水工隧洞安全预防措施

水工隧洞安全预防措施（4篇）

1.水工隧洞安全预防措施 篇一

水工隧洞土建工程施工监理实施细则

一、总则

1.1 本细则依据工程成绩按合同文件（以下简称“合同”或合同文件），以及《水工建筑物地下开挖工程技术规范》、《水利水电工程锚喷支护施工技术规范》、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》、《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准

（一）》、《水电站基本建设工程验收规程》等有关规程规范要求编制。

1.2 本细则适用于水工隧洞及洞室工程的开挖、支护、灌浆等工程项目。水工隧洞洞身混凝土衬砌工程监理，还应依据和结合《混凝土工程施工监理实施细则》及《水泥灌浆工程监理实施细则》和有关规定执行。

二、开工许可证申请程序

2.1 承建单位应在现场施工测量施测21天前，将有关施工测量技术方案报监理部批准。其内容包括：

（1）

贯通施工技术设计书（应包括：技术设计方案、施测要求、计算方法和操作规程）。

（2）

观测仪器、设备的配置及技术参数。（3）

测量专业人员设置及其资质。

2.2 隧洞平面与高程控制网完成后，承建单位应向监理部报送以下成果和资料：

（1）

测量仪器率定校正资料。

（2）

施工控制网与勘测设计阶段控制网连接图。（3）

洞口与地面控制电联侧的平差资料及进洞平面图。（4）

控制网测量平差计算成果。（5）

技术总结报告。

2.3 隧洞开工28天前，承建单位应根据设计图纸、合同技术规范和有关施工规程规范，结合地形、地质资料和施工条件编制施工措施计划报送监理部批准。

施工措施计划应包括下述主要内容：（1）工程概况。（2）施工开挖布置图。（3）施工进度计划。

（4）劳动力、材料和设备（包括辅助工程设备与设施）配置计划。（5）开挖爆破技术和方法。（6）支护施工方法和措施。（7）出渣和弃渣措施。（8）灌浆施工措施。

（9）通风、散烟和除尘措施。（10）供电、照明和通讯、信号措施。（11）供风、供水和排水措施。（12）安全防护与环境保护措施。

（13）可能遇到的特殊地层开挖和其他特殊施工方法。

2.4 隧洞工程开工前21天前，承建单位应根据设计文件、地质条件、施工水平，完成必须的钻爆试验和设计，并将开挖爆破设计报监理部批准。

开挖爆破设计报告应包括下述内容：（1）掏槽方式。

（2）炮孔布置、孔径、孔深、方向和数量。（3）装药量、装药结构和炮孔堵塞方式。（4）采用的起爆雷管类型和起爆网络设计。（5）循环开挖进尺和单耗药量。

（6）预裂或光面爆破等控制爆破参数与作业方式。（7）爆破安全操作规程。

2.5 实施锚、喷支护作业14天前，承建单位应根据设计要求，结合围岩特征和施工方法，编制作业计划报送监理部批准。

作业计划内容应包括：

（1）锚喷材料、参数及布置。（2）锚杆注浆材料、性能和配合比。（3）锚杆施工作业要求。

（4）喷射混凝土材料、性能和配合比。（5）喷射混凝土施工工艺。（6）钢筋网的布设和要求。（7）锚、喷施工设备及性能。

（8）锚杆施工质量控制方法和措施（包括检测方法和设备）。（9）喷射混凝土质量控制方法和措施（包括检测方法和设备）。2.6 水泥灌浆作业开工28天前，承建单位应根据设计要求和地质条件、施工条件和施工水平，编制施工措施计划报送监理部批准。

2.7 隧洞工程开工28天前，承建单位应按工程承建合同文件规定，结合开挖方法和地质条件，编制围岩变形观测措施计划，报送监理部批准。

措施计划内容应包括：（1）观测布置图。

（2）观测内容及技术要求。（3）观测仪器、设备及其性能。（4）观测仪器、设备埋设和保护措施。（5）观测方法和措施。

（6）观测资料整理、分析预报方法。（7）观测专业人员设置及资质。（8）安全作业措施。

2.8 隧洞工程开挖通过稳定性差或其他特殊地层28天前，承建单位应根据设计文件、技术规范，结合现场地质条件和施工水平编制补充施工作业措施汁划报送监理部批准。

措施计划应包括：

（1）地质条件及围岩稳定性评价。（2）可能发生的不良影响及其预处理措施。（3）特殊的开挖和爆破方法。（4）特别支护措施。（5）材料和设备配置。（6）安全防范和应急措施。（7）施工进度训’划。

2.9 上述报送文件连同审签意见单均一式四份，经承建单位项目经理(或其授权代表)签署并加盖公章后报送。监理部审阅后限时返回审签意见单一份，原文件不退回。审签意见包括“照此执行”、“按意见修改后执行”、“已审阅”及“修改后重新报送”四种。

