時(shí)間:2013年12月02日 分類:推薦論文 次數(shù):
摘要:越南松邦4水電站工程引水隧洞長(zhǎng)3.2km,設(shè)計(jì)開(kāi)挖洞徑8m,在隧洞開(kāi)挖過(guò)程中,采用巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類方法為開(kāi)挖面的及時(shí)有效支護(hù)提供了技術(shù)保障,同時(shí)通過(guò)Q值確定支護(hù)類型,優(yōu)化了設(shè)計(jì)工程量,不僅加快了施工進(jìn)度,而且節(jié)約支護(hù)工程量約700萬(wàn)元,取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:軟件開(kāi)發(fā)評(píng)職論文,核心期刊論文發(fā)表,引水隧洞,巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類方法,支護(hù)
1.工程概況
越南南松邦4水電站地處越南與老撾的邊界,建在Vu Gia河的支流Bung河上,項(xiàng)目所在地距離越南中部港口城市峴港市西南方約96km。該項(xiàng)目主要為國(guó)家電網(wǎng)提供能源,裝機(jī)容量156MW,年發(fā)電量5.9億kw.h。項(xiàng)目主要建筑物有:導(dǎo)流箱涵、碾壓混凝土壩、壩頂溢洪道、進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井、發(fā)電廠房、開(kāi)關(guān)站和尾水渠。
引水隧洞布置在大壩右岸,引水隧道埋藏深度為25~425m,全長(zhǎng)3225.59m,隧洞斷面為圓形,主洞段的開(kāi)挖洞徑為φ8.1~φ8.2m。引水隧洞共布置有2個(gè)施工支洞,分別在0+895.62m樁號(hào)和2+919.74m樁號(hào)和主洞相連通,支洞洞身段斷面為4.5×6m的城門洞形。隧洞內(nèi)巖石巖性主要為顆粒形砂巖及紫褐色的粉砂巖。
2.開(kāi)挖與支護(hù)施工之間的矛盾
由于本工程合同為FIDIC條款合同,工程師在隧洞工程施工中對(duì)環(huán)境安全要求都很高。在隧洞開(kāi)挖過(guò)程中,如何對(duì)巖石狀況進(jìn)行準(zhǔn)確描述,然后根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況,對(duì)開(kāi)挖面采用及時(shí)有效支護(hù),防止圍巖因卸載而產(chǎn)生位移變形及坍塌,保證開(kāi)挖施工質(zhì)量與施工安全,是現(xiàn)場(chǎng)工程師最關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題;而承包商則更關(guān)心進(jìn)度與安全。因?yàn)椋环矫妫ёo(hù)施工必然要占用開(kāi)挖施工時(shí)間,影響開(kāi)挖的進(jìn)度;另一方面,及時(shí)有效的支護(hù)可以保證開(kāi)挖施工的安全,促使開(kāi)挖施工順利進(jìn)行。兩者是一個(gè)矛盾統(tǒng)一體。如何來(lái)把握這個(gè)度,我們想主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是保證支護(hù)的及時(shí)性。監(jiān)理工程師要求開(kāi)挖一個(gè)循環(huán),支護(hù)一個(gè)循環(huán),支護(hù)必須緊跟開(kāi)挖掌子面。我們認(rèn)為圍巖自身具有一定的自承能力,也就是說(shuō)支護(hù)可以滯后開(kāi)挖作業(yè)面一定的距離,但這個(gè)滯后距離得有個(gè)標(biāo)準(zhǔn),即基于隧洞開(kāi)挖出露的巖石的現(xiàn)實(shí)狀況而定;二是保證支護(hù)的有效性。采用何種支護(hù)方式為有效方式。我們是沿用原設(shè)計(jì)的系統(tǒng)錨桿支護(hù)加隨機(jī)錨桿的支護(hù)方式,還是采用更符合實(shí)際地質(zhì)條件的支護(hù)方式。為了杜絕現(xiàn)場(chǎng)意見(jiàn)的分岐,承包商與監(jiān)理一起商定,按巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類法對(duì)圍巖進(jìn)行細(xì)致分析判別,然后根據(jù)Q值,確定相應(yīng)的支護(hù)方式。
3.巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類法原理及對(duì)應(yīng)的支護(hù)方式
3.1巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類法原理
巖石質(zhì)量Q系統(tǒng)分類法是1974年挪威的巴頓(Nick Barton)等人通過(guò)工程實(shí)例,建立起來(lái)的一種綜合考慮巖體完整性、節(jié)理特性、地下水、地應(yīng)力等多因素影響的巖石質(zhì)量分類方法,后經(jīng)兩次修正,現(xiàn)在國(guó)際國(guó)內(nèi)工程廣泛應(yīng)用。
Q值的計(jì)算公式為: ,式中第一個(gè)比式粗略反映巖石的完整程度; 第二個(gè)比式反映嵌合巖塊的抗剪強(qiáng)度;第三個(gè)比式反映圍巖的主動(dòng)應(yīng)力.
