某水电站调压井竖井开挖施工.doc

1、某水电站调压井竖井开挖施工摘要：某水电站调压井井深 70m，开挖直径 26m，地质条件极为复杂，井身围岩中 V 类占 48%，2 类占 30%，1 类占 22%，稳定性均极差，在弱风化及新鲜岩体中发育七条岩块岩屑型软弱夹层和两条泥夹岩屑型软弱夹层，单层铅直厚度 0.755.35m，累计厚度约 22.95m，且其抗剪强度都较低，对井壁围岩稳定影响较大。对此类复杂地质条件下的大直径调压井开挖及支护施工，安全问题尤为突出,施工难度很大，本文详细阐述了调压井开挖及支护施工方案。 关键词：调压井、复杂地质条件、开挖及支护、施工、安全 中图分类号：TV74 文献标识码： A 1 工程概况 某水电站调压井型

2、式为阻抗式，阻抗孔为 3.103.10m 正方形，阻抗孔顶面高程801.20m，调压井底高程792.00m，顶高程862.00m，高度 70.0m。调压井井筒为圆形，采用 C25 钢筋混凝土衬砌，衬砌内径D=22m，厚度 2m，双层配筋。 2 地质条件及设计支护参数： 某水电站调压井围岩覆盖层约占铅直厚度的 8%，强风化岩体占40%，弱风化岩体占 30%，新鲜岩体仅占 22%。不论风化岩体还是新鲜岩体的完整性都差，由于层间挤压错动严重，在高程 822m 以下至井底的弱风化及新鲜岩体中共发育七条岩块岩屑型软弱夹层和两条泥夹岩屑型软弱夹层，单层铅直厚度 0.755.35m，累计厚度 22.95m，

3、占本段围岩厚度的 76.5%，其抗剪强度都较低，对井壁围岩稳定影响较大。 高程841m 以上覆盖层和强风化岩石为类；高程841813m弱风化岩石为2 类（占井周围岩的 30%） ；高程813m 以下为新鲜岩体，地下水位高程为802.84m，对施工和围岩稳定有不利影响，围岩分类为1 类。 由于井身围岩稳定性较差，井筒四周进行竖向预固结灌浆，孔内插入锚筋束，灌浆孔深 62m，竖向锚筋束 60m，并对调压井井筒四周岩体采用 28，L=9m，间、排距 3m 布置的水泥砂浆锚杆进行水平锚固。 3 调压井开挖及支护 3.1 施工规划及施工程序 由于本工程地质条件的特殊性，将设计 2m 厚砼分成两期施工：在

4、开挖的同时跟进倒挂砼进行一期支护，待开挖完成后再采用滑模工艺进行二期砼支护至设计断面。 在调压井高边坡开挖并支护完成后，先进行井圈锁口砼施工，然后进行超前预固结灌浆及超前锚筋束施工，在导井中部进行 5 个孔预固结灌浆，待调压井底部形成通道后随即进行正导井施工，随即进行井筒竖向开挖及临时支护施工。导井开挖采用 LM-200 型反井钻机由上至下进行。扩挖时以立面分层、平面分区、反铲扒碴、边开挖边倒挂砼衬砌为原则进行施工。在开挖及倒挂砼间隙进行挂钢筋网并结合喷砼进行临时支护。井挖采用 YT-28 手风钻造孔钻爆、PC225 反铲扒碴，侧卸式装载机在井底装 15t 自卸汽车出碴的联合作业方式作业。 3

5、 .2 施工布置 3.2.1 施工道路 开挖时爆碴以导井为通道，导井底部集碴从压力管道上平段、引水隧洞经分别经现有施工支洞运输至弃碴场。 3.2.2 施工供风、供水 施工用风由支洞临建场内空压站的风管供至调压井平台施工工作面；施工用水采用高扬程多级泵直接将河水抽至蓄水池内，引至施工作面。 3.3.3 施工供电 竖井开挖施工供电由井口供电系统接入，照明电源采用行灯变压器降为 36V 安全电压。 3.3.4 通风散烟 调压井工程施工通风主要考虑自然通风。 3.3.5 施工排水 竖井施工排水由导井流入井底，经压力管道、支洞排至洞外指定沟内。 3.3.6 调压井平台布置 根据本工程特点及现场施工条件需

6、要，在调压井862 平台右下角布置一台 C5012 塔机进行竖井施工材料吊运。 调压井上井平台左下游侧布置一套 HZS35 拌和站为竖井临时支护及砼衬砌提供拌和料。 3.4 开挖施工方法 3.4.1 前期准备工作 边坡开挖完成后，随即进行井圈锁口砼浇筑，浇筑断面为3.5m3m（宽高） ，由于设计外层钢筋位于开挖井壁，保护层为 5cm，且倒挂砼难以保证整圈全圆浇筑成型，为增强倒挂砼的稳定性，在倒挂砼中增加一层钢筋。 在反井钻机导孔(216mm)钻孔施工前，因调压井围岩为强风化类围岩，且调压井开挖直径较大，围岩完整性和稳定性很差，溜碴导井成井后围岩自稳能力差、易发生塌井，不能保证调压井扩挖正常施工

