溪洛渡水电站左岸500m深出线竖井覆盖层段施工_溪洛渡水电站
时间：2019-03-31 03:19:57 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：溪洛渡水电站左岸1#竖井覆盖层深114m；2#竖井覆盖层深125m，地质结构自上而下主要为洪积层、冰水冰川堆积体、古滑坡堆积体。在覆盖层的开挖施工过程中由于地层不均一，土体自稳能力差，且土体中含有松软泥土、孤石、钙质胶结体、架空层、地下水等不确定因素较多，严重威胁施工的安全及进度。
关键词：500m深 出线竖井 覆盖层段 施工
1.概述
溪洛渡水电站左岸1#、2#出线竖井位于四川省雷波县境内，属于金沙江峡谷地段。 1#、2#井深度约500m，在EL614m高程处有平洞与竖井下段连接，竖井的覆盖层段开挖直径为14m，支护类型为自进式锚杆；C40砼衬砌，衬砌厚度为1.2m。竖井的锁口原设计为灌注桩，经多次优化确定采用出线场区EL865m-EL855m部位大开挖，在每个竖井的EL865m-EL853m部位浇筑24m×24m×2m两个锁口砼井盘，其他部位采用碎石回填的设计方案，竖井锁口完成后进行竖井的开挖。
2. 地质条件
左岸1#、2#出线竖井覆盖层段的地质条件基本相同，地质特点具体如下：
（1）洪积层特点主要由含碎石低液限黏土组成，结构不均一，随深度的加深，孤石和钙泥质胶结形成的孤石较多，该土层属于中密，性状较差，细颗粒土层分布集中，土体透水性差，自稳能力差，易垮塌。
（2）冰水冰川堆积层地质特点为成分单一，主要由玄武岩块碎石夹角砾砂层组成，，该层以组颗粒为主，局部有孤块石、部分胶结块碎石和架空层出现，遇到砂层易垮塌，结构稍密，透水性较强。开挖施工中多使用钻爆施工。
（3）古滑坡堆积体地质结构特点由三叠系紫红色砂页岩和石灰岩块碎石组成，岩石破碎较坚硬，架空明显，遇水易软化，地下水较多，施工注意排水，开挖方法同冰水冰川堆积层。具体的地层厚度及高程见下表：
3.竖井覆盖层的开挖、支护施工
在竖井开挖实施前，经专题讨论确定1#、2#出线竖井覆盖层部位均采用全断面“正井法”开挖施工，即自上而下作业，每循环开挖高度为4.5m，支护及混凝土衬砌高度为3m，同时自进式锚杆支护和混凝土衬砌随即跟进，开挖方法是人工钻爆和0.3m3反铲与20t门机、吊斗相结合出渣,20t装载汽车配合拉渣。
3.1竖井开挖控制措施
竖井覆盖层的开挖由于地质原因，主要以控制地质塌方和超挖为主，控制措施为：①根据开挖面的实际情况合理调整开挖循环高度，即从4.5m调整到3.0m高；缩短开挖面的高度，减少井壁塌方，避免安全隐患发生； ②合理安排各工序间的交叉作业和缕顺施工关系，提高设备的利用率；加快紧后工作的施工进度，尽量缩短井筒开挖断面暴露时间；③在采用反铲开挖时，井壁适当预留30cm-50cm厚欠挖，随后采用人工开挖到位；④避免由于爆破作业振动和其它工序施工时井壁垮塌；采用弱爆破施工，根据爆破设计参数要求，适当降低孤石爆破装药量。
3.2不良地质段的处理
1#竖井在EL841m－EL830.5m高程开挖过程中，井壁局部陆续出现管涌通道及空洞现象，经现场分析原因是该段地质结构为洪积层堆积体与冰水冰川堆积体相互交汇位置，含孤石较多，由于地下水在堆积体内长期滲透作用下，土体局部形成管涌通道和形成架空结构（洞穴），管涌通道和个别洞穴分布在出线竖井井壁附近，对井壁局部稳定不利。经讨论确定了处理措施：①管涌通道和洞穴空隙较大的部位采用C20砼回填浇筑，振捣密实；②在管涌通道和洞穴顶部预埋灌浆花管，待砼回填完成后，再采用0.5：1的水泥浆液通过预埋的花管进行回填灌浆，封堵好井壁附近所有空隙，保证井壁的稳定。经过上述措施的实施，根据实践证明在以后的井挖过程中，井壁稳定效果良好。
3.3自进式锚杆支护施工
（1）由于竖井的覆盖层段地质条件较差，原设计为土锚杆，在施工过程中锚杆造孔较困难，根据现场实际地质情况，覆盖层段锚杆支护类型更改为自进式锚杆，并在锚杆前端部1.5 m范围内杆体钻花孔，以便固结灌浆施工。
（2）在井壁锚杆钻进时，由于地质条件不均一，锚杆经常被打折或弯曲，造成损坏，分析原因是：覆盖层中含有孤石，部分锚杆在钻进时遇到较坚硬的孤石，容易产生折断和弯曲，针对该问题经过施工现场试验采用合金钻头（原设计普通钻头），锚杆的损坏率大大减少，后经与参建各方协调商定在岩石部位采用合金钻，该措施的实施，减少了锚杆的损坏。
