某水电站引水上平洞施工支洞设计与施工措施

1．施工概况

1.1增设施工支洞前、后对比分析

根据合同交面工期，某水电站左坝肩标段于2009年8月1日移交进水口EL1487.5高程工作面，具备进水口施工条件。我部于2009年10月31日完成进水口交通洞开挖施工，而目前左坝肩标段工作面才开挖至EL1535.00高程左右，且交面日期无法确定。我部根据引水系统合同控制节点工期（A、2012年8月31日进水口一期砼浇筑完成；B、2013年3月31日引水系统全部完工）及目前施工现状，并结合增设施工支洞前、后的对比分析，建议增设引水上平洞施工支洞。 1.1.1施工程序对比分析

（1）增设施工支洞前引水系统主要施工程序为：

4#、2#下平段及下弯段开挖支护左坝肩标移交工作面4#、2#上平段及上弯段开挖支护4#、2#斜井开挖支护3#、1#上平段及上弯段开挖支护3#、1#下平段及下弯段开挖支护4#、2#下弯段浇筑3#、1#斜井开挖支护4#压力钢管安装4#、2#斜井浇筑3#、1#下弯段浇筑进水塔基础开挖4#钢衬段浇筑3#压力钢管安装3#钢衬段浇筑2#压力钢管安装2#钢衬段浇筑1#压力钢管安装1#钢衬段浇筑1#下弯段、下平段灌浆4#、2#上弯段浇筑3#、1#斜井浇筑置换混凝土浇筑4#、2#上平段浇筑3#、1#上弯段浇筑底板混凝土及基础处理4#、2#斜井、上弯及上平段灌浆3#、1#上平段浇筑进水塔混凝土浇筑引水渠混凝土浇筑引水渠基础灌浆3#、1#斜井、上弯及上平段灌浆 根据上述施工程序分析，由于左坝肩标段移交工作面滞后，将直接影响两条关键线路直线工

期：①上平洞、上弯段开挖支护→→斜井开挖支护→→下弯段浇筑→→压力钢管安装→→压力钢管回填→→下弯段；

②上平洞、上弯段开挖支护→→斜井开挖支护→→下弯段浇筑→→进水塔基础开挖→→置换混凝土浇筑→→底板混凝土及基础处理→→进水塔混凝土浇筑。

并且进水塔施工受斜井的制约及施工干扰、斜井混凝土施工与进水塔施工的平行作业干扰及下弯段浇筑受斜井开挖的制约都对施工进度、质量造成非常大的影响。

（2）增设施工支洞后引水系统主要施工程序为：

4#、2#下平段及下弯段开挖支护增设施工支洞开挖支护4#、2#上平段及上弯段开挖支护4#、2#斜井开挖支护3#、1#上平段及上弯段开挖支护3#、1#下平段及下弯段开挖支护左坝肩标移交工作面进水塔基础开挖置换混凝土浇筑底板混凝土及基础处理进水塔混凝土浇筑引水渠混凝土浇筑引水渠基础灌浆4#、2#下弯段浇筑3#、1#斜井开挖支护4#压力钢管安装4#、2#斜井浇筑3#、1#下弯段浇筑4#钢衬段浇筑3#压力钢管安装3#钢衬段浇筑2#压力钢管安装2#钢衬段浇筑1#压力钢管安装1#钢衬段浇筑1#下弯段、下平段灌浆4#、2#上弯段浇筑3#、1#斜井浇筑4#、2#上平段浇筑3#、1#上弯段浇筑4#、2#斜井、上弯及上平段灌浆3#、1#上平段浇筑3#、1#斜井、上弯及上平段灌浆 通过增设施工支洞后，压力管道施工与进水塔施工相互脱开，互不干扰，形成两条单独施工

线路，可以确保进水塔的工期要求；同时缩短了往下游侧的开挖距离，为斜井开挖赢得了时间。 1.1.2进水塔工期对比分析

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 （1）增设施工支洞前进水塔工期分析：我部假设左坝肩标段在2010年1月1日移交工作面，对引水系统工期进行了细化、分析。根据施工程序，由于进水塔基础施工的前提条件为3#、1#斜井开挖支护完成，进水塔作为斜井开挖支护提供施工通道。又由于斜井开挖的工序较多，工期较长。细化后进水塔塔身混凝土及回填混凝土浇筑还有217天的时间（平均11天/层），再加上斜井施工通道的干扰，将很难保证2012年8月31日进水口一期砼浇筑全部完成的节点要求。

（2）增设施工支洞后进水塔工期分析：压力管道施工与进水塔施工脱开，互不干扰，形成两条单独施工线路。在左坝肩标段移交工作面后，进水塔基础开始开挖施工至2010年10月1日高线砼生产系统向本标供料有充足施工工期，利用此富裕工期可从进口段进行上平洞渐变段开挖形成与引水上平施工支洞的对挖。进水塔塔身混凝土及回填混凝土浇筑施工工期增加至490天，可以大大施工强度并避免高温季节的施工。 1.1.3斜井、上弯及上平段工期对比分析

