東山供水工程9-1#豎井施工技術(shù)分析

李旭鋒

（山西省東山供水工程建設(shè)管理局 山西太原 030000）

1 工程概況

2 工程地質(zhì)情況概述

設(shè)計(jì)地質(zhì)資料顯示地質(zhì)為低液限黏土和粉細(xì)砂，地下水位線在井深10.6～9.6 m 之間，在施工開挖至井深9.5 m 深時(shí)地質(zhì)地層巖性為砂質(zhì)低液限黏土，褐紅色，硬塑，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，砂為粉細(xì)砂，并出現(xiàn)地下水，形成流砂。經(jīng)勘探發(fā)現(xiàn)，此砂土夾層埋深在3 m 左右。此地質(zhì)變化給施工造成很大的影響，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度，并存在嚴(yán)重的安全隱患。經(jīng)分析研究，此流砂層段地質(zhì)條件下采用沉井法進(jìn)行施工。

3 流砂層段施工方案

3.1 開挖支護(hù)施工方案

9-1#豎井流砂層段開挖采用沉井法施工，利用5 mm 厚50 cm 高鋼板做井筒井壁，18#工字鋼做井筒支撐和加勁環(huán)，形成沉井法所用鋼井筒，每環(huán)井筒高度50 cm。井筒沉降至設(shè)計(jì)高程后，進(jìn)行灌漿管安裝，灌漿管垂直井筒井壁水平安裝，長(zhǎng)度1.5 m，水平間距0.8 m，上下層距0.5 m，梅花形布置，遇特殊地質(zhì)條件時(shí)灌漿管長(zhǎng)度、間距可適當(dāng)調(diào)整。完成灌漿管安裝后進(jìn)行C20 掛網(wǎng)混凝土噴護(hù)。噴護(hù)完成后進(jìn)行灌漿施工，灌漿從下往上依次進(jìn)行，對(duì)井壁進(jìn)行回填和加固，灌漿完成后將在井壁外側(cè)形成一圈擋水帷幕，以阻擋水流，為后續(xù)開挖施工創(chuàng)造良好的施工條件。

3.2 開挖支護(hù)施工方法

3.2.1 開挖及井筒下沉

1）沉井法施工時(shí)，第一層先開挖80 cm 深，人工輔助小挖機(jī)進(jìn)行，開挖完成后，進(jìn)行井筒安裝。安裝井筒時(shí)先進(jìn)行工字鋼安裝，工字鋼安裝取消螺栓連接板，采取直接對(duì)焊，方法同設(shè)計(jì)工字鋼對(duì)接施工方法。工字鋼安裝完成后進(jìn)行調(diào)整整平，隨后安裝鋼板。第一圈鋼板安裝時(shí)鋼板底與工字鋼腿底部在同一高程平面上，焊接全部滿焊，鋼板之間對(duì)接焊接前先進(jìn)行鋼板調(diào)平，接縫寬度不超過(guò)5 mm，調(diào)整符合要求后進(jìn)行焊接，焊接過(guò)程中隨時(shí)注意觀測(cè)變化，如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)位或者接縫變寬要及時(shí)處理，不得有氣孔夾渣。

2）底部工字鋼和鋼板焊接好后，即可進(jìn)行此環(huán)上部工字鋼安裝，安裝前先安裝支撐腿，支撐腿形式見圖1，支撐腿底部焊接在底部工字鋼腰板中線上，焊接鉛直。焊接好后吊裝上部工字鋼（上部工字鋼吊裝時(shí)和下部工字鋼接縫錯(cuò)開），鋼板伸入上部工字鋼腿高的一半（預(yù)留上一層鋼板安裝空間），測(cè)量測(cè)放調(diào)整到位后和支撐腿進(jìn)行焊接，完成后進(jìn)行此環(huán)井筒上部工字鋼和鋼板的焊接，焊接要求同上。完成上部工字鋼和鋼板的焊接后，進(jìn)行工字鋼聯(lián)系筋的焊接，聯(lián)系筋焊接間距1 m 環(huán)形布置，聯(lián)系筋伸入上下工字鋼整個(gè)腿高，焊接聯(lián)系筋時(shí)，鋼筋兩側(cè)全部進(jìn)行滿焊，聯(lián)系筋務(wù)必鉛直，焊接牢固。

