某水電站閘門井開挖支護(hù)技術(shù)

李璽

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

1 工程概況

某水電站下水庫(kù)泄洪放空洞布置在右岸，由導(dǎo)流洞改建而成。閘門井段位于樁號(hào)泄0+165.5-0+186.5 范圍內(nèi)，高程為EL668.5 m-EL720.0 m，對(duì)應(yīng)地表為山梁脊部。泄洪放空洞閘門豎井開挖高43.50 m（EL676.50 m～EL720.00 m），為矩形豎井結(jié)構(gòu)，斷面尺寸17.70 m×7.70 m，其中EL720.0～EL714.0 段圍巖類別為Ⅳ類；EL714.0～EL699.0 段圍巖類別為Ⅲ類；EL699.0～EL682.5 段圍巖類別為Ⅱ類；井底漸變段EL682.5～EL676.50 圍巖類別為Ⅱ類。支護(hù)采用錨桿Φ25，梅花型布置，間排距3 m，長(zhǎng)4.50 m，入巖4 m。噴混凝土厚10 cm，掛鋼筋網(wǎng)φ8@20 cm×20 cm。

2 施工布置及輔助設(shè)施

豎井施工作業(yè)之前，對(duì)豎井周圍進(jìn)行布置?？諌簷C(jī)房、材料棚、值班房等，并在值班房設(shè)置登記室，對(duì)井內(nèi)的施工作業(yè)人員及設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并要求所有人員進(jìn)出豎井必須先行登記。沿豎井鎖口混凝土外側(cè)布置一道防護(hù)欄桿，欄桿結(jié)構(gòu)見《臨邊安全防護(hù)欄桿結(jié)構(gòu)圖》。

2.1 道路布置

上壩道路及閘井明挖已形成通暢道路，施工設(shè)備可直接到達(dá)閘門井工作面，施工道路為：右岸上壩道路通過(guò)L2 路壩肩段、右岸沿河道路、L2道路與場(chǎng)外道路相接，交通條件良好。

閘門井下部出渣線路：閘門井施工主要通過(guò)溜渣井將爆破的石渣溜至泄洪放空洞閘門井底部平洞段，通過(guò)平洞段出渣至?xí)捍媪蠄?chǎng)（道路冰凍條件下可堆存到出口明渠外側(cè)，待天氣條件允許時(shí)，集中出渣）。

目前已進(jìn)入冬期施工，為保證行車安全，采取雪后人工配合反鏟及時(shí)清理積雪，避免道路凍冰，若結(jié)冰，采用反鏟配合裝載機(jī)除冰，必要時(shí)融雪劑，以確保道路的通行安全。

2.2 施工用風(fēng)

閘門井?dāng)U挖周邊光面爆破孔主要采用手風(fēng)鉆鉆孔，施工供風(fēng)在閘門井平臺(tái)施工布置一臺(tái)21 m3/min 電動(dòng)空壓機(jī)，設(shè)置儲(chǔ)氣罐以保證風(fēng)量和風(fēng)壓的穩(wěn)定，空壓機(jī)和儲(chǔ)氣罐之間設(shè)置鋼管，儲(chǔ)氣罐與作用面之間供風(fēng)管采用膠管。管路敷設(shè)應(yīng)考慮不妨礙后續(xù)工序施工和交通運(yùn)輸，并做好防炮措施。

供風(fēng)站布置在閘門井平臺(tái)右側(cè)，放置空壓機(jī)的地面要硬化，空壓機(jī)建立專用設(shè)備房，管路外側(cè)纏繞保溫材料，保溫材料采用發(fā)泡泡沫保溫材料包裹，供風(fēng)管路井口向下布置在巖壁上，采用膠管供風(fēng)。

導(dǎo)井鉆孔以及擴(kuò)挖主爆孔鉆孔所用的履帶式潛孔鉆為成套設(shè)備，鉆機(jī)自帶油動(dòng)空壓機(jī)，通過(guò)膠管供風(fēng)。

2.3 施工用水

閘門井施工主要在冬季寒冷條件下施工，負(fù)溫天氣下供水需要采用嚴(yán)格的保溫措施，為防止供水管路結(jié)冰，施工供水采用隨抽隨用，集中時(shí)間抽水，采用2 英寸水泵將河水引至閘井平臺(tái)布置的兩個(gè)水箱內(nèi)，利用水箱在井口平臺(tái)儲(chǔ)存。供水管路采用DN30 塑料管，每次抽水后，安排專門人員將管路內(nèi)水放空，將水泵從抽水點(diǎn)的水源內(nèi)提出來(lái)，防止將管路凍壞或堵塞。

