引水隧洞管棚支护专项措施

格尔木那棱格勒河三级水电站
工程名称：那棱格勒河三级水电站土建及金属结构制安工程
合同编号：NLGL3-2012-1
引水隧洞出口施工专项措施
中国水利水电第四工程局那棱格勒河项目部
2013年7月5日
批准：审查：校核：编制：
目录
1概述 (1)
2编制依据 (1)
3主要工程量 (1)
4施工布置 (1)
4.1施工道路 (1)
4.2施工用风水电布置 (1)
5施工进度控制 (2)
6准备工作 (2)
7施工程序 (2)
7.1施工工序 (2)
7.2施工方法 (2)
8具体施工方法 (3)
8.1 喷混凝土施工 (3)
8.2 钢拱架支护施工 (6)
8.4 管棚施工 (7)
9施工质量及安全保证措施 (8)
9.1施工质量检查及验收 (8)
9.2安全保证措施 (8)
10施工主要机械设备 (8)
11施工主要劳动力计划 (9)
引水隧洞出口施工专项措施
1概述
根据引水隧洞出口开挖的地质情况得知，出口段主要分布着上更新统洪积砂砾石层，夹砂层，微弱胶结，造成进洞及成洞困难，为后续隧洞施工的安全稳定造成影响，鉴于实际地质情况，现根据设计通知（第005号）要求，采用超前支护加固措施，即管棚法结合常规支护方式，保持自然地层在稳定状态下开挖隧洞。

2编制依据
⑴《水利水电工程锚喷支护施工规范》DL/T 5181-2003；
⑵《水利水电建设工程验收规程》SL223-2008；
⑶《水利水电工程地质规范》DL/T5109－1999；
⑷《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004。

3主要工程量
工程量表
表1
4施工布置
4.1施工道路
材料进场以上游围堰至厂房永久道路作为主要进出场道路，并辅以调压井旁修建临时施工便道。

洞口段出渣渣场为厂房开挖边线与围堰之间，出渣道路约500m。

4.2施工用风水电布置
于调压井底板高程3142m平台布设2台10.5m3油动空压机，并以储气罐储存，引接
施工用水主要为混凝土喷护，就近于河床面挖设泵坑取水，施工面设置水箱。

为便于现场施工用电，布置一台150KW柴油发电机即可满足施工照明、焊接等需求。

5施工进度控制
由于引水隧洞出口段，无具体详细地质质料，即无法明确沙砾石地质段的长度，现按4m管棚控制一个循环，单循环工期为9天。

6准备工作
㈠根据各部位具备施工条件的时段，提前组织好人员、机械设备，确保洞脸沙砾石边坡稳定；
㈡对机械设备进行认真系统的清查，掌握设备状况，尽早进行保养和维护，保证施工机械设备满足施工强度要求；
㈢做好物资材料、机械配件等的采购供应工作；
㈣做好现场规划，道路平整、供电及照明准备。

7施工程序
7.1施工工序
洞脸施工工序：边坡处理→洞脸支护施工→管棚架设→明拱架设及支护。

洞内施工工序：上扩钢拱架架设及支护→上扩开挖→支护→下卧开挖→边墙支护→下一循环管棚管架设。

7.2施工方法
㈠洞脸支护施工
由于引水隧洞洞脸处于调压井高边坡下方，并且边坡无任何支护措施，首先应对边坡由于风蚀作用掏空的胶结层进行清除，而后针对洞顶以上6m范围及洞室两侧开挖轮廓线外4m范围，进行素混凝土喷护施工，喷护厚度控制在20cm。

洞脸进行明拱架设，明拱架设3m。

进口明拱采用I20型钢，间距50cm一榀，明拱安装7榀，开挖底座至引水隧洞底高程3142m，底座利用10mm钢板连接。

明拱间采用Φ25钢筋进行连接，连接筋间距40cm一根，拱架顶部钢拱架与Φ25钢筋焊接进行加固，并采用φ8＠20×20cm的钢筋网片进行双层焊接。

最后对明拱进行喷锚封闭施工，厚度22cm；
㈡管棚施工
钢管规格为热轧无缝钢管Φ50*5mm，节长4m。

管棚单循环控制为4m，两管之间的环向间距中至中为25cm，洞脸处钢管轴线与衬砌外缘线5°～6°，管长4m（实际只能入
管棚施工必须在起始拱架割孔后管棚管定位，方能进行管棚管钻进，钢管轴线与衬砌外缘线8°～9°，管长4m（实际只能入岩3.5m），最终洞内管头部上抬70cm左右。

