水工隧洞结构布置及其施工方法
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水工隧洞衬砌专项施工方案水工隧洞是指为了引水、排水、灌溉等目的,而在山中、河床下以及市区的地下隧道内施工的一种工程。
隧洞衬砌是隧洞工程施工的重要环节,其作用是保护隧洞的结构安全,提供坚固的衬砌墙面以防止地质灾害,确保隧洞的长期稳定运行。
以下是水工隧洞衬砌专项施工方案。
一、施工准备工作:1.制定详细的施工计划,包括施工序列、施工时间、施工人员、材料准备等内容;2.组织施工队伍,确定队员角色和职责分工,安排好工作班次;3.准备所需材料和设备,包括衬砌砖块、钢筋、砂浆、混凝土搅拌设备等;4.进行现场勘察,了解隧洞的情况,包括土体的物理力学性质、固结程度、地下水情况等;5.确保施工现场的安全,设置警示标志,配备必要的防护设备。
二、施工流程:1.清理施工现场,在隧洞入口处挖设工作坑道,作为施工的操作区域;2.钢筋加工和预埋,根据设计要求进行钢筋的加工、焊接和预埋,确保衬砌结构的强度和稳定性;3.组织砂浆和混凝土的搅拌和施工,根据隧洞的大小和形状,选用合适的搅拌设备和工艺进行砂浆和混凝土的施工;4.砌筑衬砌墙面,按照设计要求和施工工艺进行衬砌砖块的砌筑,定期检查砌筑质量,并及时处理出现的问题;5.砂浆加固,对砌筑好的衬砌墙面进行砂浆加固处理,提高墙面的强度和稳定性;6.防渗处理,根据隧洞自身的情况和设计要求进行防渗处理,以增强隧洞的水密性;7.施工质量检查,定期进行衬砌工程的质量检查,保证施工质量符合设计要求和标准;8.施工档案整理,整理施工过程中产生的各类档案资料,以备后期使用。
三、施工注意事项:1.施工过程中要确保施工人员的安全,配备必要的防护设备,严禁在危险区域工作;2.严格按照设计要求和施工规范进行施工,不得擅自变更施工工艺和材料规格;3.加强施工现场的管理,保持施工场地的整洁和清晰,做好临时设施和安全标志的设置;4.及时处理施工中出现的问题和隐患,确保施工过程的顺利进行;5.与其他施工单位进行配合,共同做好施工协调工作,确保施工进展顺利;6.施工结束后,进行验收和交付工作,确保隧洞衬砌工程符合设计要求和质量标准。
隧洞的布置主要包括:进口段、出口段和洞身段。
1.进口段的形式和构造进口建筑物按其布置及结构形式,分为竖井式、塔式、岸塔式和斜坡式等,在工程中常根据地形、地质、施工等具体条件采用。
进口段的组成包括进水喇叭口、闸室、通气孔、平压管和渐变段等几部分。
(1)进水喇叭口 进水口是隧洞首部,其体形应与孔口水流流态相适应,避免产生不利的负压和空蚀破坏,同时还应尽量减小局部水头损失,以提高泄流能力。
隧洞进口常采用顶板和两侧边墙顺水流方向三向逐渐收缩的平底矩形断面,形成喇叭口状。
收缩曲线常采用四分之一椭圆曲线,椭圆方程为:12222=+by a x (1) 式中:a —椭圆长半轴,对于顶板曲线,约等于闸门处孔口高度H ,对于边墙曲线,约等于闸门处的孔口宽度B ;b —椭圆短半轴,顶板曲线可用H/3,边墙曲线约为(1/3~1/5)B 。
深式无压隧洞进水口是一短管型压力段,为了增加压力段压力,改善压力分布,常在进口段顶部设置倾斜压坡(图1)。
这种形式的压力进口段顶部曲线由椭圆曲线AB 、直线段BC 、及EF 组成。
