四川省西部的冕宁县和石棉县境内，为南桠河的龙头水库暨引水式发电站。电站枢纽由沥青砼心墙堆石坝、左岸泄洪洞、左岸放空（兼导流）隧洞、引水隧洞、双室式调压井、压力管道、地下厂房等建筑物组成，总装机容量240MW。大坝位于冕宁县冶勒乡，厂房在石棉县栗子坪乡南桠村，距坝址约11Km。

　　本标段工程起于（引）0+000，止于（引）6+300。

　　（一）进水口为竖井式，位于坝轴线上游左岸480m的岸坡处，上设固定式拦污闸。

　　（二）闸门竖井位于进水口下游161.00m，井深64.5m，设4×4m（宽×高）的平板工作闸门、检修闸门和井顶固定式启闭机。

　　（三）本标段引水隧洞长6300m（隧洞总长7118.755m），洞身净空采用4.6×4.6m马蹄形断面，过水断面18.89m2。主洞与支洞交叉段及IV、V类围岩段采用钢筋混凝土衬砌，断层带地段采用钢板衬护，其余洞段边墙与拱顶采用锚喷混凝土，底板为现浇混凝土。隧洞埋深一般为240～370m，洞线在平面上设二个转折点，并设二个施工支洞。

　　（四）主要工程项目包括：

　　1、进水口、闸门竖井、引水隧洞（0+000～6+300）工程的土石方明挖、石方洞挖开挖、喷混凝土、混凝土浇筑、钢筋制安、钢衬安装和接确灌浆、各类围岩的固结和回填灌浆及Ⅰ#施工支洞封堵等项目的施工；

　　2、引水隧洞局部地段的钢板衬护安装及波纹管位移补偿器的安装；

　　3、标段内观测设备的检验、安装、调试与施工期的观测；

　　4、Ⅱ#施工支洞为永久进人门的土建及金属结构安装工程；

　　5、标段内的闸门、起闭机、拦污栅等金属结构设备的运输、保管、安装、埋设及调试；

　　6、Ⅰ#、Ⅱ#施工支洞及其它临时设施的施工；

　　二、主要工程数量如下表：

　　序号工程项目单位数量备注

　　1Ⅰ#施工支洞延米600m

　　2Ⅱ#施工支洞延米420m

　　二引水隧洞工程延米6300

　　1明挖覆盖层/石方m3/m3111210/90480

　　2洞挖覆盖层/石方m3/m32190/141160

　　3井挖石方m35989

　　4竖井C20混凝土m33369

　　5C20隧洞衬砌混凝土m318710

　　6C20隧洞喷锚段底板混凝土m32760

　　7C20支洞封堵混凝土m32183

　　8C20喷射混凝土m35876

　　9钢筋制安T1946

　　10锚杆（Φ=22mm，L=3m）根22590

　　11锚杆（Φ=25mm，L=4m）根170

　　12回填灌浆m215060

　　13固结灌浆M17990

　　三钢衬安装T544

　　四金属结构设备安装工程

　　1进水口工作闸门（175t/套）套1

　　2进水口检修闸门（65t/套）套1

　　3进水口拦污栅（19.5t/套）套3

　　4进水口工作门启闭机(2500KN)套1

　　5进水口检修门启闭机(400KN)套1

　　（一）冶勒水电站大坝坝址距成昆铁路乌斯河车站为147km，距泸沽车站123Km。

　　（二）大坝距栗子坪乡国道108线约7km，栗子坪下行至泸沽约105km，西昌158km，上行至石棉36km，雅安242km，成都389km。国道108线基本为三级公路，部分为四级和等外级公路。

