滇中引水工程埋管施工綜合技術(shù)方案一、工程概況1.1工程范圍與規(guī)模本工程為滇中引水工程輸水系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分，起于麗江市玉龍縣石鼓鎮(zhèn)望城坡，途經(jīng)大理、楚雄、昆明、玉溪等6個州（市），終點至紅河州新坡背，線路全長664.24公里。其中埋管段總長42.6公里，包含25座倒虹吸工程及相關(guān)連接段，設(shè)計輸水流量34.03億立方米/年，采用C30/P8抗?jié)B混凝土管涵結(jié)構(gòu)，管徑3.5-5.0米，設(shè)計工作壓力1.2-2.5MPa，沿線穿越橫斷山脈東麓斷裂帶、高原盆地及喀斯特地貌區(qū)，最大埋深達1500米，地質(zhì)條件復(fù)雜程度為世界罕見。1.2地質(zhì)條件分析工程區(qū)域地質(zhì)呈現(xiàn)"三高一復(fù)雜"特征：高地應(yīng)力（最大水平應(yīng)力達45MPa）、高外水壓力（局部達12MPa）、高地震烈度（VII-VIII度區(qū)）及復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造。主要不良地質(zhì)段包括：軟巖大變形段：累計長度88.85公里，以泥巖、頁巖為主，單軸抗壓強度5-15MPa，遇水易軟化崩解富水斷層破碎帶：涉及大栗樹斷裂帶等17條主要斷層，涌水量可達500m3/h巖溶發(fā)育區(qū)：存在地下暗河、溶洞群，最大溶洞體積達2000m3高地溫段：局部洞段溫度達42℃，需采取溫控措施二、施工總體部署2.1施工分區(qū)劃分根據(jù)地形地質(zhì)條件及行政區(qū)劃，將埋管工程劃分為6個施工區(qū)段：麗江-大理段（8.7km）：以峽谷地形為主，含3座倒虹吸大理-楚雄段（12.4km）：穿越香爐山隧洞出口段，軟巖變形突出楚雄-昆明段（7.2km）：高原盆地地貌，需控制沉降昆明-玉溪段（6.5km）：喀斯特發(fā)育區(qū)，地下溶洞密集玉溪-紅河段（5.8km）：紅層軟巖區(qū)，存在膨脹土問題2.2施工平面布置每個施工區(qū)段設(shè)置：材料加工區(qū)：面積≥2000㎡，配置鋼筋彎曲機、管節(jié)預(yù)制臺座等混凝土攪拌站：HZS120型攪拌站2座，配套粉煤灰罐、外加劑儲存罐施工便道：寬度4.5m，最大縱坡≤8%，每500m設(shè)錯車道棄渣場：采用"擋渣墻+截洪溝+植被恢復(fù)"模式，渣體壓實度≥90%臨時營地：距施工區(qū)≥500m，配備生活區(qū)、辦公區(qū)及應(yīng)急物資儲備庫2.3施工進度計劃總工期48個月，關(guān)鍵節(jié)點控制：前期準備階段（3個月）：完成三通一平、設(shè)備進場、技術(shù)交底管涵預(yù)制階段（12個月）：月均生產(chǎn)管節(jié)300節(jié)，累計預(yù)制1560節(jié)主體施工階段（30個月）：月均掘進/安裝1420米，其中香爐山段月進尺不低于50米驗收調(diào)試階段（3個月）：分段水壓試驗、系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)試三、主要施工技術(shù)方案3.1管涵預(yù)制施工3.1.1預(yù)制場建設(shè)采用C30混凝土硬化臺座（厚度20cm），設(shè)置反拱預(yù)拱度（2‰），每15m設(shè)伸縮縫。配置8套鋼模板，模板采用6mm厚鋼板+10#槽鋼加勁肋，拼裝誤差控制在±2mm。