（3）自进式锚杆注浆施工：①依据相关的合同文件和《设计灌浆技术标准要求》的规定，先进行固结灌浆试验确定灌浆的各项参数和单位耗灰量，并且灌浆试验成果要经过参建各方讨论同意后，才可以实施；②由于竖井在不断加深，自进式锚杆灌浆压力设计为0.1Mpa-0.2 Mpa,施工中采取将注浆泵吊入竖井开挖面部位进行灌浆施工，克服了灌浆压力不随井深的变化而变化。③针对灌浆孔个别灌浆量较大的，首先从现场竖井开挖揭示的地质情况进行分析，吃浆量较大的部位主要分布在洪积层与冰水冰川堆积层交汇部位，该部位有孔洞和架空层出现，与设计地质资料基本相吻合，根据这一现象，施工现场依据《设计灌浆技术标准要求》采取低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等灌浆方式进行处理，从锚杆的支护效果分析，竖井井壁经支护后土体基本稳定，同时对竖井井壁混凝土的自重起到支撑的作用。
4.地下水处理
1#、2#竖井覆盖层段在开挖过程中地下水的处理措施主要采用高扬程的抽水泵进行抽排，施工单位的应急预案必须准备充分，措施组织得当，在覆盖层段施工时，地下水对竖井开挖和支护施工影响较小。
5.竖井覆盖层段的混凝土施工
左岸出线竖井上段覆盖层段井身衬砌混凝土浇筑采取“倒挂法”施工，即自上而下施工，滞后于竖井开挖支护工作面一个循环高度（4.5m），竖井的混凝土施工必须有其它辅助设施，才能保证混凝土的浇筑质量。主要包括模板制作与安装、砼的下料系统、工作大盘、入仓振捣、混凝土的塌落度控制。
5.1竖井的模板制作方面： 井身侧模板采用（P9015）定型弧面钢模现场拼装，底模采用定型斜角钢模拼装，斜角钢模有高边和低边，安装时应外高内低，斜角钢模面上预留孔洞，以便竖井混凝土的钢筋在安装时从预留孔甩茬与下仓钢筋混凝土连接。底部模板采用斜角模板主要是为了方便混凝土仓与仓的密实粘接。
5.2砼的下料系统
在每个竖井井口部位设置3个下料口（料斗），料斗下方连接DN200的钢管作为砼溜管，要固定在混凝土井壁上，在溜管前端安装软管，软管可以在一定的范围内移动（3条软管覆盖到竖井的各部位），方便砼直接入仓。随着竖井的加深，溜管可以延长加深，但要注意在固定溜管长度增加到30m时，在溜管端头部位必须安装缓冲装置，以缓解混凝土从高出落下的冲击力，随后混凝土再通过软溜管进入仓内。
5.3、工作大盘
竖井施工前期，在井口设置H型柎架大梁，柎架的承载力要经过严格的计算，组成柎架的角钢焊接质量必须达到规范要求，并经过专项验收后，才准予投入使用。工作大盘通过井口H型柎卷扬机系统的提升，施工作业人员可以到达竖井的任何高程及部位，方便施工操作。工作大盘为环状形，外直径略小于竖井衬砌后的直径（11.6m），大盘内径8.5m,中间方便门机上下吊运材料及设备。在浇筑混凝土时，工作大盘提升到下料口部位并固定，施工人员站在工作盘上进行施工作业。
5.4、砼入仓振捣
在安装井身侧模时，模板上部距上一仓砼底面（沿竖井一圈）预留20cm的下料空间，砼可以通过软溜管到下料口入仓。由于砼浇筑循环高度为3m，砼的振捣不方便；因此在钢筋模板安装时，预留孔洞，由人工进入仓内进行平仓振捣，分层浇筑浇筑。
5.5混凝土的塌落度控制
竖井覆盖层段井身混凝土施工，由于溜管随井身不断的加长，在下料过程中容易出现堵管现象，经过施工实践，在混凝土浇筑过程中要严格控制混凝土的塌落度和碎石级配，混凝土的塌落度宜控制在16cm-18cm之间浇筑效果较好。竖井混凝土浇筑只有多方面的配合施工才能确保施工质量。
6.结语
溪洛渡水电站竖井覆盖层开挖与支护施工主要是工程规模大，涉及的地质情况复杂多变，施工难度大，安全隐患突出，通过参建各方对覆盖层各阶段的地质情况分析和施工方案的审查及落实，现场控制开挖循环高度、不良的地质段处理、混凝土及时衬砌基本杜绝了竖井塌方的安全隐患的发生；工程质量、进度均达到了预期控制目标，施工总体效益得到了提高。由于该工程在国内尚属罕见，上述施工方法对其他类似工程有很好的借鉴作用。
作者简介：
石 莉，女，中国葛洲坝集团公司溪洛渡施工局，助理工程师。
