豎井?dāng)U大開挖施工工法

1、.wd.wd.wd.豎井?dāng)U大開挖施工工法中國水利水電第一工程局遇柏成1前言在水利水電建設(shè)中，隨著社會(huì)的進(jìn)步，施工技術(shù)的開展，豎井開挖的截面積和豎井深度越來越大。深大豎井的施工如何保證施工安全、施工質(zhì)量及保證施工進(jìn)度是施工中的一大難題。小灣水電站地下廠房，設(shè)有地下連通上室圓筒阻抗式調(diào)壓井兩座，調(diào)壓井尺寸直徑高32.0m90.0m。1#、2#調(diào)壓井兩井軸線相距99.5m。中國水利水電第一工程局在小灣電站豎井施工中，工程技術(shù)人員科學(xué)研究、精心施工，掌握并改進(jìn)了豎井施工工藝技術(shù)，解決深大豎井開挖施工的問題。為我國大直徑豎井開挖施工做出了典范，其在施工的安全上、開挖質(zhì)量上、進(jìn)度上均得到了保障。2工法的特

2、點(diǎn)21開挖采用反井鉆機(jī)進(jìn)展導(dǎo)井施工22采用六部位分層分區(qū)擴(kuò)挖。23尾水調(diào)壓井開挖斷面大，又有F27斷層穿過，施工難度大，施工安全問題突出。24洞室斷面大，開挖需分層分塊進(jìn)展，且一次支護(hù)工程量大，要求及時(shí)，施工通道的安排和施工組織協(xié)調(diào)較為困難。3適用范圍大直徑、深豎井開挖施工。4工藝原理4.1反井鉆機(jī)導(dǎo)孔施工完成后，立即安裝大鉆頭進(jìn)展反導(dǎo)井施工，從而可先期進(jìn)展上部開挖施工。4.2 擴(kuò)挖爆破必須嚴(yán)格控制爆破參數(shù)。4.3 由于擴(kuò)挖分層分區(qū)進(jìn)展，保證了導(dǎo)井出渣的暢通。4.4隨時(shí)進(jìn)展支護(hù)，加強(qiáng)施工安全管理。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)51 施工工藝流程： 調(diào)壓井開挖順序：連通上室上層開挖調(diào)壓井球冠開挖連通上

3、室下層開挖井筒反導(dǎo)井開挖導(dǎo)井?dāng)U挖井筒擴(kuò)挖安全支護(hù)。5.2 操作要點(diǎn)：5.2.1 調(diào)壓井開挖一、導(dǎo)井開挖連通上室下層開挖完畢后，首先用反井鉆機(jī)在每條尾水調(diào)壓井中心鉆一216mm導(dǎo)孔，然后采用LM-200反井鉆機(jī)鉆取一1.4m反導(dǎo)井。LM-200反井鉆機(jī)導(dǎo)孔、導(dǎo)井開挖如以以下圖所示；LM-200反井鉆機(jī)導(dǎo)孔、導(dǎo)井開挖方法示意圖二、調(diào)壓井?dāng)U挖由于尾調(diào)井開挖直徑大，開挖溜渣量大，為保證導(dǎo)井溜渣順暢，對(duì)導(dǎo)井進(jìn)展二次擴(kuò)挖，擴(kuò)挖成5.0m，采用人工手風(fēng)鉆由上至下分層開挖，根據(jù)開挖揭露的實(shí)際地質(zhì)情況，對(duì)巖層破碎帶進(jìn)展隨機(jī)錨桿和掛網(wǎng)噴砼支護(hù)，以保證導(dǎo)井?dāng)U挖安全，人員及材料用吊籠運(yùn)輸。井筒每層擴(kuò)挖分成兩半圓、三個(gè)

4、臺(tái)階共6個(gè)區(qū)依次開挖，開挖順序見以以下圖，內(nèi)圈、中圈和外圈呈臺(tái)階狀擴(kuò)挖，內(nèi)圈14.0 m，中圈26.0 m，外圈3438m，由內(nèi)向外依次超前1排炮。采用手風(fēng)鉆造孔由上至下分層開挖，外臺(tái)階設(shè)計(jì)輪廓線實(shí)施光面爆破，人工配小型反鏟扒渣，分層進(jìn)尺2.5m，人員及材料用吊籠運(yùn)輸。遇斷層破碎帶視情況采取超前固結(jié)灌漿和超前錨桿等措施。井筒向下擴(kuò)挖10米后，在EL1012.9m制作安裝一個(gè)懸臂平臺(tái)，作為人員、材料進(jìn)入吊籠的通道。人員和材料上下靠布置在連通上室廊道的卷揚(yáng)機(jī)通過起吊平臺(tái)起吊吊籠上下。爆渣下落到尾水隧洞內(nèi)，然后用3m3裝載機(jī)配20T自卸車出渣。支護(hù)緊跟開挖面，每擴(kuò)挖一個(gè)進(jìn)尺后即進(jìn)展支護(hù)。5.2.2

