中国科学引文效倨库未漯期刊中文科扳翔刊数据库八沲翔刊《申国学术日刊文lt》首J【八选日刊万方敌琚敌字化用Tl群八日用刊《中国学术矧刊(光盘颁)》坌文收录期刊(CEPs)屮文电子用刊熙务资料库收录用IJ°中国宅力倪秀科孜日刊 °1i::早‰ 足慧浔:J展埕营甘逞苔皙卩录旧刊 :曹扌l:害蝥幸|}啻营;l丨∶母景叠訾啻g訾章l弯:菁‖丨营中国科孜论文统计漯用刊(中国科夜核心瑚Il)刊综合讦价扭屠库统计刊涠用刊 cODEN ssFAFGOS'C″u^ⅣS″u'Lr F⒕D'^Ⅳ O srC″u^Ⅳ wA丁ER尸0WER O水叱科学技术水电政策与市场研究水电运营管理=￡r孓Ⅱ执∧△.o少∶氵Ⅰ1J⒈廴犟冉〓穸∷一司碜IssN1001-2184ⅡⅡⅡⅡⅡ9Η\"Ⅱ\"Η\"Ⅱ\"Η\"Ⅱ\"\"\"ΗⅡ\"\"ΗⅡ10770Ⅱ\"\"囗︱︱Ⅱ\"\"ⅢⅡ\"\"凵\"\"ⅡⅡ\"\"凵Ⅱ1808422>\"\"\"\"四Ⅲ省水力发电I程学云⒒第”卷第6期四川水力发电Ⅴ01.27,No.62008年12月Sichuan Ⅵ/ater PowerDec。,2008管棚法在弓水隧洞进口段平顶拱施工中的应用王仁强,袁坤中国水利水电第七工程局有限公司三分局,四川成都 611130)摘 要:软弱围岩平顶拱洞口施⊥难度较大,色尔古水电站引水隧洞进口段平顶拱进洞采用了大管棚与小导管联合超前支护的方案,通过注浆将松散的围岩固结起来,利用大管棚支护洞口围岩,小导管支护每循环进尺,注浆体和管棚连成一个整体而受力,在开挖轮廓线外形成了一个环向支撑体,有效的阻止了松动圈出现坍塌,达到了安全、快捷进洞的最终目的。关键词:引水隧洞平顶拱;大管棚;小导管;安全;快捷;进洞施工;色尔古水电站中图分类号:TV52;TV37;T巧szI文献标识码: B文章编号△0012184(⒛08)060059-031 工程概况1、测Ι放线。色尔古水电站引水隧洞布置于黑水河右岸,2、小导管加工、制作。从右岸引水至赤不苏沟沟口上游左岸地下厂房发3、钢支撑加工、制作。电。进水口底板高程1弘9.0m,进口断面为121、坡面浮土、悬石清理。m×12m的正方形,经15m渐变段(方变圆)渐洞口边坡支护2、锚索施工。3、锚杆、挂网、喷混凝土施工。变为衬砌后内径9.0m的圆形主洞,是引水隧洞施工中的重点及难点。进水口上方高程1S95.71、洞口轮廓放线。大管栅超前支护2、钻孔、安装管棚,共计矽根,m处为213国道改线公路,路基开挖过程中发生L=18m,间距0Om,注浆。多次塌方。该部位边坡地势陡峭,上方为一条冲1、沟,地层岩性为浅灰色薄层状炭质千枚岩,风化卸洞口轮廓放线,预留核心土。荷强烈,随机短小裂隙较发育,裂隙面普遍见锈1、安装双榀nOェ字钢支撑,钢筋面、泥膜,岩体呈镶嵌-碎裂状结构,结构较松散,网,钢支撑与小导管焊接牢固,钢边坡岩体易出现失稳及坍塌现象。为保证进水口支撑纵向连接筋焊接牢固。2、喷射混凝土,支护完成。边坡稳定和施工安全,引水隧洞渐变段平顶拱进洞施工以加强支护为主。l、浏女放线。2、钴孔、装药、爆破,一次掘进2 进洞方案不大于⒛。由于洞口地质情况复杂,前期多次发生塌方,1、测且放线。为保证进洞施工安全、边坡稳定以及改线公路路2、安装钢支撑、挂网、系统锚杆。3、喷射混凝土。基稳定,经过方案比选,所选定的进洞方案为:边坡锚索、锚杆及挂网喷护先行施工,进洞采用大管l、测迳放线。超前小导管支护2、钻孔、安装超前注浆小导管,棚与超前小导管联合超前固结,双榀工字钢加工单排L=5m,间距0Om,注浆。成龙门架形式支撑,挂网喷射混凝土初期支护尽快闭合成环,及时完成永久混凝土衬砌的方案,并强调施工中各工序作业的质量,以保证支护效果。P=∶-explˉ入凸Ranrp川进洞施工方案工艺流程见图1。