[大断面调压井在不稳定围岩下的施工措施]围岩较好的无压隧洞的断面形式是

来源:高等教育 发布时间:2019-05-08 05:54:23 点击:

  摘要:大断面调压井,开挖直径26m,深度62m,砼衬砌厚度2m,该全圆形大断面竖井的地质条件较差,新鲜岩体仅占22%,开挖过程中易发生较大范围坍塌,而调压井工程工期是整个厂房标段控制性工期。井筒扩挖采用分区开挖,短进尺,大孔距、小排距爆破、倒挂砼衬砌支护,逐层浅挖快衬等施工措施循环施工。既保证了施工安全,又按照计划完成了施工。
  关键词: 调压井;倒挂混凝土;浅挖快衬;临时支护;施工方法
  
  1、工程概况
  
  四川灵关水电站地处青衣江支流宝兴河中游段,位于宝兴县灵关镇小关子~大溪乡烟溪口河段上,上接小关子电站尾水,下接铜头电站库尾。调压井型式为阻抗式,阻抗孔直径3.10m,阻抗孔顶面高程801.20m,调压室底高程792.00m,顶高程862.00m,高度70.0m,正常运行水位为826.95m,最高涌浪为858.76m,最低涌浪为805.49m,水位最大变辐53.27m。调压室井筒为圆形,采用C25钢筋混凝土衬砌,开挖直径26m,深度62m,衬砌内径D=22m,厚度200cm,双层配筋。
  
  2、调压井地质情况
  
  调压井位于烟溪沟沟口左侧山嘴上,与厂房相对高差108m,左右侧均为斜坡并有负地形分布,致使调压井地形单薄,基本上三面临空。地表分布Q4dl+el块碎石土,厚度5~10m,下伏基岩主要为T3xj2粉砂质泥岩,夹薄层泥质粉砂岩、炭质页岩及砂岩,岩层陡倾上游,层理发育,岩石强、弱风化带下限高程分别841m和813m,铅直厚度分别为32m和28m。
  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(C1~C7)和两条泥夹岩屑型软弱夹层(Nj1、Nj2),单层铅直厚度0.75~5.35m,累计厚度22.95m,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Ⅴ类(占井周围岩的48%);高程841~813m弱风化岩石为Ⅳ2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Ⅳ1类(占井周围岩的22%)。
  
  3、竖井扩挖分段施工措施
  
  针对不同高程地质情况的不同采用不同的临时支护措施,与永久措施配合形成稳定的围岩,保证下一步的施工。
  (1)井圈锁扣及超前支护
  根据本工程工期及地质情况的特点,对调压井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,先形成内圈超前预固结灌浆及部分超前锚筋束,在导井中部进行1~2个孔预固结灌浆。
  (2)覆盖层至弱风化岩层竖井扩挖施工
  扩挖时�813.00m高程以上为覆盖层至弱风化层围岩,岩层破碎,采用立面分层、平面分区、反铲扒碴、边开挖边倒挂砼衬砌的施工原则进行。在开挖及倒挂砼间隙进行挂Φ16mm钢筋并结合喷砼临时支护。
  井挖时,采用浅挖快衬,每向下钻爆2次(每次孔深1.2~1.5m),高度≯3m,立即初喷5~10cm厚砼覆盖,并打水平锚杆,挂钢筋网喷砼,最后再衬砌一期倒挂砼。如此逐层浅挖快衬,循环施工。
  (3)微风化岩层竖井扩挖施工
  �813.00m高程以下部分围岩为Ⅵ1,采取边挖边锚喷、适时衬砌的施工方法进行施工。
  
  4、竖井施工方法
  
  (1)支护工程设计
  ① 井口超前固结灌浆及锚筋束
  在反井钻机导孔(Φ216mm)钻孔施工前,因调压井围岩为强风化Ⅴ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薄弱、易发生塌井,不能保证调压井扩挖正常施工,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。
  超前固结灌浆设二排,导井共布设超前固灌孔7个,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。
  
  ②扩挖临时支护
  由于竖井岩性较差,随扩挖进程,应加强支护,以确保工程质量及施工安全。开挖时结合永久支护,增加相应的临时支护。Ⅳ1类围岩施工支护采用Φ28@300×300cm�25@1.5m L=4.5m锚杆、挂Φ16mm@20×20cm钢筋网、喷10cm厚C25混凝土联合支护,Ⅳ1类围岩必要时增设一次砼衬砌;Ⅳ2类、Ⅴ类围岩施工支护采用锚喷、挂网喷砼、倒挂砼衬砌联合的支护形式,并根据地下水渗出情况布设适量的排水孔。
  开挖过程中,应根据围岩地质条件确定支护方案,对断面开挖,杜绝欠挖,控制超挖。支护体与岩面应结合紧密,对地下渗水段钻设深排水孔用排水管进行引排。
  