（1）增设施工支洞前斜井、上弯及上平段工期分析：根据细化施工进度分析，斜井混凝土施工与进水塔基础开挖、回填及底板砼施工基本同时平行作业；导致施工干扰非常大、形成施工通道难度大、容易造成斜井混凝土质量事故。

为避免施工干扰，可以将斜井段混凝土施工放在进水塔底板浇筑完成后进行，最终施工完成的1#上平段灌浆在2013年4月30日完成，滞后2013年3月31日引水系统全部完工的节点30天。

（2）增设施工支洞后斜井、上弯段及上平段工期分析：增设施工支洞后，往下游方向进行上弯段开挖，大大缩短了至斜井的开挖距离，为斜井开挖赢得了时间。尤其是4#压力管道，可以直接进行上弯开挖。斜井、上弯段及上平段混凝土浇筑可以直接从施工支洞进入，大大的减少了与进水塔的交叉干扰。最终施工完成的1#上平段灌浆在2012年5月11日完成，比不增加施工支洞提前429天。

1.1.4下平段工期对比分析

（1）增设施工支洞前下平段工期分析：由于左坝肩标段移交工作面滞后，直接影响斜井开挖支护、下弯段浇筑、压力钢管安装、压力钢管回填、支洞封堵及灌浆等后续工序的直线工期。最终施工完成的1#下平段灌浆在2013年6月8日完成，滞后2013年3月31日引水系统全部完工的节点68天。

（2）增设施工支洞后下平段工期分析：增设施工支洞后，缩短上平段的直线工期为斜井开挖、下弯段浇筑及压力管道进洞赢得了时间。从4#上平段开始开挖至最终1#下平段灌浆完成，增设施工支洞直线工期为1223天（2010年1月24日～2013年5月31日）；不增设施工支洞直线工

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 期为1254天（2010年1月1日～2013年6月8日），增设施工支洞缩短直线工期32天。

由于压力钢管按照4#→→1#方向，逐个进洞安装，逐个回填的顺序施工，增设施工支洞在直线工期分析上只对4#洞争取了局部的时间。又由于新增施工支洞进洞太晚已不能对下平段的施工赢得更充足的时间。 1.1.5综合对比分析

（1）综上所述，由于左坝肩标段移交工作面滞后，导致原来的施工方案、施工进度已不能满足引水系统的施工要求。通过增设施工支洞才能保证施工进度、减少施工干扰等问题；增设施工支洞所增加的施工成本按照合同约定处理。

（2）增设施工支洞后形成平面立体交叉相互贯通的通风散烟体系，改善通风散烟条件。 后附《引水系统进度计划（2010年1月1日移交工作面）》 后附《引水系统进度计划（增设施工支洞）》

1.2施工支洞布置

新增引水上平洞施工支洞将作为压力管道上平段开挖支护以及后续衬砌施工通道，后期进行封堵。该施工支洞起点位于我部进水口交通洞内，综合考虑进水口交通洞开挖揭露围岩及与压力管道上平段的相对位置，拟定在桩号（进交）0+548.37（离进水口交通洞出口80m处）EL1494.55m高程（该横截断面）位置开口，开口进洞轴线与进水口交通洞洞轴线呈60。夹角，以斜直段¡=3.03%坡度下降43.49m处，然后通过R=50m的圆弧转弯，弧长为24.29m，坡降¡=3.03%，圆弧终点高程为EL1492.497m，该点之前洞室断面尺寸为7.0m×6.5m（宽×高），之后通过1：1.83的坡比渐变为4.5 m×5m（宽×高）圆拱直墙型断面，渐变段长度为2.29m，再以垂直于压力管道上平段轴线方向以¡=3.03%坡度降坡至1#压力管道上游边墙，其边墙高程为EL1492.125m，长度10m，洞轴线拐点夹角为152.17。，然后再以¡=0的平坡水平贯穿4条压力管道，施工支洞终点为4#压力管道上游边墙，终点高程为EL1492.125m，长度84m(以Ⅲ类围岩断面尺寸计算)。引水上平施工支洞水平投影全长1.07m。

2．施工支洞的设计

2.1设计依据及原则

（1）依据招投标文件、引水系统工期、引水系统建筑物的布置情况和地形、地质条件等技术资料进行设计；

（2）施工支洞的布置及断面尺寸需满足本标施工高峰期开挖出碴运输及后续浇筑需要； （3）施工支洞布置综合考虑施工通风散烟、排水需要；

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 （4）根据施工机械设备尺寸、工作范围和施工高峰期车辆运行强度来确定施工支洞的断面型式和断面尺寸。