{:孑:;F卜3 大管棚参数确定+gexp(-眢)(1)进洞开挖浅埋情况下,围岩压力P可根Cl = o+九据泰沙基公式确定,即:Itan(45° -rp/2)式中 Gl为隧道开挖宽度的l/2;γ为围岩容量,收稿日期:2OO8刁801Sichuan Water Power E[王仁强等:管棚法在引水隧洞进凵段平顶拱施工中的应用N/o;♀为内摩擦角,(°);c为粘聚力,Pa Ⅱl为洞室开挖高度,m;ff为洞室埋深,m;λ为侧压力系数,泰沙基取λ=1;g为地面荷载,N/m2。埋深较大时,公式中的指数趋于零,即:P=γG1ˉc的值一般大于3Om时,根据泰沙基公式计算得到的围岩压力往往误差较大c考虑到施作后的管棚对围岩压力的缓冲、吸收、分散等作用以及通过管棚注浆对围岩的加固效果,通常实际围岩压力只仅为泰沙基公式计算值的们%~50%,即P`=(0.4~0.5)P。查工程地质常见岩石物理力学性质指标表:千枚岩重量=“~28kN/0,取γ”kN/″;千枚岩内摩擦角♀=%°~~sZ1°,取笱°;千枚岩粘聚力c≤10kPa,取10kh;洞室半洞开挖高度九l=6m;〃=“m;容许应力[δ]=zZ+0Mh。Cl = C+凡ltan(45°~♀/2)=6 +12tan(45° -45°/2) = 10.97(【n)clˉc=27000 × 1o.97 -10000由此彳导P=γl ×tan45°=0.286(MPa)P。=0.4P=o。1144(MPa)(2)钢管最不利受力段长度乙:L1为工字钢间距,0.8m,L2为每循环开挖进尺,m。zj = LI +L2 = z^l +九tan(45° -♀/2) = 1.63 (m)(3)单位宽度内荷载:Pr=0。H44(MPa/m)最大弯矩值:〃砌/=辔=⒍Ⅲ4×⒈“2用=~3g(kN·m)因此,单位宽度内钢管抗弯截面模量吼=氍荐=另钭紧=lˉsSlcm3λ即可满足要求。(4)钢管的选取:①若选用♀108、壁厚6mm的钢管,每孔钢管抗弯截面模量吼=佰。猸c″;单位宽度内钢管数量尼=15V46。俑=3.4(孔/m),钢管间距~3O cm,造孔有较大难度c②若选用♀lOS、壁厚10mrn的钢管,每孔钢管抗弯截面模量吼=⒆.16cm3;单位宽度内钢管数量Ⅱ=15g/⒆.16=2.29(孑L/m),钢管间距约为狃cm,施工中取硐cm较为合理。4 进洞超前支护施工田s汜勿刃四刀肠勿r Povεr2OO8年第6期(1)管棚形式。地质工程师根据前期改线公路施工多次发生塌方及进水口段锚索造孔返渣情况确定(引)0-005至(引)0+010段为Ⅴ类围岩。进洞前第一环,在正方形进口顶部布置♀1OS大管棚翎根,大管棚长度为18m,管棚环向间距们cm,垂直洞口中心外插角l°~3°。因大管棚较长,外插角度不易控制,不能起到对洞内5m以后的超前支护作用,且洞口为方形,洞内渐变为圆形,洞外大管棚超前支护与圆形主洞开挖断面偏差较大,从第二环开始,在顶拱120°范围内设置超前小导管支护,超前小导管长度5m,♀42,环向间距们cm,与大管棚交错布置,垂直洞口中心外插角不大于5°。(2)管棚加工J大管棚采用♀108、壁厚10mm的无缝钢管加工,节长分别为2m、3m。钢管上压浆孔孔径为12mm,孔间距⒛cm,梅花型布置,相临两孔方向交错笱°角,尾部~sO cm范围内不钻孔压浆孔,作为止浆段。小导管采用♀40钢管加工,每根长5m,导管管口位置设加强环,钢管末端⒛cm范围内不钻出浆孔,其余部分管壁四周,钻cpS压浆孔,间距15mm,梅花形布置,相临两孔方向交错45°角,管尖长⒛cm,先用氧焊切出缺口,再加工成尖端并进行焊接。钢支撑加工前,根据开挖断面轮廓并结合渐变段设计图纸精确加工,确保钢支撑紧贴岩面。进口正方形段钢支撑加工成龙门架形式,两侧加斜撑。(3)偏心跟管钻进。根据进水口地质情况复杂,结构较松散,风化卸荷强烈,不易成孔的特点,结合大管棚施工方法,采用偏Jb跟管式管棚施工工艺。