浅析竖井斜井施工方法

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大 众 科 技
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浅析竖井#斜井施工方法
杜立红
!中国水电建设集团十五工程局有限公司 "陕西 咸阳 !"#$$$ #
$摘 要 % 文章论述了四川瓦屋山水电站调压室为水室结构 " 工程中围岩大多为 ! $" 类 " 围岩破碎 " 施工难度 极大 " 施工过程中 " 需特别加强施工支护 " 确保施工安全 % 为此 " 必须采取合理 $ 可行的施工方法和技术保证措施 " 才能确保瓦屋山水电站按期投产发电 " 发挥效益 % $ 关键词 % 瓦屋山水电站 & 竖井 & 斜井 & 反井钻 & 导井 & 导洞 & 筒模 $ 中图分类号 % !"# $ 文献标识码 % % $ 文章编号 % "$$&’""()*+$$(,$-’$""&’$+
管 道 平 洞 内 !余 下 少 量 爆 渣 由 人 工 清 理 !在 压 力 管 道 平洞内用 !;2+’)3 侧卸装载机装 !/&4 自卸汽车运输 # ’- 临时 支 护 # 岩 石 开 挖 后 ! 及 时 对 岩 面 采 取 锚 喷 支护等措施封闭围岩面 #
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三 # 竖井 # 斜井砼施工
! 一 " 施工方法的选择 斜井&竖井砼的施工方法分为间断式和连续式两种# 施工方法的选择主要考虑工期和施工成本两个 因素 # 间断式适用于短斜井 & 低竖井 & 特殊工程部位以 及 围 岩 稳 定 性 差 的 竖 井 !模 板 多 采 用 筒 形 模 &多 功 能 模 板 &自 升 式 模 板 和 提 升 式 模 板 等 "连 续 式 适 用 于 长 斜井 & 高竖井 ! 多采用滑模 & 自升式模板 # 鉴于调压竖井围岩稳定性较差 ! 压力管道斜井为 钢 衬 斜 井 !施 工 工 期 紧 迫 !钢 管 安 装 与 砼 回 填 分 段 交 替运行 ! 并考虑到施工成本 ! 为此 ! 砼宜采用间断式的 浇筑方法 ! 竖井模板采用组合钢模板拼装成的筒模 ! 斜 井 (挡 头 %模 板 则 采 用 木 模 与 组 合 钢 模 相 结 合 的 模 板形式 ! 以降低施工成本 # ! 二 " 竖井砼施工 # 宜搭设悬挑钢管架自下而上逐 层浇筑竖井砼 ( 此法已在甘肃龙首二级水电站调压竖 井砼施工中得到成功应用 %# 考虑到悬挑架的承载能 力 ! 除 下 部 第 一 仓 为 >, 高 外 ! 上 部 最 后 一 仓 为 /-), 外 ! 其 余 每 仓 均 为 5-’, 高 ! 共 计 浇 筑 /. 次 ( 每 浇 筑 / 仓需 7 天 ! 完全能满足工期要求 %# /- 钢筋制安 # 钢筋依据施工图纸在钢筋加工场机 械加工成型 !.4 载重汽车运至调压井上室顶部 ! 然后 利 用 自 制 的 8-)?8-), 的 托 盘 通 过 在 井 口 搭 设 的 简 易 井架上的 /)4 卷扬机及 /)4 滑轮机进行牵引 # 钢 筋 安 装 由 人 工 现 场 绑 扎 &焊 接 !在 安 装 的 同 时 相应按设计灌浆孔位预埋 !’)@A2 灌浆管 ! 并准确标 识孔位 # &- 模板制安 # 竖井内模采用 @>)/’ 平面组合钢模 板组装而成的筒模 ! 支撑用弯管机弯制的 !5. 钢管圆 拱架组装而成! 拱圈之间用钢管扣件连接! 并用每 )-7’, 设 一 道 竖 向 钢 管 结 合 井 壁 锚 筋 及 !/5 拉 锚 筋 进行支撑加固 # >- 砼浇筑 # 在砼拌和站进行集中拌制 !8-),> 砼搅 拌车运输! 竖井下半部分采用安设在调压井底部的 B3$98)0 砼泵自下而 上 输 送 砼 入 仓 ! 上 半 部 分 则 从 调 压 井 顶 部 搭 设 ,之 -字 形 溜 槽 结 合 溜 筒 自 上 而 下 输 送砼入仓 ! 砼每次入仓高度不大于 >)C, ! 施 工 时 做 到 平齐 & 均衡入仓 ! 插入式振捣器振捣密实 ) ! 三 " 斜井砼施工 ) 压力管道钢衬后砼回填施工采 用常规施工方法进行施工 ! 砼回填跟进钢管安装 !滞后 钢衬 ’!/),) 上斜井段砼从上平洞段进入 !下斜井段砼 从中平洞进入 ) 斜井段砼衬砌施工顺序为先斜井段后平洞段 ! 砼 由 砼 运 输 车 运 至 斜 井 段 顶 部 !采 用 溜 槽 入 仓 !自 下 而 上分段 ( 每个浇筑段长 /’, % 浇筑的砼施工方案 )