（5）布置施工支洞的基本原则和要求。

2.2施工支洞断面设计

综合考虑引水上平洞施工支洞设计断面尺寸为7.0m×6.5m和4.5 m×5m（宽×高）两种断面型式，圆拱直墙型。起点开口处布置在进水口交通洞洞内，起点高程为EL1494.55m，终点与4#压力管道上平段上游边墙相衔接，终点高程为EL1492.125m，水平投影全长1.07m。引水上平洞施工支洞平面布置参见附图1《引水上平洞施工支洞设计平面图》

2.3施工支洞支护设计

2.3.1洞身支护设计

1、洞口开口段7×6.5m断面支护设计

（1）Ⅱ类围岩：顶拱素喷C25混凝土5cm，随机锚杆支护，锚杆为Φ22，L=3m；

（2）Ⅲ类围岩：边顶拱素喷C25混凝土8cm，顶拱系统锚杆支护,锚杆为Φ22@2.0m×2.0m，L=3m；边墙为随机锚杆支护，锚杆为Φ22 L=3m；

（3）Ⅳ类围岩：边顶拱素喷C25混凝土10cm，边顶拱系统锚杆支护,锚杆为Φ25@1.5m×1.5m，L=4.0m，挂钢筋网Φ6.5@15cm×15cm；

（4）Ⅴ类围岩：边顶拱喷混凝土12cm，挂网Φ6.5@1.5m×1.5m；锚杆为Φ25 L=4m @1.5m×1.5m，随机设格栅拱架支撑；

（5）洞口段支护：布置两排锁口锚杆，采用Φ25锚杆，L=4.5m@1.2m×1.0m；锚杆环型布置，第一排锁口锚杆距轮廓线0.5m，布置Ⅰ18钢支撑5榀，间距1.0m，喷C25混凝土20cm进行覆盖。

2、后段4.5×5m断面支护设计

（1）Ⅱ类围岩：顶拱素喷C25混凝土5cm，随机锚杆支护，锚杆为Φ22，L=3m； （2）Ⅲ类围岩：边顶拱素喷C25混凝土5cm，顶拱系统锚杆支护,锚杆为Φ22@2.0m×2.0m，L=3m；边墙为随机锚杆支护，锚杆为Φ22 L=3m；

（3）Ⅳ类围岩：边顶拱素喷C25混凝土8cm，边顶拱系统锚杆支护,锚杆为Φ22@1.5m×1.5m，L=3m，挂钢筋网Φ6.5@15cm×15cm；

（4）Ⅴ类围岩：边顶拱喷混凝土10cm，挂网Φ6.5@1.5m×1.5m；锚杆为Φ22 L=3m @1.5m×1.5m。

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 2.3.2 交叉洞段设计

洞室交叉部位，应力集中易形成掉快，为确保交岔洞口稳定及安全，在与各压力管道交叉口两侧各布置两排Φ25 L=4.5m＠1.2×1.0m锁口锚杆，锚杆向围岩侧外倾10°；于此同时，进水口交通洞10m范围内及与各压力管道交叉口段根据开挖揭露的围岩类型，支护型式较上述各类围岩的支护型式提高一级。 2.3.3 洞内封堵段设计

引水上平施工支洞封堵段范围为水平贯穿4条压力管道及1#引水隧洞上平段上游边墙段。4条压力管道贯穿部位采用全断面封堵，1#引水隧洞上平段上游边墙堵头设计：

⑴计算公式：堵头长度计算有力学公式和经验公式。 ①力学公式

L=Kγ水×Hω×[f′ω（γ

混凝土

-γ

水

）+c′S×a]-1

式中：L--堵头设计长度（m）； K--安全系数，（设计K=3）； γ

水

--水的容重（1.0×10-2MN/m3）；

H--作用水头（m）； ω--堵头截面积（m）； f′--抗剪断摩擦系数； γ

混凝土

2

--混凝土容重（2.4×10-2MN/m3）；

c′--周界粘聚力； S--堵头周长（m）； a--粘结力有效面积系数。 ②经验公式 L=HD/50

式中：L--堵头设计长度（m）； H--作用水头（m）；

D--混凝土堵头的等效直径（m），D=（4ω/π）0.5。 ③计算参数取值

K--安全系数，设计K=3； H--作用水头；

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 f′--抗剪段摩擦系数，取f′=0.70； c′--周界粘聚力，取c′=0.5MPa； a--粘结力有效面积系数，取a=0.9。 ⑵计算结果

根据以上计算公式，作用水头为校核洪水位减去该部位底板高程最小值，H取值为41m，引水上平洞施工支洞堵头截面积为20.m2，堵头周长为17.41m，以上公式中的f′--抗剪段摩擦系数值和c′--周界粘聚力的结合该部位地质情况，该段围岩类别主要为Ⅲ类和Ⅳ类围岩，在实际参数取值时，为了安全起见，根据最不利围岩类别(Ⅳ类围岩)进行取值。