　　（三）由栗子坪桥上行侧起，沿楠桠河左岸，经电站厂房至坝址，为泥结碎石三级公路。场区内交通较为方便。

　　3.2.2工程地质及水文情况

　　引水隧洞布置在南桠河左岸，沿线山体雄厚，地形陡峻，海拔高度在3000～3700m，三岔河冰川“U”型呈北北西向深切其间。区内岩石以晋宁期石英闪长岩为主，并有少量细晶花岗岩脉及辉绿岩脉穿插，其中以三岔河F3断层（安宁河两支断层）为界，两侧为灰绿色致密块状石英闪长岩，东侧为混染状石英闪长岩，具混合岩体特征，岩性单一，岩石致密坚硬。工程场地地震基本烈度为Ⅷ度。

　　分段地质描述如下表：

　　引水隧洞分段地质情况表

　　里程及分段项目进水口～三岔河段三岔河段三岔河～f1段

　　0+000～+1610+161～1+8901+890～3+7403+740～6+300

　　长度（m）161172918502560

　　埋深（m）260～425570～900

　　围岩类别IV～VIV、II（主）III（主）、IV、VⅢ(主)、Ⅳ、Ⅴ、Ⅱ

　　地质条件1、坡积块碎石层，结构松散；2、第四岩组弱胶结卵砾石层；3、晋宁期石英闪长岩；1、致密坚硬石英闪长岩，偶有辉绿岩脉穿插；2、晋宁期石英闪长岩；3、为现块状结构。1、三岔河冰川“U”型谷，上覆冰（水）块碎石土厚74m；2、基岩由石英闪长岩组成，节理裂隙较发育，岩体较破碎；1、混染状石英闪长岩组成，伴有少量细晶花岗岩脉及辉绿岩穿插，岩石新鲜较完整；2、岩体呈块状～整体状结构；

　　主要裂隙①N15～20°W/NE∠40～50°②N40～60°W/SW∠50～70°③N30～50°E/NW∠70～80°④N50～70°E/SE∠35～50°①N10～20°W/NE∠45～55°②N35～50°E/NW∠70～80°裂隙间距≥1m①N10～20°W/NE∠70～85°②N35～50°E/NW∠73～85°③N50～70°W/NE∠40～45°④N50～60°W/SW∠35～45°裂隙间距一般0。4～0.8m①N30～40°W/NE∠60～75°②N50～60°E/NW∠65～75°裂隙间距≥1m

　　不良地质情况小断层破碎带宽0.2～0.4m，岩石弱风化，呈碎裂结构，地下水以滴状渗出为主。F3断层北段在2+740～+840附近通过，主破碎带宽约50～80m，并形成控水构造，岩体破碎，地下水较丰富。隧洞埋深大，岩体完整，自重应力和构造应力均较高，局部岩爆。f1、f5断层，主断层带及影响带。

　　3.3工程重点及难点

　　3.3.1工程重点

　　前期施工中重点是Ⅰ#、Ⅱ#施工支洞开挖及进水口覆盖层明挖，此项工作直接影响正洞施工进度；中期施工中的重点是引水隧洞主洞的掘进和衬砌；后期施工重点是如何确保金属结构设备的安全运输和正确安装。