2.10 非承建单位接到的审签意见单，审签意见为“修改后重新报送”，否则承建单位可即时向监理部中请开工许可证。监理部将于接受承建单位申请后24h内开出相应工程项目的开工许可证。

2.11 如果承建单位未能按期向监理部报送上述文件，因此而造成施工工期延误和其他损失，均由承建单位承担合同责任。若承建单位在限期内未收到监理部应退回的审签意见单或批复文件，可视为已报经审阅。

2.12 除非已另行报经监理_T：程师特别许可，否则应在洞室开挖报经质量检测合格并完成必须的地质编录后，方可进行相应部位锚喷支护及混凝土衬砌作业。

三、施工过程监理

3.1 施工过程中，承建单位应按照报经批准的施工措施计划按章作业、文明施工。同时加强质量和技术管理，做好原始资料的收集、记录、整理和施：[总结工作。当发现作业效果不符合设计或技术规范要求时，应及时调整或修订施工措施计划，并报监理部批准。

3.2 施工中，承建单位要随施工进展及时进行测量和校测工作，其主要工作包括：

（1）隧洞贳通符合性校测。

（2）轴线、高程、开挖断面和点位的施工放样。

（3）及时测绘洞室纵横断面，做好开挖体型检查、检测工作。3.3 为确保工程质量，避免造成重大失误和不应有的损失，隧洞轴线和重要部位的放样测量成果应及时报送监理部检查认证。必要时监理部可抽测或要求承建单位在测量监理工程师直接监督下进行对照测量。

3.4 开挖过程中，承建单位应主动配合做好地质测绘、编录和安全监（观）测等工作，并按合同文件规定注意做好对已埋设监测仪器的保护。

3.5 施工作业中，承建单位应按SDJ212—83《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》关于“通风与防尘”的规定及控制标准，做好劳动和安全保护工作，确保良好、文明的作业环境。

3.6 发生塌方等事故时，承建单位庸及时采取应急措施，防止事故范围的延伸和扩大，记录事故的发生、发展过程和处理经过，并立即报告监理部。同时，会同设汁、地质人员、监理工程师查明原因，及时提出处理措施报监理部批准后执行。

3.7 施工中发现地质条件与设计不符时，承建单位应及时向监理部报告，会同设计、地质、监理工程师研究，并提出处理措施报监理部批准后执行。

3.8 当承建单位由于各种原因，需要修改已报经监理部(处)批准的施工措施计划，并致使施工技术条件发生了实质性变化时，承建单位应于此类修改措施计划实施的14天前，报监理部(处)批准。

3.9 承建单位应每周、月定期召开生产会，检查本周、月生产讨-戈0完成情况、分析未完成计划的原因和研究解决措施，并安排好下周、下月生产计划，确保工程施工按预定施工进度均衡进行。

3.10 当施工进度拖延或爆破作业效果不好时，监理工程帅有权要求承建单位调整施工作业计划或爆破参数，并重新报监理部批准。

3.11 施工过程中，承建单位不按批准的施工措施计划施工，或违反国家有关安全和施工技术规程、规范、环境和劳动保护条例，或未按规定的路线、区域出渣、弃渣，或出现重大安全、质量事故等，监理工程师有权分别采取口头违规警告、书面违规警告、监理通报，直至指令返工、停工整顿等方式予以制止。由此而造成的经济损失和施工延误由承建单位承担合同责任。

3.12 开挖过程中，承建单位应做好开挖、支护原始记录，并按合同文件规定于次月5日前向监理部报送包括下述内容的当月施工记录：

（1）施工方法。

（2）循环时间、进尺与钻爆效率。（3）投入劳动力、设备和材料消耗量。（4）主要机械设备生产效率。

（5）实施的支护详图(包括锚杆、预应力锚索及钢筋网喷混凝土、喷钢纤维混凝土厚度和范围，钢支撑的形式和间距等)。

（6）围岩变形监测成果。（7）塌方和其他事故处理。（8）地下水引排措施及效果。（9）其他重大问题和处理措施。（10）已完单元工程质量检验情况。（11）合同支付情况。

（12）施工过程中违规、违约情况。

3.13 灌浆作业期间，承建单位应作好原始记录、成果资料和质量检查情况的整理，并于次月日5日前报送监理部。

3.14 除非另行报经监理部(处)批准，否则应在上一工序经监理工程师质量检验合格后，方可进行下一工序施工。监理工程师的质量检验均应在承建单位的三级自检合格基础上进行，且不减轻承建单位应承担的任何合同责任。

四、施工质量控制

4.1 承建单位应坚持安全生产、质量第一的方针，健全质量保证体系，加强质量管理。地下洞室施工过程中，坚持四员（质检员、施工员、安全员、调度员）到位和三级自检制度，确保工程质量。对出现的施工质量与安全事故应及时向监埋部（处）报告，并本着“三不放过”的原则认真处理。