将以上数据先代入力学公式进行计算得：

L1=3×1.0×10-2mn/m3×41×20.×[0.70×20.×(2.4×10-2mn/m3-1.0×10-2mn/m3) +0.5MPa×17.41×0.9]-1=3.196m

再将以上参数代入经验公式计算得： L2=41×[(4×20./3.14)0.5]/50=4.23m

以上计算按照封堵混凝土基本和周围岩石接触(a=0.9)进行计算得出的封堵长度，在实际进行封堵混凝土施工中，顶拱部位不易浇满容易和岩石脱开。因此通常需要需要在顶拱部位进行回填灌浆以增加整体的饱满度和粘结性。假如封堵混凝土顶拱部位已经和岩石脱开(4.5×5.0m 断面：a=0.695)进行以上封堵长度的计算，L1＇=4.108m L2＇=4.23m

通过以上计算比较得出，在进行封堵混凝土和周围岩石的接触面不同的情况下（a=0.9、a=0.695）得出不同的封堵长度值，a值越小需要的封堵长度就越大。该段堵头实际取值为10.0m（按照大于1.5倍洞径取值）

考虑该支洞所贯穿的压力管道后期为高压强水流经过，故在支洞锚喷支护完成后封堵前适时进行无盖重固结灌浆，固结灌浆完成后，采用标号为C20混凝土进行封堵，并在封堵混凝土顶部预埋回填灌浆管，衬砌完成后进行回填灌浆，其灌浆压力、浆液水灰比及浆液变换原则按照灌浆相关规范要求执行，封堵具体施工将在支洞封堵时另行上报专项施工措施。

引水上平洞施工支洞主要工程量表1

序号 1 2 3 4 工程项目名称 石方洞挖 锚 杆 Φ25 L＝3.0m 锚 杆 Φ25 L＝4.0m 锁口锚杆Φ25 L＝4.5m 单位 m3 根 根 根 工程量 4148 378 509 33 备注 全长L=1.07m 第6页 共16页

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 5 6 7 8 9 10 11 挂网Φ6.5＠15cm*15cm 喷砼（C25） 钢拱架 封堵总长度 封堵砼量 固结灌浆 回填灌浆 m2 m3 榀 m m3 m m2 850 184 30 59.68 1248 5 771 Ⅳ、Ⅴ类围岩增加/开洞洞口 说明：本工程量为估算设计工程量，最终工程量按照实际发生为准。 3．施工布置

3.1施工道路

引水上平施工支洞的主要施工通道：开挖支护掌子面→进水口交通洞→302#隧洞→上坝公路隧洞→3#公路→1#公路→挖角碴场A。

3.2施工供风、供水及供电

采用进水口交通洞已布置好的风水电直接接取，并随开挖支护延伸至工作面。

3.3施工照明

引水上平施工支洞照明线通过进水口交通洞已布置好的线路直接接取，前期采用移动式照明，在进洞一定安全距离后采用水银灯照明，按10m~15m间距系统布置，实际施工中可根据照明效果进行适当调整。

3.4施工通讯

洞内与外部联系采用无线电话和对讲机进行通讯联络。

3.5洞内通风及排水

将进水口交通洞通风系统接直径100cm柔性风管延伸至工作面以满足施工通风要求。在引水上平施工支洞洞内布置集水坑，安装20m3/h潜水泵将积水排至进水口交通洞系统排污管中再经由3#公路隧洞与301#公路隧洞内的排污管通过冲沟排入海流沟内。

4．施工方法

4.1开挖及支护施工

4.1.1开挖程序及施工方法

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 该支洞采用“新奥法”进行施工，开挖钻爆遵循“预支护、短进尺、弱爆破、及时支护、早封闭、勤量测”的原则，确保成洞稳定。开洞前，在进水口交通洞开口桩号段必须完成进水口交通洞系统支护及洞脸锁口支护方可开洞，为确保洞口段开挖成型，开口采用先导洞后扩挖的施工方法，待进尺一定距离后进行洞口钢支撑安装并喷砼覆盖，以确保洞口安全，之后进行全断面开挖方法，系统支护滞后掌子面20~30m，Ⅳ类围岩系统支护滞后掌子面5~10m，对于Ⅴ类围岩、断层及破碎带支护紧跟掌子面，做到一炮一支护，必要时做超前支护且开挖进尺控制在1.0~2.0m以内。

开挖前，首先根据围岩情况进行爆破设计，YT28手风钻造孔，设计开挖轮廓线部位采用光面爆破，中孔直孔掏槽，非电毫秒微差爆破，现场施工根据爆破试验对爆破参数进行调整。开挖工艺流程见下框图所示：

4.1.2开挖主要施工方法

① 测量放线：控制测量采用莱卡全站仪作导线控制网。施工测量采用莱卡全站仪进行。测量由专业人员认真进行，测量仪器必须经过鉴定后方可使用，每个月对控制点进行一次测量检查、复测，确保测量准确无误。