3.1.2混凝土施工工藝骨料處理：采用反擊式破碎機加工，5-20mm連續(xù)級配，含泥量≤1.5%，通過高頻振動篩控制超徑顆粒配合比設(shè)計：水泥:粉煤灰:砂:石:水=1:0.3:1.8:2.5:0.45，摻加聚羧酸減水劑（摻量1.2%）及膨脹劑（摻量6%）澆筑工藝：分層澆筑（每層厚度30cm），插入式振搗器振搗（振搗時間20-30s），表面采用真空吸水工藝（真空度-0.08MPa）養(yǎng)護措施：蒸汽養(yǎng)護（升溫速率≤15℃/h，恒溫60℃養(yǎng)護4h）+灑水養(yǎng)護28d，確保28d強度≥35MPa3.2土方開挖與支護3.2.1明挖段施工開挖方式：分級放坡開挖，坡比1:1.25-1:1.5，每10m設(shè)2m寬平臺支護體系：土質(zhì)邊坡：噴射C20混凝土（厚度10cm）+Φ22錨桿（長3m，間距1.5m×1.5m）巖質(zhì)邊坡：系統(tǒng)錨桿（長4.5m）+掛網(wǎng)噴砼（Φ8鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格20cm×20cm）排水措施：坡頂截水溝（斷面50cm×60cm）+坡面急流槽+坑底排水溝（坡度1%）3.2.2暗挖段施工采用"新奧法"施工，遵循"管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測"原則：超前支護：Φ108管棚（長15m，環(huán)向間距30cm）+Φ42小導管（長5m，外插角10°）開挖方法：III類圍巖：全斷面開挖，循環(huán)進尺3m，光面爆破（周邊眼間距50cm，裝藥集中度0.2kg/m）IV類圍巖：臺階法開挖，上臺階高3.5m，循環(huán)進尺1.5mV類圍巖：CRD工法，分4個導洞開挖，每循環(huán)進尺0.5-0.8m初期支護：噴射C25混凝土（厚度25cm）+I20b工字鋼拱架（間距0.8m）+Φ25中空注漿錨桿（長6m）3.3管節(jié)安裝施工3.3.1安裝工藝運輸?shù)跹b：采用25t汽車吊（工作半徑8m，起吊高度12m），專用吊裝帶（寬度200mm）四點起吊軸線控制：采用激光投線儀定位，偏差控制在±5mm內(nèi)，高程偏差≤3mm接口處理：柔性接口：采用天然橡膠止水帶（邵氏硬度60±5），壓縮量控制在30%-40%剛性接口：采用C40微膨脹混凝土澆筑，接口處設(shè)置3道遇水膨脹止水條回填要求：兩側(cè)對稱分層回填，每層厚度30cm，采用小型振動碾壓實（壓實度≥95%），管頂50cm范圍內(nèi)采用人工夯實3.3.2特殊段處理穿越斷層帶：采用"管涵+型鋼支撐"復(fù)合結(jié)構(gòu)，設(shè)置Ω型伸縮節(jié)（允許位移±150mm）巖溶地段：先填充溶洞（采用C15片石混凝土），再設(shè)置剛性基礎(chǔ)（厚度1.5m）高地震區(qū)：每30m設(shè)置抗震柔性接頭，配置限位裝置（最大允許轉(zhuǎn)角0.5°）3.4混凝土工程3.4.1骨料含泥量控制針對滇中地區(qū)骨料含泥量偏高問題（達3.5%-5.0%），采用"三級處理工藝"：水洗預(yù)處理：滾筒式洗石機清洗，用水量15m3/小時液體外加劑改良：摻加聚羧酸減水劑伴侶（摻量0.5%），調(diào)整混凝土工作性配合比優(yōu)化：增加水泥用量5%-8%，粉煤灰替代率降至20%，確保坍落度損失≤20mm/h3.4.2防裂技術(shù)措施溫度控制：預(yù)埋DTS分布式光纖測溫系統(tǒng)，控制內(nèi)外溫差≤25℃，采用冷卻水管（通水流量15m3/h）施工工藝：分層澆筑厚度≤50cm，初凝前進行二次振搗，表面覆蓋雙層保濕膜養(yǎng)護制度：澆筑完成后12h內(nèi)開始養(yǎng)護，養(yǎng)護期≥14d，保持表面濕潤（濕度≥90%）四、超前地質(zhì)預(yù)報與災(zāi)害防治4.1超前地質(zhì)預(yù)報體系建立"長-中-短"三期預(yù)報機制：長期預(yù)報（30-100m）：采用TSP地震波法，分辨率1m，預(yù)報準確率≥90%中期預(yù)報（10-30m）：地質(zhì)雷達探測，天線頻率100MHz，可識別空洞≥0.5m3短期預(yù)報（0-10m）：超前水平鉆探，采用Φ91鉆頭，取芯率≥85%，每循環(huán)鉆探3個孔4.2"四超前"災(zāi)害防治技術(shù)4.2.1超前探測運用孔內(nèi)聲波測試與電視成像技術(shù)，評估掌子面巖體完整性：聲波測試：采樣頻率1kHz，巖體完整性系數(shù)Kv＜0.5時預(yù)警孔內(nèi)電視：分辨率0.1mm，識別裂隙產(chǎn)狀、充填物性質(zhì)4.2.2超前注漿采用"洞內(nèi)+地面"聯(lián)合注漿方案：材料選擇：單液水泥漿（水灰比1:1）+超細水泥（粒徑≤5μm）+水玻璃（模數(shù)2.8）參數(shù)控制：注漿壓力1.5-2.0倍靜水壓力，擴散半徑≥3m，單孔注漿量50-150m3效果檢查：采用壓水試驗（透水率q≤1Lu），聲波波速提升≥30%為合格4.2.3超前支護針對不同地質(zhì)條件采用分級支護：一般段：Φ42小導管（長5m，間距1.2m）不良段：Φ108管棚（長15m，環(huán)向間距30cm）+錨索（長15m，預(yù)緊力150kN）極不良段：箱型約束混凝土鋼拱架（Q355B鋼材）+雙層鋼筋網(wǎng)（Φ8@10cm）4.2.4超前泄壓對高壓富水段實施分步泄壓：泄壓孔布置：掌子面前方30m范圍，布置5個Φ130泄壓孔（孔深20m，傾角5°）排水系統(tǒng)：安裝Φ200排水鋼管，配備2臺22kW潛水泵（揚程50m）壓力監(jiān)測：設(shè)置滲壓計（量程0-15MPa），實時監(jiān)測水壓變化，控制降壓速率≤0.5MPa/h五、安全保障體系5.1施工安全防護5.1.1隧洞施工安全微震監(jiān)測系統(tǒng)：布設(shè)12個傳感器（采樣頻率1kHz），預(yù)警閾值設(shè)為500微應(yīng)變通風防塵：采用壓抽混合式通風（風量≥3m3/min·人），安裝PM10粉塵監(jiān)測儀（報警值≤2mg/m3）照明供電：采用雙回路供電，洞內(nèi)每隔10m設(shè)防爆燈（照度≥50lux），備用電源續(xù)航≥2h5.1.2高處作業(yè)防護腳手架工程：采用盤扣式腳手架（立桿間距0.6m×0.6m），搭設(shè)高度≤50m時設(shè)置雙立桿臨邊防護：設(shè)置1.2m高防護欄桿（間距2m設(shè)立柱），底部設(shè)20cm擋腳板，掛密目安全網(wǎng)（2000目/100cm2）作業(yè)平臺：采用鋼制操作平臺（厚度5mm），面積≥2m2，配備防墜器（承載能力≥15kN）5.2應(yīng)急保障措施5.2.1應(yīng)急救援系統(tǒng)避難硐室：每個工作面設(shè)置容量50人的避難硐室，配備：氧氣系統(tǒng)（供氧時間≥96h）應(yīng)急食品（每人1000kcal/天）通訊設(shè)備（防爆電話+衛(wèi)星定位）自救設(shè)備：每人配置1套自救器（有效時間120min），每50m設(shè)置消防器材箱應(yīng)急演練：每月開展1次突水、塌方應(yīng)急演練，演練記錄保存3年5.2.2重大風險防控突水應(yīng)急：儲備200m3/h排水設(shè)備，設(shè)置三道防水閘門（抗水壓≥2.5MPa）巖爆防治：采用應(yīng)力解除爆破（單響藥量≤50kg），配備液壓防護棚（抗沖擊能力≥100kJ）疫情防控：設(shè)置隔離區(qū)（面積≥100㎡），儲備3個月用量的防疫物資六、質(zhì)量控制體系6.1