通風(fēng)豎井塌孔處理施工措施探討

□王雷（遼寧省水利廳）

通風(fēng)豎井塌孔處理施工措施探討

□王雷（遼寧省水利廳）

反井鉆機(jī)在擴(kuò)孔施工遇到軟弱夾層或者圍巖破碎地帶時(shí)常常會(huì)伴隨著塌孔突發(fā)事故，發(fā)生塌孔一般處理方法是向塌方處灌漿，待圍巖固結(jié)后，繼續(xù)擴(kuò)孔，但此種方法由于注漿深度和效果不好控制，導(dǎo)致工期一般比較長(zhǎng)。文章介紹某一在建工程在擴(kuò)孔時(shí)距離地表還有10m左右時(shí)發(fā)生塌孔，針對(duì)此塌孔采用放坡開挖+混凝土回填的方式進(jìn)行施工，此方法便于施工、處理時(shí)間短，且混凝土換填地表軟弱巖層后能充分保證豎井成品質(zhì)量。

塌孔、放坡開挖、回填混凝土

1 工程概況

遼寧某輸水隧洞工程施工五標(biāo)主要位于遼寧省撫順市清原縣和鐵嶺開原市境內(nèi)，輸水隧洞長(zhǎng)35078.18m，樁號(hào)為95+806～130+884.18；為解決施工中通風(fēng)、出渣等問題，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；其中15#～17#支洞之間主洞全長(zhǎng)15562.96m，為保障洞內(nèi)空氣環(huán)境，解決各工作面長(zhǎng)距離隧洞通風(fēng)難問題，增設(shè)4個(gè)通風(fēng)豎井，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)境達(dá)到要求。各通風(fēng)豎井與主洞位置關(guān)系見圖1。

圖1 通風(fēng)豎井與主洞位置關(guān)系圖

其中3#通風(fēng)豎井位于16#主洞下游樁號(hào)106+000位置，總深度為164m，成洞直徑為2m，地表位于枸乃甸鄉(xiāng)西郊山溝，井口位置位于河灘地內(nèi)且緊鄰一條長(zhǎng)年流水的小河溝；豎井開挖采用反井鉆機(jī)成孔，于主洞內(nèi)采用大車出碴并運(yùn)碴至棄碴場(chǎng)內(nèi)。

2 塌孔情況及臨時(shí)處理措施

3#通風(fēng)豎井于2014年10月26日凌晨1：00發(fā)生塌孔，塌孔造成地面沉降，沉降面積約1602圓形，沉降深度2m。此時(shí)，反擴(kuò)豎井已完成154m，距離地表僅剩10m左右。塌孔還造成豎井底部風(fēng)室完全封堵，反井鉆機(jī)、泵站及部分鉆桿內(nèi)陷塌坑，豎井施工被迫暫停。

塌孔后承包人及時(shí)上報(bào)項(xiàng)目部，由項(xiàng)目經(jīng)理帶隊(duì)立即趕往現(xiàn)場(chǎng)指揮救援，塌孔范圍5m開外和底部風(fēng)室均設(shè)置警戒，并加強(qiáng)照明，設(shè)專人24h看守；為避免井身積水后清理底碴存在安全風(fēng)險(xiǎn)，立即配置水泵進(jìn)行抽水并安排專人24h看守水泵同時(shí)底部風(fēng)室立即開始扒渣[1]，扒出碴量合計(jì)約310m3，初步估計(jì)，目前井口鉆頭位置已被渣土封堵，鉆桿鉆頭被卡。

3 施工方案及方法

3.1 施工方案選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，承包人聯(lián)合北京中煤礦山工程有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人初步制定兩種施工方案，再從安全、經(jīng)濟(jì)、時(shí)間、資源配置等因素綜合確定最終施工方案，初步方案如下,方案一：保持鉆機(jī)姿態(tài)+地表注漿。固定鉆機(jī)，地表注漿固結(jié)下部軟巖后，利用鉆機(jī)可帶角度施工的特點(diǎn)，斜向上繼續(xù)完成剩余部分?jǐn)U挖成井。方案二：放坡開挖+混凝土回填。先利用地錨或鋼梁固定被卡鉆頭鉆桿，防止其墜落，斷開鉆桿和主機(jī)的連接，利用吊車將主機(jī)部分移走，之后采用大型挖機(jī)放坡開挖，被卡鉆頭松開后用吊車移走鋼梁和鉆桿鉆頭，繼續(xù)放坡開挖至成型井口后，采用吊車下放直徑為3m的鋼管（直徑大于井身直徑）密貼成型井口作為混凝土模板，回填混凝土，逐層向上，直至地面。

3.2 方案比選

3.2.1 方案一

優(yōu)點(diǎn)：避免對(duì)坍塌體造成二次擾動(dòng)，固結(jié)注漿后能改善井口圍巖條件。

缺點(diǎn)：施工時(shí)間長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，注漿深度和注漿效果難以控制。

3.2.2 方案二

優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)施，能保全設(shè)備，混凝土換填地表軟弱巖層，能充分保證豎井成品質(zhì)量和使用期限。