② 爆破设计：首先根据围岩地质状况情况进行爆

破设计，设计周边孔光面爆破，中孔楔形掏槽，非电毫秒微差爆破。主要爆破参数见附图，现场施工时根据爆破试验对爆破参数进行调整。

③ 钻孔作业：由熟练的手风钻钻工严格按监理工程师批准的爆破设计图进行布孔和钻孔作业。各钻手应分区、分部位定人定位施钻，实行严格的钻手作业质量经济责任制，钻孔要求“平、直、齐”，周边孔偏差不大于5cm，爆破孔偏差不大于10cm。为保证爆破质量和爆破效果，掏槽孔角度严格按爆破设计图钻孔，钻孔方向偏差不大于1°。

④ 装药爆破：炮工必须由取得爆破证书的熟练技工担任，装药量、起爆顺序严格按监理工程师批准的爆破设计进行装药和安装非电雷管。炸药采用2#岩石乳化炸药，雷管采用非电雷管，火雷管起爆，导爆索传爆。崩落孔采用φ32cm药卷，连续装药；周边孔采用φ25mm药卷绑扎在竹片上间隔装药。炮孔堵塞采用砂袋堵塞严实。装药结束后，由值班技术员和专业炮工分区分片检查，联成起爆网络，爆破前将工作面设备、材料撤至安全位置。

⑤ 通风散烟：爆破后起动强力轴流通风机进行通风，在开挖面爆破碴堆进行人工洒水降尘。

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 ⑥ 安全处理：爆破后由有经验的隧洞施工安全员对开挖面进行检查，发现有松动岩块，人工清撬处理。出碴结束清底时，采用0.8m3反铲再一次进行安全处理，用斗铲轻轻撞碰整个开挖面，将松动岩块全部清理干净。

⑦ 出碴：采用3.0m3侧缷式装载机挖装，15T自卸车运输经前述施工道路运输至永久大桥侧的挖角碴场。

⑧ 清底：出碴后采用0.8m3反铲对洞壁和掌子面进行安全处理，并将底板松碴清理干净，平整工作面，使台车或作业平台车能够就位和安全工作，进行下一循环作业。 4.1.3特殊部位的施工方法

施工中若遇Ⅳ、Ⅴ类围岩及断层破碎带，除上述施工方法外，还采取以下措施： ① 地质超前预报

在开挖过程中，加强地质跟踪及预测，采用钻超前勘探孔和超前小导洞等方法进行预测，对围岩进行超前预报，以便及时调整爆破参数和支护方式，阻止围岩坍塌，确保隧洞施工安全。

② 超前支护

根据围岩情况，采用超前锚杆、管棚、超前小导管预灌浆与钢拱架进行联合支护，开挖进尺控制在1.0~2.0m以内。

4.2施工支洞支护施工

4.2.1临时支护设计

根据进水口交通洞的地质条件，推测引水上平施工支洞洞身段以Ⅲ、Ⅳ类围岩为主，根据开挖断面及围岩类别，为了保证洞室稳定，确保施工安全，拟定临时支护参数为：

（1）Ⅱ类围岩：喷护C25混凝土5cm厚，随机锚杆参数为Φ22，L=4.5m；

（2）Ⅲ类围岩：喷护C25混凝土8~10cm厚，随机锚杆参数为Φ22，L=4.5m，随机挂φ6.5@20×20cm钢筋网；

（3）Ⅳ类围岩：喷护C25混凝土10~15cm厚，顶拱系统锚杆参数为Φ22，L=4.5m@2.0×2.0m，边墙随机锚杆Φ22，L=4.5m，挂φ6.5@20×20cm钢筋网；

（4）Ⅴ类围岩：喷护C25混凝土15~20cm厚，顶拱边墙系统锚杆参数为Φ22，L=4.5m@1.5×1.5m，挂φ6.5@15×15cm钢筋网，并增设钢拱架支护；

（5）针对开口段及Ⅳ、Ⅴ类围岩段等特殊部位，设置18#工字钢拱架，Ⅳ围岩段间距1.0m，Ⅴ围岩段间距0.75m；根据围岩实际情况，采用超前锚杆、管棚、超前小导管预灌浆与钢拱架

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 进行联合支护。 4.2.2锚杆施工

（1）系统锚杆及随机、加强锚杆施工：

洞内锚杆均采用砂浆锚杆，锚杆注浆采用M20水泥砂浆。锚杆采用自制平台车上手风钻钻孔，孔径42mm。锚杆采用Ⅱ级螺纹钢，锚杆在钢筋加工厂制作，自卸汽车运至现场，人工在自制平台车上安装锚杆，注浆采用锚杆注浆机进行。普通砂浆锚杆均采用“先注浆后插杆”方法施工。工艺流程如下图所示：