通常BC 段稍缓于EF 段,压板长度L 应满足塔顶启闭机的布置和闸门检修的要求,可采用3~6米。
图1 进口段洞顶压坡布置(2 )通气孔 当闸门部分开启时,孔口处的水流流速很大,门后的空气会被水流带走,形成负压区,引起空蚀破坏使闸门振动,危及工程的安全运行。
因此,对设在泄水隧洞进口或中部的闸门之后应设通气孔,通气孔在隧洞运用中,承担着补气、排气的双重任务,对改善流态、避免运行事故起着重要的作用。
通气孔进口必须与闸门启闭机室分开设置,以免充气或排气时,因风速太大,影响工作人员的安全。
通气孔在洞内出口应仅靠闸门的下游面,并尽量在洞顶,以保证在任何流态下都能充分通气。
通气孔管身应顺直,减少转弯突变,以减小阻力。
(3)平压管 为了减小启门力,往往要求检修门在静水中开启。
为此,应设置平压管。
检修工作结束后,在开启检修门之前,先打开平压管的阀门,将水放进两道门之间,使检修门两侧的水压平衡,此时在静水中开启检修门,可大大减小启门力。
水工隧洞施工技术规范1、喷混凝土采用喷混凝土作为衬砌,不但可以用作临时支撑,也可用作隧洞永久衬砌。
在喷混凝土施工中应注意如下方面:(一)工艺布置如隧洞断面较小,拌合机进洞不方便或隧洞较短时,可将拌合机布置在洞外,用斗车运送进洞,这样还可以减少洞内的粉尘。
若隧洞断面较大,则可将拌合机放在专用的工作台上,出料口直接置于喷射机上方。
亦可将拌合机放在平地上,用皮带机上料。
(二)施工准备喷混凝土施工应分段进行,每段长度以6~ 10米为宜。
喷射前应作好如下准备工作:(1)搭设喷射作业台,最好制造两个移动式喷射台,使设置锚杆、挂网、扎钢筋和喷射作业按流水线进行。
(2)检查开挖断面,有无欠挖,以保证设计的净空和支护最小设计厚度。
(3)检查预埋件的种类,位置和数量是否符合设计要求。
(4)撬除险石,保证喷混凝土与围岩良好的粘结和施工安全。
(5)遇有渗漏水的地方,应采取相应措施,对渗水作恰当的处理,或排或堵,或排堵结合。
(6)岩面的冲洗和凿毛在喷射前必须用高压水认真冲洗岩面裂隙中的尘污,浮石等。
(7)钢筋和钢筋网除锈。
(8)绑扎控制钢筋网或埋设控制混凝土厚度桩。
(三)喷射施工为了使所喷混凝土能够达到最大的密度,克服料流上下流动,干湿不均,并尽量减少回弹,喷枪时应使料流呈螺旋状横向运动。
喷射混凝土支护是无模喷射成型的,在施工过程,其自重靠它与喷射面之间的力来平衡,因混凝土在终凝前粘结力很小。
不能一次喷的过厚,要进行多次喷射,每次喷射厚度控制非常重要。
喷射拱部在加有速凝剂的情况下,底层厚度宜4〜6厘米,面层厚8〜10厘米,并保持间歇时间15〜30分钟。
喷射侧墙加速凝剂时,厚度宜为10〜15厘米,保持间隙时间不少于4分钟,不加速凝剂时,宜为8〜10厘米,同时加大作面,拉长喷射间歇时间,至少15分钟以上。
喷射凹坑时应分层逐渐填平,否则易出现脱落或空壳现象。
渗水地段的喷射混凝土与岩石的粘结较困难,可以采取如下一些措施:(1)在集中渗水区钻孔排水;(2)减小喷层厚度;(3)适当减小水灰比;(4)采取缩小包围圈的喷法;(5)适当埋设风压等。
水工隧洞施工技术规范以下是中国本店铺给大家带来的关于水工隧洞施工技术规范的相关内容,以供参考。
1、喷混凝土采用喷混凝土作为衬砌,不但可以用作临时支撑,也可用作隧洞永久衬砌。