4.2 洞口开挖中，要注意以下事项：

（1）削坡应白上而下进行，严禁上、下层垂直作业。（2）做好危石清理、坡面支护、防护和排水工作。

（3）进洞前，须注意对洞脸岩体进行鉴定，确认稳定并采取防范措施报监理部(处)批准后方可开挖洞口。

4.3 开挖过程中，应严格控制隧洞方向、中心线和高程。每次爆破后，均应进行断面规格检查，发现不符合设计要求应及时处理。

非设计另有规定，否则规格检查应符合下列精度要求：（1）开挖放样误差，一般不大于lOcm。

（2）开挖断面测量相对于中线的误差不大于5cm。

（3）施测断面问距一般不大于5m，对起伏差或线型以及设计结构变化较大的部位，应适当加测断面。

（4）一般地质条件下，洞室径向超挖值应不大于20cm，也不应有欠挖。4.4 在不良地质地段中开挖，应在地质预报基础上，坚持预防为主的方针，在确保安全的前提下，制订切实可行的施工方案。其中包括应遵守下列原则：

（1）查清地质构造，做好锁口和排水。（2）对围岩进行预加固处理。

（3）浅钻孔、多循环、弱爆破、减少对围岩的振动影响。（4）及时支护、加强支护，必要时或允许时尽早进行混凝土衬砌。（5）加强安全检查、围岩变形监测与分析，及时采取防范措施。4.5 在混凝土衬砌中，经设计同意、监理部(处)批准，可允许钢支撑侵入设计图纸确定的结构衬砌混凝土内。但钢支撑及其埋入附件均应采用钢件制成，并且就位准确、焊接牢固。

4.6 喷混凝土和锚杆注浆材料、配合比及施工工艺必须严格按设计文件或有关规程规范执行，确保施工质量。

4.7 隧洞的灌浆一般按回填、接触、固结顺序进行。作业必须严格按报经监理部(处)批准的施工作业措施计划进行。在钻孔冲洗和灌浆过程中，应注意衬砌变形的监测。发生异常情况应及时采取措施，作出详细记录并同时报监理部(处)。

4.8 其他未列项目的质量控制及检验标准均按有关设计文件、合同技术规范、施工技术规程规范和SDJ249—88《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准(一)》执行。

五、质量检验与工程验收

5.1 隧洞土建工程质量检验与单元工程开工(仓)签证监理按《土建工程施工质量监理工作规程》有关要求执行。

5.2 隧洞工程开挖或阶段开挖完成后，承建单位应及时中请中问(或阶段)验收，以利合同支付及工序工程的顺利进行。

申请验收报告应包括下列资料：

（1）施工详图图号、设计变更文件文号及监理审签号。（2）洞内导线及高程的实测成果和说明。（3）贯通误差的实测成果和说明。

（4）开挖竣工图(平面图比例为1：2000，纵剖面图比例为l：1000，横剖面图比例为1：50～1：l00)及竣工工程量。

（5）由施工地质工程师提供的地质素描图(或其完成记录)及地质水文资料。

（6）施工记录资料。（7）技术总结。

（8）按合同文件规定应提供的其他资料。5.3 隧洞工程竣工验收应提供下述资料：（1）工程竣工报告。应包括： 1）工程概述；

2）合同工程开工、完工日期与实际开工、完工日期； 3）合同工程量与实际完成工程量；

4）已完分部、分项工程项目清单，未完尾工项目清单及后续完工计划。（2）工程施工报告。应包括： 1）工程简况； 2）合同工期目标；

3）施工过程设计、地质、施工条件的重要变更情况及其处理方案； 4）分部、分项工程实际施工时段、方法与过程； 5）合同履行中违规、违约情况。

（3）竣工图纸。包括图纸目录、施工图纸、设计技术要求及设计和工程变更文件。

（4）竣工合同支付结算报告。应包括：

1）分部、分项工程的合同报价工程量与合同报价、支付结算工程量、支付单价与支付总价。

2）已结算的合同索赔支付。（5）质量检验文件。应包括： 1）工程开工文件；

2）按分部、分项工程整理的工程施工质量检验和监理签证、认证文件； 3）监理工程帅签发的现场指示、指令和施工违规、违约文件。（6）施工原始记录资料。应包括： 1）记录资料目录；

2）工程承建单位施工期质量检测与试验资料： 3）工程承建单位施工期施工测量记录；

4）混凝土浇筑、灌浆及金结安装等主要施工作业记录； 5）工程质量与安全生产活动记录； 6）施工期安全监测记录； 7）其他重要活动与事项记录。（7）工程施工大事记。