锚杆钻孔孔位、角度、深度严格按照设计图纸进行施工，严格控制质量。浆液按照设计和试验配比进行拌制，控制注浆压力，保证注浆饱满、充实。 （2） 超前锚杆施工：

超前锚杆采用砂浆锚杆，直径Φ22，长L=4.5m，环向间距1.2m，上倾角控制在10～15°。YT28手风钻在作业平台车上造孔，锚杆注浆机灌注水泥砂浆，人工安插锚杆。 4.2.3超前管棚及小导管施工 施工方法：

（1）管棚及小导管支护结构设计：钢管直径选用48mm，钢管长度为3～6m。纵向两组管棚间，应有不小于1.5m的水平搭接长度，间距约30～50cm；

（2）沿边顶设计开挖线外侧布孔，钻孔用手风钻在作业平台车上进行，外倾角10～20°，间距约30～50cm，管棚尾部焊套箍，顶部加工成尖锥状，管壁按梅花型钻出浆孔，间距为20cm，孔眼直径φ8mm。钻孔完成后将钻杆取出，人工配合钻机沿隧洞轴线方向将加工好的钢管插入孔内，钢管入岩长度不小于管长的90%。小导管灌浆用压浆泵压注水泥-水玻璃双液浆，注浆前对开挖面及距掌子面5m范围内边、顶拱喷砼封闭，喷厚5～10cm，注浆压力0.5～1.0Mpa，水泥浆的水灰比控制在0.8:1～1:1之间，其他灌浆参数按照灌浆规范实施。固结灌浆完成后，循环进尺控制在1.0～2.0m以内，同时跟随开挖进行顶拱部位系统支护，施工过程中将系统支护锚杆端头与管棚管端头焊接连成整体；在掌子面掘进前进行顶部管棚管和固结灌浆施工。

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 4.2.4工字钢拱架施工 （1）钢拱架设计

钢支撑采取在洞外加工厂集中加工制作，洞内组装而成。

工字钢（使用Ⅰ18的工字钢）采用自制的工字钢弯曲机冷弯而成，并根据不同洞室、不同部位的需要，制作成不同的单元标准件，单元标准件端头部位焊接连接钢板，连接钢板上设置螺栓孔，用于洞内现场安装时的快速连接。榀与榀之间的连接钢筋采用φ25钢筋焊接，间隔100cm。

钢支撑的纵向间距，Ⅳ围岩段1.0m，Ⅴ围岩段0.75m，两榀钢支撑之间设置直径Φ25mm的连接筋，并与边墙系统锚杆焊接成整体。钢支撑根据设计分节在加工厂制作，每节加工长度根据实际开断面而定，螺栓连接。

（2）钢拱架安装

按监理工程师的指示或在经超前勘探查明的岩石破碎软弱地段安装钢支撑，钢支撑应装设在衬砌设计断面以外，如因某种原因侵入到衬砌断面以内时，须经监理工程师批准。钢支撑安装后，应对破碎软弱地带的围岩稳定进行监测，遇有危险情况，及时增强钢支撑或采取其它加强措施，并报告监理工程师，经监理工程师检查认为不合格时，应根据监理工程师的指示进行调整、修补和置换。

开挖完成后，采用运输车将分节支撑钢架运至施工现场拼装，每榀钢支撑安装间距为75～100cm，节间采用螺栓联接，钢架与岩壁之间紧贴，在安设过程中，当钢架与围岩之间有较大间隙时安设垫块，两排钢架间沿周边用纵向钢筋联接，形成纵向连接系；拱脚高度不够时设置钢板调整，拱脚高度低于上半断面底线以下10cm；钢支撑立柱脚设钢垫板，必要时浇筑基础混凝土。钢拱架安装完成后，和接触的锚杆头焊接牢固，使之成为整体结构，按设计图要求安装的钢筋网、钢挡板、钢棚架、钢枕、钢锲和钢柱鞋等附件与钢支撑焊接牢固，防止松动。 4.2.5喷砼施工

①施工工艺流程

喷砼与开挖、锚杆施工跟行交叉作业，除特殊地质段先喷后锚的程序外，其它部位均按如下工艺流程进行施工。

喷砼工艺流程为：施工准备→岩面清洗→挂网→仓面验收→拌和运输→分层喷射→厚度检查→复喷处理。

②施工方法

喷砼施工采用高压风水联合清洗岩面，平台车配合人工挂网，6m3搅拌运输车从A场地拌和

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 站运料至工作面供料，喷锚采用干喷机通过平台车人工作业，分两层施喷，第Ⅰ层喷厚3～5㎝，第Ⅱ层喷至设计厚度。

