DLT5201-2004水电水利工程地下工程施工组织设计导则.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流DLT5201-2004水电水利工程地下工程施工组织设计导则.精品文档.ICS 27.140P 59备案号:J3842004中华人民共和国电力行业标准P DL / T 5201 2004水电水利工程地下工程施工组织设 计 导 则Design guide for construction planning of underground engineering of hydropower and water conservancy project2004-10-20发布 2005-04-01实施中华人民共和国国家发展和改革委员会 发布目次前言1范
2、围12规范性引用文件23总则34设计基本资料和内容45施工方案的选择66施工支洞的布置87开挖工程107.1平洞钻爆法开挖107.2斜井开挖107.3竖井开挖117.4地下洞室群的开挖117.5掘进机施工127.6水下岩塞爆破138通风与除尘159安全支护1710不良地质洞段隧洞施工1911出渣运输2011.1一般原则2011.2有轨出渣运输2011.3无轨出渣运输2112地下钢管安装2213混凝土衬砌施工2414地下工程灌浆2515施工进度安排27条文说明29前言本标准是根据原电力工业部“关于下达1996年制、修订电力行业标准计划项目的通知”(技综199640号文)的安排进行编写的。本标准是
3、在水利水电工程施工组织设计规范(SDJ3381989)中的地下工程施工的基础上,吸取国内近十年来设计、施工经验制定的,给出了水电水利工程地下施工组织设计的指导原则。本标准在施工方案的选择、施工支洞的布置、开挖工程、出渣运输等方面提出了具体要求。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由水电规划设计标准化技术委员会归口并负责解释。本标准主要起草单位:国家电力公司昆明勘测设计研究院。本标准主要起草人:陈宏友。1范围本标准给出了水电水利工程的地下工程施工组织设计的主要内容和各部位施工的设计导则。本标准适用于大中型水电水利工程可行性研究阶段(等同原初步设计)的地下工程施工组织设计。也可供其他设计阶段地下
4、工程的施工组织设计参照使用。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。DL/T5083水电水利工程预应力锚索施工规范DL/T5099水工建筑物地下开挖工程施工技术规范DL/T5110水电水利工程模板施工规范DL/T5144水工混凝土施工规范DL/T5148水工建筑物水泥灌浆施工技术规范DL/T5181水电水利工程锚喷支护施工规范3总则3.0.1本标准是编制可行性研究报
5、告地下工程施工组织设计的指导性原则。3.0.2编制地下工程施工组织设计,应在认真研究工程地质、水文地质、水工建筑物布置和施工条件等影响因素和有关的试验资料及水文气象条件的基础上,提出相应的施工方案。3.0.3施工组织设计人员应从施工角度参与地下工程的布置、断面设计等方面的研究。隧洞的最小断面尺寸,应结合施工条件确定。3.0.4施工机械的性能,对施工方法、施工程序以及施工进度的安排影响较大。应选择与工程施工进度、施工条件相适宜且配套合理的施工机械。3.0.5不良地质和大型洞室地下工程的施工组织设计中应考虑施工期围岩监测和地质预报工作。3.0.6设计中应遵守国家有关环境保护法令,制定专项环保措施。
6、4设计基本资料和内容4.0.1基本资料:1预可行性研究报告及审查意见。2河道水流控制规划及有关的防洪、度汛等要求。3工程地区的水文、气象特征及工程区的地形、地质等自然条件和地下建筑物的工程地质、水文地质资料。4场内外的交通运输条件。5工程建设的要求。6主要施工机械的性能及参数。7工程布置图和设计工程量。8开挖影响范围内的已建建筑物的防震和安全要求。9相关试验资料以及环境保护和水土保持的要求。4.0.2主要内容:1在分析研究基本资料和施工条件的基础上,确定地下工程的施工程序。2根据工程的自然条件(含地质条件)、可供选择的施工机械性能、工程进度要求以及地下工程与电站枢纽其他工程之间的相互影响等,经