偏心跟管式管棚施工工艺是指利用偏心钻旋转扩孔的原理,结合气动冲击装置的优点,将钻具与管棚通过钻杆等联为一体,再通过偏心钻头研磨、冲击、挤密岩体成孔,用冲击器振动冲击管棚钢管,实现管棚与成孔同步完成的施置技术。现场采用YDJ-70型锚固钻机,cpT3钻杆,9108、壁厚10mm套管,QCW-80冲击器,QCW108偏'b跟管潜孔锤钻具,9110套管靴,”m3/mh移动式空压机,风压控制在0.5~0。%MPa。钻进时,偏心锤头在套管靴前偏出,通过与第”卷总第125期四川水力发电⒛08年12月花键导向体内置嵌卡机构带动回转切削岩石,同时锤头体利用冲击器的冲击功冲击破碎岩石,钻出比套管靴外径大的钻孔,同时锤击套管靴,使连接套管随钻孔加深同步跟进,达到保护已钻出的钻孔孔壁的目的;当跟管到所需深度后或钻孔施工完毕,偏心钻具收缩从套管内孔中提出孔外。跟管钻进负荷较大,对管靴、套管丝扣要求较高,应尽可能避免正向深孔跟进中套管被打断,将损失降至最低跟进。考虑到水钻对地层稳定性的影响,放弃了水钻成孔的施工方法。每钻进0.3~0.5m应用强风吹孔排粉一次,以保持孔内清洁。钻进结束或需更换中心钻具时,先将孔底残渣吹尽,脱开中心钻具的回转动力,停止回转,缓慢提升中心钻具至偏心钻头后背与套管靴前端接触为止,用管钳卡持钻杆,作逆时针方向回转,同时缓慢试提中心钻具,当中心钻具可顺利提升时,表明偏心钻头已顺利收拢,这时,可以按照常规方法提升中心钻具,直至全部提出中心钻具。(4)浆液配置。①水泥浆的搅拌在高速搅拌机内进行,严格按照施工配合比进行投料。水泥采用P032.5普通硅酸盐水泥,水泥浆的浓度控制在0。⒏1~⒈1(水灰比)。②注浆压力:初始注浆压力为0.5~1.0MPa,终孔注浆压力为2.0~3.0MPa。浆液扩散半径不小于0.5m。③单管注浆量:0=π×o×L+π×R2×L×叼×α×卩式中 勹为钢管半径;L为钢管长度;R2为浆液扩散半径;η为地层孔隙率;α为浆液有效填充率;卩为浆液损耗系数。④注浆结束条件:⒏单孔结束条件:注浆压力达到注浆终孔压力2.0MPa,单孔注浆量达到设计注浆量的SO%以上。b。每环结束条件:所有注浆孔均符合单孔注浆结束条件,无漏注浆的情况发生。5 进洞开挖(l)工艺流程。进洞开挖沿中心线分上、下半洞并预留核心土进行开挖,开挖按图2中①、②、③、④的顺序进行,工字钢安装按图2中I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的顺序进行,开挖时根据围岩情况选择合适的施工工艺,风化岩层采用挖掘机、风镐进行开挖,尽量不爆破;女口果开挖困难时可采用小药量松动爆破,以保证边坡覆盖层及绕坝路基稳定。下半洞开挖时注意拱脚位置不能超挖,以便为后续安装的钢支撑提供稳定的基础,开挖面要与洞轴中线垂直,这样做不仅可以保证钢支撑安装时的垂直度,还可以使钢支撑与岩面紧贴。进洞施工过程中应尽量减少对洞外边坡的破坏,洞外边坡的稳定与进洞是否成功有着至关重要的作用。图2 进洞开挖支护工艺流程图(2)爆破方式。进水口围岩较为破碎,(引)0-005至(引)0+010段采用中间楔形掏槽,周边光面毫秒微差有序起爆,循环进尺0.8m。炮孔数目通过经验类比法确定。炮孔布置根据围岩特点合理选择光爆孔间距及光爆孔的最小抵抗线,崩落孔交错均匀布置,光爆孔与崩落孔孔底在同一垂直面上,掏槽孔加深。6 洞脸衬砌进洞5m后即进行洞脸混凝土衬砌,渐变段全线贯通后立即进行永久混凝土衬砌的施工,施工方法为满堂脚手架配合普通钢模板浇筑,按照先底板,后边顶拱的顺序进行施工。7 注意事项(1)进洞施工过程中应尽量减少对洞外边坡的破坏,洞外边坡的稳定与进洞是否成功有着至关重要的作用。(2)大管棚与超前小导管的安装角度及注浆效果将直接影响支护成功与否,相临两环超前小导管搭接长度不应小于2m。