5、爆破設(shè)計(jì)導(dǎo)井形成后，即進(jìn)展井筒擴(kuò)挖、內(nèi)圈、中圈及外圈的開挖。具體爆破參數(shù)如下：一、井筒爆破參數(shù)：見表5.2.2-1井筒爆破參數(shù) 表5.2.2-1部位孔名鉆孔參數(shù)裝藥參數(shù)孔徑mm孔深cm孔距m炸藥單耗 Kg/m3藥徑mm單孔藥量kg總裝藥量kg井筒擴(kuò)挖崩落孔5030090063352.3713.0周邊孔5030060063250.7571.25合計(jì)784.25二、擴(kuò)挖爆破參數(shù)：見表5.2.2-2擴(kuò)挖爆破參數(shù) 表5.2.2-2部位孔名鉆孔參數(shù)裝藥參數(shù)孔徑mm孔深cm孔距m炸藥單耗 Kg/m3藥徑mm單孔藥量kg總裝藥量kg內(nèi)圈擴(kuò)挖崩落孔50300120-1260.66352.2103.4中圈擴(kuò)挖崩

6、落孔50300119-1230.67352.2314.6井筒擴(kuò)挖崩落孔50300121-1220.57352.2270.6周邊孔50300550.57250.7578.0合計(jì)780.65.2.3井筒擴(kuò)挖循環(huán)井筒擴(kuò)挖循環(huán)作業(yè)時(shí)間見表5.2.3。尾水調(diào)壓井井筒擴(kuò)挖循環(huán)作業(yè)時(shí)間表 表5.2.3工序部位時(shí)間單位測量放線超前支護(hù)鉆孔裝藥爆破通風(fēng)散煙安全處理圍巖支護(hù)扒渣其它循環(huán)時(shí)間擴(kuò)挖H20520.51450.520備注1、排炮循環(huán)進(jìn)尺2.5m，每層共分6個(gè)區(qū)開挖。2、月進(jìn)尺估算：根據(jù)作業(yè)循環(huán)時(shí)間，并考慮斷層處理、支護(hù)影響及時(shí)間利用系數(shù)等，估計(jì)月進(jìn)尺為50m/月。6、開挖工藝：開挖工藝詳見第十三章相關(guān)局部

7、。5.3勞動(dòng)力組織(見表5.3)表5.3勞動(dòng)力組織情況表序號(hào)單項(xiàng)工程所需人數(shù)備注1管理人員162開挖工403司機(jī)144起重工65電工46炮工87測量工68空壓機(jī)工69其他工種12合計(jì)1126材料與設(shè)備本工法無需特別說明材料，采用的機(jī)具設(shè)備見表6.1表6.1機(jī)具設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格及型號(hào)生產(chǎn)能力數(shù)量1手風(fēng)鉆YT-2835m/班402反井鉆機(jī)LM-2005 m/班13空壓機(jī)英格索蘭25.525.5m3/min14空壓機(jī)4L-20/820m3/min35裝載機(jī)WA-380 /ZL-403.0m3/2.0m32/16反鏟/推土機(jī)CAT320 /TY2201.2m32/17裝載機(jī)ZC-30.5m318

8、自卸車/汽車解放/東風(fēng)12t/5t8/29軸流風(fēng)機(jī)237KW310變壓器611自制平臺(tái)8t212龍門起重機(jī)/卷揚(yáng)機(jī)40t/10t2/813水泵2-4寸127質(zhì)量控制7.1 豎井的開挖施工測量控制，在豎井上井口安設(shè)2臺(tái)激光投點(diǎn)儀，開挖工作面放樣根據(jù)2臺(tái)儀器投的點(diǎn)位，利用卷尺確定豎井開挖邊線，用紅色鉛油畫出設(shè)計(jì)開挖中心點(diǎn)和開挖邊線。7.2下平開挖施工測量挖制，利用全站儀將洞外給定的測量坐標(biāo)點(diǎn)，導(dǎo)入到洞中，經(jīng)反復(fù)校核作點(diǎn)，并利用導(dǎo)入作標(biāo)點(diǎn)進(jìn)展洞挖放樣。7.3在開挖爆破施工中，精心測量放點(diǎn)，保證斷面尺寸。嚴(yán)格按技術(shù)要求施工?？刂乒獗孜?、孔距、孔向、孔深及單孔裝藥量。7.4豎井施工必須做好支護(hù)。在錨噴