　　3.3.2工程难点

　　一、Ⅰ#支洞口至Ⅱ#支洞口洞长5.8km，平均独头通风距离长2.9km，施工中通风及出碴问题是本项目的一大难点；

　　二、0+000～0+090段覆盖层段为卵砾石层，围岩稳性极差，顺利通过该覆盖层是本项目的一大难点。

　　三、引水隧洞约在引2+740～2+840处穿越F3断层，安全通过断层带的施工是本项目的又一大难点。

　　四、钢板衬砌段的钢管安装技术难度大。

　　3.4施工平面布置图

　　3.4.1施工总平面布置图

　　3.4.2洞口车场及洞内轨道布置图

　　3.4.3洞内水、电线管线布置图

　　3.4.4洞内通风布置图

3.4.5临时工程数量表

　　编号项目单位进口及1#支洞2#支洞项目经理部合计

　　（1）新建便道Km0.50.5

　　（2）公路养护Km/月1818

　　（1）新铺拆24Kg762mm轨道Km10.76510.765

　　（2）新铺9#道岔付6161

　　（3）浮放道岔付213

　　（4）拆铺762mm轨道Km30.723.72

　　（5）铺拆1.8m轨距轨道Km30.723.72

　　（6）埋设1.8m轨距砼支墩钢管定位轨道Km0.30.20.5

　　4102风、水、电、通讯

　　（1）20m3电动空压机安装基础砼m3/台50/540/490/9

　　（2）循环水池40T座213

　　（3）φ100高压风管安拆（洞内外）Km3.63.727.32

　　（1）高山水池修建250T座112

　　（2）挡水坝处11

　　（3）洞内外φ80供水管Km4.74.629.32

　　（4）抽水站处11

　　（1）洞外10KV电线路安拆Km1.922.744.66

　　（2）洞内10KV铠装电缆安拆Km3.102.97.0

　　（3）洞内外0.4KV动力线路安拆Km3.93.877.77

　　（4）洞内外变压器安拆台437

　　（1）轴流式通风机安拆

　　a2×55KW台123

　　b1×28KW台11

　　c1×55KW台123

　　aφ1000通风管Km3.023.166.18

　　bφ600软通风管Km0.71.42.1

　　(1)集水坑开挖及回填砼m337.5125162.5

　　(2)φ100抽水管安拆Km3.01.24.2

　　(3)抽水机安拆（KW）台6713

　　(4)洞口污水处理池座213

　　(2)对讲机台10

　　a通讯线路安拆对公里7.32

　　4103砼拌合系统套112

　　4104机械修配、加工场

　　4105各类砼库、料场

　　4106Ⅰ#Ⅱ#施工支洞开挖及临时支护Km0.60.421.02

　　4107办公及生活用房m22500250010006000

　　4108场地平整及清理

　　(1)干砌挡墙m31000

　　(2)浆砌片石m3500

　　3.5砼系统的布置及生产流程说明书

　　3.5.1砼拌合站设置

　　本标段设砼拌合站2座，每个拌合站由两台JDY750型强制式拌合机，电子计量控制室，砂石料输送窗等组成，并配备ZL50装载机一台上料。第一拌合站设在引水隧洞进口端的场地R，负责Ⅰ#支洞和引水隧洞进口端的砼拌合任务，第二拌合站设在Ⅱ#支洞附近的场地N内，承担Ⅱ#支洞和引水隧洞本标段出口端的砼拌合任务。

　　3.5.2施工用电、用水

　　Ⅰ#支洞和引水隧洞进口端的施工用电由业主提供的坝区35KV变电站10KV施工电源接线点引入，架设10KV电力线接至Ⅰ#支洞洞口，经变压后供支洞施工用；并继续架设电力线接至引水隧洞进口端，为拌合站和引水隧洞施工提供电力。

　　Ⅱ#支洞和本标段出口端的施工用电从业主提供的厂区35KV变电站10KV施工电源接线点接入，架设近3Km的10KV电力线至Ⅱ#支洞洞口，以解决此工点的施工用电需要。

　　洞内采用10KV铠装电缆进洞。

　　为了预防临时停电，各工点配备内燃发电机备用。

　　在引水隧洞进口端，南桠河岸边就近修建一座抽水站，并在引水隧洞进口端山坡上建一座250t蓄水池，以解决进口端施工用水。同时，从此蓄水池沿地形走势架设水管至Ⅰ#支洞洞口，满足支洞的施工用水。

　　在Ⅱ#支洞洞口南面的山沟建一座拦水坝，截取地面径流，并沿山形架设水管将水引入建在Ⅱ#支洞洞口山坡上的250t蓄水池内，采用φ100钢管将蓄水池蓄水引至洞口，以解决Ⅱ#支洞及引水隧洞本标段出口端的施工用水。拦水坝的高程高于洞口蓄水池的高程。

　　3.5.3砼原材料及外加剂、掺合料

　　水泥由业主指定供应商。购买时，应有生产厂家本批产品的材质化验单，其各项技术性能指标必须符合现行的国家标准及有关行业标准的规定。选用的水泥标号不低于425#，并与砼设计标号相适应。