一 & 工程概况
! 一 " 概述 瓦屋山水电站位于四川省眉山市洪雅县瓦屋山镇 处 !是周公河干流七级开发的第一级 ! 坝址以上控制集 雨面积 ##$%&’! 多年平均流量 ()*+&(,-! 年径流量 +’*. 亿 &/!总库容 0*)1/ 亿 &/" 瓦屋山水电站正常蓄水位 +.).&! 坝 轴 线 为 坝 / 线 ! 坝 型 为 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 ! 最 大 坝 高 +/)*#$&! 坝 顶 全 长 ’##&# 左 岸 无 压 泄 洪 洞 长 0+#*11/&# 引 # 线 为 引 水 隧 洞 轴 线 ! 取 水 枢 纽 为 岸 坡 式 ! 闸 门 井 井 深 #)*’&! 闸 门 井 断 面 尺 寸 $$*. !$*1&" 有 压 隧 洞 轴 线 全 长 1#$0*/’’& % 未 计 闸 门 井 段 前 长 度 &! 内 径 $*’&# 调 压 室 采 用 水 室 结 构 ! 井 高 +.#*’.&! 内 径 +$&# 压 力 管 道 采 用 斜 井 方 式 ! 主 管 长 +./1*2+3&!内径 0*)&" 电站机组额定流量 ++#*)$&/,-! 设计水头 3/.&! 装机容量 3!+/.45! 多年平均发电量 $*22 亿 65*7! 其 中 枯 期 发 电 量 (*0) 亿 65*7! 占 年 电 量的 0+*38!具有多年调节性能 ! 是一座承担调峰的混 合式开发的中型电站工程 " ! 二 " 工程地质 +* 调压室竖井地质条件 " 调压室高程 +.3#& 以上 段为风化卸荷岩体 ! 厚 $/&! 其围岩岩性软弱 ! 强度较 低 !成洞条件较差 ! 围岩分类为 " 类 # 高程 +.3#& 以下 为新鲜岩体 !围岩分类为!类 " 调压室井顶土层稳定性 差 !须将调压室及其靠山上侧土层予以清除 !调压室左 侧为顺向坡 !岩层倾角 3)"// 度 ! 且层中分布有泥化夹 层及层间错动带 !加之受构造裂隙切割 ! 对井壁稳定极 为不利 " 开挖前应对"类围岩进行超前固结灌浆处理 ! 或采取锚固处理措施 ! 锚固深度应穿过层间错动带或 泥化夹层一定深度 ! 对 ! ’" 类围岩及时衬护 ! 特别是 对层间剪切错动带及泥夹层分布位置加强护壁措施 ! 以保证施工期间围岩的稳定 ! 同时由于调压室左侧地 形 相 对 单 薄 %#."2.&&! 加 之 岩 体 风 化 卸 荷 严 重 ! 井 水 外涌将可能导致左侧围岩向临空方向失稳 ! 应采取得 力的防渗措施 " 3* 压 力 管 道 斜 井 段 地 质 条 件 " 该 段 地 下 水 较 贫 乏 ! 围 岩 类 别 以 ! 类 为 主 ! 在 桩 号 .9/21 ".901) 下 斜 $ 收稿日期 %+$$(’$&’".
$ 作者简介 % 杜立红 !)-!/’ ’" 男 " 陕西白水人 " 中国水电建设集团十五工程局有限公 司 项 目 总 工 程 师 " 研 究 方 向 ( 工程施工技术及管理 %
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安 全 !施 工 难 度 极 大 "为 此 !既 要 保 证 工 期 !又 要 保 证 施工质量和施工安全 ! 宜采用反井钻机法开挖导井 # 在调压竖井井顶平台形成后! 确因地质情况不 好 !则 先 进 行 调 压 竖 井 超 前 深 孔 $垂 直 孔 %固 结 灌 浆 ! 超 前 固 结 灌 浆 完 成 后 ! 沿 竖 井 中 心 线 采 用 !"#$% &’() 低 矮 型 反 井 钻 机 进 行 导 井 施 工 $ 先 用 !"*$+ &’)) 反 井 钻 自 上 而 下 造 直 径 &’),, 孔 ! 导 孔 完 成 后 !在 竖 井 底 部 安 装 扩 孔 钻 头 !自 下 而 上 扩 孔 为 直 径 为 &-’, 的导井 %! 导井形成后 ! 人工用 .+/) 台 *0+&. 型 手 风 钻 自 上 而 下 全 断 面 扩 挖 !分 层 &分 区 爆 破 开 挖 抛掷出的爆渣块径不能过大 ! 以避免造成导井堵塞 ! 少 量 堆 渣 人 工 从 上 导 井 溜 渣 到 井 底 ! 并 用 !12+’)3 侧卸装载机挖装 !/&4 自卸汽车运至渣场 ’ 导井开挖施工程序如下图 #