原材料控制6.1.1材料進場檢驗鋼材：Q355ND低溫韌性鋼材，每批進行-40℃沖擊試驗（沖擊功≥34J）水泥：P.O42.5R水泥，氯離子含量≤0.06%，3天抗壓強度≥28MPa外加劑：聚羧酸減水劑（減水率≥25%），甲醛含量≤0.1%止水帶：拉伸強度≥15MPa，斷裂伸長率≥400%，200%定伸強度≥8MPa6.1.2過程檢測頻率混凝土：每50m3留置1組試塊（抗壓、抗?jié)B各1組），抗?jié)B試驗采用逐級加壓法（每級0.2MPa，恒壓8h）鋼筋：每60t為一批，進行力學性能試驗（屈服強度≥355MPa，抗拉強度≥500MPa）砂石料：每日檢測含泥量、篩分（細度模數(shù)2.6-3.0），每季度進行堿活性試驗6.2施工過程控制6.2.1關(guān)鍵工序控制模板工程：安裝偏差≤3mm，接縫平整度≤2mm，采用全站儀校核（精度±2mm）鋼筋工程：保護層厚度偏差±5mm，綁扎搭接長度≥35d，焊接接頭探傷合格率100%混凝土澆筑：坍落度控制在180±20mm，初凝時間≥6h，終凝時間≤16h管節(jié)安裝：軸線偏差≤5mm，相鄰管節(jié)錯口≤2mm，接口間隙均勻（允許偏差±2mm）6.2.2監(jiān)測控制標準結(jié)構(gòu)變形：設(shè)置自動化監(jiān)測點（精度0.01mm），日沉降≤2mm，累計沉降≤30mm應(yīng)力應(yīng)變：埋設(shè)鋼筋計、應(yīng)變計，控制混凝土壓應(yīng)力≤15MPa，鋼筋應(yīng)力≤200MPa接縫滲漏：水壓試驗（試驗壓力1.5倍工作壓力，恒壓1h壓降≤0.05MPa）6.3驗收標準單元工程：合格率100%，優(yōu)良率≥85%分部工程：外觀質(zhì)量得分率≥90%，主要功能檢測全部合格竣工驗收：通水試驗30天，流量波動≤5%，壓力損失≤10%，水質(zhì)達標（符合GB5749標準）七、生態(tài)保護措施7.1水環(huán)境保護施工廢水處理：設(shè)置三級沉淀池（總?cè)莘e500m3）+一體化凈水器（處理能力100m3/h），出水SS≤30mg/L后回用生活污水處理：采用MBR膜生物反應(yīng)器（處理能力50m3/d），出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A標準湖泊保護：洱海、滇池周邊500m范圍設(shè)置防滲膜（HDPE材質(zhì)，厚度1.5mm）+截水溝（坡度1%），防止油污、泥沙入湖7.2植被恢復(fù)與水土保持棄渣場治理：擋渣墻高度5m（頂寬2m），截洪溝（斷面1m×1m），渣體壓實度≥90%，邊坡坡度1:1.5植被恢復(fù)：采用鄉(xiāng)土樹種（云南松、高山榕等），恢復(fù)覆蓋率≥90%，成活率≥85%水土保持：施工區(qū)設(shè)置沉沙池（每公頃1個），棄渣場下游設(shè)攔沙壩（高度3m），土壤流失控制比≤1.0八、施工機械設(shè)備配置8.1主要施工設(shè)備掘進設(shè)備：6臺直徑8.03m硬巖掘進機（TBM），配備地質(zhì)雷達超前預(yù)報系統(tǒng)吊裝設(shè)備：25t汽車吊（8臺）、50t履帶吊（3臺），最大吊裝半徑15m混凝土設(shè)備：HZS120攪拌站（2座）、混凝土輸送泵（揚程100m）、布料機（半徑15m）運輸設(shè)備：10m3混凝土罐車（15輛）、自卸汽車（20輛）、管節(jié)專用運輸車（8輛）監(jiān)測設(shè)備：全站儀（精度1mm+1ppm）、水準儀（精度0.3mm/km）、地質(zhì)雷達（100MHz天線）8.2設(shè)備管理日常檢查：建立"人機固定"責任制，每日檢查刀盤扭矩、主軸承溫度等12項參數(shù)維護保養(yǎng)