淺析水利工程豎井施工技術(shù)

張生林

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730000）

1 工程概況

泉州市惠女至菱溪黃塘引調(diào)水工程C2A 標(biāo)段輸水隧洞輸水線路總長9.8 km，共有4 個(gè)工作區(qū)，3條支洞和1 條豎井。豎井位于泉州市泉港區(qū)國有筆架山林場，工程位置為輸水隧洞樁號(hào)ZL16+920 處，由于該區(qū)域支洞征地條件達(dá)不到，故在該區(qū)域空曠平地處設(shè)置豎井一個(gè)，用作隧洞上下游開挖的出渣垂直運(yùn)輸通道。豎井工作區(qū)上游洞挖任務(wù)為4.6 km，下游為2.2 km。該豎井深度182.52 m，斷面采用圓形斷面，開挖斷面半徑3.15 m，襯砌厚度0.4 m，采用隨開挖隨支護(hù)原則，在圍巖破碎區(qū)域隨機(jī)設(shè)置錨桿支護(hù)，間距1.5 m，梅花型布置，深度3 m[1]。

2 施工方法

2.1 豎井結(jié)構(gòu)

豎井井口設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土鎖口圈梁，井身隨開挖、隨襯砌。豎井井身采用手風(fēng)鉆鉆孔，石渣由抓巖機(jī)配合人工裝渣，然后由渣桶吊運(yùn)至豎井口平臺(tái)卸渣，再由挖掘機(jī)配自卸汽車出渣。井身襯砌混凝土采用豎井滑模自上而下、緊跟開挖進(jìn)行襯砌施工?；炷劣涩F(xiàn)場拌制，由機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)輸至井口，經(jīng)負(fù)壓溜筒輸送至澆筑部位，附著式振搗器振搗密實(shí)。

2.2 豎井設(shè)備及輔助系統(tǒng)

豎井主要由井架和絞車組成，配套提升卷揚(yáng)機(jī)組和其他設(shè)備，豎井井筒內(nèi)布置一套提升系統(tǒng)，2 個(gè)3 m3吊桶，1 臺(tái)HZ-6 型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)，一趟壓風(fēng)管，一趟安全梯，一趟￠600 膠質(zhì)風(fēng)筒，風(fēng)筒及壓風(fēng)管采用井壁吊掛。豎井設(shè)備平面布置如圖1 所示。

2.3 豎井設(shè)備選型和安全計(jì)算

根據(jù)井身技術(shù)狀況，選用IIIG 型鋼管井架，溜渣槽傾角為38°～40°，該型井架的有關(guān)參數(shù)如表1 所示。

表1 井架參數(shù)

圖1 豎井平面布置圖

2.3.1 主提升系統(tǒng)的選型計(jì)算 根據(jù)允許承載和實(shí)際荷載計(jì)算能滿足施工要求的數(shù)據(jù)。有關(guān)絞車的計(jì)算數(shù)據(jù)如下：提升鋼絲繩地面懸垂高度為25.970+0.3+1.5+0.63=28.4 m；鋼絲繩最大懸垂高度為H=180+28.4=208.4 m，取209 m；根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，提升機(jī)主軸中心至鋼絲繩懸垂點(diǎn)間距取b=40 m。

2.3.2 豎井懸吊鋼絲繩、穩(wěn)車、天輪選型 選用吊盤采3 繩懸吊，配套JZ-10/600A 穩(wěn)車3 臺(tái)，￠650 天輪6 個(gè)，其中3 個(gè)作導(dǎo)向用，金屬模板選用4.2 m 段高掘模板。

壓風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量計(jì)算如表2 所示。根據(jù)施工工藝和循環(huán)圖表，用風(fēng)量最大時(shí)為打眼，同時(shí)風(fēng)泵排煙。

3 豎井施工工藝流程

豎井施工工藝流程如圖2 所示。

4 豎井開挖和襯砌施工

4.1 井身開挖

豎井井身正式施工之前在井口處設(shè)立型號(hào)為IIIG 的井架當(dāng)做提升設(shè)施，以鋼板或者型鋼為材料制作2 個(gè)容量為3 m3的吊桶，用來裝卸廢渣；運(yùn)用人力掘進(jìn)方式，石方依據(jù)巖層狀況可運(yùn)用人力風(fēng)鎬鑿?fù)诘姆椒ǎ绻龅接捕容^強(qiáng)的巖石，運(yùn)用爆破的方法清除，循環(huán)進(jìn)尺的距離為2 m，每個(gè)工作日完成兩個(gè)循環(huán)；土石方用型號(hào)為IIIG 的井架輔以裝碴筒運(yùn)輸?shù)骄谔?，然后依托座鉤完成翻渣作業(yè)，地表用汽車或者鏟車出渣，使用裝載機(jī)輔以具有自卸功能的汽車運(yùn)輸?shù)教崆按_定好的棄土場；每挖進(jìn)1 m 都要采用恰當(dāng)?shù)呐e措對(duì)井壁進(jìn)行保護(hù)，若井壁層的穩(wěn)固性不佳，應(yīng)當(dāng)減短護(hù)臂分節(jié)的距離，將護(hù)臂的高度調(diào)節(jié)為50 cm，如有需要，應(yīng)當(dāng)使用加厚型的護(hù)壁鋼筋，保證工程作業(yè)的安全；變頻機(jī)、抽水機(jī)、潛水泵完成排水作業(yè)；當(dāng)豎井掘進(jìn)距離超過15 m 之后應(yīng)在井口處配置鼓風(fēng)機(jī)，依托軟風(fēng)管實(shí)現(xiàn)井內(nèi)通風(fēng)；一邊施工一邊觀察且繪制周圍巖石情況，及時(shí)剖析巖層的穩(wěn)固性，繪制地質(zhì)柱狀圖，確保作業(yè)安全。