圖1 支撐腿示意圖

3）完成一環(huán)井筒制作后，開始進(jìn)行下層開挖，以后每層開挖深度均為50 cm，開挖分兩次進(jìn)行，開挖時(shí)采用挖機(jī)先進(jìn)行井壁四周1 m 范圍內(nèi)開挖，第一次開挖深度50 cm（考慮到砂與水會(huì)形成流砂回填開挖的溝槽），開挖要求對(duì)稱，開挖順序如圖2所示。完成后人工進(jìn)行井筒底部砂開挖，開挖同樣對(duì)稱開挖，每次開挖深度10 cm，井筒因自重隨開挖逐漸下沉，第一次開挖井筒下沉25 cm，完成后及時(shí)對(duì)井筒進(jìn)行校核，及時(shí)調(diào)整井筒偏移。第二次開挖同樣先開挖井筒四周1 m 范圍內(nèi)土體，挖深同樣為50 cm（考慮到流砂回填和上層開挖回填的砂）至本次沉井下沉高程，開挖方法同第一次開挖，直至井筒沉降至設(shè)計(jì)下沉高程，此次開挖嚴(yán)格控制開挖深度，不能超挖。待井筒沉下之后，達(dá)到設(shè)計(jì)下沉高程，進(jìn)行井筒偏移校核，及時(shí)調(diào)整井筒偏移，井筒偏移量控制在±3 cm 以內(nèi)。完成沉井后再利用小挖機(jī)進(jìn)行中間大部砂土開挖。完成后進(jìn)行下一環(huán)井筒安裝，進(jìn)入下一施工循環(huán)。以后依此類推，進(jìn)行開挖支護(hù)施工。對(duì)稱開挖順序圖見圖2。

圖2 對(duì)稱開挖順序圖及開挖時(shí)井底排水示意圖

4）根據(jù)勘探所知，此流砂地質(zhì)段埋深在3 m 左右，沉井法施工時(shí)，井筒伸入上下黏土層長(zhǎng)度不少于50 cm。沉井法施工完成后，井筒底部鉆孔打水平土釘，井筒頂部上部鋼拱架和上層鋼拱架之間設(shè)置Φ25聯(lián)系筋，聯(lián)系筋間距50 cm 環(huán)向布置。

在群體互動(dòng)中，主體的行動(dòng)選擇受其心智意向或內(nèi)源性偏好變化所影響。如果不同主體的心智意向和客觀行動(dòng)無(wú)差別地一致，主體之間不存在利益沖突和博弈，就不會(huì)產(chǎn)生行動(dòng)悖境。如果主體的聯(lián)合行動(dòng)以自身利益為前提，因自身的不穩(wěn)定性，聯(lián)合會(huì)隨著主體利益的變更而瓦解，主體關(guān)系由合作演變成敵對(duì)，這種意向關(guān)系下的社會(huì)行動(dòng)中就會(huì)出現(xiàn)悖境。也就是說(shuō)，在不以集體理性行動(dòng)為意向關(guān)系的互動(dòng)行動(dòng)中，群體行動(dòng)只是個(gè)體行動(dòng)的媾和，因?yàn)橹黧w之間的利益可能存在沖突，主體的理性選擇會(huì)出現(xiàn)悖境。每個(gè)個(gè)體都從意圖的最優(yōu)選擇出發(fā)，要么產(chǎn)生非意圖后果，要么產(chǎn)生非最優(yōu)結(jié)果，這是一種客觀行動(dòng)悖境。

3.2.2 施工排水

此流砂層地質(zhì)段施工排水采用設(shè)置集水坑收集地下滲水，水泵抽排的方式進(jìn)行。井筒安裝時(shí)排水系統(tǒng)設(shè)置及布置形式如圖3所示，排水溝沿井壁開挖面向中心50 cm 開挖一周排水溝，溝寬50 cm，設(shè)置集水坑，集水坑和排水溝貫通。開挖時(shí)排水利用開挖周邊砂土?xí)r形成的溝槽并結(jié)合集水坑進(jìn)行抽排，布置形式也如圖3所示，溝槽外側(cè)距開挖面50 cm，溝寬1 m，集水井尺寸不變，進(jìn)行集中抽排。

圖3 井筒安裝時(shí)井底排水示意圖

3.2.3 噴護(hù)