7、比较选定施工方法。3论证设置施工支洞的必要性并提出施工支洞的布置、形式、断面尺寸和工程量。4提出临时支护的类型,确定有关参数。5按确定的施工程序和施工方法,编制各工序(主要是开挖和混凝土衬砌)的作业循环表,确定各工序的月进度。6提出通过不良地质洞段的施工措施和工期。7提出施工期通风、降尘和排水的措施。8编制地下工程的施工总进度(包括准备工程和金属结构、机电安装工程)。9计算分部(分层)工程量和施工附加量。10提出施工期安全监测要求。11计算需要的主要施工机械(设备)、主要材料用量及人员等的数量。12绘制施工布置图、施工程序图和施工方法示意图。13编写报告。5施工方案的选择5.0.1合理的洞室布
8、置能适应承载岩体洞挖卸荷后受力条件的变化,有利于洞室稳定。5.0.2应根据围岩地质条件选择地下工程开挖方法和施工机械的性能。地下工程开挖方法有:钻爆法(含灌浆固结法、冻结法)、掘进机法、大直径钻孔法、盾构法、顶管法等。开挖方案可按DL/T5099执行。5.0.3钻爆法开挖适用于各类围岩的地下工程,也适用于不同尺寸和不同断面形状的地下工程。钻爆法开挖隧洞,其独头工作面的长度一般不宜超过2000m。5.0.4符合下列条件,可选用岩石掘进机施工:1 洞径为3.0m11.0m,洞长不宜短于3.5km,一般为圆形断面。2围岩类别宜为类,岩溶不发育,断层破碎带少且不宽。3岩块的干抗压强度宜在150MPa以
9、内。4地下涌水量小于30L/s。5.0.5导流隧洞进出口、尾水隧洞出口一般受地形和河流水位的影响,可设施工支洞或临时挡水措施进行主洞施工。5.0.6采用钻爆法进行施工,开挖高度在10m以上的隧洞,应分部(分层)开挖。开挖7m以下时,宜采用全断面开挖。分部(分层)开挖时,宜采用先开挖上部再向下扩大开挖的施工程序,上部的开挖高度以8m左右为宜。5.0.7洞底坡度在35以下的斜井,宜采用自上而下开挖方式。采用自下而上开挖的斜井,其坡度宜在4852之间。当洞底坡度在15以下,采用钻爆法开挖隧洞,且选用无轨方式出渣时,仍可按平洞的施工方法安排。5.0.8竖井及坡度大于48的斜井施工应优先考虑先挖导井,然
10、后自上而下扩大开挖的施工程序。5.0.9地下厂房枢纽各洞室之间的施工程序必须统筹安排,且应以主厂房的连续施工为关键线路,以主厂房上、中、下层的通顺出渣为控制点。对大型地下洞室群工程宜进行模拟分析及稳定性评价。5.0.10地下厂房等高大洞室的开挖,应创造其顶拱部位可尽早开工并有直接出渣通道的施工条件。5.0.11分层开挖的洞室,各层均宜安排可直接出渣的运输通道。5.0.12对类以下围岩稳定性较差的洞室,特别是在软弱破碎和黏结强度很低的岩层中修建地下工程时,应按“新奥法”的原理加强支护设计和施工。5.0.13对围岩很差,其自稳时间在8h以内且地下水丰富的隧洞,可用盾构法或注浆法施工。5.0.14出
11、渣方式应优先采用无轨运输,洞室宽度小于5m时,宜采用有轨运输。5.0.15在围岩稳定和工期允许的情况下,开挖与衬砌宜采用顺序作业方式,采用平行作业方式时应确保有关工序的运输通道。5.0.16回填灌浆和固结灌浆可安排与隧洞混凝土衬砌平行作业。5.0.17地下工程洞口段开挖前,应将洞口明挖按设计要求开挖完毕并做好边坡支护。5.0.18应通过技术经济比较确定施工方案和施工工期。6施工支洞的布置6.0.1 施工支洞的布置应根据工期安排、地形、地质、结构型式、外部交通条件、施工方法等情况综合经济因素后确定。6.0.2设置施工支洞宜采用“一洞多用”并应满足以下要求:1缩短工期,均衡各工作面的工程量或有利于
12、分段招标。2创造较好的、可机械化施工的条件。3改善洞内施工期的通风条件。4减少施工干扰。5为工程运行期创造检修条件。6.0.3宜利用(结合)永久洞室(如出线洞、排风洞)或地质探洞作为施工通道。6.0.4条件许可时,施工支洞的底坡宜按坡度3左右的反坡布置,即支洞进口处的高程较主洞底板高程略低。但纵坡坡度不宜小于0.3。6.0.5支洞的断面尺寸应据通过支洞的施工设备的尺寸确定。还应兼顾排水沟(管)的位置和相关的安全距离及通风管等管线的设置。6.0.6运输岔管、钢管专用的施工支洞的断面尺寸应据所运物件的单件最大运输尺寸及选定的运输方式确定。6.0.7当支洞布置有转弯段时,应满足运输车辆和运输物件的最