過(guò)程中施工用水主要采用熱水，在鐵水箱底部采用煤炭加熱，水箱布置與閘門井保溫蓋距離5 m以上。水箱向作業(yè)面供水同樣采用DN30 塑料管，水箱規(guī)格為：1 個(gè)22 m3和10 m3鐵水箱。

2.4 施工用電

施工用電主要采用發(fā)電機(jī)發(fā)電，主要21 m3/min 空壓機(jī)供電，照明線路，注漿機(jī)用電、熱風(fēng)機(jī)用電、電焊機(jī)、噴錨機(jī)等，在閘井平臺(tái)布置一臺(tái)300 kW 和一臺(tái)50 kW 發(fā)電機(jī)，設(shè)置低壓開關(guān)柜，施工設(shè)備用電由此接出。閘井平臺(tái)各布置2個(gè)防震投光燈ZY8310 以供施工，為防止施工中突然停電，施工人員配置12～24 V手提應(yīng)急燈。

2.5 通訊

豎井?dāng)U挖時(shí)，井上井下的通訊通過(guò)對(duì)講機(jī)進(jìn)行聯(lián)系，現(xiàn)場(chǎng)配對(duì)講機(jī)10部。

3 閘門井開挖支護(hù)施工

3.1 閘門井施工規(guī)劃

泄洪放空洞閘門井施工，在下部平洞開挖結(jié)束后進(jìn)行，豎井采用先貫通導(dǎo)井，后全段面自上而下（正井）擴(kuò)挖的施工方法。

導(dǎo)井施工采用深孔爆破法，在上部（EL717.00 m 平臺(tái)）將孔深40.50 m的豎井導(dǎo)井爆破孔全部鉆孔完成，然后自下而上分段后退爆破成井，最終形成直徑3 m的溜渣導(dǎo)井。豎井?dāng)U挖在溜渣導(dǎo)井形成后開始，自上而下（正井法）分層進(jìn)行爆破開挖，3 m一個(gè)作業(yè)循環(huán)，翻渣采用50 t吊車將反鏟（PC120型）吊入豎井作業(yè)面，利用反鏟將爆破石渣翻入溜渣導(dǎo)井，出渣完成后利用吊車再將反鏟吊至井外，開始支護(hù)施工，支護(hù)施工時(shí)，采用格柵式頂蓋將導(dǎo)井封閉，保證人員在上部施工安全；出渣：采用ZL-50 裝載機(jī)在下部平洞段裝渣，裝載機(jī)端出洞口后，在泄槽段裝車，自卸汽車?yán)\(yùn)至?xí)捍媪蠄?chǎng)。

具體施工工藝流程為：豎井石方明挖（▽720.00 m 平臺(tái)修整）→鎖口段3 m開挖（EL717.00 m～EL720.00 m）→鎖口段支護(hù)→豎井導(dǎo)井開挖（EL717.00 m～EL676.50 m）→豎井導(dǎo)井?dāng)U挖（EL717.00 m～EL676.50 m）→豎井鉆爆擴(kuò)挖（周邊光面爆破，井底清渣→井身支護(hù)，循環(huán)施工至井底▽676.50 m高程）。

3.2 支護(hù)施工

豎井在開挖施工中，井壁的圍巖穩(wěn)定是安全施工的關(guān)鍵。圍巖由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及自然風(fēng)化等原因，本身節(jié)理切割，裂隙發(fā)育的現(xiàn)象較為普遍，加上爆破振動(dòng)破壞，井壁圍巖有可能成為不穩(wěn)定巖體。因此，豎井施工過(guò)程中，應(yīng)對(duì)豎井井壁進(jìn)行及時(shí)支護(hù)施工，每1 個(gè)擴(kuò)挖爆破循環(huán)后，應(yīng)立即進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)以確保施工安全。

對(duì)于裂隙面較大、存在斷層、巖石條件較大的情況，立即聯(lián)系業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)溝通是否增加隨機(jī)錨桿，保證開挖支護(hù)的安全。