（8）按合同规定必须采集的岩芯或岩样。（9）他按合同规定应报送或提供的资料。

六、工程计量与支付结算

6.1 已按设计要求完成，报经监理工程师质量检验合格，按合同规定应予以支付的工程量才予以计量支付。

6.2 喷混凝土厚度的计量量测，可采用钻孔或施喷前安设的柱塞尺或短插筋对照检查等方法。柱塞尺和短插筋的安设，应事先报监理工程师检查，并取得书面认可后，方为有效。

6.3 洞口明挖、洞挖、锚喷支护、砌体、排水孔、水泥灌浆、止水安设、永久混凝衬砌等按合同规定必须支付的收方计量，均以施工详图确定或经设计变更修改、或由监理工程师指示变更并有文字依据的设讣边线、或实际合格进尺、或有效材料安装量、或实际耗用量计算。

6.4 工程支付计量与量测及价款结算申报，按合同文件规定和有关监理工作规程要求进行。

2.水工隧洞安全预防措施 篇二

对于小断面水工隧洞,一般均采用全断面掘进法进行开挖,但小型水工隧洞往往由于建设资金紧张,对必要的地质勘探工作没有做到位,缺乏隧洞所在地段的地质和水文地质资料,情况不明,致使水工设计人员进行隧洞设计时,将隧洞轴线选在了不良的地质区域,没有避开不良地层:如饱和粘土、流沙、堆积层;断裂、褶皱带;节理、裂隙发育带;含有各种不利的软弱结构的围岩,以及溶洞、陷穴等地质不良区域。

当隧洞穿越不稳定地层时,很容易发生塌方。

地下水发育的地区和地表水渗漏明显的地段,隧洞围岩的强度大大降低,加之空隙水的作用,在隧洞开挖过程中,极有可能发生坍塌冒顶。

在来不及对洞身进行永久性砼浇筑的情况下,如不采取积极有效的临时支付措施,将会使隧洞成型带来积大的困难。

2、套拱法支护(临时砼施工)

适用于泥质充填带,进出洞口锁口,断层破碎带,地质情况复杂,易坍塌等洞段。

所谓套拱法,实际上是对隧洞进行普通混凝土衬砌的支护方法,即在极不稳定地层中施工隧洞时,为确保其稳定,在设计开挖轮廓线外采取简易模板模架快速浇筑,这种浇筑可以分块分段进行,实行“稳扎稳打,步步为营,确保围岩稳定”的施工原则,同时,也可视情况增设钢筋,也可浇筑与二次衬砌同标号的普通混凝土,对外观及型式要求不高,关键是确保稳定及支护及时,它为隧洞进行永久衬砌创造了条件。

套拱法施工流程:

判别围岩稳定性→制作架设模架、模板→在开挖轮廓线外分块分段进行浇筑混凝土→进行下一个循环

此法是在采用扩大开挖轮廓线的基础上,进行开挖线外的素混凝土或钢筋混凝土支护,一般厚度为20～25cm为宜。由于受地质条件的限制,采用护拱法临时支护时,应该遵循及时开挖及时支护的原则,支护进尺应根据岩石自稳程度进行正确判断,做到砼衬砌成形永远在岩石自稳时间段之前。在进行临时砼衬砌时,砼最好采用与设计洞身段永久砼同标号的砼进行施工,同时必须保证砼质量。

我公司通过在禄丰县东河水库输水隧洞、祥云县普鹏水库导流输水隧洞及牟定龙虎水库的输水隧洞的施工实践中证明套拱法支护(临时砼施工)具有安全、经济、高效和可操作性的效果,值得推广。

3、锚喷支护:适用于稳定性差、无淋水的洞段。

对于岩面完整,自稳时间短,失水容易垮塌,成洞困难的地段,必须使喷锚支护紧跟掌子面及时跟进。

喷锚分为:系统喷锚、喷混凝土随机锚杆及随机喷锚三种类型。施工中视情况采用“锚喷”、“锚网喷”及“喷锚喷”作业程序。

喷混凝土施工方法:喷混凝土采用干喷工艺,“水泥裹砂法”施工,其工艺流程为:

待喷面处理、验收→挂网→喷混凝土拌制→分层施喷→养护

喷混凝土材料由矿车运进洞内,现场按设计配合比配料、拌和,经人工铲入ZP-VB干喷机机口,并按配比加速凝剂,人工抱喷头在平台车(改制)上施喷。

喷混凝土厚5cm、大于5cm分别分一次、二次施喷到设计厚度,待其终凝后喷水雾养护到龄期。

喷射作业中视情况作生产性试喷试验,优化喷混凝土配比及喷射参数,以减少回弹量,保证喷射质量。为保证喷射混凝土厚度及表面滑顺,设置喷射厚度标志,喷混凝土施工中按招标文件《技术规范》有关规定取样作喷混凝土强度试验,监测喷混凝土强度的保证情况。

4、超前小管棚施工

对于围岩断层破碎带,岩性主要为片岩、页岩、砂岩且夹薄层泥灰岩,节理、层理及裂隙发育,层面交错,风化极为严重,呈压碎状态,致使围岩自稳能力极差,成型困难。可结合施工生产要素及施工生产能力,按照“管超前、严注浆、短开挖、不(弱)爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的施工原则,在拱部超前小管棚注浆预固结围岩的保护下,采用二步法进行施工。预留拱部核心土,周边采用风镐开挖。

4.1 工艺原理

在破碎松散岩体中超前钻孔,打入小导管并压注具有胶凝性质的浆液,浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中,并将其中的空气、水分排出,使松散破碎体胶结、胶化,形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体,从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性;使超前小管棚与固结体形成一个具有一定强度的壳体,在壳体的保护下进行开挖支护施工。

4.2 小管棚及注浆设计

采用3～4m/根的Φ25mm小导管布设在拱部,外插角5°～7°,环向间距20～30cm,纵向环距2.0m,即每施作一排小导管,开挖支护2.5m;压注1:1水泥浆液,采用525#普通硅酸盐水泥,浆液中掺水泥用量3～5%的40Be'水玻璃,以缩短浆液的胶化固结时间,控制浆液的扩散范围。

4.3 施工要点

4.3.1 小导管制作

小导管用Φ25mm中空锚杆加工,中空锚杆一端加工成尖锥形,距另一端80cm的位置开始至尖锥端之间按梅花型间距为20cm布设Φ6mm的孔眼6排,以利于小导管推进和浆液渗入破碎岩体。

4.3.2 小导管安设

如岩体松软,采用YT-28型风动凿岩机直接推送,如遇夹有坚硬岩石处,先用YT-28型风动凿岩机钻眼成孔后再推进就位。

在施作小导管前应注意:第一,喷3～5cm厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙,为注浆作好准备工作;第二,准确测量隧道中心线和高程,并按设计标出小导管的位置,误差±15mm;第三,用线绳定出隧道中心面,随时用钢尺检查钻孔或推进小导管的方向,以控制外插角达到设计的标准;第四,灌浆施工顺序为从两侧拱脚向拱顶进行,为提前注浆留好作业空间。

4.3.3 注浆

选中压泥浆泵BW250/50注浆,采用浆液搅拌桶制浆。为防止浆液从其他孔眼溢出,注浆前对所有孔眼安装止浆塞,注浆顺序从两侧拱脚向拱顶。

由于岩体孔隙不均匀,考虑风镐环形开挖的方便,同时要达到固结破碎松散岩体的目的,保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定,形成有一定强度及密实度的壳体,特别是确保两侧拱脚的注浆密实度和承载力,采取注浆终压(0.8～1.2MPa)和注浆量双控注浆质量,拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。注浆时相邻孔应分序进行,以确保固结效果,又达到控制注浆量的目的。

5、结语

对于不稳定的岩体,采用正确的施工方法是保护围岩稳定的重要措施;如施工方法不合理,将不仅影响进度,而且使围岩稳定程度大大降低。

一般说来,保护围岩稳定性的途径一是保护围岩原有的稳定性,使之不至于降低;二是赋予岩体一定的强度,使其稳定性有所提高。

鉴于此,在不良地质洞室施工中必须结合现场实际,采取合理的临时支护措施,或者多种临时支护措施并存的施工手段使其洞身岩体稳定。

摘要：本文针对在小断面水工隧洞施工过程中,为保证施工进度、施工安全及施工质量。对于在施工中遇到的各种不良地层,如何采用不同的临时支护措施,确保围岩稳定,作了详细的论述。并对各种临时措施施工从技术上进行简要概述和举例。

关键词：小断面水工隧洞,坍塌,垮塌,破碎,临时支护

参考文献

3.水工隧洞分岔管衬砌静力计算方法 篇三

分岔管是水工隧洞设计中经常遇到的重要联结建筑物, 就其结构特点而言, 属空间地下结构。由于目前对钢筋混凝土岔管的工作状态难以完全了解, 岔管衬砌的结构分析尚无成熟方法, 工程常用的方法主要有公式法、有限元法和边界元法分析。公式法是根据变形协调条件, 推导出围岩、衬砌承受的内水压力, 计算配筋量, 校核裂缝开展宽度, 详见有关文献;有限元法和边界元法主要有三维线弹性、三维非线性分析结构应力, 然后根据应力图形进行配筋。

钢筋混凝土分岔管衬砌精确的内力分析应是三维有限元方法, 但三维有限元方法计算工作量过大, 而且难以完全按实际受力情况模拟, 除非特殊需要, 一般在设计上可做一些假定, 按平面问题用结构力学方法解算。