在沉井井筒沉降至設(shè)計(jì)高程后，進(jìn)行灌漿管安裝，完成后進(jìn)行C20 混凝土噴護(hù)施工，噴護(hù)前進(jìn)行鋼筋網(wǎng)掛設(shè)，井筒內(nèi)側(cè)工字鋼之間設(shè)Φ25 聯(lián)系筋，間距1 m 環(huán)形布置，鋼筋長(zhǎng)度為沉井井筒高度，使井筒從上至下連為一體，聯(lián)系筋與每層工字鋼必須雙面焊接牢固，縱向布設(shè)Φ8 鋼筋，間距0.15 m，兩榀工字鋼之間橫向布設(shè)兩圈Φ12 鋼筋，鋼筋間距15 cm。噴混凝土同樣采用C20 混凝土，噴射厚度為0.2 m，噴射至設(shè)計(jì)噴護(hù)面，作為永久支護(hù)。

3.2.4 灌漿

1）灌漿孔布置

對(duì)此流沙層段施工采取灌漿的方法進(jìn)行回填加固和阻水，井筒沉降施工完成后，開始安裝灌漿管。根據(jù)初步地質(zhì)勘探顯示，此流砂層段地質(zhì)情況大致分兩層，上層為細(xì)砂層，屬沉積砂，密度大，厚度在1.2～2 m不等，下層為鵝卵石層，厚度在0.8～1 m 左右。根據(jù)此地質(zhì)情況，灌漿管布置形式在底部鵝卵石層段為：水平間距0.8 m，上下層距0.5 m，灌漿管總長(zhǎng)度1.5 m（其中1 m 做花管處理），梅花形布置；上部砂層段為水平間距2.0 m，上下層距0.5 m，灌漿管總長(zhǎng)度1.5 m（其中1 m 做花管處理），具體見圖4和圖5。灌漿依據(jù)規(guī)范《水工建筑物水泥灌漿水工技術(shù)規(guī)范》（SL62-94）進(jìn)行質(zhì)量控制。灌漿漿液采用純水泥漿液，灌漿管為Φ42 鋼管。灌漿管及其布設(shè)見圖4、圖5。

2）灌漿施工

（1）灌漿分段和分序方法

灌漿孔按先下后上，逐序加密的原則進(jìn)行灌漿分序?？孜环中蚋鶕?jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行，分兩次序或三次序進(jìn)行。灌漿結(jié)束后，將孔口閘閥關(guān)閉，待漿液凝固后，再解除閉漿裝置。前序孔凝結(jié)1 天以上再施工后序孔。

圖4 灌漿管結(jié)構(gòu)圖

圖5 灌漿管布設(shè)示意圖

（2）主要施工方法

①鉆孔

回填灌漿鉆孔采用氣腿式鉆機(jī)鉆孔，鉆至設(shè)計(jì)孔深。灌漿孔分二序施工。鉆孔施工時(shí)每個(gè)灌漿段內(nèi)的同序孔一次完成。

②灌漿

灌漿采用全孔純壓式灌漿。施工時(shí)每個(gè)灌漿段內(nèi)的同序次孔一次鉆出，然后由低位孔開始灌漿，即將最低的第一個(gè)孔作為進(jìn)漿孔，臨近的孔作為排水、排氣用，待其排出最稠一級(jí)漿液后立即將它堵塞，再改換進(jìn)漿孔，從低向高推進(jìn)直至全序孔灌到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為止。

根據(jù)施工進(jìn)度和灌漿孔分布情況，灌漿也可采用單灌法，即按孔序排列依次在規(guī)定的壓力下，灌漿孔停止吸漿時(shí)，繼續(xù)灌注5 min 即結(jié)束本孔灌漿。

③灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在規(guī)定壓力下，灌漿孔停止吸漿后繼續(xù)灌注5 min即結(jié)束灌漿。

④閉漿和封孔

灌漿結(jié)束后將孔口閘閥關(guān)閉進(jìn)行閉漿待凝，待凝時(shí)間不少于24 h 或按工程師指示的時(shí)間控制。閉漿結(jié)束后，采用濃漿將全孔封堵密實(shí)、抹平，最后割除露出表面的埋管。

4 結(jié)論

綜上所述，東山供水工程9-1#支洞豎井流砂地質(zhì)條件下開挖支護(hù)施工技術(shù)在工程中取得了很好的效果，進(jìn)一步確保了工程的安全、質(zhì)量和進(jìn)度，成功解決了流砂等不良地質(zhì)條件下的技術(shù)難題，但由于不同的地質(zhì)條件施工環(huán)境工期要求等因素影響，所采用的施工技術(shù)也有所不同，在工程中要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)一步優(yōu)化施工技術(shù)，從而提高技術(shù)水平，保證工程質(zhì)量。