　　运输过程中，不同品种、标号的水泥不得混杂，并且应防止水泥受潮。

　　在干燥地点建立水泥库，并做好排水沟、防潮层及通风措施。水泥到货后，马上标明品种、标号、出厂日期等分别堆放。水泥堆放距地面、边墙30cm以上，堆放高度不超过15袋。库存水泥量要能满足正常施工5—7天。

　　砂石料从业主指定的砂石料场采购。由生产单位提供的产品合格证书各项试验指标应符合国家标准。

　　在运输过程中，尽量减少转运的次数。粒径大于40mm的粗骨料的净自由落差不宜大于3m，超过时设置缓降设备。

　　砂石堆放场有良好的排水设施。对不同粒径的砂石分别进行堆放，并设置隔离设施，以免混杂和混入泥土等杂质。砂石堆放时采用分层堆放，避免堆成斜坡或锥体，以防止大小颗粒产生离析。

　　本标段的天然来水，均可用来拌制和养护砼。但在使用天然矿化水前，要对水质进行检测，对化学成分超过规范要求的水不使用。

　　为改善砼性能，提高砼质量，合理降低水泥用量，在砼中掺加适量外加剂。

　　外加剂由专门的生产单位负责供应。运到工地的外加剂无论是固体、液体或粘膏状态，均要有包装和容器。包装上标明名称、用途和有效物质含量，并附有产品鉴定合格证书。

　　在运输和存贮过程中，根据外加剂的性质采取相应措施避免污染、蒸发或损耗。

　　掺合料从专业生产单位购买。存贮时应注意防水，并避免污染。

　　3.5.4砼质量控制

　　拌合站生产砼过程中，对砼质量进行全程控制，以保证砼质量完全满足相应规范要求。

　　原材料控制主要是利用试验手段对原材料进行质量检测，并使用检测结果符合相应质量标准的原材料。

　　（一）水泥的使用应根据本批拌合的砼的设计标号选择相应的标号，而且应提前做试验，测出其各项技术性能指标是否符合相关标准。另外，对贮存时间超过3个月的水泥也要进行检测。对检测不合标准者降低标号使用或不使用。

　　（三）外加剂在使用前应经过试验，确定其性质、有效物含量、溶液配制方法和最佳掺量。并将其名称、来源、样品等资料和试验成果报告交监理工程师，经同意后才使用。溶液状外加剂必须用专门设施搅拌均匀再与砼进行拌合。

　　使用掺合料前，应对掺合料的颗粒细度等方面进行检测，对满足要求的掺合料进行试配，确定实际掺量。并在拌合前将相关资料结果交监理工程师同意后才使用。

　　对各种原材料进行检测完毕后，根据所得检测结果进行配合比设计，确定砼配料单。砼拌和时，严格按照配料单计量。同时，坚持试验抽检，随时调整砼配料，以保证砼质量不因原材料的质量波动而降低。

　　在拌合前，对砼拌和站进行全面检修，保证各个部分工作状态良好。电子计量保证配料误差不超过规范允许误差。拌和机必须按其铭牌规定转速运行，并保证足够的拌合时间，但也不应拌合过度。具体拌合时间根据试验确定并符合规范要求。同时，装载机上料也应及时、均匀。

　　砼生产前，应对全体操作人员进行质量意识教育，竖立“质量就是生命”的观念。生产过程中，设置一名专业试验员进行全程旁站监督，并随时取样进行检验。

　　3.5.5砼生产流程

　　3.6施工支洞开挖、支护和封堵施工方法说明书及附图

　　3.6.1施工方法说明及流程图（开挖、钻爆、通风出碴、支护、衬砌）

　　序号工程项目单位数量Ⅰ#支洞Ⅱ#支洞

　　1洞门土石方m3796358438

　　圬工m3109.559.849.7

　　锚杆根1407768639

　　钢筋网m2264144120

　　2洞身洞挖石方m322129142447885

　　喷射砼m3564.6353211.6

　　模注砼m3276.5148.3128.2

　　锚杆根482030001820

　　钢筋网m2476032811479

　　格栅钢拱架榀703535

　　二、施工方法及附图

　　（一）洞口及洞挖施工

　　进洞前洞口加固：进洞前沿拱部开挖轮廓线外缘打设三排φ22mm超前钢筋锚杆，间距1.0m×1.0m，梅花形布置，挂φ6mm，20cm×20cm钢筋网，喷8cm厚砼与仰坡锚、网、喷连为一体，以加固洞口。