13、小转弯半径和转弯洞段加宽值。6.0.8施工支洞的坡度,宜按照下列条件:1当用人力推斗车的有轨运输时,轨道坡度不大于1,机车牵引有轨运输时,轨道坡度不大于3。2无轨运输坡度不超过9,相应限制坡长150m;局部最大坡度不宜大于15。3当选用卷扬机牵引有轨出渣设备时,施工支洞的坡度宜布置在25以下。4用带式输送机出渣的斜支洞的上坡坡度控制在15以下。6.0.9支洞与主洞的布置交角,一般不宜小于45。当隧洞断面较小时,支洞轴线宜倾向主洞的主开挖工作面;大断面洞室的支洞轴线可与主洞轴线直交。6.0.10与主洞平行布置的支洞适用于有多条平行布置的长水工隧洞的工程。6.0.11不宜选用竖井作施工支洞。6.0
14、.12地下厂房枢纽施工支洞布置的部位主要有:1主厂房顶拱。2高压管道中、下平洞部位。3尾水隧洞。4引水道上平洞。5副安装间(或第二安装间)。6为尾水调压室或主变室顶部的施工而设置。7当竖井(或斜井)较长时,可在其中部设置施工支洞。布置地下厂房系统的施工支洞,应通过综合分析确定支洞的数量、位置、断面,避免造成重复设置甚至影响洞室群的稳定。6.0.13与引水隧洞、导流洞、尾水洞等通水隧洞联通的施工支洞,在其投入运行前必须封堵,封堵标准应与主体建筑物一致。堵头的体形应安全可靠并有利于施工。7开挖工程7.1平洞钻爆法开挖7.1.1作业的循环进尺应据洞室的围岩类别、断面尺寸和钻孔、装渣设备的性能综合确定
15、。7.1.2洞室开挖均应要求控制爆破,按光面爆破或预裂爆破的要求计算钻孔数量。钻孔设备宜选用凿岩台车。7.1.3直边墙洞室的下部扩大开挖可以按布置垂直爆破孔和预裂孔的安排选择钻孔设备,非直边墙洞室的下部扩大开挖则应按布置水平爆破孔和光面爆破孔选择钻孔设备。7.1.4圆形隧洞的开挖断面形状应结合衬砌程序考虑。当需要先衬边墙时,可进行扩挖边墙底脚,并应计算施工附加量。若仅为施工出渣运输宽度需要,可采用临时垫渣的方式。7.1.5开挖作业各施工机械的规格应据最优循环作业配置,使机械效率和工作循环进尺达到最优。7.2斜井开挖7.2.1自上而下法开挖应优先采用全断面开挖并选用有轨式的钻孔、装渣、运渣设备。
16、7.2.2当坡度不大于30时,自上而下开挖宜选用矿车出渣。当坡度大于25时,宜采用箕斗出渣,坡度大于30则不宜选用矿车。箕斗提升至斜井口(或上平洞)后,宜设转渣设施。7.2.3有上平洞并安排自上而下法开挖的斜井,其上弯段的转弯半径应符合运渣设备的要求。必要时,应扩大开挖上弯段。7.2.4斜井开挖,一般用自下而上法先开挖导洞(如用爬罐或反井钻机),扩大开挖则自上而下进行。石渣应能自行溜至斜井的底部,选用适宜的装运设备转运石渣至堆(弃)渣场。7.3竖井开挖7.3.1竖井开挖宜采用从竖井底部出渣。如无从竖井底部出渣的条件时,则应选择全断面自上而下的施工程序。7.3.2围岩稳定性差的竖井,宜选择由上向
17、下的开挖程序,其临时支护作业亦应安排在循环作业中。7.3.3露出地面的竖井,在井口开挖前必须先完成井口的地面明挖,锁固好井口,还应防止地表水和物体进入井内。7.3.4选择自上而下开挖竖井时,井口施工平台尺寸,应按所选择的施工方法进行布置后确定。7.3.5当竖井底部有运输通道,且竖井开挖断面较大时,应选用导井(溜渣)法开挖,扩挖则仍自上而下进行,临时支护应紧跟扩大开挖面。7.3.6全地下竖井顶部的开挖形状和尺寸,除应满足钻孔和运渣的要求外,当有钢管内衬时还应满足钢管运输工况(含钢管转向)的要求。7.3.7断面不大的竖井,且其顶、底部有运输通道,围岩自稳性较好时,宜采用大直径钻机或反井钻机全断面开