3.3 錨桿施工

錨桿注漿采用“先注漿后插錨桿”的程序，采用YT-28型手風(fēng)鉆鉆孔，GZJB型液壓雙液注漿泵注漿。

3.3.1 材料

錨桿施工材料主要有：水泥、砂、水泥砂漿。

3.3.2 錨桿施工程序

錨桿施工程序?yàn)椋簻y(cè)量定孔位→鉆孔→清洗鉆孔→注漿→錨桿插入→孔口固定→孔口處理→檢測(cè)。

3.3.3 錨桿施工方法

3.3.3.1 測(cè)量定孔位根據(jù)施工圖布置的鉆孔位置進(jìn)行孔位測(cè)量定位，由技術(shù)人員和鉆工配合完成，按設(shè)計(jì)孔位用紅漆標(biāo)出。3.3.3.2 鉆孔

①采用手風(fēng)鉆鉆孔。其孔位誤差、孔深誤差、鉆孔偏差角度等按規(guī)范要求進(jìn)行控制。②錨桿孔按施工圖紙布置的鉆孔位置進(jìn)行，其孔位偏差應(yīng)不大于100 mm，孔深偏差值不大于50 mm。③鉆孔結(jié)束后，要進(jìn)行清洗鉆孔，將孔壁清理干凈后方可進(jìn)入下一道工序。

3.3.3.3 錨桿的注漿

①錨桿注漿的水泥砂漿配合比，水泥：砂，1：1～1：2（重量比）；水泥：水，1：0.38～1：0.45；在規(guī)定的范圍內(nèi)通過(guò)試驗(yàn)選定。②采用GZJB型液壓雙液注漿泵注漿，灌漿時(shí)，要注意從里往外注漿，直到鉆孔全部灌滿。

3.3.3.4 錨桿安裝

人工配合鉆機(jī)將加工好的錨桿插入孔內(nèi)，必要時(shí)用沖擊錘快速壓入。在砂漿凝固前，不得敲擊、碰撞和拉拔錨桿。

3.3.3.5 質(zhì)量檢查

砂漿錨桿注漿密實(shí)性檢測(cè)：?jiǎn)雾?xiàng)或單元工程的整體抽檢率宜不低于錨桿總數(shù)的10%，重要部位或重要功能的錨桿宜全部檢測(cè)。錨桿注漿密實(shí)度應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。

3.4 掛網(wǎng)支護(hù)

鋼筋網(wǎng)采用φ8 圓鋼，間、排距均為200 mm；鋼筋在材料堆放場(chǎng)內(nèi)調(diào)直，為便于運(yùn)輸，將鋼筋切斷，切斷長(zhǎng)度不宜小于5 m，吊車向閘門井施工作業(yè)面運(yùn)輸，施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，鋼筋網(wǎng)沿巖面鋪設(shè)，留出保護(hù)層，用焊接法把鋼筋網(wǎng)與錨桿連接在一起。

3.4.1 掛網(wǎng)施工工序

掛網(wǎng)施工工序?yàn)椋壕W(wǎng)片加工→掛網(wǎng)錨筋孔鉆孔→安裝錨筋→網(wǎng)片安裝→下一道工序。

3.4.2 持網(wǎng)支護(hù)施工

①在指定部位進(jìn)行噴射混凝土前布設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)的間距為200 mm×200 mm，鋼筋采用直徑為φ8 mm。②鋼筋現(xiàn)場(chǎng)加工。③為避免噴射混凝土過(guò)程中鋼筋網(wǎng)松動(dòng)移動(dòng)，采用短錨筋或已有錨桿焊接固定鋼筋網(wǎng)。

3.5 噴混凝土施工

初期支護(hù)噴射混凝土設(shè)計(jì)厚10 cm，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C20，噴射混凝土配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求、不發(fā)生管路堵塞、能向上噴射至設(shè)計(jì)厚度的要求。

3.5.1 施工機(jī)具

混凝土原料采用JSZ350 拌和機(jī)進(jìn)行拌和，噴混凝土采用GSP-D干濕兩用混凝土噴射機(jī)進(jìn)行，采用干噴法，施工供風(fēng)用閘門井平臺(tái)的21 m3電動(dòng)空壓機(jī)提供?？諌簷C(jī)及拌和機(jī)均搭設(shè)保溫棚。

3.5.2 噴射混凝土施工

為利于噴射混凝土與巖面之間的粘結(jié)，噴射混凝土施工前，用高壓風(fēng)將作業(yè)面的泥土、粉塵及浮渣等清理干凈，坡面清理經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行噴射混凝土施工。