7、，因此需对导井和井圈周围进行 62m 深的超前固结灌浆，以及井周进行 60m深的锚束施工。 导井超前固结灌浆共布设 1 个中心孔和 7 个周边固灌孔，孔位距离导井边 1.5m、孔距 2.5m，环形布置，超前固灌完成后方可进行导井施工。井圈共设三排半固结灌浆共 297 个孔。每孔孔深 62 米，锚筋束深 60m，孔位平行于轴线方向。 3.4.2 溜碴导井施工 导井口超前固结灌浆完成后，沿竖井中心线布置 LM200 型反井钻机自上而下形成 216mm 导孔，导孔完成后，在竖井底部安装扩孔钻头，自下而上扩挖溜碴井，扩孔采用清水冷却钻具。考虑到岩层破碎，加上适当控制措施对大块体石块进行控制，溜碴井直径

8、定为 1.4m。 3.4.3 井身扩挖施工 由于调压井围岩类别为1 类、2 类和类，开挖过程中易发生较大范围坍塌，扩挖采取分区开挖、短进尺、大孔距小排距爆破、倒挂砼及时跟井衬砌支护，全圆倒挂形成整圆后再进行下一衬砌段施工的原则进行施工。 井筒扩挖在平面上分三区、短台阶进行，台阶高度不超过 1.5m。利用人工 YT-28 手风钻造孔、装 2 号岩石乳化炸药、火雷管引爆非电管起爆、周边孔间隔装小药卷导爆索引爆进行光面爆破。爆碴以导井为通道，人工配合 PC225 反铲在井内扒碴，导井底部用侧卸式装载机装 15t 自卸车出碴，从压力管道上平段、引水隧洞经分别经施工支洞运至弃碴场。 3.4.4 特殊支护

9、措施 1、竖井在扩挖过程中，由于有多处围岩极为破碎，裂隙极为发育，层间填充物为泥化物，超前固结灌浆及锚筋束均对其作用甚小，在扩挖过程中也发生过一定程度小范围垮塌。对此，我们先及时素喷 510cm厚 C25 砼进行暂时封闭，其后对其周边较好部位打设 28，L=3m 锚杆，并结合系统锚杆紧贴素喷面挂 12 mm2020cm 钢筋网片，然后再对其喷 10cm 厚 C25 砼进行临时支护，再及时进行倒挂砼施工对其进行回填支护。确保了垮塌范围不再扩张，同时也保证了施工人员及设备的安全。 2、由于前、后渐变段靠近调压井井筒侧断面均为 6.26.2m 正方形断面，开挖断面为 12.212.2m 正方形断面，

10、如此差地质条件的情况下，是难以保证开挖及开挖后至永久衬砌前这段时间内人员和设备安全的。为此，我们分别对前、后渐变段开挖断面均作了一定调整：由圆形断面开始，在保证设计开挖高度的情况下，将平顶扩挖成拱形（在正方形断面顶部拱高 3m） 。采用浅钻孔、弱爆破、多循环的施工方法，超前锚杆，一掘一支护, 加强施工安全监测，勤检查和巡视并及时分析监测成果和检查情况，掌握围岩应力应变情况，及时采取行之有效的支护措施。 3、由于调压井前、后渐变段与井筒交汇处为应力集中处，当竖井开挖至约812 左右，由于围岩较差，前期渐变段已支护好的钢拱架均一定程度变形，若继续下挖，渐变段存在失稳的可能，无论在进度上、安全上还是

11、投资方面，都将造成不可估量的损失。为此，我们果断决定：先对调压井前、后渐变段进行一期砼支护（将设计 3m 厚砼衬砌分成两期进行施工） ，待调压井下部砼浇筑完成后，再适时进行二期砼衬砌支护至设计断面。 4 结语 在施工过程中，针对本工程地质情况的特殊性，采取了浇筑锁口砼、超前预固结灌浆及锚筋束固结周圈、临时支护及倒挂个期砼及时跟进竖井扩挖、调整前、后渐变段开挖断面、将前、后渐变段设计砼进行分期衬砌等措施，确保了复杂地质条件下的某调压井竖井开挖及支护安全、顺利完工。实践证明：在此种复杂地质条件、特殊结构的调压井施工中，所采取的这些措施也是行之有效和非常必要的。同时也为今后同类条件调压井工程开挖及支护施工积累了一定经验。