  (2)支护工程施工
  ① 竖井固结灌浆
  由于竖井上部分岩石相当破碎,稳定性差,所以开挖时需进行固结灌浆确保开挖的安全性。
  ②井圈钢筋砼锁口
  为加强井口和井壁砼衬砌安全,在井口增加一层厚3.5m、高3m环形双层钢筋砼锁口梁。
  根据揭示出的地质情况及参考招标文件提供的地质资料,并结合调压井钢筋结构图及以往类似工程施工经验,将锁口砼断面尺寸定为3.5m×3m(宽×高);结合倒挂砼施工,则宽度增至4.5m(倒挂砼衬砌厚度为1m)。相应锁口砼则为内径为12m,外径为16.5m,高为3m的一个圆环结构。顶部高程与设计调压井平台同高(�862.00),底部高程�859.00。详见附图。调压井�862.00平台其余部位浇筑20cm厚砼。砼标号与设计同步为C25砼。
  ③倒挂砼衬砌施工
  813m高程以上部分围岩岩性较差,需边扩挖边进行倒挂砼施工。开挖进尺2~3m,及时跟进倒挂砼衬砌,衬厚1m。
  为了能够尽可能的缩短单个循环工期时间,倒挂砼拟采用全圆分块法施工:将整个井圈分为3块,每块长27.2m,隔块浇筑,倒挂砼高4.5m,利用开挖放炮后堆碴,Φ50mm钢管架搭设施工平台,用支护后的锚筋、预埋插筋进行加固,材料垂直运输采用布置于调压井平台上的C5012塔机进行吊运。
  倒挂模板施工时,先对Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ仓位进行支模砼浇筑,拆模后再进行Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ仓位砼浇筑。
  
  砼浇筑运输采用3m3砼搅拌运输车由拌和站运输至调压井平台,由集料斗经缓降溜管直接入仓。
  钢筋:在钢筋加工厂按设计图纸加工成形,由5t平板车运输至调压井顶部平台,C5012塔吊吊至施工现场,按图纸和有关规范人工绑扎焊接。
  模板:衬砌支护混凝土施工的模板采用钢木组合模板,立面采用标准模板拼装,底模采用木模板,木模板上预留钢筋孔。
  混凝土振捣:使用 φ100mm高频插入式振捣碎器结合φ2″软轴插入式振捣器按梅花型进行振捣。砼浇筑时应选用有经验的工人按规范操作,防止过振和漏振,从而影响砼的质量。
  
  调压井倒挂混凝土施工立面布置图
  
  ④其它技术措施
  考虑山体推力对竖井的影响及围岩对一次砼挤压作用,在倒挂砼中,增设置了钢筋。为避免井壁局部岩石掉块,在倒挂砼衬砌前初喷5cm厚砼。为确保井筒结构砼的完整性,在倒挂砼与二次砼之间严格进行施工缝凿毛,并冲洗干净,增设Φ20mm,L=1.6m、间排距1.5m的并缝钢筋,在一期砼的环形水平缝中,进行环向接缝灌浆。为减少爆破震动冲击波对围岩的震动破坏,除控制孔深和装药量外,并采用光面爆破、非电雷管毫秒孔间微差起爆等技术措施施工。
  另外,考虑到本工程地质条件比较复杂,为避免出现大的安全事故发生,在施工过程中在一定部位增设多点位移计及锚杆应力计,以便及时测定并掌握井筒变形情况,进而有针对性地采取相应措施进行处理。同时提请业主及监理工程师协调相关单位尽快进行边坡上设计的监测设施施工,以对边坡变形分析提供准确可靠的相关参数,确保调压井井筒施工安全顺利进行。
  
  4.效果评价
  
  本工程由于地质条件较差,电站调压井井筒开挖支护一期混凝土采用倒挂施工,临时支护与永久支护相结合,锁扣锚固等措施加强了竖井井身的稳定,在保证了施工安全的同时又能按照计划工期完成开挖,为二期混凝土的施工节约了时间。
  参考文献:
  [1]《水工建筑物地下开挖工程施工规范》中国水利水电出版社SL378-2007
  [2]水利水电工程土建施工安全技术规程》中国水利水电出版社SL399-2007
  [3]《水利水电工程施工组织设计规范》中国水利水电出版社SL377-2007
  
  作者简介:
  沈蓓蓓(1973--),女,管理学硕士,三峡电力职业学院高级讲师,主要从事水利水电建筑工程教学与研究。

推荐访问:围岩 调压 断面 不稳定
上一篇:家庭安装监控系统【一种智能仪表监控系统的硬件设计】
下一篇:最后一页

Copyright @ 2013 - 2018 四八文档网-文档下载,办公室文档软件 All Rights Reserved

四八文档网-文档下载,办公室文档软件 版权所有 沪ICP备09019570号-4