式中RQD-Deer巖石質(zhì)量指標(biāo),其為不小于10cm的巖芯柱總長(zhǎng)度與鉆進(jìn)總長(zhǎng)度之比的百分?jǐn)?shù),其中RQD不取0,最小值取10。
Jn-節(jié)理組數(shù),見(jiàn)表1,
注:隧洞交叉口取3×Jn , 隧洞進(jìn)口取2×Jn .
Jr-節(jié)理面粗糙度系數(shù) 見(jiàn)表2,
注:表中取值適用于中、小規(guī)模的節(jié)理,如果節(jié)理間的平均間距大于3m,則Jr增加1,平直、光滑且具有線性的節(jié)時(shí),如果線理方向合達(dá),Jr可取0.5,Jr適于描述最脆弱節(jié)理或不連續(xù)介質(zhì)。
Ja-節(jié)理蝕變系數(shù) 見(jiàn)表3,
注:Ja的取值不能籠統(tǒng)地把該地段節(jié)理蝕變程序最差的數(shù)值作為代表,而應(yīng)以最不利洞室穩(wěn)定的節(jié)理組蝕變系數(shù)作為代表。
Jw-節(jié)理含水折減系數(shù) 見(jiàn)表4
注:沒(méi)有排水措施,應(yīng)適當(dāng)增大Jw的取值。
SRF-地應(yīng)力影響折減系數(shù) 見(jiàn)表5,
注:1)當(dāng)剪切區(qū)不在交叉口處,SRF應(yīng)減小25%~50%;2)頂部覆蓋層小于跨度,SRF應(yīng)取5;3)一般用開(kāi)挖影響范圍描述 開(kāi)挖時(shí)巖體的影響,這一影響范圍為0~5,5~25,25~250,>250m時(shí),對(duì)應(yīng)的SRF值分別為5,2.5,1.0,0.5,可以參照此值,與Jw的取值相對(duì)照,以描述有效應(yīng)力對(duì)Q值的影響.
3.2對(duì)應(yīng)的支護(hù)參數(shù)及方式確定
此分類法根據(jù)針對(duì)不同的支護(hù)比、跨度或高度及計(jì)算的Q值,通過(guò)查圖表確定對(duì)應(yīng)支護(hù)類型及參數(shù)。詳見(jiàn)下圖:
根據(jù)上表,我們采用了簡(jiǎn)化措施,按Q值的范圍即大于4、1~4、0.2~1、0.02~0.2、小于0.02五種情況,分為5個(gè)支護(hù)類型段,并將表中的鋼纖維噴混凝土改為掛網(wǎng)噴混凝土,同時(shí)約定支護(hù)滯后開(kāi)挖面的長(zhǎng)度的基本原則,最后根據(jù)洞內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變形情況,判別支護(hù)是否及時(shí)有效。支護(hù)類型及參數(shù)見(jiàn)下表
其特點(diǎn)有:1)將巖石分類與支護(hù)相結(jié)合,充分考慮了圍巖的自承能力;2)綜合巖體完整性、節(jié)理的粗糙程度與蝕變程度、地下水、地應(yīng)力等多因素影響;3)其對(duì)巖石支護(hù)的推薦是細(xì)致的。
4.施工程序及方法
在全面充分掌握設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘測(cè)資料后,使用Q值法進(jìn)行巖石質(zhì)量評(píng)價(jià)分類及支護(hù)施工,將按如下施工程序及方法進(jìn)行。
4.1施工程序
1)在隧洞一個(gè)開(kāi)挖循環(huán)完成后,就進(jìn)行斷面測(cè)量;
2)與此同時(shí),地質(zhì)工程師根據(jù)開(kāi)挖出露的圍巖情況進(jìn)行地質(zhì)素描,再將地質(zhì)素描疊放在測(cè)量圖上,完成Q值的計(jì)算及地質(zhì)素描圖;
3)然后根據(jù)計(jì)算的Q值,對(duì)應(yīng)約定的支護(hù)類型、參數(shù)及滯后開(kāi)挖的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行支護(hù)施工工作;
