豎井擴大開挖施工工法

1、.wd.wd.wd.豎井擴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中，隨著社會的進步，施工技術的開展，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、施工質量及保證施工進度是施工中的一大難題。小灣水電站地下廠房，設有地下連通上室圓筒阻抗式調壓井兩座，調壓井尺寸直徑高32.0m90.0m。1#、2#調壓井兩井軸線相距99.5m。中國水利水電第一工程局在小灣電站豎井施工中，工程技術人員科學研究、精心施工，掌握并改進了豎井施工工藝技術，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、開挖質量上、進度上均得到了保障。2工法的特

2、點21開挖采用反井鉆機進展導井施工22采用六部位分層分區(qū)擴挖。23尾水調壓井開挖斷面大，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，開挖需分層分塊進展，且一次支護工程量大，要求及時，施工通道的安排和施工組織協(xié)調較為困難。3適用范圍大直徑、深豎井開挖施工。4工藝原理4.1反井鉆機導孔施工完成后，立即安裝大鉆頭進展反導井施工，從而可先期進展上部開挖施工。4.2 擴挖爆破必須嚴格控制爆破參數。4.3 由于擴挖分層分區(qū)進展，保證了導井出渣的暢通。4.4隨時進展支護，加強施工安全管理。5施工工藝流程及操作要點51 施工工藝流程： 調壓井開挖順序：連通上室上層開挖調壓井球冠開挖連通上

3、室下層開挖井筒反導井開挖導井擴挖井筒擴挖安全支護。5.2 操作要點：5.2.1 調壓井開挖一、導井開挖連通上室下層開挖完畢后，首先用反井鉆機在每條尾水調壓井中心鉆一216mm導孔，然后采用LM-200反井鉆機鉆取一1.4m反導井。LM-200反井鉆機導孔、導井開挖如以以下圖所示；LM-200反井鉆機導孔、導井開挖方法示意圖二、調壓井擴挖由于尾調井開挖直徑大，開挖溜渣量大，為保證導井溜渣順暢，對導井進展二次擴挖，擴挖成5.0m，采用人工手風鉆由上至下分層開挖，根據開挖揭露的實際地質情況，對巖層破碎帶進展隨機錨桿和掛網噴砼支護，以保證導井擴挖安全，人員及材料用吊籠運輸。井筒每層擴挖分成兩半圓、三個

4、臺階共6個區(qū)依次開挖，開挖順序見以以下圖，內圈、中圈和外圈呈臺階狀擴挖，內圈14.0 m，中圈26.0 m，外圈3438m，由內向外依次超前1排炮。采用手風鉆造孔由上至下分層開挖，外臺階設計輪廓線實施光面爆破，人工配小型反鏟扒渣，分層進尺2.5m，人員及材料用吊籠運輸。遇斷層破碎帶視情況采取超前固結灌漿和超前錨桿等措施。井筒向下擴挖10米后，在EL1012.9m制作安裝一個懸臂平臺，作為人員、材料進入吊籠的通道。人員和材料上下靠布置在連通上室廊道的卷揚機通過起吊平臺起吊吊籠上下。爆渣下落到尾水隧洞內，然后用3m3裝載機配20T自卸車出渣。支護緊跟開挖面，每擴挖一個進尺后即進展支護。5.2.2

5、爆破設計導井形成后，即進展井筒擴挖、內圈、中圈及外圈的開挖。具體爆破參數如下：一、井筒爆破參數：見表5.2.2-1井筒爆破參數 表5.2.2-1部位孔名鉆孔參數裝藥參數孔徑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井筒擴挖崩落孔5030090063352.3713.0周邊孔5030060063250.7571.25合計784.25二、擴挖爆破參數：見表5.2.2-2擴挖爆破參數 表5.2.2-2部位孔名鉆孔參數裝藥參數孔徑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內圈擴挖崩落孔50300120-1260.66352.2103.4中圈擴挖崩

6、落孔50300119-1230.67352.2314.6井筒擴挖崩落孔50300121-1220.57352.2270.6周邊孔50300550.57250.7578.0合計780.65.2.3井筒擴挖循環(huán)井筒擴挖循環(huán)作業(yè)時間見表5.2.3。尾水調壓井井筒擴挖循環(huán)作業(yè)時間表 表5.2.3工序部位時間單位測量放線超前支護鉆孔裝藥爆破通風散煙安全處理圍巖支護扒渣其它循環(huán)時間擴挖H20520.51450.520備注1、排炮循環(huán)進尺2.5m，每層共分6個區(qū)開挖。2、月進尺估算：根據作業(yè)循環(huán)時間，并考慮斷層處理、支護影響及時間利用系數等，估計月進尺為50m/月。6、開挖工藝：開挖工藝詳見第十三章相關局部

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

8、自卸車/汽車解放/東風12t/5t8/29軸流風機237KW310變壓器611自制平臺8t212龍門起重機/卷揚機40t/10t2/813水泵2-4寸127質量控制7.1 豎井的開挖施工測量控制，在豎井上井口安設2臺激光投點儀，開挖工作面放樣根據2臺儀器投的點位，利用卷尺確定豎井開挖邊線，用紅色鉛油畫出設計開挖中心點和開挖邊線。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點，導入到洞中，經反復校核作點，并利用導入作標點進展洞挖放樣。7.3在開挖爆破施工中，精心測量放點，保證斷面尺寸。嚴格按技術要求施工?？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。在錨噴