段 ! 隧 洞 穿 过 :+ 断 层 ! 成 洞 条 件 较 差 ! 围 岩 分 类 为 " 类 ! 应采取相应的工程处理措施 "
二 & 竖井 & 斜井开挖施工
! 一 " 方案比较 " 选择斜 ’ 竖井施工方法时 ! 须考虑 围岩的类别 ’ 交通条件 ’ 断面尺寸 ’ 有无钢板衬虎等因 素 " 竖井 ’ 斜井工程开挖方法有全断面开挖和先开挖 导洞再进行扩大开挖两种 " +* 全断 面 开 挖 法 " 一 般 采 用 自 上 而 下 进 行 ! 全 断 面一次爆破成型 " 该法适用于井底无出渣条件 ! 从井 底出渣工期不能满足要求 ! 或斜井倾角小无法布置溜 渣的隧道 " 3* 先开挖导井再扩大开挖成型法 " 导井开挖 " 导 井开挖可采用普通法 ’ 一次钻孔分段爆破法 ’ 吊罐法 ’ 爬罐法和反井钻机法 " 前四种方法由于作业条件差 ! 钻孔偏斜率大 ! 只能用于较浅的井 " 采用反井钻机法 后 !用 劳 动 力 少 !适 用 性 强 !开 挖 速 度 快 !此 法 已 成 为 导井开挖的主要方法 " 反井钻机开挖导井 " 适用于中等硬度的岩石 ! 开 挖次序为先自上而下钻导孔 ! 再自下而上扩孔成井 " 实 践 证 明 !该 法 具 有 钻 进 速 度 快 ’工 效 高 ’施 工 安 全 ’ 劳动强度低 ’ 施工精度高 ’ 质量好等优点 ! 为水电工程 竖井 ’ 斜井开挖开辟了一种新的施工方法 " 扩大开挖方法 " 导井贯通以后 ! 自上而下进行扩 大开挖 " 竖井工程扩大开挖采用手风钻钻孔或履带钻机 钻 孔 !爆 破 后 用 人 工 或 小 反 铲 将 爆 渣 扒 入 导 井 !从 井 底再用机械装运 " 斜井工程扩大开挖宜采用特制的轨式扩挖平台 车 ! 进行钻孔装药 ! 爆破石渣从导井溜至井底 ! 再用其 他机械装运出渣 " ! 二 " 调压竖井开挖方法 " 考虑到本工程所处地质 情 况 较 差 ! 围 岩 多 为!’ "类 ! 且 调 压 竖 井 在 高 程 +.$#*0+& ’+.1#*$#& 及 2)#*$3& 分 布 三 条 层 间 错 动 带 " 若采用全断面法 ! 则工期不能满足要求 # 若采用普 通法 ’ 吊罐法开挖导井 ! 不仅工效低 ! 而且钻孔偏斜率 大 !施 工 精 度 低 !此 外 !在 施 工 过 程 中 !还 须 确 保 施 工
/- 测量放线
采用 02<+5)& 全站仪精 确 测 量 ! 在 掌 子 面 用 红 漆标识出开挖边线 ) &- 钻爆施 工 ) 先 进 行 上 半 洞 开 挖 ! 人 工 手 持 *0+ &. 手风钻自 下 而 上 开 挖 ! 人 工 填 装 &= 硝 铵 岩 石 炸 药 或 乳 化 炸 药 !非 电 毫 秒 雷 管 微 差 挤 压 式 爆 破 "周 边 实 施光面爆破 ! 导爆索起爆 ) 上 半 洞 贯 通 后 !进 行 下 半 洞 开 挖 施 工 !由 人 工 手 持 *09&. 型 手 风 钻 自 上 而 下 钻 孔 ! 人 工 填 装 &= 硝 铵 岩石炸药或乳化炸药! 非电毫秒雷管微差挤压式爆 破 ! 周边实施光面爆破 ! 导爆索起爆 ) >- 安全处理 ) 爆破完毕 + 通风散烟后 ! 对爆破面上 残留的松动岩块进行彻底的检查清除 # 5- 出渣 # 上半洞爆渣自然落至压力管道平洞内 (局 部用人工辅助 %! 再由 !;2+’)3 侧卸装载机装 !/&4 自 卸汽车运输 " 下半洞开挖爆渣大多经上半洞落至压力
! 三 " 压力管道斜井段开挖方法 # 斜井段的开挖考 虑 到 长 度 及 坡 度 等 因 素 ( 斜 井 长 分 别 为 /’567’, & /..6&’, ! 坡 度 为 5. 度 ! 而 低 矮 型 反 井 钻 仅 适 用 于 坡 度为 8)9:) 度的斜 ( 竖 % 井 %! 采 用 人 工 手 持 *0+&. 手 风 钻 先 自 下 而 上 进 行 上 导 (半 %洞 开 挖 !上 半 洞 贯 通 后 ! 由 人 工 手 持 *0+&. 手 风 钻 自 上 而 下 进 行 下 导 ( 半 % 洞开挖 ) 施工出渣在压力管道平段内采用 !;2+ ’)3 装载机挖装 !/&4 自卸汽车运输 ! 扩 挖 过 程 中 及 时 跟进锚喷支护 # 其施工程序为 *
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