缺點(diǎn)：深基坑放坡開挖需擴(kuò)大臨時(shí)征地面積，增加抽水力度。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，以按照“最安全、最經(jīng)濟(jì)、最快速和最大程度減小損失”的原則，承包人采用第二種方案實(shí)施。

3.3 施工方法

按照第二種施工方案，塌孔處理施工順序：底渣積水處理→主機(jī)拆除→固定被卡鉆桿鉆頭→放坡開挖→渣土倒運(yùn)→底座鋼梁及被卡鉆桿鉆頭拆除→吊裝鋼管模板→回填混凝土→逐層滑模回填混凝土→井口防護(hù)。

3.3.1 底渣積水處理

采用PC220型挖掘機(jī)扒渣，50型裝載機(jī)配合自卸汽車出渣，保證井底不封堵和積水，同時(shí)增加水泵數(shù)量和功率，增大洞內(nèi)水泵抽排水能力。風(fēng)室靠主洞端利用渣堆作臨時(shí)擋護(hù)，防止墜物傷害。

3.3.2 主機(jī)拆除

由于鉆桿鉆頭卡死，必須將鉆桿與主機(jī)分離，將鉆機(jī)反轉(zhuǎn)，松開與主機(jī)連接的鉆桿（若不能松開第一節(jié)鉆桿，則必須采用氣焊切割斷開），之后采用70t吊車將主機(jī)部分移走，吊車進(jìn)場(chǎng)前要平整場(chǎng)地以滿足吊車支立的必要條件。

3.3.3 固定被卡鉆桿鉆頭

主機(jī)移走后，采用100t汽車吊固定底座鋼梁和被卡鉆桿鉆頭。

3.3.4 放坡開挖

采用PC220型挖掘機(jī)先挖出一條探洞，探明鉆頭下部塌體情況（包括范圍、深度等），再按照坍塌體深度和范圍確定放坡開挖范圍，由于該段圍巖無自穩(wěn)能力并伴有滲水，放坡開挖地面下0～10m應(yīng)≥1：1，地面下10～15m應(yīng)≥1：1.50，大面積開挖前，應(yīng)根據(jù)測(cè)算完成需擴(kuò)征的地界，并做好防護(hù)措施。

3.3.5 渣土倒運(yùn)

由于施工場(chǎng)地局限，放坡開挖出的渣土，采用裝載機(jī)配合自卸汽車倒運(yùn)至臨近的16#棄渣場(chǎng)，回填時(shí)再返回二次倒運(yùn)。

3.3.6 底座鋼梁及被卡鉆桿鉆頭拆除

當(dāng)開挖至被卡鉆桿鉆頭露出后，采用100t吊車將底座鋼梁連同鉆桿鉆頭一起吊出拆裝，開挖過程中，隨時(shí)注意鉆頭活動(dòng)情況，可增加必要的固定措施，防止二次擾動(dòng)使鉆桿鉆頭墜落。

3.3.7 吊裝鋼管模板

放坡開挖至硬巖段成井井口后，采用70t吊車將直徑的3m，高度≤1.50m的鋼管或混凝土管吊放置于井口，底部采用水泥砂漿密封。

3.3.8 回填混凝土

鋼管模板安裝到位后，采用混凝土罐車從16#洞拌和站運(yùn)輸C25混凝土至現(xiàn)場(chǎng)，利用長(zhǎng)溜槽一次澆注至鋼管模板頂部，采用75kW汽油發(fā)電機(jī)提供混凝土振搗用電。

3.3.9 逐層滑模回填混凝土

待初次澆注混凝土等強(qiáng)后，在混凝土平臺(tái)上支立滑模，按1～1.50m層高控制，逐層將混凝土澆注至地面。

3.3.10 井口防護(hù)

為保證地表井口處無物體墜落，于地面以上設(shè)置高3m，厚0.20m，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。

4 安全保證措施

建立健全安全生產(chǎn)保證體系,設(shè)立專職安全員,全面落實(shí)安全生產(chǎn)制度和規(guī)程[2]。

人員必須集中精力，鉆具需要立懸或擺放時(shí)，必須牢固墊穩(wěn)，塌體附近的機(jī)械設(shè)備加強(qiáng)穩(wěn)固，操縱崗位不得離人；放坡開挖必須嚴(yán)格按照合理的坡比進(jìn)行開挖，挖掘機(jī)要設(shè)合理站立平臺(tái)；井口操作開始前，必須通知井底作業(yè)人員，并在井底風(fēng)室兩端設(shè)置警戒，注意墜物。

5 結(jié)語

3#豎井塌孔處理共歷時(shí)18d，處理完成后洞內(nèi)通風(fēng)效果顯著改善，且豎井結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，未出現(xiàn)二次坍塌。事實(shí)證明放坡開挖結(jié)合混凝土回填不論是從工期還是從安全、經(jīng)濟(jì)角度考慮均做到了最優(yōu)。

[1]王克.青山嘴水庫泄洪隧洞豎井施工中塌方處理初探[J].四川水利發(fā)電，2008(2)：98-103.

[2]孫西振.旋挖鉆成孔在鉆孔灌注樁中的應(yīng)用[J].江淮水利科技，2014(2)：46-48.

（責(zé)任編輯：韋詩佳）

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