9、支護施工檢查過程中，及時糾正施工偏差，控制錨桿孔位、孔向、孔深、注漿飽滿度、砂漿及噴砼配合比等。對不符合圖紙及標準要求的堅決整改。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認真貫徹執(zhí)行“安全第一，預防為主 的方針，根據國家規(guī)定、條例，結合施工單位的實際情況和工程的具體特點，組成專職安全員、班組兼職位安全員、工地安全用電負責人參加的安全生產管理網絡，執(zhí)行安全生產責任制，明確各級人員的職責，抓好工地的安全生產。8.2 施工現場按附合防火、防風、防雷、防觸電等安全規(guī)定及安全施工要求進展布置，并完善布置各種安全標識。8.3 嚴格按照法律、法規(guī)控制爆炸物品的運輸、儲存和使用。8.4 錨噴支

10、護隨開挖面及時進展,工作面上施工人員必須佩帶安全帽、系好安全帶，工作現場要有專人協(xié)調統(tǒng)一指揮。8.4 施工現場的臨時用電嚴格按照?施工現場臨時用電安全技術標準?的有關規(guī)定執(zhí)行。86電纜線路應采用“三相五線接線方式，電氣設備和電氣線路必須絕緣良好，場內架設的電力線路其懸掛高度和線間距除按安全規(guī)定要求進展外，將其布置在專用電桿上。87施工現場的手持照明燈使用36V的安全電壓。89建設完善的施工安全保證體系，加強施工作業(yè)中的安全檢查，確保作業(yè)標準化、安全化。9環(huán)保措施91成立對應施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章。加強對施工燃油、工程材料

11、、設備、廢水、生產生活垃圾、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，隨時承受相關單位的監(jiān)視檢查。92將施工現場和作業(yè)限制在工程建設允許的范圍內，合理布置，做到標牌清楚，各種標識醒目，施工場地整潔文明。93對施工中可能影響的各種公共設施制定可靠的防止損壞和移位的實施措施，加強實施中的監(jiān)測、應對和驗證，同時將相關方案和要求向全體施工人員詳細交流。10效益分析101 將傳統(tǒng)一次擴挖施工方法,改為屢次擴挖,減少了導井被爆破石渣堵塞現象.102一次擴挖采用從下而上進展，不需扒碴，極大地降低了豎井開挖時的人工扒碴量，加快了施工進度。103在豎井擴挖施工中，采用了光面爆破技術和“新奧法支護，不但

12、保證了施工安全，控制了圍巖松弛圈在50cm以內，而且有效地控制了超挖量。104由于采用了新工藝、新技術，施工勞動強度和加快了工程進度并保證了工期和安全。11應用實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)調壓井采用“三機一井 布置，設地下帶連通上室圓筒阻抗式調壓井兩座，調壓井尺寸直徑高32.0m90.0m。調壓井工程包括1#、2#調壓井、連通上室及通風洞等工程。1#調壓室與機組尾水檢修閘門室軸線距離42.5m廠橫0+169.500，2#調壓室與機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。通風洞連通機組尾水檢修閘門室與尾調連通上室，機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，開挖需分層分塊進展，且一次支護工程量大，要求

14、及時，施工通道的安排和施工組織協(xié)調較為困難；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壓井尾水隧洞尾水出口合計石方洞挖含井挖m31750791065001932515327301017660噴砼m326773572569539211005網噴m3242241475245667154預應力錨索根12653179錨桿根7514677526341595622743437 固結灌漿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，兩側寬6m擴挖跟進的方式開挖。三臂鑿巖臺車鉆孔，非電毫秒雷管微差爆破，周邊線實施光面爆破，4.0m3裝載機挖裝，20t自卸汽車出渣，0.7m3液壓反鏟清面。洞渣經6#施工支洞尾閘交通洞運至大沙壩存渣區(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井，沿尾調井壁側用手風鉆旋轉開挖上升至尾調球冠頂部，小心細致地將球冠蓋逐步開挖擴大成型并及時支護，在中部開挖導井貫穿下部通道，從上往下分層擴挖及支護完成整個球冠的開挖及支護施工。調壓井球冠開挖支護完畢后，在穹頂中

16、部安裝制作一個吊點平臺，作下部施工的起吊支架平臺。然后轉入連通上室下層開挖。連通上室下層開挖完畢后，首先用反井鉆機在每條尾水調壓井中心鉆一216mm導孔，然后采用LM-200反井鉆機鉆取一1.4m反導井。LM-200反井鉆機導孔、導井開挖如以以下圖及圖10-29所示；LM-200反井鉆機導孔、導井開挖方法示意圖由于尾調井開挖直徑大，開挖溜渣量大，為保證導井溜渣順暢，對導井進展二次擴挖，擴挖成5.0m，采用人工手風鉆由上至下分層開挖，根據開挖揭露的實際地質情況，對巖層破碎帶進展隨機錨桿和掛網噴砼支護，以保證導井擴挖安全，人員及材料用吊籠運輸。井筒每層擴挖分成兩半圓、三個臺階共6個區(qū)依次開挖，開挖順序見以以下圖，內圈、中圈和外圈呈臺階狀擴挖，內圈14.0 m，中圈26.0 m，外圈3438m，由內向外依次超前1排炮。采用手風鉆造孔由上至下分層開挖，外臺階設計輪廓線實施光面爆破，人工配小型反鏟扒渣，分層進尺2.5m，人員及材料用吊籠運輸。遇斷層破碎帶視情況采取超前固結灌漿和超前錨桿等措施。井筒向下擴挖10米后，在EL1012.9m制作安裝一個懸臂平臺，作為人員、材料進入吊籠的通道。人員和材料上下靠布置在連通上室廊道的卷揚機通過起吊平臺起吊吊籠上下。爆渣下落到尾水隧洞內，然后用3m3裝載機配20T自卸車出渣。支護緊跟開挖面