　　洞口开挖时，在开挖轮廓线的周边，采用密钻眼，对岩体进行切割拱部，眼距为20cm，边墙眼距为30cm。挂口采用短进尺（第一次为0.5m）弱爆破，周边眼采用小药卷，间断装药。

　　支洞开挖支护衬砌布置示意图

　　开挖采用光面爆破法施工，进洞后25m范围内按正台阶法开挖，其余范围采用全断面法开挖。从地质资料上看，Ⅰ#、Ⅱ#支洞均为Ⅱ、Ⅲ类围岩，施工前作好各类围岩的爆破设计，在施工中根据爆破效果，及时修改爆破设计参数。由于地质变化，当支洞穿越软弱围岩或断层时，应采用微台阶施工。其台阶长度为3～5m，同时应加强初期支护。

　　全断面开挖：采用自制多功能台架，气腿式风动凿岩机钻孔，光面爆破，每循环钻孔深度3.0m，进尺2.7～2.8m，爆破后不得有欠挖，平均线性超挖小于15cm。

　　Ⅰ#支洞采用无轨出碴运输，Ⅱ#支洞采用进洞50m范围用无轨运输，其余地段采用有轨出碴运输。

　　无轨运输采用ZLC40B正装侧卸装碴机装碴，5t自卸汽车运输至弃碴场弃场，为缩短出碴时间，在支洞中部设置一处避车洞。

　　有轨运输采用立瓜扒碴机装碴，14m3梭式矿车装运，12t电瓶车牵引至支洞弃碴场。洞内每250～300m铺设长50m会车道，以提高施工运输能力。

　　Ⅰ#支洞施工通风采用一台2×55KW轴流通风机，Ⅱ#支洞采用一台1×55KW轴流通风机，安装在洞口，风管选用φ1000胶皮软管，悬挂在洞顶，挂钩安设利用凿岩机打眼，与锚杆一起安装。施工中发现有风管破损时，立即进行修补，确保不中断供风，保证正常施工。其通风布置见3.4.4，为减少洞内烟尘，出碴时，可在碴堆面洒水降尘。

　　（4）喷锚支护及砼衬砌

　　a.引0+000～引0+010段衬砌示意图(Ⅰ#、Ⅱ#支洞)（左下图）

　　b.引0+025～引0+590，Ⅰ#支洞、引0+025～引0+410，Ⅱ#支洞衬砌示意图（右上图）

　　c.引0+010～引0+025、引0+590～引0+600、Ⅰ#支洞及引0+010～引0+025、引0+410～引0+420，Ⅱ#支洞段衬砌示意图

　　台阶法开挖在台阶上施作拱部初期支护，先初喷3～5cm砼，按设计钻锚杆孔施作拱部锚杆，再挂拱部钢筋网，最后补喷砼至设计厚度8cm，墙部初期支护在隧底施作，先初喷3～5cm砼，再按设计施作锚杆，最后补喷砼至设计厚度8cm。

　　全断面开挖利用多功能钻孔台架作工作台，用气腿式风动凿岩机钻锚杆孔，安装锚杆并挂网喷射砼。

　　e.二次模注砼衬砌：

　　采用拱墙一次灌筑，砼由拌合站提供，砼输送车运输，砼输送泵输送砼入模，插入式捣固器捣固。

　　模筑砼施工工艺流程图

　　3.6.2封堵施工

　　待主洞砼灌筑完成后，利用多功能台架作施工平台，施打支洞封堵锚杆和回填灌浆孔，锚杆间距1.5～1.7m，回填灌浆孔间距3.0m，锚杆孔及回填灌浆孔均按梅花形布置。按设计和技术规范要求进行安设锚杆及预埋回填灌浆管，完成固结灌浆、闸门及金属结构安装后进行封堵砼施工。