混凝土拌合、運(yùn)輸、噴射：①噴射混凝土料在保溫棚內(nèi)拌制干料，按設(shè)計(jì)配比配料、拌料。②噴射施工應(yīng)自下而上分段進(jìn)行，噴射機(jī)人工將干拌料投入進(jìn)料斗，并加入水泥用量4%的速凝劑，持續(xù)投料，連續(xù)噴射。③噴混凝土采用干噴法，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，噴頭與受噴面應(yīng)盡量垂直，距離控制在約0.80 m，分層完成噴射混凝土，每一噴層噴4～5 cm 厚。④噴射分層和間歇時(shí)間：混凝土分層噴射時(shí)，后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進(jìn)行，但也不宜間隔過(guò)久。若終凝1—2 h 后再進(jìn)行噴射，應(yīng)用風(fēng)水清洗混凝土表面，以利層間結(jié)合。

3.5.3 養(yǎng)護(hù)

混凝土噴射完成后須保證豎井內(nèi)溫度≥5 ℃，防止混凝土受凍影響后期強(qiáng)度。利用布置的熱風(fēng)機(jī)持續(xù)對(duì)封閉的豎井進(jìn)行加熱，保證豎井溫度滿足規(guī)范要求。

4 安全保證措施

4.1 井口防護(hù)安全措施

①鎖口確保圍巖穩(wěn)定。采用在井口結(jié)構(gòu)支護(hù)線外設(shè)置現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行豎井鎖口。②上井口周圍設(shè)置不低于1.20 m的圍欄，并設(shè)置30 cm高的踢腳板，對(duì)井口周邊進(jìn)行封閉，以防止雜物掉入井內(nèi)。③上井口設(shè)專人24 h 監(jiān)護(hù)，同時(shí)設(shè)置施工警示牌或隔離帶，與施工無(wú)關(guān)人員不得靠近井口周邊施工區(qū)。④開挖面與支護(hù)面的距離小于3 m，以確保圍巖穩(wěn)定。⑤豎井施工盡可能避免立體作業(yè)。

4.2 開挖施工安全措施

①開挖導(dǎo)井和擴(kuò)挖時(shí)，應(yīng)及時(shí)出渣，不應(yīng)使石渣堆積致使下井口被堵塞。②一旦發(fā)生堵進(jìn)，首先應(yīng)查清堵塞段距下井口的高度，采取安全可靠的措施進(jìn)行疏通。施工人員不得從豎井下部進(jìn)入堵塞段工作面處理堵井。③扒渣人員必須系好安全帶或安全繩防止墜落；施工人員必須佩戴安全防護(hù)用品，照明充分。④對(duì)未支護(hù)的圍巖要每天進(jìn)行檢查清橇；擴(kuò)挖應(yīng)控制爆巖塊度，以防下渣時(shí)堵井，井下出渣時(shí)，必須將導(dǎo)井口封閉。⑤貫通前的幾排炮的施工方式，應(yīng)根據(jù)專門的安全措施進(jìn)行施工，最后的一排炮循環(huán)應(yīng)留渣支撐巖壁，以確保作業(yè)人員的安全。⑥下序鉆孔作業(yè)前要對(duì)未支護(hù)段井壁圍巖進(jìn)行檢查和安全處理，經(jīng)檢查確認(rèn)安全后，用防護(hù)蓋對(duì)導(dǎo)井口進(jìn)行封閉，同時(shí)對(duì)上部井口進(jìn)行封閉后，才能進(jìn)行鉆孔施工；鉆孔、裝藥結(jié)束后，實(shí)施起爆作業(yè)前，將導(dǎo)井防護(hù)珊拆除并運(yùn)至安全部位。

5 結(jié)語(yǔ)

文章以某水電站為例對(duì)閘門井開挖支護(hù)施工進(jìn)行詳細(xì)分析，施工過(guò)程嚴(yán)格按照施工程序進(jìn)行，保證施工材料質(zhì)量、嚴(yán)格施工安全保證措施，保證閘門井開挖支護(hù)施工質(zhì)量。開挖結(jié)束后，開挖質(zhì)量得到業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理一致好評(píng)，為以后在閘門井開挖支護(hù)施工積累了新的施工經(jīng)驗(yàn)。