9、支護(hù)施工檢查過程中，及時(shí)糾正施工偏差，控制錨桿孔位、孔向、孔深、注漿飽滿度、砂漿及噴砼配合比等。對(duì)不符合圖紙及標(biāo)準(zhǔn)要求的堅(jiān)決整改。7.5豎井施工必須按隱蔽工程作好施工記錄。8安全措施81認(rèn)真貫徹執(zhí)行“安全第一，預(yù)防為主 的方針，根據(jù)國家規(guī)定、條例，結(jié)合施工單位的實(shí)際情況和工程的具體特點(diǎn)，組成專職安全員、班組兼職位安全員、工地安全用電負(fù)責(zé)人參加的安全生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級(jí)人員的職責(zé)，抓好工地的安全生產(chǎn)。8.2 施工現(xiàn)場按附合防火、防風(fēng)、防雷、防觸電等安全規(guī)定及安全施工要求進(jìn)展布置，并完善布置各種安全標(biāo)識(shí)。8.3 嚴(yán)格按照法律、法規(guī)控制爆炸物品的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用。8.4 錨噴支

10、護(hù)隨開挖面及時(shí)進(jìn)展,工作面上施工人員必須佩帶安全帽、系好安全帶，工作現(xiàn)場要有專人協(xié)調(diào)統(tǒng)一指揮。8.4 施工現(xiàn)場的臨時(shí)用電嚴(yán)格按照?施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。86電纜線路應(yīng)采用“三相五線接線方式，電氣設(shè)備和電氣線路必須絕緣良好，場內(nèi)架設(shè)的電力線路其懸掛高度和線間距除按安全規(guī)定要求進(jìn)展外，將其布置在專用電桿上。87施工現(xiàn)場的手持照明燈使用36V的安全電壓。89建設(shè)完善的施工安全保證體系，加強(qiáng)施工作業(yè)中的安全檢查，確保作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、安全化。9環(huán)保措施91成立對(duì)應(yīng)施工環(huán)境衛(wèi)生管理機(jī)構(gòu)，在工程施工過程中嚴(yán)格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律、法規(guī)和規(guī)章。加強(qiáng)對(duì)施工燃油、工程材料

11、、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火和廢棄物處理的規(guī)章制度，隨時(shí)承受相關(guān)單位的監(jiān)視檢查。92將施工現(xiàn)場和作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，合理布置，做到標(biāo)牌清楚，各種標(biāo)識(shí)醒目，施工場地整潔文明。93對(duì)施工中可能影響的各種公共設(shè)施制定可靠的防止損壞和移位的實(shí)施措施，加強(qiáng)實(shí)施中的監(jiān)測、應(yīng)對(duì)和驗(yàn)證，同時(shí)將相關(guān)方案和要求向全體施工人員詳細(xì)交流。10效益分析101 將傳統(tǒng)一次擴(kuò)挖施工方法,改為屢次擴(kuò)挖,減少了導(dǎo)井被爆破石渣堵塞現(xiàn)象.102一次擴(kuò)挖采用從下而上進(jìn)展，不需扒碴，極大地降低了豎井開挖時(shí)的人工扒碴量，加快了施工進(jìn)度。103在豎井?dāng)U挖施工中，采用了光面爆破技術(shù)和“新奧法支護(hù)，不但

12、保證了施工安全，控制了圍巖松弛圈在50cm以內(nèi)，而且有效地控制了超挖量。104由于采用了新工藝、新技術(shù)，施工勞動(dòng)強(qiáng)度和加快了工程進(jìn)度并保證了工期和安全。11應(yīng)用實(shí)例小灣電站站尾水系統(tǒng)工程111工程概況小灣水電站尾水系統(tǒng)調(diào)壓井采用“三機(jī)一井 布置，設(shè)地下帶連通上室圓筒阻抗式調(diào)壓井兩座，調(diào)壓井尺寸直徑高32.0m90.0m。調(diào)壓井工程包括1#、2#調(diào)壓井、連通上室及通風(fēng)洞等工程。1#調(diào)壓室與機(jī)組尾水檢修閘門室軸線距離42.5m廠橫0+169.500，2#調(diào)壓室與機(jī)組尾水檢修閘門室軸線距離52.5m廠橫0+179.500，兩井軸線相距99.5m，連通上室的高程范圍是EL1012.91030.173m

13、，將兩井相連。調(diào)壓井穹頂高程為EL1039.988，井底開挖高程EL950.000，在EL1001.01030.173段井筒開挖直徑34.0m，EL986.01001.0段井筒開挖直徑36.0m，EL971.0986.0段井筒開挖直徑38.0m。連通上室開挖底板高程EL1012.900，開挖斷面為方圓型，寬高=2017.273m。通風(fēng)洞連通機(jī)組尾水檢修閘門室與尾調(diào)連通上室，機(jī)組尾水檢修閘門室一端底板開挖高程EL1029.500，連通上室一端開挖底板高程EL1022.500，洞長50.45m，開挖斷面為方圓型，寬高=6.56.876m。豎井洞室斷面大，開挖需分層分塊進(jìn)展，且一次支護(hù)工程量大，要求