　　Ⅰ#支洞砼封堵长度30m～50m，先将与主洞相交处立模，灌注1m厚的砼，然后每6m一循环，每循环为予埋纵向注浆管：至挡头板处→挡头板立模后→灌注封堵砼6m→回填灌浆→下一循环。Ⅱ#支洞封堵长30m～50m，进入检修孔，封堵程序为：立闸门孔模→按图灌注一期砼长4m及闸门槽浇二期砼（a立通道模板，b予埋回填灌浆管及立模挡头板，c灌注砼）→每6m一循环（a立通道模板，b予埋灌浆管扩挡头板砼灌注）→回填灌浆→闸门安装。

　　3.7引水隧洞施工方法及附图说明

　　3.7.1洞口工程施工

　　一、洞口土石方施工

　　（一）接中标通知书后，立即组织精测队按设计资料提供的三角网点及水准网点，进行全标段的控制测量和相邻标段隧洞轴线贯通控制测量，完全吻合设计资料提供的基本数据，且满足精度要求。按此精测资料进行洞口边、仰坡施工放样，

　　（二）由于此引水隧洞洞口边、仰坡地质结构较差，多为覆盖层，且开挖高差较大，（进口坡高近100m）采取分层自上而下进行。在开挖土石方的同时进行洞口截水沟、天沟的施工。

　　（三）洞口覆盖层采用挖掘机挖装，自卸汽车运输，运至距洞口4km左右的指定弃碴场A。石方采用小炮松动爆破开挖人工配合清刷边坡。对弃碴场进行防护处理，边弃碴边防护，保证水土不流失。

　　二、边仰坡加固和防护

　　（一）对已开挖成型的边仰坡采用锚杆（Φ22mm，L=3.0m，间距1.5m，梅花型布置），喷射混凝土5cm厚对坡面进行加固处理和防护。

　　（二）对2654.4m标高以上坡面（即第二级坡面），考虑稳定性对起闸有影响，拟定对第二级坡面在喷射混凝土前绑扎钢筋网（φ6间距20cm×20cm）进行加固处理。

厦门国际会议展览中心施工组织设计　　三、进洞前洞口加固

　　（一）进洞沿开挖轮廓线外距边缘线30cm处，施作双层超前锚杆（Φ22mm，L=3.0m，间距1.5m，梅花型布置），挂钢筋网（φ6间距20cm×20cm），喷8cm厚的混凝土进行洞脸锁固。对0+000～+090段的洞口覆盖层采用打φ40钢花管(杆身交叉钻孔L=4.0m)注浆固结后，再施作双层超前锚杆,挂网、喷砼进行洞脸锁固。

　　（二）开挖轮廓线的周边采用密钻眼对岩体进行切割，拱部眼间距为20cm，边墙间距为30cm。

　　（三）挂口采用短进尺（第一次为0.5m）弱爆破，周边眼采用φ25小药圈，间断装药。

　　（四）爆破后对松散部分进行人工找顶清除，并检查断面尺寸，如有欠挖进行小炮处理，如没有欠挖，立即进行锚网、安格栅钢拱架（在加工车间内加工制作成型）喷射混凝土封闭岩面。喷射混凝土厚度以覆盖格栅钢拱架为宜。

　　四、洞口工程施工工艺流程图

某项目电力工程施工组织设计　　3.7.2闸门竖井施工

　　本闸门井位于引水隧洞0+154.4～+164.6处，井深64.5m，断面结构为井上部4.5m深范围内为13.7m×8.2m，井深4.2m至64.5m范围为8.2m×5.2m；开挖总量为5989m3；井壁混凝土分一期、二期施作，一期二期混凝土厚均为50cm，总圬工量为3369m3。