在喷混凝土施工中应注意如下方面:(一)工艺布置如隧洞断面较小,拌合机进洞不方便或隧洞较短时,可将拌合机布置在洞外,用斗车运送进洞,这样还可以减少洞内的粉尘。
若隧洞断面较大,则可将拌合机放在专用的工作台上,出料口直接置于喷射机上方。
亦可将拌合机放在平地上,用皮带机上料。
(二)施工准备喷混凝土施工应分段进行,每段长度以6~10米为宜。
喷射前应作好如下准备工作:(1)搭设喷射作业台,最好制造两个移动式喷射台,使设置锚杆、挂网、扎钢筋和喷射作业按流水线进行。
(2)检查开挖断面,有无欠挖,以保证设计的净空和支护最小设计厚度。
(3)检查预埋件的种类,位置和数量是否符合设计要求。
(4)撬除险石,保证喷混凝土与围岩良好的粘结和施工安全。
(5)遇有渗漏水的地方,应采取相应措施,对渗水作恰当的处理,或排或堵,或排堵结合。
(6)岩面的冲洗和凿毛在喷射前必须用高压水认真冲洗岩面裂隙中的尘污,浮石等。
(7)钢筋和钢筋网除锈。
(8)绑扎控制钢筋网或埋设控制混凝土厚度桩。
(三)喷射施工为了使所喷混凝土能够达到最大的密度,克服料流上下流动,干湿不均,并尽量减少回弹,喷枪时应使料流呈螺旋状横向运动。
喷射混凝土支护是无模喷射成型的,在施工过程,其自重靠它与喷射面之间的力来平衡,因混凝土在终凝前粘结力很小。
不能一次喷的过厚,要进行多次喷射,每次喷射厚度控制非常重要。
喷射拱部在加有速凝剂的情况下,底层厚度宜4~6厘米,面层厚8~10厘米,并保持间歇时间15~30分钟。
喷射侧墙加速凝剂时,厚度宜为10~15厘米,保持间隙时间不少于4分钟,不加速凝剂时,宜为8~10厘米,同时加大作面,拉长喷射间歇时间,至少15分钟以上。
喷射凹坑时应分层逐渐填平,否则易出现脱落或空壳现象。
水工隧洞与公路隧道施工要点水工隧洞与公路隧道是两种不同类型的隧洞施工工程,各有其特点和施工要点。
以下是对水工隧洞与公路隧道施工要点的2000字详细介绍:一、水工隧洞施工要点1. 设计与勘察:在水工隧洞的设计与勘察阶段,需要充分了解隧洞所处的水文地质条件,确定隧道的位置和布置,选择合适的隧道形式和截面形状。
同时需要对隧道的渗透性进行评估,确保施工过程中的水流控制和隧道的渗漏控制。
2. 施工方法与工艺:在水工隧洞的施工过程中,一般采用先施工后支护的方法。
具体操作包括:先进行拱顶开挖,再进行地基处理和侧壁开挖,最后进行底板开挖。
开挖的方法可以选择人工开挖、机械开挖或爆破开挖等。
施工工艺包括隧道衬砌材料的选取、衬砌施工方法的确定等。
3. 水流控制:水工隧洞的施工过程中会遇到各种水流问题,包括排水和防渗。
施工前需要清理和加固隧洞内部的天然水流通道,确保施工期间的排水安全。
还需要采取防水措施,如隧道壁面的加固和防渗处理,确保隧道施工后的使用安全。
4. 支护结构:水工隧洞的支护结构需要根据隧洞的地质条件和使用要求来确定。
常用的支护结构包括钢拱架、钢筋混凝土拱架等。
支护结构的选择需要考虑到隧道的荷载条件和通行要求,确保隧洞的使用安全。
5. 施工安全与环保:在水工隧洞的施工过程中,施工安全和环保是至关重要的。
在施工前需要制定详细的施工方案和施工计划,确保施工过程中的安全和环保措施得以落实。
施工期间需要加强现场管理,确保工人的安全和施工的顺利进行。
3. 地下水管理:公路隧道的施工过程中,地下水的管理是一个重要的问题。
需要制定合理的排水方案,确保施工场地的排水畅通,并防止施工过程中的涌水和塌陷事故发生。
