專(zhuān)利名稱(chēng)：：軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及水電站土木工程施工方法，具體來(lái)說(shuō)是水電站調(diào)壓室豎井的施工方法。
背景技術(shù)：
：水電站調(diào)壓室工程為水室式圓形斷面，其豎井的開(kāi)挖直徑大(>20m)、井深段長(zhǎng)(井深》50m)，特別是在井壁圍巖巖性軟弱(圍巖分類(lèi)為V類(lèi))、強(qiáng)度較低、甚至還存在中等以上透水層、成井條件較差的地質(zhì)條件下，按照一般的施工方案難以組織施工，且會(huì)拖長(zhǎng)工期，影響水電站總體工程進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，以保證施工安全、具體施工安排合理、統(tǒng)籌兼顧，以有效縮短施工工期。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，主要進(jìn)行豎井開(kāi)挖、豎井支護(hù)以及襯砌施工，豎井開(kāi)挖直徑》20m，井深^50m，豎井開(kāi)挖施工前還采取安全超前預(yù)加固措施，它包括1)、在井側(cè)邊坡處加設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索；2)、對(duì)井圍進(jìn)行圍巖深孔固結(jié)灌漿在井周均布設(shè)置13圈灌槳孔，孔深略小于豎井井深，灌漿孔中下放有多根錨筋束；3)、沿井周澆筑鋼筋混凝土鎖口，并沿井壁環(huán)向設(shè)置多排徑向注漿錨桿，錨桿主體伸入基巖，外留部分澆入鎖口混凝土中，且鎖口底部設(shè)置型鋼拱架、其上噴填有鋼纖維混凝土層；調(diào)壓室井身段采取先超前加固后開(kāi)挖、先導(dǎo)井后擴(kuò)挖、邊開(kāi)挖邊支護(hù)的施工方案；同時(shí)，通過(guò)對(duì)圍巖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋，及時(shí)調(diào)整施工支護(hù)參數(shù)；所述豎井開(kāi)挖步驟如下反井鉆機(jī)自上而下鉆設(shè)①216mm的導(dǎo)孔反井鉆機(jī)自下而上擴(kuò)挖成01400mm的小導(dǎo)井人工自下而上的擴(kuò)挖成02500mm的溜渣導(dǎo)井人工自上而下擴(kuò)挖。溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖采用人工鉆爆，自然溜渣，機(jī)械井底裝運(yùn)；大井?dāng)U挖采用手風(fēng)鉆鉆爆，液壓反鏟井內(nèi)扒渣通過(guò)溜渣導(dǎo)井溜入底部通道，機(jī)械井底裝運(yùn)；其中，溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖施工包括，1)、溜渣導(dǎo)中固結(jié)灌漿溜渣導(dǎo)井布置在豎井中心位置，導(dǎo)井井周均布灌漿孔，孔深略小于豎井井深；2)、溜渣導(dǎo)井鎖口支護(hù)在導(dǎo)井進(jìn)口處進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨支護(hù)；還具有下室隧洞及其前后漸變段導(dǎo)洞開(kāi)挖支護(hù)施工下室隧洞采用光面爆破施工，進(jìn)洞采用管棚+混凝土鎖口+型鋼拱架的聯(lián)合支護(hù)方式；所述豎井支護(hù)采用由型鋼拱架+鋼筋網(wǎng)+錨桿+噴鋼纖維混凝土組成的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，且在豎井地質(zhì)結(jié)構(gòu)較差部位釆用間隔式混凝土圈架承載環(huán)來(lái)約束圍巖的變形。本發(fā)明的有益效果是1、發(fā)明人在福堂調(diào)壓井采用"倒掛混凝土"創(chuàng)造的企業(yè)新記錄月最大下挖深度15.0m，而瓦屋山水電站創(chuàng)造月最大下挖深度為24.0m。該方案對(duì)開(kāi)挖、支護(hù)等技術(shù)的優(yōu)化，對(duì)加快上施工進(jìn)度效果明顯。