關河泵站調壓井施工方案

王 波

（山西省東山供水工程建設管理局 山西太原 030002）

1 工程概況

山西大水網東山供水工程關河泵站為豎井式泵站，泵站設計取水量2 266萬m3/年，5臺單機流量0.68m3/s水泵并聯(lián)運行，水泵單機容量為3臺1250kW和2臺900 kW，總裝機5 550 kW。泵站主要建筑物包括主廠房、變電站、隧洞、調壓井、出水鋼管等。

1#隧洞位于泵站出水口920 m，全長301 m，調壓井位于1#隧洞中間位置，距隧洞進口133 m，為高45.4 m，半徑4.7 m的圓形豎井，地面以下37.4 m，地面以上8 m?；炷烈r砌完成后，井筒半徑為4.0 m。

調壓井地層巖性為第四系中更新洪積（Q2pl）低液限黏土，淡紅、棕色、稍濕、硬塑，結構較密實，含鈣質結核。圍巖厚度2～36 m，局部地段夾級配不良砂、卵石混合土層透鏡體，無地下水影響，圍巖土體極不穩(wěn)定，圍巖類別為V類，應及時進行支護和襯砌。調壓井橫斷面見圖1。

圖1 調壓井橫斷面圖

2 施工方案

2.1 超前管棚施工

調壓井土方開挖采用自上而下開挖，開挖前先進行超前管棚施工。先采用反循環(huán)型鉆機沿開挖邊線外1.0 m一周布置鉆孔，孔深38.4 m，孔間距50 cm，鉆孔過程中采用紅黏土進行固壁，防止?？?。鉆孔完成后及時打超前管棚，超前管棚采用單根長3 m，直徑Φ78 mm的無縫鋼管，鋼管上梅花型布置間距10 cm的注漿孔，逐根焊接后打入鉆孔內，超前管棚深入長度控制在調壓井下部隧洞的頂高程以上，地面以上外露30 cm用作注漿。超前管棚施工完成后進行管棚注漿，以提高周邊開挖土質的密實性和穩(wěn)定性。注漿設備采用SYB60/5型注漿泵，注漿壓力控制在0.1～0.3 MPa。

2.2 導井施工

下部隧洞開挖至調壓井位置時做好一次支護后停止施工，導井在隧洞內位置預留在開挖掌子面頂部，采用反循環(huán)型鉆機鉆孔，鉆至和下部隧洞垂直聯(lián)通。為了后期開挖設備在井內活動方便，導井直徑設為1.2 m，布置在調壓井內距井壁1.5～2.0 m的位置。

2.3 調壓井土方開挖

為了防止施工過程中破壞井口，首先在調壓井口沿開挖邊線修筑寬0.5 m、高0.5 m的混凝土鎖口，再采用0.3 m3小型挖掘機配合人工從地面自上而下分層進行土方開挖，開挖土料通過導井倒入下部隧洞開挖掌子面，再通過扒渣機配合農用車通過開挖完成的隧洞運輸至洞外棄渣場。井壁周邊至導井口應有適當坡度，便于扒渣。調壓井施工示意圖見圖2。

圖2 調壓井施工示意圖

2.4 混凝土一次噴護

按照設計要求，每開挖0.8 m深采用普通18#工字鋼進行鋼拱架支撐，Φ8鋼筋網150 mm×150 mm掛網噴20 cm厚C20混凝土，并打入土釘加固。土釘為長2.5 m的Φ48普通鋼管，深入土體2.3 m，排距0.8 m，梅花型布置，環(huán)向間距1.0 m，采用YT28型氣腿式鉆機打入土體內。

2.5 混凝土襯砌

調壓井開挖及一次支護全部完成后，為了避免和隧洞交叉施工，待完成剩余的隧洞開挖后，從隧洞內自下而上進行調壓井混凝土二次襯砌。

鋼筋按設計要求在加工場加工完成后，農用車運至調壓井口，采用50 t汽吊吊至襯砌工作面。豎向鋼筋采用直螺紋套筒連接，環(huán)向鋼筋采用焊接連接。

模板采用長1.5 m，寬0.6 m的弧形定型組合鋼模板，背面橫向和豎向均采用18#工字鋼支撐加固，四周邊沿采用14#槽鋼支撐并打孔，拼裝采用螺栓連接，內拉支撐固定，50 t汽吊配合安裝。

