事故閘門井專項(xiàng)施工方案淺析

(遼寧潤(rùn)中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110166)

1 工程概況

潤(rùn)中供水二期工程主體為輸水隧洞工程、分水點(diǎn)事故閘門井工程和支線出口閥井工程。事故閘門井開挖斷面為9400mm×9100mm，初期支護(hù)85m高程以上打設(shè)φ32@2000mm長(zhǎng)6m的系統(tǒng)錨桿，與φ25@2000mm長(zhǎng)4m的系統(tǒng)錨桿間隔布置，外露300mm，85m高程以下打設(shè)φ25@2000mm長(zhǎng)5m的系統(tǒng)錨桿，與φ25@2000mm長(zhǎng)3.5m的系統(tǒng)錨桿間隔布置，外露300mm；掛設(shè)φ8@150mm鋼筋網(wǎng)片，噴射強(qiáng)度為C25、厚度為200mm的混凝土。

事故閘門井圍巖類別為Ⅳ類。開挖過程中，地下水以滲、滴水為主，局部可能出現(xiàn)線流。施工開挖過程中對(duì)事故閘門井上部采取必要的工程處理措施，做好支護(hù)及止水措施。

2 施工方法

2.1 施工流程

事故閘門井施工工藝流程：地面固結(jié)灌漿→鎖口混凝土施工→導(dǎo)井施工→閘門井?dāng)U挖和支護(hù)→閘門井襯砌。

2.2 地面固結(jié)灌漿

豎井地質(zhì)勘察結(jié)果表明：“溶蝕主要發(fā)育在40m以上，鉆探過程中漏水嚴(yán)重，下部溶蝕僅發(fā)育一處，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育，地下水活動(dòng)輕微”，建議采用地面固結(jié)灌漿，深度40m。地面固結(jié)灌漿施工流程為：定位→鉆孔→沖洗→灌漿→封孔。

a.定位：根據(jù)圖紙，利用全站儀放樣出固結(jié)灌漿孔位中心點(diǎn)。第一排孔位中心距開挖邊線1m距離，第二排孔位中心距開挖邊線3m距離。

b.鉆孔：根據(jù)已定位的固結(jié)灌漿孔，利用鑿巖機(jī)鉆出直徑為76mm灌漿孔。鉆孔的開鉆孔位與設(shè)計(jì)位置偏差不大于10cm。灌漿孔應(yīng)分段鉆進(jìn)，為避免灌漿時(shí)串漿，應(yīng)先打外面一排的Ⅰ序孔，待Ⅰ序孔孔灌漿完成后再打設(shè)Ⅱ序孔然后灌Ⅱ序孔，里面一排鉆孔順序同外面一排。鉆進(jìn)過程中應(yīng)對(duì)發(fā)生的異常情況(刁鉆、涌水、涌砂等)進(jìn)行記錄分析，并測(cè)定鉆孔中的涌水流量、涌水壓力和靜水壓力，以此確定合適的灌漿壓力和調(diào)凝時(shí)間。成孔困難時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際鉆孔情況，埋設(shè)孔口管。

c.沖孔：固結(jié)灌漿孔在灌漿前采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗水壓力采用灌漿壓力的80%且不大于1MPa，沖洗時(shí)間至回水變清后5min為止，孔內(nèi)殘存的沉積物厚度不得超過20cm。

制漿機(jī)選用攪拌轉(zhuǎn)速不小于1500r/min的高速攪拌機(jī)，以保證足以打碎所有水泥團(tuán)塊，使其成為濕度適宜的單獨(dú)水泥顆粒。

灌漿采用自上而下分段，每個(gè)灌漿孔分10段進(jìn)行灌漿，分段長(zhǎng)度前五次為3m，后五次為5m。灌漿應(yīng)按分序加密的原則進(jìn)行，灌漿共兩排，先灌外面一排，后灌里面一排，每排灌漿按照先灌Ⅰ序孔，再灌Ⅱ序孔。采用純壓式灌漿法，灌漿壓力為0.3MPa，孔口需安裝孔口封閉器。在巖石破碎帶止?jié){塞封閉漿液困難時(shí)，孔口設(shè)置孔口管，孔口管采用無縫鋼管。固結(jié)灌漿水灰比采用1∶1、0.8∶1、0.6∶1三個(gè)比級(jí)。