③施工要点

各工序作业首先要认真遵照设计文件和施工规范要求进行。结合以往施工经验，各工序作业要点如下：

a、准备工作

埋设好喷厚控制标志，作业区有足够的通风照明，喷前要检查所有机械设备和管线，确保施工正常。对渗水面做好处理措施，备好处理材料，联系好仓面取样准备。

b、拌和及运输

拌和配料严格按试验确定的配合比精确配制搅拌，搅拌时间要足够，拌和料运输、存放要防雨、防污染，入机前严格过筛，其运输、存放时间应符合有关技术指标。

c、清洗岩面和挂网

撬挖后的岩面，先用高压风水分区进行冲洗，再进行挂网。钢筋网与锚杆联接要牢固，且尽量紧贴岩面。对有凹陷较大部位，可加设膨胀螺杆拉紧钢丝网，仓面验收以后，开喷以前对有微渗水岩面要进行风吹干燥。

d、喷射要点

喷射砼要沿一定方向分区、分块、分薄层均匀施喷，边墙应自下而上施工，避免回弹料覆盖未喷面。喷头距施喷面要合适，喷射推进要有序，尽量减少回弹，刚喷射完的部分要进行喷厚检查（通过埋设点、针探、高精度断面仪检测）不满足厚度要求的，可及时复喷处理。挂网处要喷至无明显网条为止。喷射作业要连续，因故中断则需即时清理机械管道，防止管道堵塞。

e、养护、检测

喷射砼终凝2小时后，应喷水养护，养护时间一般部位应为7天。 4.2.6挂钢筋网施工

按施工图纸的要求和监理工程师的指示，在指定部位进行喷射混凝土前布设钢筋网。钢筋网的间距为150mm，钢筋采用直径为6.5mm。屈服强度240MPa的光面钢筋(I级钢筋)，水工隧洞内钢筋保护层厚度不应小于50mm。

钢筋网安装利用钻爆平台在工作面进行现场编制，其搭设长度不小于200mm；钢筋网与锚杆、钢支撑或其他锚定装置连接牢固，喷射时，钢筋网不得晃动。钢筋网喷射混凝土的施工应按GB50086-2001第8.7.1条至第8.7.2条的有关规定执行。

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 4.2.7施工支洞封堵

引水上平施工支洞堵头从4#压力管道端开始封堵，4#、3#、2#、1#由里往外依次进行封堵施工，封堵具体施工将在支洞封堵时另行上报专项施工措施。

5．施工工期安排

引水上平施工支洞计划开挖平均月进尺85m，总工期为65天，其中开挖工期为60天，系统支护滞后5天完成。2009年11月20日正式开工，2010年1月23日开挖支护结束；支洞封堵后期适时安排施工。

6．施工资源配置

开挖队伍分两个专业班组进行，其需施工人员及主要设备如下表：

开挖支护班主要人员配置表2

序号 1 3 5 7 9 11 13 工种 班长 技术员 反铲工 电工 测量工 驾驶员 杂工 合计 人数（人） 1 2 2 2 4 6 4 序号 2 4 6 8 10 12 14 59人 工种 副班长 安全员 装载机工 维修工 钻工 炮工 加工维修工 人数（人） 2 2 2 2 20 4 6

主要施工机械设备表3

序号 1 2 3 4 5 6 7 设备名称 手风钻 侧卸式装载机 反铲 自卸汽车 工作平台车 锚杆注浆机 砼湿喷机 规格型号 YT28 ZLC50C（3.0m3） 0.8m3 15t TK961 单位 数量 台 台 台 台 台 台 台 15 1 1 5 2 1 1 备注 自制 7．质量安全保证措施

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 7．1质量保证措施

为保证开挖、支护施工的质量，特采取以下措施：

（1）严格按照设计图纸、设计修改通知及相关技术规范进行施工； （2）进行现场爆破试验，确定合理的爆破参数，以保证光面爆破质量；

（3）爆破后，及时检查爆破效果，并根据爆破效果和爆破监测结果，及时调整爆破参数； （4）每一茬炮均需测量放线，提高放线精度，洞内掌子面用红油漆画出明显的开挖轮廓线； （5）在每一个循环进行测量放线时，均需对上一茬炮开挖的超欠挖情况进行检查，并将超欠挖情况及时通知钻孔人员，以便对钻孔角度及时进行调整，减少超挖，对欠挖部位及时处理； （6）在邻近砼衬砌部位和断层破碎带进行爆破时，单独进行爆破设计，并严格按爆破设计进行爆破；