混凝土采用商品混凝土，澆筑坍落度控制在7～9cm，配合比采用二級配，混凝土灌車運輸，長臂輸送泵輸送混凝土經溜筒漏斗入倉，四周均勻上升，平鋪法分層澆筑，每層厚度不大于40 cm，人工平倉振搗。每層混凝土襯砌厚度為2.0 m，各層之間施工縫采寬30 cm，厚1.0 mm紫銅止水為防水，建基面做好人工鑿毛。

3 安全施工措施

1）在調壓井口修筑混凝土鎖口，并在周圍修建排水溝、截水溝，防止雨季地表水流入井內。在井口邊設置1.4 m高的防護欄，0.35 m高的擋腳板。

2）調壓井口設置檢驗合格的電動葫蘆吊籃上下人員，井內設置爬梯，作為停電應急使用。提升設備和鋼絲繩按照《水利水電工程施工通用安全技術規(guī)程》的有關規(guī)定執(zhí)行，定期進行檢查、保養(yǎng)、維修、更換。

3）每層開挖完成后必須認真處理浮石和井壁。導井被堵塞時，嚴禁在導井口位置或導井內處理，防止石渣墜落砸傷。

4）吊車應配有專門司機和信號員，其他人員不得隨便指揮和操作。

5）調壓井和平洞貫通后，嚴禁調壓井和平洞同時施工。調壓井施工時，底部嚴禁站人，并在調壓井底部設置防護網或防護棚，避免墜物砸傷。

4 進度、投資和安全分析

4.1 進度方面

原設計方案超前管棚，每2.0 m打一環(huán)，每環(huán)耗時2 d，累計耗時40 d，且工序銜接、原材料入場、施工設備更換、施工人員輪換等將耗費更多時間。本方案實際超前管棚（注漿）施工共25 d完成，且一次施工完成，節(jié)省工序銜接時間。

施工單位投標原施工方案中，出渣方式采用調壓井內0.3 m3小型挖掘機裝開挖料入吊罐料斗中，通過井口10 t門機吊至井外自卸汽車，再運至棄渣場。實際本施工方案出渣方式變?yōu)椋合却蛑睆?.2 m的導洞，再自上而下采用小挖掘機配合人員進行開挖，通過導洞倒入下部平洞，平洞內采用扒渣機和農用汽車運至洞外棄渣場。

采用門機吊罐出渣，每罐吊運速度為15 min，每罐運輸量為1.5 m3，每天出渣約60 m3，且吊罐出渣與土方開挖不能同時進行，每一個循環(huán)1.2 m的土方開挖及一次支護工期需要2 d。本方案出渣方式采用導洞和平洞出渣，實際施工強度為完成一個循環(huán)1.2 m的土方開挖及一次支護需要1 d，較原投標出渣方案節(jié)省約一半時間。

4.2 投資方面

原設計中，超前管棚每2.0 m高打一環(huán)，環(huán)向間距0.5 m，每環(huán)共57根，每根長3.0 m，共需1 160根，長3 480 m。實際施工中，采用本施工方案從地面自上而下一次性鉆孔打進，深入地下38.4 m，間距0.5 m，共57個鉆孔需無縫鋼管約2 050 m，比原設計少1 274 m長，節(jié)省超前管棚支護（灌漿）投資約35萬元。本出渣方案省去調壓井口門機、鋼絲繩和吊罐等吊裝設備，減少門機司機、信號員等特種作業(yè)人員，減少施工資源投入。

4.3 安全方面

門機、吊罐、鋼絲繩等吊裝設備的投入，既增加施工資源投入，又增加起重運輸方面的安全生產危險源，且多一道施工工序，就多一個安全隱患。

綜上所述，本施工方案在工期上節(jié)省了每道工序的超前管棚施工時間和吊罐出渣時開挖等待時間；在投資上節(jié)省了管棚鋼管材料費，且減少了門機、吊罐、門機操作人員、人工開挖人員等的投入；在安全方面，減少了吊裝設備、鋼絲繩等危險源，避免了安全事故的發(fā)生。

5 結束語

本文從調壓井工程項目的超前管棚、導井、土方開挖、一次支護和混凝土二次襯砌等各道施工工序，詳細介紹了調壓井的實際施工方案，并重點通過超前管棚施工和出渣方式的施工方案與常規(guī)的設計施工方案進行比較，總結出了進度快、投資少、安全隱患少的調壓井施工方案。