(3)钢支撑与大管棚、超前小导管必须焊接牢固,形成整体受力结构是方案实施过程中控制(下转第臼页)s记切口刀砀勿r PovBΓ田彭永铭等:高强度土石方开挖施工组织研究⒛08年第6期“三准”制度进行爆破作业。通过各种途径,保证(3)工作面及设各的合理调度;了开挖质量和安全。(4)科学的爆破方案是质量和安全的重要保“同时,α标高度重视土石方开挖成本管理,证。质量和安全满足要求,能够有效的促进生产通过优化技术方案,减少超、欠挖,是开挖施工进度,提高强度。工程成本控制的关键。”囚此,在施工过程中,根据不同部位的开挖特点,测鞋人员严格控制开挖作者简介:彭永铭(1%3-),男,重庆涪陵人,一分局副分局长,糯扎渡施工局边线,爆破施工前爆破人;1一定做现场爆破试验,一工区常务副主任,高级工程师,从事水利水电I程施工通过试验和计算,将理论和实际相结合,确保了开技术及管理工作;挖部位的爆破质量,从而降低了工程施工成本。曹 辉(1%9-),男,四川仁寿人,糯扎渡施工局局长助理兼△程4结语管理部主任,△程师,学士,从事水利水电I程施△技术及本-⊥程能够实施高强度开挖的主要原因为:管理工作;(1)配置足够的、性能良好的并与之相互匹魏 宏(1980-),男,山Laˉ大同人,助理工程师,从事水利水电I程施I技术及管理工作;配的设备是关键;彭 欣(1981),女,陕西汉中人,助理I程师,学士,从事水利水(2)其次,要努力创造各种条件,提高设备的电工程施工技术及管理工作. (责任编辑:李燕辉)效率,如后勤保障、出渣通道、合理的爆破粒径等;(上接第笱页)笔者在文中仅以火烧寨沟人工砂石加工系统率可达4%以上。利用离心机使污泥中的固、液分离 废水处理为工程原型,因此,在设各选型方面难免时,离心力场可达到重力场的1OO0倍以上,单机处 有一定的局限性。例如在污泥浓缩阶段除文中介理量大、基建和占地少、操作简单、自动化程度高,而 绍的外,还有平流沉砂池、曝气沉砂池、加速澄清且可不投入或少投入絮凝剂,但动力费用较高。池、水力循环澄清池、脉冲澄清池、悬浮澄清池等,火烧寨沟人工砂石加工系统借鉴了以往工程 其工作原理和结构也不尽相同,因此,需要我们不的成功经验,鉴于板箱式压滤机诞生早,经过多年 断的对新工艺、新方法进行尝试和探究,以总结出的运行,设各成熟可靠,运行成本较低,因此选用 砂石加工系统废水处理投资少、效果好的方案,这XMZ63O/2000×15O0板箱式压滤机,主要负责 才是人工砂石加工系统废水处理工艺与设各选型MGS-3O0高效快速澄清器处理后的高浓度淤泥。 的最终目的。该设各压滤面积为560J180m2,单台污泥脱水能力为⒛~⒛t/h,故配置2台。实际运行过程作者简介:刘 伟(1叨⒎),男,河南信阳人,助理工程师,从事水电工程人工中,出水浓度Ss≤⒛0mg/L,完全满足砂石系统砂石骨料技术研究工作;生产用水的要求,取得了良好的效果。涂明刚(1981-),男,四川内江人,助理工程师,从事水电工程人:L6结语砂石骨料技术研究工作(责任编辑:李燕辉)(上接第61页)进洞施工创造条件,并有效的保证了绕坝公路路的关键。基的稳定,达到了安全、快捷进洞的最终目的。8 总结与体会本方案经业主、设计、监理、施工单位四方研薄覆盖层、软弱围岩在目前施工中较为多见,讨论证,最终成功实施,达到了良好的效果,也为平顶拱洞口施工难度较大,采用大管棚与小导管其他类似工程提供了一个较好的参考例子。联合超前支护的方案进洞,通过注浆将松散的围岩固结起来,利用大管棚支护洞口围岩,每循环进作者简介:王仁强(1叨4ˉ),男,四川彭州人,项目总工程师,工程师,学士,从尺采用小导管支护,注浆体和管棚连成整体,在开事水电I程施工技术及管理工作;挖轮廓线外形成一个环向支撑体,有效的阻止松袁 坤(1980-),男,湖北枣阳人,色尔占项日部工程技术部主任,动圈出现坍塌,为渐变段洞身安全、方形洞口顺利助理工程师,从事水电工程施工技术及管理工作.(责任编辑:李燕辉)s勋肋Ⅱc刀Wc饣纟r Povεr回