为此,需要对地下水的流量和压力进行评估,并作出相应的处理措施。
水工隧洞与公路隧道施工要点水工隧道和公路隧道是隧道工程中的两种重要类型,它们在不同的环境条件下有着不同的施工要点。
在进行水工隧道和公路隧道的施工时,需要考虑到工程所处的地形地貌、地质条件、水文环境等因素,以及工程设计、施工技术、安全管理等方面的要求。
下面我们将分别对水工隧道和公路隧道的施工要点进行详细介绍。
水工隧洞施工要点水工隧洞是指用于输水、排水、蓄水等水利工程的隧道。
水工隧洞的施工需要考虑到地质条件、水文环境和工程设计要求等因素,下面介绍水工隧洞施工的要点:1. 地质勘察:水工隧洞施工前需要进行详细的地质勘察,了解隧道穿越区域的地质条件,包括岩石类型、断裂带、地下水情况等,为后续的施工作业提供依据。
2. 隧道设计:水工隧洞的设计需要充分考虑隧道的水文环境和工程需求,确定隧道的布置、断面形式、排水系统等设计参数。
3. 施工工艺:水工隧洞的施工通常采用钻孔爆破法、盾构法、机械掘进法等。
在选择施工工艺时需要考虑地质条件、地下水情况、施工周期、成本等因素。
4. 支护工程:隧洞施工过程中需要进行支护工程,包括预支护、衬砌、防水等设施的施工,确保隧洞的安全性和稳定性。
5. 排水管理:隧洞施工过程中需要合理排水,避免地下水涌入隧洞,影响施工进度和工程质量。
6. 安全管理:水工隧洞的施工需要加强安全管理,采取有效的安全措施,确保施工作业的安全进行。
6. 环境保护:公路隧道施工需要加强环境保护管理,减少施工对周边环境的影响,保护自然生态和环境质量。
水工隧道和公路隧道的施工要点在一定程度上相似,但又存在一些差异。
在实际施工中,需要根据具体工程的地质条件、工程需求、施工环境等因素,科学设计施工方案,严格按照规范要求进行施工管理,确保隧道工程的安全、稳定、高质量的完成。
【注:此文本根据提供的字数限制进行了调整组织】。
试论水工隧洞结构布置及其施工方法摘要:水工隧洞具有工作面狭窄、工种多、地质条件影响大、施工组织复杂等特点。
隧洞的施工过程是开挖、衬砌和灌浆,当岩层比较完整时,可以在隧洞完全挖通后再衬砌,当岩层破碎时,应开挖一段衬砌一段,以保安全,本文主要分析水工隧洞结构布置及其施工方法。
关键词:水工隧洞,布置,施工
1引言
水工隧洞可以水电站有压引水隧洞和水利枢纽中的各种泄水隧洞为典型讨论其布置方式。
概括说,它们也可视为都由进口段、洞身段、出口段所组成,进口前和出口后当然还需长短深浅不等的引水渠和尾水渠。
引水隧洞的进口一般位于水库调节库容所相应的工作深度以下,进口水流经洞身流入水轮机做功后,由尾水管下泄。
位于水轮机四周的可自动改变开度的活动导叶实际相当于隧洞的
工作闸门,用以调节流量。
2总体布置
从隧洞的工作看,工作闸门设于出口段,故进口段只设拦污栅和事故检修闸门。
引水隧洞内一般流速较低以减小水头损失,而洞壁内水压力则较大,成为最主要的荷载。
当水轮机甩负荷、导叶骤闭时还要引起附加水锤压力,故当水头高、洞线长时,隧洞在通向水电站厂房前还要加建调压室(调压井或调压塔)以降低洞身水锤
压力。
泄水隧洞可为有压隧洞,也可为无压隧洞。
无论前者或后者,
洞内一般具有较高流速,出口段要设消能工。
有压隧洞显然必为深孔进水口。
无压隧洞则既可为表孔进口,也可为深孔进口,后者的洞身无压流态是靠进口后断面突扩实现的。