水工隧洞分岔管的结构形式大致可归纳为图1所示的3类, 无论哪一类, 精确的应力分析十分困难, 一般是在分岔口范围内切取几个大小不同的截条分别进行内力和配筋计算。

对于分岔管, 其实际断面是由椭圆形曲梁和变截面直梁组成, 计算时将其简化成圆弧曲梁和等截面直梁。在内水压力作用下圆弧段的抗力假设与圆形衬砌相同, 两圆弧之间联以直线当作直梁段的抗力, 这类抗力与荷载已知的闭合环结构采用似柱法计算比较简便;在内水压力作用下当考虑山岩的弹性抗力时, 可采用分段循环计算法, 也可以采用力法原理计算, 详细的计算步骤可参考有关文献。

本文着重论述如何应用水利水电工程微机通用程序集 (PC-1500) 中带斜杆带弹性地基梁的平面框架内力及配筋计算程序G-14进行闭合环结构——岔管衬砌内力计算的方法。

1G -14程序说明

通用程序G-14采用平面杆系结构的有限元法计算, 除杆单元外, 还引入了弹性地基梁单元;弹性地基梁采用文克尔假定, 其解用初参数法公式推求;在荷载作用下, 先求出节点变位, 进而求杆端内力, 然后计算出杆件各部位的内力, 并进行配筋计算。该程序应用面广, 由于在杆系结构中引入了弹性地基梁和斜杆单元, 程序通用性强, 凡是可以将结构离散成若干小直杆的结构, 例如水工结构的地下厂房、闸井、隧洞、尾水管等, 都可以用此程序计算。

用G-14通用程序计算水工隧洞分岔管衬砌内力, 就是利用该程序允许带有斜杆的特点, 结合水工隧洞分岔管的布置形式和荷载特点, 将岔管简化断面的圆弧曲梁离散成若干个小直杆进行计算, 可解出岔管衬砌在内水压力、山岩压力、灌浆压力、外水压力及衬砌自重等荷载作用下的弹性抗力分布, 算出衬砌的变位和内力, 并按水工钢筋混凝土设计规范进行配筋计算。

2工程实例

本文通过简单介绍一座水工隧洞分岔管实例——深圳市公明供水调蓄工程连接隧洞与支洞分岔管的计算, 来说明应用水利水电通用程序G-14进行钢筋混凝土分岔管衬砌内力计算的步骤和方法。

2.1概况

深圳市公明供水调蓄工程从鹅颈水库至公明水库的连通隧洞设置有一施工支洞, 支洞与主洞分岔段所处地层的岩性为弱-微风化坪田凸单元花岗岩, 属Ⅱ类围岩, 在施工结束后做为检修支洞予以保留。主洞为D3.6 m的圆形有压隧洞, 支洞采用圆拱直墙圆角断面形式, 内宽2.5 m, 高2.7 m, 主、支洞均采用钢筋混凝土衬砌。主洞与支洞采用钢筋混凝土分岔管联结, 分岔角度为48°28′14″, 钢筋混凝土衬砌厚度0.5 m, 岔管结构布置及简化剖面如图2。

2.2计算工况及荷载组合

计算工况应考虑运行期、检修期、施工期和校核水位工况, 荷载组合有基本组合和特殊组合情况, 本文主要分析连通隧洞在正常运行期荷载基本组合工况下分岔管的衬砌内力。

正常运行期基本荷载组合为:围岩压力+衬砌自重+弹性抗力+内水压力+外水压力。荷载计算过程从略, 荷载取值结果见表1。

2.3通用程序G-14杆件编号简图及程序参数

(1) 绘出结构计算简图及编写结构节点号、单元类型号及各类杆件号如图3所示。

(2) 计算作用在各杆上的水压力荷载以及顶部的山岩压力荷载如图4、图5所示。衬砌自重和基岩弹性抗力由程序自动计算。

(3) G-14程序输入数据表见表2。

各杆件数据表、荷载数据表可参照程序说明编制并严格按要求输入, 在此不再一一列出。

2.4计算成果

根据通用程序G-14计算基本荷载组合作用下衬砌各杆件截面的最大弯矩M和轴向力N值, 计算结果列于表3中。

3计算步骤和应注意事项

3.1计算步骤

(1) 沿与分岔管主洞轴线成分岔角度的夹角方向对典型的地段截取横向截条, 截条中椭圆曲梁简化成圆弧曲梁, 变截面直梁简化为等截面;

(2) 将圆弧曲梁离散成多个直线杆件, 即是把圆弧划分成等长度的许多段斜杆;

(3) 绘制结构计算简图, 编写结构节点号、单元类型号及各类杆件号;

(4) 计算各杆件上的作用荷载;编制基本数据表并输入G-14程序进行内力和配筋计算。

3.2计算中应注意事项

(1) 在杆件荷载计算中应注意水压力方向恒定垂直作用于杆件, 山岩压力需按作用力方向分解成轴向力和法向力分别作用于杆件上;

