大伙房水庫(kù)輸水一期工程通風(fēng)豎井設(shè)計(jì)施工方案

劉海龍

(葫蘆島市興城市水利局，遼寧 興城 125100)

1 工程概況

工程主要位于遼寧省撫順市清原縣境內(nèi)，標(biāo)段主體工程為輸水隧洞工程，輸水隧洞長(zhǎng)35078.18m，樁號(hào)為95+806-130+884.18；縱坡i=0.3115‰，為解決施工中通風(fēng)、出渣等問(wèn)題，隧洞沿線設(shè)4條施工支洞，分別為15#支洞、16#支洞、17#支洞及18#支洞，各支洞設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 支洞參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

TBM7控制段位于15#支洞與17#支洞之間，15#支洞至17#支洞間主洞全15562.96m，其中TBM掘進(jìn)全長(zhǎng)13062.96m。

2 設(shè)計(jì)情況

根據(jù)施工圖紙要求，該鉆爆段有馬蹄形斷面與城門洞形兩種，馬蹄形斷面成洞尺寸拱部R=3.64m，H=7.28m，城門洞形斷面R=3.5m，H=6.7m。采用C30W10F200混凝土襯砌厚(Ⅱ、Ⅲa、Ⅲb)類圍巖30cm、Ⅳ類圍巖40cm、Ⅴ類圍巖50cm，支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表2所示。

由于原計(jì)劃采用TBM開(kāi)挖，無(wú)施工支洞，采用鉆爆法后導(dǎo)致上下游通風(fēng)困難，雖然上游的接力軸流風(fēng)機(jī)已經(jīng)啟用，但是排煙效果改觀很小，下游原設(shè)計(jì)施工長(zhǎng)度為2355m，但由于TBM進(jìn)場(chǎng)晚，需要繼續(xù)接應(yīng)TBM施工1852m，為解決下游的通風(fēng)排煙問(wèn)題，提高通風(fēng)質(zhì)量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通風(fēng)豎井位置選擇在12#支洞控制段下游78+385.0，進(jìn)洞方向的右側(cè)[1]。

3 通風(fēng)豎井布置方案

3.1 總體施工方案

為保障洞內(nèi)空氣環(huán)境要求，有效解決T7改鉆爆段后各工作面長(zhǎng)距離隧洞通風(fēng)難問(wèn)題，增設(shè)通風(fēng)豎井共4個(gè)，設(shè)置通風(fēng)工作室，利用風(fēng)室內(nèi)通風(fēng)機(jī)從地表經(jīng)豎井引入新鮮風(fēng)，保證洞內(nèi)鉆爆施工環(huán)境要求；為避免通風(fēng)機(jī)接出風(fēng)管折疊，將豎井風(fēng)室與主洞夾角設(shè)為45°，斜向掘進(jìn)面一則，保證供風(fēng)順暢，各通風(fēng)豎井與主洞位置關(guān)系。

各豎井位置經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地表勘探確定，為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在地表土清理完成后，表面土清理厚度50cm，同時(shí)鋪設(shè)厚15cm，面積10m2C25混凝土作為鉆井設(shè)備基礎(chǔ)，在豎井地面口位置設(shè)置深2m，厚0.3m，C25鋼筋混凝土管鎖口防護(hù)，在豎井井底口位置設(shè)置高2m，厚2cm鋼套管鎖口防護(hù)；為防止地表井口處無(wú)物體墜落等安全隱患，于地面以上設(shè)置高3m，厚0.2m，C25鋼筋混凝土套管防護(hù)，頂部加蓋鋼筋網(wǎng)片封閉，Φ8網(wǎng)眼間距3cm×3cm，同時(shí)為避免雨季降水影響，加蓋防雨棚遮擋；于主洞內(nèi)側(cè)壁開(kāi)挖通風(fēng)工作室，并采用C30噴射混凝土+Φ22L=3m局部錨桿支護(hù)，考慮豎井施工期間需要及通風(fēng)機(jī)前后安全距離要求，總體設(shè)置方向?yàn)?5°指向掌子面，便于通風(fēng)管順接，長(zhǎng)度設(shè)置根據(jù)地表井口位置對(duì)應(yīng)主洞位置設(shè)置，經(jīng)測(cè)設(shè)，各通風(fēng)豎井風(fēng)室施工長(zhǎng)度均為18m，凈高6.5m，為防止豎井內(nèi)飛石或雜物等卷入風(fēng)機(jī)，于井底口及通風(fēng)機(jī)靠豎井一側(cè)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片封閉，Φ8網(wǎng)眼間距3cm×3cm，通風(fēng)工作室內(nèi)采用錨網(wǎng)噴支護(hù)措施，風(fēng)機(jī)位置施作混凝土調(diào)平層，為避免洞內(nèi)污濁空氣進(jìn)入豎井，將主洞端通風(fēng)工作室采用M10漿砌片石封堵，位于主洞范圍外1m位置，厚度2m，預(yù)留檢修通道門[2]。主體工程完工后，拆除部分漿砌片石回填封堵2m，采用洞碴回填15m，回填范圍為偏移主洞3m范圍外。通風(fēng)豎井井口采用C25混凝土，下方吊支模板，封堵深度10m。各豎井位置及深度統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表2 鉆爆法施工洞段圍巖支護(hù)參數(shù)表

表3 豎井概況統(tǒng)計(jì)表

豎井開(kāi)挖采用反井鉆機(jī)成孔，利用碴土自重，于主洞內(nèi)采用大車出碴系統(tǒng)運(yùn)碴至棄碴場(chǎng)內(nèi)，考慮各工作面圍巖條件不同，對(duì)應(yīng)圍巖類別豎井開(kāi)挖采用反井鉆機(jī)成孔，利用碴土自重，于主洞內(nèi)采用出渣車運(yùn)碴至棄碴場(chǎng)內(nèi)，考慮各工作面圍巖條件不同，對(duì)應(yīng)圍巖類別，成孔后擬采用3種豎井護(hù)壁方法進(jìn)行施工。