泄水隧洞一般要设置两道闸门,即控制泄流的工作闸门和隧洞或工作闸门本身检修时挡水的检修闸门。
洞身的工作状态与工作闸门的位置密切相关。
有压隧洞的工作闸门常设于出口,有便于观察、操作和检修之利;无压隧洞的工作闸门则设于进口,当其闭门挡水时洞身易成为无水状态。
检修闸门则都设于进口,且在工作闸门上游。
显然,工作闸门应能在动水中启闭。
深孔泄水隧洞的检修闸门则应能动水中关闭,而且可在静水中开启,后者之所以可能是因为届时已检修好的工作闸门将能封堵水流,实现平压。
(1)表孔泄洪隧洞
当隧洞用作水利枢纽的主要泄洪建筑物时,一般应尽量做成以表孔堰流方式进水。
较典型的表孔泄洪隧洞是正堰斜井溢洪道,它由正向溢流堰、陡坡斜井、隧洞及其出口消能设备等组成,闸门安装于堰顶,泄水时斜井及隧洞内常处于无压流态,从水力学观点来说,类似于河岸正槽溢洪道,不过泄水陡槽以封闭式代替开敞式而已。
(2)深孔泄水隧洞
用作深孔泄水的隧洞由位于水下的进水口、洞身及出口消能段等组成。
这类隧洞虽然进口段是有压的,但洞身水流既可为有压流,也可通过工作闸门后断面扩大而为无压流。
就进口位置而言还可有
两种布置方式,一种是低位进水口,即进水口底部与洞身底部为同一平面;另一种是较高位的进水口,即所谓龙抬头式,进口段与洞身之间以竖曲线及斜井相连。
3水工隧洞施工方法
3.1钻孔作业
钻孔作业在掘进循环时间中占有很大的比重。
钻机有风钻、钻孔台车和液压凿岩机。
(1)风钻钻孔
风钻是以高压空气为动力的冲击凿岩机械。
风钻钻孔在隧洞断面不大或机械化程度不高的情况下应用最广泛,按作用条件和架立方法,可分为手持式、伸缩式、柱架式和气腿式风钻。
(2)钻孔台车钻孔
钻孔台车是一种具有钻孔、装药、支撑等多种用途的移动式工作平台,主要用于全断面开挖。
台车尺寸与台车层数,应根据开挖断面的大小和不同要求(如钻孔、支护、立模、扎筋等要求),专门设计制造。
钻孔台车各层安装的钻机数量,一般按照在一次掘进循环工作中,每台钻机能钻7~10个炮孔来装备。
台车的行驶装置有轮胎式、履带式和轨道式三种。
(3)液压凿岩机
液压凿岩机按工作特点有两臂、三臂和四臂机型,主要是进口机械,厂家有:瑞典的atlas公司、英国的boart公司、芬兰的tamror 公司、日本的古河公司和法国的赛可马公司等。
3.2装碴运输作业
装碴和出碴是隧洞开挖中一项很繁重的工作,约占循环时间的50%~60%,是控制掘进速度的关键工序,包括装碴和运输两项作业。
(1)装碴
①人工装碴
常在装碴地点设置钢板,使爆破石碴落在钢板上,以便用铁铲装车。
如果先埋设松碴炸药包将堆碴翻松,将有利于装碴。
为了提高装碴效率,当采用下导洞开挖方式时,常利用漏斗棚架装碴;当采用上导洞开挖方式时,常利用工作平台车装碴。
②机械装碴
机械装碴常用的设备有:斗容为0.2~0.44m3的装岩机,其生产率为20~48m3/h;斗容为1~3m3的装载机;还有适合地下工程特点的1m3短臂正向铲。
(2)运输
石碴运输多采用窄轨铁路及装碴斗车,一般用电气机车或电瓶机车牵引。
当运距短、出碴量少时,也可采用人力推运或卷扬机牵引0.6m3的窄轨式斗车运输。
洞内有轨运输宜铺设双线,并每隔300~400m设置道岔,以满足装卸及调车的需要。
如采用单线时,应每隔100~200m设置错车道岔,其有效长度应满足停放一列斗车的要求。