各灌漿段灌漿的結(jié)束條件應(yīng)根據(jù)地層和地下水條件、漿液性能、灌漿壓力、漿液注入量和灌漿段長(zhǎng)度等綜合確定，應(yīng)符合下列原則：當(dāng)灌漿段在最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于1L/min時(shí)，繼續(xù)灌漿30min，可結(jié)束灌漿；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜、地下水流速大、注入量較大、灌漿壓力較低時(shí)，持續(xù)灌漿的時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。

d.封孔：全孔灌漿結(jié)束后，應(yīng)以水灰比為0.5∶1的新鮮普通水泥漿液置換孔內(nèi)稀漿或積水，采用全孔灌漿封孔法封孔，封孔灌漿壓力采用全孔段平均灌漿壓力或2MPa。

2.3 鎖口混凝土施工

2.3.1 鎖口段施工流程

鎖口段施工流程為:鎖口段第一層開挖→鎖口段第一層臨時(shí)支護(hù)→鎖口段第一層混凝土施工→鎖口段第二層開挖→鎖口段第二層臨時(shí)支護(hù)→鎖口段第二層混凝土施。

2.3.2 鎖口段第一層開挖

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在地面固結(jié)灌漿結(jié)束后，進(jìn)行鎖口混凝土的第一層開挖施工，鎖口段總深度為4m，第一層先開挖2m，采用挖掘機(jī)開挖，自卸車運(yùn)輸渣料至棄渣場(chǎng)。為了保證不超挖，開挖時(shí)，局部區(qū)域需人工配合開挖。

2.3.3 鎖口段第一層的臨時(shí)支護(hù)

鎖口段開挖完成后，視地質(zhì)條件進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，按照設(shè)計(jì)要求打設(shè)錨桿，鎖口段區(qū)域系統(tǒng)錨桿為φ32@2000mm、長(zhǎng)度為6m，與φ25@2000mm、長(zhǎng)度為4m的間隔布置，外露300mm，錨桿打設(shè)完畢，及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土進(jìn)行封閉。

2.3.4 鎖口段第一層混凝土施工

鎖口段臨時(shí)支護(hù)施工完畢，及時(shí)進(jìn)行鎖口段的混凝土施工，按照要求綁扎鋼筋，以噴射混凝土為內(nèi)模，外模架立鋼模板，混凝土澆筑要分層澆筑，每500mm為一層，逐層澆筑至井口。井口混凝土澆筑時(shí)，要考慮到龍門吊的基礎(chǔ)安裝，把龍門吊的基礎(chǔ)預(yù)埋在鎖口混凝土內(nèi)，以保證龍門吊的施工安全。在鎖口混凝土施工時(shí)，做好地表水防排工作，在井口上游15m外砌筑截水溝以攔截地表水。井口四周比井沿處略低30cm，防止地表水流入井內(nèi)。

2.3.5 鎖口段的第二層開挖、支護(hù)及混凝土澆筑

鎖口段第一層混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之后，首先進(jìn)行龍門吊安裝，龍門吊安裝調(diào)試完畢后，開始進(jìn)行第二層開挖，開挖時(shí)，使用龍門吊將小型挖掘機(jī)運(yùn)送至鎖口段井內(nèi)，挖掘機(jī)將渣料堆放在井口處，利用裝載機(jī)配合自卸車將渣料運(yùn)輸至棄渣場(chǎng)。開挖完成后，按照第一層施工，立即進(jìn)行鎖口段的噴錨支護(hù)及鎖口段的混凝土施工。

2.4 導(dǎo)井施工

工程有2處事故閘門井，閘門井深度分別為93m和94m。每處閘門井施工分別布置1個(gè)直徑1200mm的導(dǎo)井，導(dǎo)井布置在閘門井中心線上，導(dǎo)井施工擬采用反井鉆機(jī)施工。導(dǎo)井施工先由測(cè)量人員放樣出事故閘門井中心點(diǎn)，在中心點(diǎn)上澆筑反井鉆機(jī)的混凝土基礎(chǔ)，7d后安裝反井鉆機(jī)及其附件，反井鉆機(jī)安裝必須保證基座水平精度和鉆桿的垂直精度。施工時(shí)先由上而下鉆進(jìn)直徑為200mm導(dǎo)孔，導(dǎo)孔與主洞貫通后，再將反井鉆機(jī)鉆桿下放至主洞內(nèi)，將直徑為200mm的鉆頭改換成直徑為1200mm的反擴(kuò)刀頭，再自下而上反向提升鉆進(jìn)，直至導(dǎo)井貫通，拆除反井鉆機(jī)，完成導(dǎo)井開挖，最終形成開挖直徑為1200mm的導(dǎo)井。