应该达到：钢管施工误差径向不大于5cm。

洞内拱架与钢管不能紧靠的情况，采用工字钢使拱架与管棚管焊成整体。

考虑到现场地质情况，将管棚钢管头加工成楔形钻头，管棚钢管尾与钻机连接，管棚钢管作为钻杆钻进，局部卡钻时利用人工或机械撞击跟进，直至达到钻进尺寸。

㈢开挖及支护
考虑现场地质状况，开挖分区施工，即先上扩后下卧，进尺深度控制在0.7m，采用人工和风镐进行开挖，不进行爆破，控深间距满足一榀拱架即可，完成拱架架设后，进行管棚管与钢拱连接，而后进行拱架与空腔间混凝土喷护。

8具体施工方法
8.1 喷混凝土施工
本工程喷混凝土支护包括素喷混凝土及挂网喷混凝土。

喷混凝土施工采用干喷法。

㈠材料
⑴水泥：优先选用符合国家标准的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，当有防腐或特殊要求时，经监理人批准，可采用特种水泥。

水泥强度等级应不低于42.5。

进场水泥应有生产厂家质量证明书。

⑵骨料：细骨料采用坚硬耐久的粗、中砂，砂的细度模数应大于2.5～3.0；粗骨料采用耐久的卵石或碎石，其中砂的含水率一般以5%～7%为宜，石子的含水率以2%～3%为宜；喷射混凝土的骨料级配，满足DL/T5181-2003第7.1节的有关规定。

回弹的骨料不能重复使用。

⑶水：喷射混凝土用水的质量遵守JGJ63-2006的规定。

⑷外加剂：施工中使用的速凝、早强剂、减水等外加剂，其质量应遵守DL/T5100-1999和施工图纸要求，并有生产厂家的质量证明书，但速凝剂不得含氯。

喷射混凝土的外加剂，进行与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结试验。

掺速凝剂的喷射混凝土初凝时间应不大于5min，终凝时间应不大于10min。

⑸钢筋（丝）网：应采用屈服强度不低于240MPa的光面钢筋、其质量应遵守
GB/T13013-1991的有关规定。

㈡配合比
喷射混凝土配合比，按施工图纸要求，通过室内试验和现场试验选定，试验成果应提交监理人批准。

速凝剂的掺量通过现场试验确定，喷射混凝土的初凝和终凝时间，满足施工图纸和现场喷射工艺的要求。

㈢配料、拌和及运输
⑴称量允许偏差
拌制混合料的称量允许偏差符合下列规定：
水泥和速凝剂±2％；
砂、石±3％。

⑵搅拌时间
混合料搅拌时间遵守下列规定：
①采用容量小于400L的强制式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于60s；
②采用自落式或滚筒式搅拌机拌料时，搅拌时间不得少于120s；
③采用人工拌料时，拌料次数不少于三次，且混合料的颜色应均一；
④混合料掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长。

⑶运输和存放
①运输存放混合料，应严防雨淋、滴水及混入大块石等杂物，装入喷射机前应过筛。

②干混合料应随拌随用。

无速凝剂掺入的混合料，存放时间不应超过2h；干混合料掺入速凝剂后，存放时间不应超过20min。

㈣喷混凝土施工程序及工艺流程
素喷混凝土施工应严格按照如下程序进行：喷射面清理及验收→配料拌和→混合料运输→喷射→养护。

喷射混凝土施工工艺见框图8-1。

图8-1 喷混凝土工艺流程框图
㈤素喷混凝土施工
⑴施工准备
①在喷射混凝土施工作业开始前，将各项喷射混凝土作业的工艺措施报告，提交监理人批准；
③喷射作业前，对施工机械设备、风、水管路和电线等进行全面检查和试运行。