3.2 鉆機(jī)選型

根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)本技術(shù)規(guī)范依據(jù)鉆孔深度、直徑，確定反井鉆機(jī)規(guī)格，依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)鉆機(jī)的施工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：

實(shí)際工作拉力=動(dòng)力頭重量+擴(kuò)孔鉆頭重量+鉆桿重量+最大鉆壓。

實(shí)際工作扭矩=破巖阻力矩+摩擦阻力。

實(shí)際工作拉力=100kN(動(dòng)力頭及油缸重量)+80kN(擴(kuò)空鉆頭重量)+240m×155kg×9.8(重力加速度)/1000+1650kN(鉆壓)=2194.56kN。

扭矩一般要求實(shí)際工作拉力不超過(guò)鉆機(jī)設(shè)計(jì)最大提升力的80%，扭矩不超過(guò)設(shè)計(jì)最大扭矩的80%。在本例中BMC500型反井鉆機(jī)最大拉力為3000kN，實(shí)際工作拉力/最大拉力比是73%，BMC500型反井鉆機(jī)滿足工程要求。

3.3 施工程序及方法

先從豎井水平面由上向下鉆進(jìn)Φ350mm導(dǎo)孔，貫通后，再在下水平面接擴(kuò)孔鉆頭，由下向上擴(kuò)孔，擴(kuò)孔直徑Φ2m。施工步驟為：作業(yè)平臺(tái)的施工→反井鉆機(jī)基礎(chǔ)及循環(huán)水池的施工→安放干凈油筒配小潛水泵做主機(jī)冷卻循環(huán)水→安裝反井鉆機(jī)，并進(jìn)行調(diào)試→由上向下鉆進(jìn)Φ350mm導(dǎo)孔→導(dǎo)孔貫通后，拆掉導(dǎo)孔鉆頭，接上Φ2m擴(kuò)孔鉆頭，由下向上進(jìn)行擴(kuò)孔施工→拆除鉆機(jī)并做好防護(hù)。

施工準(zhǔn)備：

1)施工場(chǎng)地：反井施工場(chǎng)地為地面施工主要場(chǎng)所，需要按設(shè)計(jì)擺放操作系統(tǒng)，循環(huán)洗井系統(tǒng)，鉆具等，因此場(chǎng)地不能<30m×25m，場(chǎng)地混凝土硬化，周圍設(shè)置圍擋。

2)道路：進(jìn)場(chǎng)道路需滿足30t運(yùn)輸設(shè)備及30t吊裝設(shè)備通行、工作需求。

3)供電：因現(xiàn)場(chǎng)條件制約，本工程4個(gè)豎井現(xiàn)場(chǎng)施工均采用自發(fā)電施工，配置2臺(tái)300kw柴油發(fā)電機(jī)，并設(shè)置發(fā)電機(jī)放置平臺(tái)。

4)設(shè)備運(yùn)輸及吊裝：BMC500型反井鉆機(jī)主機(jī)重量為30t，且體積較大，因此需要30t以上吊裝設(shè)備從運(yùn)輸車輛提放至基礎(chǔ)上。其他設(shè)備需要30t以上吊車進(jìn)行吊裝。

5)供電：鉆機(jī)額定功率為287.6kW，泥漿泵功率為185kW，要求供電功率500kW；電壓等級(jí)為380V，電源頻率為50Hz。

6)供水：供水管路接至施工現(xiàn)場(chǎng)。使用≥100mm供水專用管路，水量≥15-20m3/h。

7)照明：反井鉆機(jī)為連續(xù)作業(yè)，為保證夜間正常施工，在鉆機(jī)、開(kāi)關(guān)柜、循環(huán)池等位置分別設(shè)置≥200W的照明燈，并作防水保護(hù)。

4 工期計(jì)劃

地表施工場(chǎng)地交付使用后，根據(jù)BMC500型反井鉆機(jī)施工工藝流程及鉆機(jī)功率，豎井工序進(jìn)度計(jì)劃如表4所示。

表4 豎井工序進(jìn)度計(jì)劃表

依據(jù)各豎井設(shè)計(jì)概況、表4-1計(jì)劃工期以及年施工進(jìn)度計(jì)劃，得出1#、2#、3#、4#豎井施工進(jìn)度計(jì)劃如表5所示。

表5 各豎井進(jìn)度計(jì)劃表

5 資源配置

5.1 勞動(dòng)力配置

本工程為典型反井施工工程，配備施工人員共計(jì)9人，下設(shè)機(jī)長(zhǎng)1人，負(fù)責(zé)日常的生產(chǎn)及管理工作，安全員、質(zhì)量員各1人，技術(shù)工人6人，分2班24小時(shí)連續(xù)施工。鉆機(jī)施工每班3人。其中：操作工一名，負(fù)責(zé)本班內(nèi)鉆機(jī)操作、運(yùn)轉(zhuǎn)。輔助工兩名，負(fù)責(zé)本班內(nèi)運(yùn)送鉆桿、系統(tǒng)維護(hù)等工作。

5.2 設(shè)備配置

單個(gè)豎井設(shè)備配置表如表6所示。

表6 單個(gè)豎井設(shè)備配置表

6 結(jié) 語(yǔ)

大伙房水庫(kù)輸水一期工程于2009年年底完成了通水驗(yàn)收，目前工程已經(jīng)給遼寧中部六成市供水，施工單位采用的增加通風(fēng)豎井方案取得了成功，為工程按期通水奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。