導(dǎo)井施工中，由于開挖渣料通過導(dǎo)井流入主洞內(nèi)，渣料采用裝載機(jī)配合自卸車，從主洞中出渣，閘門井導(dǎo)井施工示意圖如圖1所示。

圖1 閘門井導(dǎo)井施工示意圖

2.5 閘門井的擴(kuò)挖與支護(hù)

2.5.1 閘門井井身擴(kuò)挖施工流程

閘門井井身擴(kuò)挖施工流程為:搭建導(dǎo)渣井封閉蓋→鉆孔→裝藥→拆除導(dǎo)渣井封閉蓋→連線起爆→溜渣→清底→井下出渣。

2.5.2 搭建導(dǎo)渣井封閉蓋

采用型鋼做骨架，用6mm厚的鋼板制作一個(gè)直徑為1500mm的封閉蓋，利用龍門吊安裝導(dǎo)渣井封閉蓋。

2.5.3 鉆孔

采用人工手持氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔，人工裝藥聯(lián)線，孔內(nèi)用非電毫秒雷管，孔外用電雷管連接起爆電纜在井上安全區(qū)起爆。高壓風(fēng)、水管路固定在井壁上隨掘進(jìn)深度下接，風(fēng)管和水管均采用φ80無縫鋼管。作業(yè)工人由吊籠送至作業(yè)面，初支材料由井口運(yùn)至作業(yè)面。井下、吊籃、井口設(shè)專職信號(hào)工，保證井下、作業(yè)面、絞車的聯(lián)絡(luò)。

2.5.4 鉆爆設(shè)計(jì)

由于已存在臨空面，全斷面擴(kuò)挖時(shí)不需設(shè)置掏槽眼，豎直向下打尺2.5m，炮孔布置圖如圖2所示。

圖2 炮孔布置圖 (單位：mm)

2.5.5 施工通風(fēng)

擴(kuò)挖施工期間，在洞口設(shè)置軸流式通風(fēng)機(jī)，加速排煙。

2.5.6 出渣防護(hù)

在導(dǎo)井進(jìn)出口均設(shè)置井蓋。人工配合小型挖機(jī)將工作面松渣全部扒到導(dǎo)井后，蓋好導(dǎo)渣井封口蓋，主洞內(nèi)才能用裝載機(jī)配合自卸車出渣。

2.5.7 防導(dǎo)井堵塞措施

根據(jù)爆破后渣塊大小及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，渣塊大小控制在50cm左右；必須用延期雷管合理分段位延期爆破，避免爆破后石渣集中擠壓堵井；井內(nèi)扒渣時(shí)，注意觀察導(dǎo)井內(nèi)風(fēng)向及氣流情況，防止堵井后繼續(xù)下渣，致使導(dǎo)井全部堵死，無法處理。

2.6 閘門井襯砌

閘門井襯砌施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→鋼筋綁扎→滑模就位→混凝土澆注→脫?！B(yǎng)護(hù)→下一循環(huán)。

閘門井開挖及初支完成后，等到主洞和閘門井交叉口處主洞襯砌施工完畢后，再進(jìn)行閘門井襯砌，閘門井的襯砌采用液壓滑模從井底向上澆筑，段高3m，鋪料分層厚度為30cm。襯砌施工前安裝滑模，滑模在吊盤下方連接，混凝土澆筑作業(yè)面設(shè)置作業(yè)平臺(tái)，中下部采用泵送混凝土、上部采用吊籠入模，人工振搗密實(shí)。

3 結(jié) 語

本文所述的施工方案是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水源、流量、地形地貌和地質(zhì)條件并結(jié)合整體工程工期、質(zhì)量、安全等要求，從實(shí)際出發(fā)分析研究后制定的。該方案具有工藝簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)施工，未消耗大量時(shí)間和物資的優(yōu)點(diǎn)。施工實(shí)踐也證明該施工方案的正確性和可行性，可為今后類似工程提供一定的借鑒。