（7）洞内施工的安全，在很大程度上取决于支护质量的好坏，洞内支护必须按照施工技术要求和规范进行施工。喷砼和锚杆砂浆的配合比必须通过试验确定；

（8）对全部施工过程，进行严格的全面质量管理，质检部门应随时对洞内的施工质量进行检查，杜绝质量事故的发生；

（9）加强质量检查检测工作、加强洞内围岩变形观测；

（10）在断层破碎带及洞室交叉口附近等特殊部位爆破开挖时，精心制定施工爆破设计，并在施工过程中严格执行。

7．2安全保证目标

在施工过程中，坚持不懈的对职工进行安全教育，强化每一位职工的安全意识，树立“安全第一、预防为主、综合治理”的思想，实现在工程施工期间无死亡事故；不发生3人以上群伤事故；不发生生产性重伤事故事；不发生性质严重的重大险情事故；不发生急性职业病、中毒事故；不发生直接经济损失10万元以上的火灾、机械设备、交通事故；年轻伤事故控制率在3‰以内；创建安全和谐，文明环保工地。

7．3安全保证措施

通过对施工的全过程进行严格的安全控制，杜绝安全事故的发生，确保9＃施工支洞的施工安全。特制定如下安全保证措施，并在具体施工过程中切实执行，

（1）施工中必须坚持“安全第一、预防为主”的方针，认真贯彻“安全生产、人人有责”的原则。坚持执行国家有关安全生产的法律、法规和方针、；

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 （2）严格执行国家劳动安全卫生规程和标准，按国家劳动保配备相应的劳保用具，对职工进行劳动安全卫生教育，减少职业危害；

（3）按规定对一级危险品的生产、运输、保管和使用进行严格的保管与监督，防止公害事故发生；

（4）在施工区内行驶和进行运输作业的车辆都必须遵守有关机动车辆安全管理与施工安全管理规定。在交通要道及交叉路口设醒目标志牌及专职车辆安全指挥人员；

（5）加强用电管理和雷击防护，供用电设施要有可靠安全的接地装置，对油库、变压器等重要设施和常落雷作业区应采取可靠有效的防雷措施，防止或减少触电、雷击事故发生； （6）每年汛前必须制定切实可行的防汛抢险措施，对可能出现的超标准洪水，将作好防汛准备并全力组织抢险，把损失减少到最低限度，项目经理为防汛抢险第一责任人；

（7）在雨季来临之前，对施工道路、施工工厂设施等的排水设施进行检查和完善，保证施工期排水畅通，并对路堤高边坡进行安全检查，防止因滑坡对施工生产带来的不利影响； （8）所有机械操作人员必须持证上岗，按照操作程序正确操作，严禁违章作业，杜绝酒后上机，起重机操作人员必须按照安全要求正确指挥；

（9）爆破器材运输、保管、领料、退库、使用都需专人负责，严格执行出入库登记制度。爆破作业需按规定设置安全报警装置和视觉信号；

（10）施工中严格按照《爆破安全规程》以及其他有关安全规程、规范进行施工； （11）爆破技术人员和炮工必须持证上岗；

（12）在断层破碎带和裂隙比较发育的洞段，必须按照浅钻孔、多循环、弱爆破、强支护的原则进行施工；

（13）在进行洞室开挖时，要严格执行《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》（SDJ57-85），在开挖作业的每个循环中均必须进行撬顶安全处理，对不良地质地段要根据设计代表及监理工程师的要求及时进行支护。并埋设变形观测点，监测不良地质段的围岩变形、位移情况，发现问题，要及时报告监理工程师并采取行之有效的支护措施；

（14）配备足够的通风设备，搞好洞内通风，保证洞内施工时的能见度，避免机械事故和人员伤亡事故的发生，并防止有害气体对人体的伤害；

（15）洞内施工所用的动力线路和照明线路，必须架设到一定的高度，线路要架设整齐，设置于洞内的配电系统和布置闸刀、开关的部位，必须要设醒目的安全警示牌。洞内照明尽量使用安全电压。

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某水电站引水发电系统建筑工程 引水上平洞施工支洞设计与施工措施 8．文明施工

8.1文明施工及环境保护的目标

以“均衡生产、文明施工、科学管理”为宗旨指导工程建设，在合同实施的同时，同步实施相应的环保措施，使施工现场各项指标达到国际和地方标准，满足合同要求；工地做到整洁有序，施工标志齐全、美观，施工工艺科学合理，推行程序化、标准化施工，施工人员一律采用挂牌上岗，争创文明施工工地和样板工区。

8.2文明施工措施

（1）施工中，各工作面必须做到工完料尽，场地整洁。由各作业队长在下班前检查所分管项目的作业面清理情况。

（2）施工风水电管线路做到材料堆放整齐、管线固定牢靠，施工道路通畅，整个施工场面清洁整齐。

（3）在主要施工干道，应经常保养维护，为文明施工创造必要的条件，施工设备严禁沿道停放，必须在指定地点有序停放，经常冲洗擦拭，确保设备的车容车貌和完好率。

（4）施工中，各工作面必须做到工完料尽，场地清洁。由各作业队长在下班前检查所分管项目的作业面清理情况。

（5）开挖爆破后应立即进行压入式强制通风，给洞内提供新鲜空气，并配人工洒水降低粉尘浓度。施工废水通过沉淀处理后方可排入江内。

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