表2 壓風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量計(jì)算

圖2 豎井施工工藝流程

4.2 豎井二襯施工工藝流程

運(yùn)用YJM-4.2 m 將金屬模板砌壁向下移動(dòng)，模板利用穩(wěn)車進(jìn)行懸吊，砼依托井口處的集中攪拌站制作完成，然后進(jìn)入倉內(nèi)，進(jìn)入倉內(nèi)的砼依托風(fēng)動(dòng)插入型振動(dòng)棒進(jìn)行振搗。

4.2.1 模板系統(tǒng) 模板系統(tǒng)主要由提升架、圍圈、模板、輻射梁等組成。其中模板包括2 種類型：特種模板和組合鋼模。圍圈的功能是幫助固定模板承擔(dān)橫向與縱向的負(fù)載，把荷載其分散到提升架與輻射梁等處。圍圈運(yùn)用角鋼桁架型架構(gòu)，斷面的規(guī)格是90 cm×50 cm。輻射梁混凝土側(cè)面的荷載大多依托圍圈分散至輻射梁處，由4 根以對(duì)稱方式布設(shè)的輻射梁承擔(dān)砼側(cè)面的壓力。提升架主要由鋪板與橫梁構(gòu)成，周邊設(shè)置欄桿，在混凝土澆灌時(shí)使用[2]。

4.2.2 操作平臺(tái)系統(tǒng) 該系統(tǒng)由上端的受力料平臺(tái)、中心位置的操作平臺(tái)和下端的抹面平臺(tái)構(gòu)成。受力料平臺(tái)包括梁、鋪板、立柱3 個(gè)部分。操作平臺(tái)主要使用木板制成，鋪裝到圍圈上，上端布設(shè)多種操作機(jī)器，是砼澆筑作業(yè)者的作業(yè)場地。抹面平臺(tái)在施工人員進(jìn)行澆灌時(shí)使用，主要包括護(hù)欄、吊桿、腳手板、橫梁等部分，上面調(diào)到圍圈的桁架上，寬度為0.72 m。

4.2.3 液壓滑升系統(tǒng) 該系統(tǒng)為滑膜上的動(dòng)力設(shè)施，主要包括油路、液壓千斤頂、控制臺(tái)、支撐桿等。爬桿是千斤頂向上爬升的通道，以型號(hào)為ф48×3.5 mm的鋼管制成，每根長度在3～6 m 左右，連接時(shí)同個(gè)高程上的接頭不低于25%，并且臨近支撐桿的接頭應(yīng)當(dāng)在不同位置，接頭的地方以絲牙連在一起。液壓千斤頂用穿心型楔塊千斤頂（QYD-60A），利用油壓實(shí)現(xiàn)油的供給與停止。液壓控制臺(tái)與油路系統(tǒng)用來供千斤頂運(yùn)行且確保千斤頂油壓滿足要求。液壓控制臺(tái)大致包括壓力表、電動(dòng)機(jī)、開關(guān)、溢流閥、油泵、換向閥等幾個(gè)部分。油路系統(tǒng)是將控制臺(tái)和千斤頂連在一起讓油液流動(dòng)的通道，大致包括針閥、管接頭、油管、分液器等部分[3]。

4.2.4 滑模型式及面板選擇 依據(jù)供水隧洞豎井確定斷面的大小，把滑模設(shè)定為桁架型，使用一套滑模完成豎井的澆灌，選擇桁架組裝型。為讓重量減小、費(fèi)用降低、功效提升，將小塊模板拼合為面板，面板厚度保持在3.5 mm 左右。

4.2.5 豎井滑模的安裝 依托豎井隔離平臺(tái)完成滑模的裝設(shè)，原料機(jī)械以懸吊的方式由井口運(yùn)輸?shù)狡脚_(tái)上。

5 安全管理

由于井架承擔(dān)了垂直運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)，存在工作面交叉施工的影響，應(yīng)該把控以下安全點(diǎn)：井口及時(shí)封閉，井內(nèi)建立工作平臺(tái)；日常檢查設(shè)備的制動(dòng)系統(tǒng)；做好操作間和工作面的信息傳遞工作；做好開挖和降水的準(zhǔn)備；備用電源要1 備1 用。