4)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。為量測(cè)開(kāi)挖后的隧洞頂拱下沉位移及圍巖周邊收斂變形,在開(kāi)挖斷面埋設(shè)鋼筋測(cè)標(biāo),按監(jiān)測(cè)規(guī)范的檢測(cè)頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
5)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可以判定支護(hù)是否及時(shí)有效,是否需要調(diào)整支護(hù)類型及參數(shù)設(shè)計(jì)。
4.2施工方法
1)準(zhǔn)備工作
技術(shù)準(zhǔn)備:在全面充分掌握設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘測(cè)資料后,可以根據(jù)地質(zhì)資料對(duì)隧洞支護(hù)類型進(jìn)行預(yù)估,根據(jù)預(yù)估支護(hù)類型,作好材料準(zhǔn)備,尤其是鋼拱架,制作周期長(zhǎng),可提前準(zhǔn)備3~5個(gè)備用。
施工準(zhǔn)備:施工的風(fēng)水電等臨時(shí)設(shè)施、支護(hù)需用的錨桿鉆孔、注漿、噴混凝土施工等設(shè)備及人力資源準(zhǔn)備,要組織到位。
2)在開(kāi)挖爆破后的通風(fēng)排煙、排險(xiǎn)、出渣等工作完成后,組織測(cè)量人員及地質(zhì)工程師進(jìn)入洞內(nèi)進(jìn)行測(cè)量及地質(zhì)素描。
3)完成地質(zhì)素描圖后,提出建議支護(hù)類型,報(bào)監(jiān)理工程師批復(fù)。其中地質(zhì)素描圖應(yīng)包含的信息有:完成地質(zhì)素描的時(shí)間、所描述的位置(樁號(hào))、有附圖的地質(zhì)情況描述、Q值計(jì)算表、巖石質(zhì)量評(píng)價(jià)、支護(hù)類型的建議、支護(hù)時(shí)效的建議,詳見(jiàn)隧洞地質(zhì)素描圖。
4)按支護(hù)類型圖組織施工。支護(hù)使用簡(jiǎn)易臺(tái)架,支護(hù)程序:鉆孔(手風(fēng)鉆)→錨桿安裝及注漿(如需要)→掛網(wǎng)(如需要)→噴砼(濕噴機(jī)噴砼,攪拌車運(yùn)輸)。
5)按要求布置監(jiān)測(cè)點(diǎn),各測(cè)點(diǎn)的布置方法、檢測(cè)頻率分別。
5.施工效果
原設(shè)計(jì)方案在整個(gè)隧洞采用系統(tǒng)錨桿支護(hù),錨桿L=3.9m,a=1.5m×1.5m,同時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況不同采用5cm或10cm M300的噴混凝土施工;在隧洞進(jìn)出口、交叉口段及局部地質(zhì)較差采用了鋼拱架支護(hù)。這種方案沒(méi)有對(duì)開(kāi)挖后圍巖的實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行細(xì)致分類與仔細(xì)分析,支護(hù)類型沒(méi)有很好地考慮實(shí)際地質(zhì)情況,存在一定的缺陷。
通過(guò)采用Q值法對(duì)圍巖的細(xì)致分類,采用有針對(duì)性的支護(hù)類型,優(yōu)化了隧洞的支護(hù)施工方案,總計(jì)節(jié)約各類錨桿12萬(wàn)余米,噴混凝土2萬(wàn)余平米,鋼拱架100余噸,共計(jì)節(jié)約金額700余萬(wàn)元;同時(shí)也加快了開(kāi)挖的施工進(jìn)度,采用鉆爆法施工,曾創(chuàng)下單工作面200米的進(jìn)度紀(jì)錄,同時(shí)整個(gè)隧洞施工沒(méi)有因支護(hù)不及時(shí)或支護(hù)效果達(dá)不到要求而引發(fā)安全事故。整個(gè)開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程真正做到了快速、高效、安全,此方法值得借鑒與推廣。
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