(2) 注意杆件上法向作用荷载的正负号。程序规定弹性地基梁单元杆件上指向基岩一侧的为正, 反之为负, 如混淆荷载符号, 将得出错误的结果而不易查出。

4结语

本文通过工程实例计算的介绍, 以非常具体的方式说明应用水利水电工程通用程序集分析水工隧洞分岔管内力的计算方法和步骤。应用这种方法, 使得分岔管设计计算更加快捷而又合理, 在精密度要求不是很高的情况, 可以利用电子计算机迅速的完成。当然, 由于计算条件和计算方法的不完善, 地下结构的计算结果只是作为设计成果的一个重要参考, 有经验的设计人员常常通过对各种设计条件的综合分析, 估计出计算成果的实际安全度来调整结构物的断面尺寸及配筋, 以使工程达到安全、经济的目的。

摘要：目前对钢筋混凝土分岔管的衬砌计算尚无指导设计的具体准则, 拟就钢筋混凝土分岔管的衬砌静力计算, 结合深圳市公明供水调蓄工程连接隧洞与支洞分岔管的计算, 来说明应用水利水电通用程序G-14进行钢筋混凝土分岔管衬砌内力的计算方法和步骤。

关键词：水工隧洞,钢筋混凝土分岔管,衬砌内力

参考文献

[1]潘家铮.水工隧洞和调压室[M].北京:水利电力出版社, 1990.

[2]华东水利学院.水电站建筑物水工设计手册第七卷[M].北京:水利电力出版社, 1989.

4.水工隧洞安全预防措施 篇四

1.1 水工隧洞衬砌混凝土裂缝分类

水工隧洞衬砌混凝土裂缝主要分为:细小的表层裂缝和贯穿性的有危害裂缝。

1.1.1 细微的表面裂缝

布满在混凝土表层、裂缝的缝隙不大常常属于表面细小的裂缝, 这种裂缝大体看是没有什么规律性可言的, 出现时也不是仅出现一条;裂缝的缝隙间距非常小, 只有1毫米或者不足1毫米;开裂的长度很小, 大都体现出闭合、轻微张开。实际上, 出现这样的裂缝时不用担心渗漏问题, 它对混凝土的整体结构的稳定性并不会影响, 它只能影响结构的持久性, 如果钢筋被锈迹腐蚀, 那么混凝土的抗冻性能会迅速降低, 其结果是结构被破坏掉。

1.1.2 贯穿性有害裂缝

贯穿性的裂缝会贯穿整体构造, 体现在隧洞衬砌混凝土上时大多都是裂缝的条数单一, 长度较广, 可贯穿整个结构断面, 且形态是张开的, 裂缝的间距一般是1至5毫米, 更为严重的是有时可以达到20毫米。裂缝的出现会蔓延整个通道, 隧洞就会发生渗漏, 如果不抓紧解决这个问题, 那么会导致局部土体隆起, 颗粒群同时移动流失和围岩淘刷的现象。这种裂缝能造成结构软弱, 影响其稳定性和持久性。

1.2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝产生的原因

1.2.1 温度降低形成的收缩裂缝

绝大多数水工隧洞施工时是在较深的地层, 水泥水化后使里面的温度逐步且明显的提高, 就算是在冬天施工, 隧洞里的温度也不低, 水分的蒸发使气体和液体遇冷凝结, 而施工人员在工作时, 只是单对混凝土表面维护, 没有对混凝土内在散热和施工场地差异所出现的温度收缩裂缝进行处理。伸缩裂缝的出现率很高, 它会影响整个工程的性能。

1.2.2 外部应力效应形成的裂缝

水工隧洞、引水洞、导流洞的施工时间都比较紧迫, 而且绝大多数要挖成洞的要求都很高, 想让衬砌混凝土达标很难;再加上施工作业的环境限定, 混凝土浇筑和保养时也不到位, 酿成了混凝土达不到预期的使用年限。开挖支护作业通常是距离较短来回实行的, 要是围岩种类分辨不清, 又选择了不对的钢筋支护, 这样会造成围岩承受力差, 出现多次重分布和毛洞变形, 并且由于外部力量而使混凝土出现裂缝, 这样的裂缝特别显眼, 它的破坏力也非常严重。

1.2.3 结构裂缝

水工隧洞的地质、水文、地质情况决定了它的多变性, 想要彻底的搞懂有很大的难度, 在施工之前, 没有对地质、地形、水的变化运动做好充分的了解时, 设计人员只能根据有限的资料来完成设计, 根本不清楚工地土地本身性质变换, 从而使设计和施工现场的情况不符。这样本就不相符的构造出现裂痕, 不过裂痕机理较为理想, 所以可控性很高, 容易改变。

2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝的预防

水工隧洞衬砌混凝土对于裂缝的补救工艺和堵漏措施很繁琐, 而且费用很大, 还会使混凝土的表面质量变差, 所以, 一定要在施工时加以防范。

2.1 优化混凝土配合比

为了使干燥和温度所产生的裂缝降低, 选料时应注意购买质量好的混凝土, 并且要进行多次配比, 最终决定出最适合的方案。并且, 选择上等粉煤灰和复合型效用高的减水剂, 水泥使用量越少越好, 改变混凝土的和易性, 降低混凝土水化热和干缩。