堆碴地点应设在洞口附近,其高程应比洞底低些,以便重车下坡,并可利用废碴铺设路基,逐渐向外延伸。
当隧洞断面较大时,也可以采用自卸汽车运输石碴,但应加强洞内通风,以排除内
燃机产生的有害气体。
3.3隧洞临时支撑
临时支撑的形式很多,根据所使用的材料不同,有以下几种:(1)木支撑
木支撑具有质量轻、加工架立方便、损坏前有显著变形不会突然折断等优点。
但承受的压力小,所占净空面积大,耗用木材多,费用高,因此逐渐被其他材料所代替。
木支撑的结构形式有门框形、拱形和扇形等。
其中门框形架立最方便,形式简单,适用于断面积等不大的导洞和临时性支洞的支撑。
拱形支撑构件承压能力大,其断面小、用料省,支撑下面空间大,适用于较坚硬的岩石中,可作隧洞扩大后的支撑。
(2)钢支撑
钢支撑适用于破碎而不稳定的岩层,能承受很大的山体压力,耐久性好、所占空间小。
钢支撑可以多次使用,也可以留在永久性衬砌中不再拆除。
由于钢支撑使用钢材多,费用高,一般只有在不良地质地段施工时才采用。
(3)预制混凝土及钢筋混凝土支撑
适用于岩石软弱、山岩压力大、支撑必须留在衬砌层内、跨度不大的断面中。
其特点是刚性大,耐久性好,可作为永久性支护的一部分留在衬砌中。
但质量大,安装运输不便,需用机械施工。
3.3隧洞开挖的辅助作业
隧洞开挖的辅助作业有通风、防尘、防有害气体、供水、排水、
供电、照明等。
(1)通风与防尘
通风和防尘的目的是为了排除因钻孔、爆破等原因而产生的有害气体和岩尘,保证供给工人必要的新鲜空气,并改善洞内温度、湿度和气流速度。
①通风方式
通风方式有自然通风和机械通气两种。
自然通风只有在掘进长度不超过40m时,才允许单独采用,其他情况都必须有专门的机械设备通风。
机械通风的布置方式有压人式、吸出式和混合式三种。
压人式是将新鲜空气沿风气管送到工作面,保证及时供给新鲜空气,但洞内的污浊空气则由洞身流出洞外,将流经整个隧洞;吸出式是将污浊空气由风管排出,但新鲜空气流入缓慢;混合式是在经常性供风时用压入式,而爆破后排烟时改用吸出式,从而具有上述两种方式的优点。
②通风量
通风量可按以下要求分别计算,并取其中最大值,再考虑20%~50%的风管漏风损失。
①按洞内同时工作的最多人数计算,每人所需通气量为3 m3/min。
②按冲淡爆破后产生的有害气体的需要计算,使其达到允许的浓度(co的允许浓度应控制在0.02%以下)。
③按洞内最小风速不低于0.15m/s的要求计算和校核通风量。
③防尘、防有害气体
除按地下工程施工规定采用湿钻钻孔,还应在爆破后通风排烟、
喷雾降尘、对碴堆洒水,并用压力水冲刷岩壁,以降低空气中的粉尘含量。
(2)排水与供水
隧洞施工,需要排出地下涌水和施工废水。
当隧洞开挖是向上坡进行,且水量不大时,可沿洞底设置排水沟,使水顺沟排出。
当隧洞开洞是向下坡进行或洞底是水平时,应将隧洞沿纵向分数段,每段设置排水沟和集水井,用水泵排出洞外。
洞内钻孔、洒水和混凝土养护等施工用水,一般可在洞外较高处设置水池,或直接用水泵加压供水,使压力水沿洞内敷设的供水管道送到工作面。
参考文献
[1]周克己主编. 水利工程施工第2版[m]. 中央广播电视大学出版社,2006.07.
[2]范世平主编. 水利工程建设监理理论与实用技术[m]. 中国水利水电出版社,2008.2.。