⑵喷射混凝土：本工程喷混凝土采用干喷法，采用PZ-6混凝土喷射机喷射混凝土。

①喷射混凝土作业分段分片依次进行，区段间的接合部和结构的接缝处应做妥善处理，不得存在漏喷部位。

喷射顺序自下而上，一次喷射厚度按DL/T518l-2003表7.5.3的规定数据选用。

分层喷射时，后一层在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再行喷射，先用风水清洗喷层面。

射作业应紧跟开挖工作面，混凝土终凝至下一循环放炮时间不小于4h。

②喷射机作业应严格执行喷射机的操作规程；连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。

③为了减少回弹量，提高喷射质量，喷头保持良好的工作状态。

调好风压，保持喷头与受喷面垂直，喷距控制在0.6m～1.2m范围，采取正确的螺旋轨迹喷射施工工艺。

④喷射混凝土养护：喷射混凝土终凝2h后，喷水养护；养护时间一般工程不得少于7昼夜，重要工程不得少于14昼夜；气温低于+5℃，不得喷水养护，必要时需采取保温防冻措施。

㈥网喷混凝土施工
网喷混凝土施工与喷混凝土施工工艺与方法相同，现场施工时喷混凝土分两次进行施工，具体做法如下：
⑴首先按照素喷混凝土方式进行基岩面的清洗验收，然后进行混凝土喷射，混凝土喷射厚度控制在3～5cm，并在喷射前在混凝土内埋设细铅丝作为挂钢筋网之用，初喷结束后进行钢筋网的施工。

⑵挂网钢筋在后方加工厂加工，根据设计图纸要求将圆钢加工成20.0cm×20.0cm钢筋网片（或现场人工编网），网格尺寸根据设计图纸要求。

现场挂网时，先用5t载重汽车拉运至施工现场，人工进行挂网，网片与先前预埋在混凝土内的铅丝牢固绑扎，网片搭接长度为20cm，并用铅丝将网片牢固连接。

网片的安装要求紧贴喷混凝土面，杜绝出现架空现象，可用手锤敲击网片，使其紧贴混凝土面。

⑶挂网钢筋结束后进行验收，合格后可进行二次混凝土喷射，喷混凝土厚度直至达到设计要求厚度，施工方法同素喷混凝土施工。

㈦质量检查和验收
⑴材料质量检查：技术条款有关规定，进行喷射混凝土材料、配合比，以及抗压强度的抽样检验，并将检验成果提交监理人。

达到下列要求：
①水泥和速凝剂等外加剂应符合国家或行业标准的规定，并有出厂合格证书；砂石料的质量符合施工图纸的要求。

每批原材料进厂后均进行抽样检查。

②喷射混凝土的强度抽检试件必须在喷射作业过程中抽样，或在喷射混凝土达到一定强度后，在指定部位钻取芯样。

喷射混凝土抗压强度应遵守DL/T518l—2003第l0.2.4条的规定。

对重要工程，还测定其抗拉强度、围岩黏结强度和抗渗性能等。

⑵喷层厚度检查：按DL/T518l-2003第10.2.6条中的规定进行喷层厚度检查。

检查记录应提交监理人。

经检查，喷层厚度未达到施工图纸要求时，按监理人指示进行补喷，所有喷射混凝土都必须经监理人检查确认合格后才能进行验收。

⑶喷射外观质量检查：经监理人检查，发现喷射混凝土的鼓皮、剥落、强度偏低或有其他缺陷的部位，及时予以清理和修补，经监理人检查合格后，方能进行验收。

8.2 钢拱架支护施工
洞脸、进口段采用I20工字钢架进行支护。

工字钢架在洞外按设计加工成型，在洞内用螺栓连成整体，拱架架设控制在开挖体型之外。

洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位连系筋焊接。

钢架间设纵向连接筋，钢架间以喷混凝土填平。

钢架拱脚必须放在牢固的基础或槽钢上，架立时应垂直隧道中线。

当钢架和围岩之间间隙过大时设置混凝土垫块，用喷混凝土喷填。

工字钢架施工工艺见附图《工字钢架施工工艺框图》。

⑴制作加工
钢架按设计要求预先在洞外结构件厂加工成型。

按设计放出加工大样，放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量。

格栅钢架加工后进行试拼，允许误差：
①沿隧道周边轮廓误差不大于3cm。

②钢架由拱部、边墙各单元钢构件拼装而成。

各单元用螺栓连接。

螺栓孔眼中心间误差不超过±0.5cm。

⑵钢架架设工艺要求：
①为保证钢架置于稳固的地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15-0.2m原地基；架立钢架时挖槽就位；软弱地段在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。