2.2 加强围岩变形监测

要对围岩变形进行仔细控制, 来防止混凝土因为围岩所承受的附加力产生裂痕, 计算解析相关内容, 就能够推断出围岩能否顺利完成收敛变形, 按要求准确衬砌时间, 如此可以减少在围岩收缩变形时进行混凝土衬砌, 大大防治了裂痕的发生。

2.3 确保仓面无渗水干扰

为了不让地下水流入混凝土浇筑仓面, 隧洞衬砌混凝土实施起来通常是根据以疏排渗透地下水的办法进行主要的防御措施。根据各种状况的不同, 来选择解决办法, 比如说成股渗出的地下水, 使用排水管排出隧洞的方法, 就能够解决渗水留仓的危险。

2.4 合理确定施工工艺

判断出合理的施工工艺, 从混凝土浇筑的搅拌、搬运、入仓、振捣达到全过程、全方位的监督检验, 预防混凝土拌合物搅拌时间不足、不均匀、振捣不密实等问题, 保证混凝土的本质。

3 水工隧洞衬砌混凝土裂缝处理

水工隧洞衬砌混凝土会出现开裂的情况, 能够使结构的硬度和整体度不够完美, 也能使抵抗渗水的作用变差, 发生混泥土中的钢筋生锈, 混凝土碳化, 从而使隧洞不能发挥正常效用。所以我们要根据情况而定, 对出现的裂缝进行解决, 来达到工程要求。

3.1 裂缝处理的方法

针对混凝土那些有危害的裂缝, 用前面所说的高渗透改性环氧浆材应用时, 它的范围较小, 如今国家的发展与时俱进, 科技成果突飞猛进, 对于当下隧洞衬砌混凝土裂缝的处理提出了一些观点, 需使用的环氧浆材要具有环保、延缓老化、适宜温度裂缝重复张合的弹性改性的效果。想要把裂缝粘合起来的要点是开槽埋管法、打斜孔埋管法和无损贴嘴法, 其利与弊如表1所示。

3.2 选择处理浆材

在购买灌浆材料时, 应当注意材料的可灌性和长久性。隧洞衬砌混凝土出现的裂缝一般缝隙不大, 但对外部水的张合力很大, 浆液不容易装进去, 所以想要让浆材填补性大, 又要防止渗透, 就要使用那种渗透力强弹性改性的环氧浆材, 常见的有lpl、cw和eaa等高渗透改性环氧浆材。

3.3 无损贴嘴法处理渗水裂缝

3.3.1 关键技术

无损贴嘴法处理渗水裂缝施工一般要经过注浆嘴加工、打磨、冲洗、裂缝描述、贴嘴、封缝、压风检查、灌浆、注浆嘴清除以及质量安全检查等过程。在外径为6mm、长度大于6cm的铜管一端焊上边长为3~4cm、厚度为1.5mm左右的方形铁片, 铁片中间开直径等于铜管外径的进浆孔, 铁片四周钻排列整齐的小孔;采用砂轮机沿裂缝的两边各打磨20cm的宽度, 除去混凝土上面的杂质, 来预防注浆嘴的粘贴及封缝效果;用高压冲毛机沿裂缝开口向两边冲洗;用刻度放大镜测量裂缝宽度, 并进行详细描述;依据裂缝描述进行注浆嘴的布置;贴嘴3h后用堵漏灵胶泥将渗水缝口封堵住;封缝完成并养护2h后即可进行压风检查各孔的贯通情况;采用多点同步灌注方式推进;灌浆结束48h后铲除注浆嘴;灌浆结束7d后进行灌后质量检查。

3.3.2 局部渗水处理

通过复灌后还是出现渗水的部位要用嵌缝措施———开50毫米×50毫米的卡槽, 然后使水管在卡槽内牵引出来, 将水排放出去, 对卡槽表面处理干净。嵌缝后再在表面粘贴宽150mm玻璃丝布防渗, 必要时延伸1.0m左右, 待丙乳砂浆封闭7d后再封闭引水管孔。

4 结束语

尽管隧道衬砌混凝土的开裂问题解决起来有些繁琐, 但是, 我们如果按照现实需要来进行选择, 出现缝隙的情况就会有所改变, 从而预防裂缝出现。

摘要：对于水工地下隧洞衬砌施工过程中, 裂缝是极为普遍的问题, 会导致整体构造不一致, 影响原有的强度, 大大减少了混凝土抵抗渗透的作用, 使隧洞发挥不出原有的效果。所以要研究怎样才能起到预防和管理方法, 从而达到隧洞设计理念的全面发展。文章重点讲述水工隧洞衬砌混凝土出现缝隙的原由, 提出裂缝产生原因以及出现缝隙的补救办法。