18、挖或导井开挖。当地质条件较差,可先采用灌浆加固。7.4地下洞室群的开挖7.4.1应全面规划、统筹安排地下洞室群的施工程序。宜编制网络进度,确定关键线路上的施工项目和各项作业的衔接。并应尽快形成自然通风的施工条件。7.4.2安排施工方案时,应尽可能的利用地下工程的各种通道,开辟较多的施工工作面。7.4.3地下厂房枢纽的开挖,应以主厂房能尽早开工并能连续施工进行安排。7.4.4地下厂房开挖宜采用自上而下分层开挖,其顶拱开挖层的高度应满足两侧拱脚的开挖要求。当厂房跨度较宽时,宜安排分部开挖。若洞室围岩稳定性差或需进一步探查地质情况时,可采用导洞法开挖顶拱层。7.4.5主厂房、主变室、尾调室等高大洞室
19、扩大开挖时,每一层的高度应结合边墙的围岩应力、钻眼设备和装渣、支护加固设备的性能综合确定。高大洞室的扩大开挖宜布置垂直爆破孔,一般每层开挖高度宜在8m左右。7.4.6主厂房的开挖一般应安排上、中、下三层出渣通道,中层通道通常利用进场交通洞,下层通道可用尾水洞或布置独立施工支洞。上层通道如没有可利用的永久洞室(如通风洞),可布置顶拱施工支洞。7.4.7有混凝土衬砌的顶部开挖,其拱座距下一层开挖面的距离宜控制在1.5m以上。7.4.8顶拱拱座、岩台(壁)吊车梁和高压岔管等受力条件复杂的部位,应注意该部位的岩体少受破坏。要合理安排开挖的分层分块,采取预留保护层和严格的控制爆破技术。岩台(壁)的下底高
20、程距下开挖层面的距离应满足爆破的影响和预裂孔钻孔机械所需的工作高度。7.4.9洞室边墙围岩在开挖期有较大变形时,除控制每开挖层的高度外,可分部错台开挖。7.5掘 进 机 施 工7.5.1从经济角度和开挖进度等方面的要求,掘进机宜在中等硬度围岩中选用。7.5.2常用的掘进机的开挖断面型式为圆形。7.5.3一台掘进机不经大修的总掘进长度不宜超过20km。开挖的隧洞长度短于3.5km不宜新购掘进机。7.5.4同一台掘进机通过的隧洞岩层,其岩石硬度不宜差别很大。7.5.5应根据拟通过的隧洞围岩情况确定掘进机的型式。7.5.6用掘进机开挖的隧洞的轴线宜为直线。若需转弯,其转弯半径应大于20倍隧洞直径,若
21、其衬砌型式为混凝土预制管片,则洞线的转弯半径宜大于1500m。7.5.7掘进机的随机装置可有水平钻机、锚杆钻安、喷混凝土和安装混凝土预制管片等,应根据工程实际情况选配。7.5.8长隧洞用掘进机开挖,其隧洞断面尺寸,应结合施工所需的工作尺寸确定,其最小工作尺寸的影响因素包括通过已支护洞段的运输要求。7.5.9随掘进机前移的平台车是保证掘进机发挥最高工作效率重要的、必不可少的配套设备,该平台需同时停放空车和重车,布置转运渣料的胶带运输机,还可设置液压泵站、除尘器、小吊车、移动变压器、配电箱等设备以及少量备用件。7.5.10掘进机掘进产生的渣料的运渣方式多采用有轨式设备,也可布置皮带机运渣。7.5.
22、11有轨式运输在洞内只需布置单轨,随掘进机后配置的平台车则应布置双轨和道岔。长隧洞应经运输计算确定途中错车道的设置间距。7.5.12掘进机施工每列载渣车辆的容积可按掘进机行程长的两倍安排,其行程长度一般为0.8m1.0m。每列车中除出渣车外还应据本工程的情况,设锚喷、混凝土预制管片、填充料等材料的运输车辆。7.6水 下 岩 塞 爆 破7.6.1在深水中修建隧洞进水口,可采用岩塞爆破的施工方法。7.6.2选择的岩塞进口位置应既符合水工结构布置的要求,又具备良好的爆破条件。要求岩塞四周的围岩有较好的完整性和稳定性,确保进水口常年运行的稳定要求。岩塞顶部和底部的开口尺寸应满足泄流的要求,爆破形成的进
23、水口力求完整,具有良好的水力条件。7.6.3岩塞厚度应满足岩塞体在设计水头作用下的稳定。岩塞厚度的选取范围一般为H1.00D1.50D(对排孔爆破的工程,岩塞厚度H=1.00D0.85D)。D为岩塞直径(或跨度)。7.6.4要控制岩渣块径,减轻岩块对洞内衬砌混凝土的撞击和磨损。7.6.5应进行岩塞石渣处理设计,可采取集渣和泄渣两种方式,当用集渣方式时,在岩塞体底部设缓冲坑,其容积为计入松散系数后的岩渣体积。7.6.6方案设计宜进行室内水工模型试验验证,并参考同类工程的施工实践经验,落实技术措施。7.6.7岩塞爆破必须进行专门的爆破设计,要求必须一次爆通成型。为此,应核实水下地形,详细勘探进口段
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