②钢架平面垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°。

钢架的任何部位偏离铅垂面不大于5cm。

③为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接板处预留钢架连接板凹槽；拱脚或墙脚处预留安装拱架槽钢凹槽。

初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（或槽钢）位置。

块，钢架与围岩接触间距不应大于50mm。

⑤为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。

沿钢架设置直径为Ф25mm 的纵向连接钢筋，环向间距1.0m，内外侧交错布置。

工字钢架施工工艺框图
8.4 管棚施工
㈠测量放样
a.根据隧道进口布设的三角导线网，用坐标法测设管棚的起始中心桩号落点。

然后置镜中心点，测设中心线的垂线方向，在该方向上测设控制桩，每边各2个，以便随时恢复并检查方向的正确性。

b．钻孔的方向和倾斜度控制
方向控制：在每个导管中心线方向上，均钉设两个方向桩，以控制钻孔的方向。

倾斜度控制：孔外，通过测设大导管孔口及钻机中心的高程进行控制。

孔内，用精密水平陀螺仪控制倾斜度，分别在距孔口1/2孔深处、终孔处三处进行测量，不符合钻孔精度和要求的钻孔，必须封孔重钻。

㈡钻孔
①检查开挖的断面中线及高程，确保开挖轮廓线符合设计要求。

在开挖工作面处安设
②钢架安装垂直度允许误差为±20，中线及高程允许误差为±5cm。

在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。

原则为：任何时候都必须保证有两台钻机同时工作。

因为上扩需人工开挖掘进，工效很低，是控制整个隧道工期的关键因素，所以必须千方百计地加快管棚施工进度，为人工开挖掘进，赢得一定的时间。

③按照布好的孔位及钻孔的方向和倾斜度开始钻孔。

孔口位置与设计位置的允许偏差为±5cm；孔底位置偏差小于孔深的10‰。

④刚开孔时，要低压、慢转，以便于控制方向，然后逐渐地提高钻速，保持正常压力。

如遇到大孤石时，则需高压、低速进行。

总之，要随着地质的不断变化，相应地调整钻进参数。

⑤钻进时，如出现卡钻，利用人工及机械撞击。

9施工质量及安全保证措施
9.1施工质量检查及验收
㈠施工质量以预防为主，防检结合，确保施工质量满足设计和合同的要求，达到优良；
㈡严格按施工图纸、施工技术要求、标准、质量检查程序及标准进行。

对重要部位质检要跟班监督及时更正，严格控制特殊过程和关键工序的质量情况，确保施工全过程始终处于有效控制状态。

㈢施工过程应严格按“三检”制进行验收及控制，并做好施工质量记录。

㈣加强测量控制和现场技术人员管理,加强质量教育，强化质量意识，实行“质量奖惩制度”。

9.2安全保证措施
㈠建立三级安全管理组织，设专职安全责任人，全面负责现场施工安全的管理、检查和控制,施工队和班组设兼职安全员，各生产厂队和部门设兼职安全员，监督相关岗位的安全技术操作规程和岗位安全责任制的落实。

㈡要求技术及现场施工人员坚守工作岗位，听从指挥，不得违章作业。

㈢施工人员必须佩戴好安全防护用品。

㈣施工现场和辅助作业区，按有关法规、制度和规定配备必须的劳保用具、信号与标志、防触电装置和充足的照明措施。

㈤其它措施详见引水隧洞塌方应急预案，项目部（技）033号。

10施工主要机械设备
施工主要机械设备见下表2。

施工主要设备配置表
11施工主要劳动力计划
施工主要劳动力见下表3。

每循环主要劳动力计划表。