14、及時(shí)，施工通道的安排和施工組織協(xié)調(diào)較為困難；工程工程及工程量尾水系統(tǒng)工程主要工程量表 表11.1部 位工程工程尾水支洞檢修閘門室尾水調(diào)壓井尾水隧洞尾水出口合計(jì)石方洞挖含井挖m31750791065001932515327301017660噴砼m326773572569539211005網(wǎng)噴m3242241475245667154預(yù)應(yīng)力錨索根12653179錨桿根7514677526341595622743437 固結(jié)灌漿m20015931353073701混凝土澆筑m379537439905040310432673197351453112施工情況11.2.1開挖方法從6#施工支洞先升坡進(jìn)入到連

15、通上室上層：上層開挖高程EL1022.500EL1030.173，開挖高度7.673m，開挖寬20.0m，按中部寬8m超前23排炮，兩側(cè)寬6m擴(kuò)挖跟進(jìn)的方式開挖。三臂鑿巖臺(tái)車鉆孔，非電毫秒雷管微差爆破，周邊線實(shí)施光面爆破，4.0m3裝載機(jī)挖裝，20t自卸汽車出渣，0.7m3液壓反鏟清面。洞渣經(jīng)6#施工支洞尾閘交通洞運(yùn)至大沙壩存渣區(qū)有用料或和尚田棄渣場無用料。連通上室開挖一直延伸貫穿尾調(diào)井，沿尾調(diào)井壁側(cè)用手風(fēng)鉆旋轉(zhuǎn)開挖上升至尾調(diào)球冠頂部，小心細(xì)致地將球冠蓋逐步開挖擴(kuò)大成型并及時(shí)支護(hù)，在中部開挖導(dǎo)井貫穿下部通道，從上往下分層擴(kuò)挖及支護(hù)完成整個(gè)球冠的開挖及支護(hù)施工。調(diào)壓井球冠開挖支護(hù)完畢后，在穹頂中

16、部安裝制作一個(gè)吊點(diǎn)平臺(tái)，作下部施工的起吊支架平臺(tái)。然后轉(zhuǎn)入連通上室下層開挖。連通上室下層開挖完畢后，首先用反井鉆機(jī)在每條尾水調(diào)壓井中心鉆一216mm導(dǎo)孔，然后采用LM-200反井鉆機(jī)鉆取一1.4m反導(dǎo)井。LM-200反井鉆機(jī)導(dǎo)孔、導(dǎo)井開挖如以以下圖及圖10-29所示；LM-200反井鉆機(jī)導(dǎo)孔、導(dǎo)井開挖方法示意圖由于尾調(diào)井開挖直徑大，開挖溜渣量大，為保證導(dǎo)井溜渣順暢，對(duì)導(dǎo)井進(jìn)展二次擴(kuò)挖，擴(kuò)挖成5.0m，采用人工手風(fēng)鉆由上至下分層開挖，根據(jù)開挖揭露的實(shí)際地質(zhì)情況，對(duì)巖層破碎帶進(jìn)展隨機(jī)錨桿和掛網(wǎng)噴砼支護(hù)，以保證導(dǎo)井?dāng)U挖安全，人員及材料用吊籠運(yùn)輸。井筒每層擴(kuò)挖分成兩半圓、三個(gè)臺(tái)階共6個(gè)區(qū)依次開挖，開挖順序見以以下圖，內(nèi)圈、中圈和外圈呈臺(tái)階狀擴(kuò)挖，內(nèi)圈14.0 m，中圈26.0 m，外圈3438m，由內(nèi)向外依次超前1排炮。采用手風(fēng)鉆造孔由上至下分層開挖，外臺(tái)階設(shè)計(jì)輪廓線實(shí)施光面爆破，人工配小型反鏟扒渣，分層進(jìn)尺2.5m，人員及材料用吊籠運(yùn)輸。遇斷層破碎帶視情況采取超前固結(jié)灌漿和超前錨桿等措施。井筒向下擴(kuò)挖10米后，在EL1012.9m制作安裝一個(gè)懸臂平臺(tái)，作為人員、材料進(jìn)入吊籠的通道。人員和材料上下靠布置在連通上室廊道的卷揚(yáng)機(jī)通過起吊平臺(tái)起吊吊籠上下。爆渣下落到尾水隧洞內(nèi)，然后用3m3裝載機(jī)配20T自卸車出渣。支護(hù)緊跟開挖面