2、通過(guò)開(kāi)挖支護(hù)和井筒液壓滑模等施工技術(shù)、施工方法及施工工藝的應(yīng)用，優(yōu)化了施工組織設(shè)計(jì)，趕回工期36天。大井于2006年5月4日正式開(kāi)始下挖，于2006年9月28日下挖至下室隧洞底板高程1002.9m,停止下挖進(jìn)行下室隧洞的開(kāi)挖，月平均進(jìn)尺17.0m,月最大進(jìn)尺24m，月完成25840m3開(kāi)挖，如不考慮閉和圈梁施工時(shí)間，月平均進(jìn)尺在20.Om;井壁滑升于2007年3月2日起滑，于2007年4月10日滑升完畢，歷時(shí)40天，滑升高度為81.20m，日均2.03m,單班最高滑升3.OOm，完成鋼筋制安為1266t，混凝土澆筑9065m3。3、能確保大型豎井施工的安全聯(lián)合采用預(yù)應(yīng)力錨索、井圍澆筑混凝土鎖口、井周?chē)鷰r深孔錨筋束固結(jié)灌漿等預(yù)加固措施，解決了井固軟弱巖石地質(zhì)條件下成井條件差的問(wèn)題，保證了施工安全。同時(shí)，豎井支護(hù)采用獨(dú)有的型鋼拱架+鋼筋網(wǎng)+錨桿+噴鋼纖維混凝土的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)@接觸來(lái)改善圍巖對(duì)拱架傳力的均勻性，提高拱架結(jié)構(gòu)的承載力，進(jìn)而達(dá)到聯(lián)合、整體受力而抑制圍巖的變形。4、組合支護(hù)結(jié)構(gòu)和閉和圈梁支護(hù)結(jié)構(gòu)的成功運(yùn)用，表明跨度大、井身高和地質(zhì)條件差的條件下，豎井下挖只要技術(shù)、組織措施到位，可不局限于采取"倒掛混凝土"方案，對(duì)以后此類(lèi)工程的方案選擇具有借鑒意義。5、井壁直溜管系統(tǒng)、井壁鋼筋正、反絲滾軋直螺紋套筒技術(shù)連接及輔助綁條搭接焊等的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了入倉(cāng)手段和鋼筋連接，不僅加快了施工速度，也節(jié)約了成本。6、溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖時(shí)在吊籠上安裝的可旋轉(zhuǎn)重合的鋼板，既能保證安全，又對(duì)其他類(lèi)似項(xiàng)目的安全施工提供了一個(gè)很好的方法。7、取得的經(jīng)濟(jì)效益(1)承包人降低投入①、承包人減少資源投入(36天)HZS60型拌和站(一座)，M叫540門(mén)機(jī)(一臺(tái))，6r^砼運(yùn)輸車(chē)4輛，人員120人；共減少投入80萬(wàn)元；②、鋼筋搭接焊改套筒聯(lián)接17萬(wàn)元(共有豎向接頭42704個(gè))。(2)發(fā)包人降低投資①、臨時(shí)支護(hù)錨桿與系統(tǒng)錨桿的結(jié)合運(yùn)用節(jié)省費(fèi)用28.9萬(wàn)；②、減少固結(jié)灌漿48萬(wàn)元(共4536m);◎、替代倒掛砼澆筑方式，節(jié)省投資82萬(wàn)元；、搶回工期36天，提前實(shí)現(xiàn)發(fā)電目標(biāo)。本施工方案的不同之處原方案國(guó)內(nèi)豎井開(kāi)挖技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，對(duì)于跨度大、井身高和地質(zhì)條件差的豎井開(kāi)挖基本均采用"倒掛混凝土"護(hù)壁的方式下挖，即大井采用倒掛混凝土自上而下、分層緊跟開(kāi)挖面作為一期支護(hù)，開(kāi)挖完后，液壓滑模澆筑作為二期襯砌的施工方案。優(yōu)點(diǎn)支護(hù)剛度好，巖石暴露時(shí)間短，開(kāi)挖、臨時(shí)支護(hù)與永久砼襯砌之間間隔時(shí)間極短。在上述地質(zhì)條件下，完全可以較好地控制因地質(zhì)因素產(chǎn)生的安全隱患，是國(guó)內(nèi)類(lèi)似工程和類(lèi)似地質(zhì)情況下通常實(shí)施的技術(shù)方案;缺點(diǎn)設(shè)置倒掛混凝土系統(tǒng)在此面需要較大的平面布置空間，施工工藝復(fù)雜，每次砼施工時(shí)間較長(zhǎng)，開(kāi)挖支護(hù)的進(jìn)度十分緩慢，難度較大，投入較大，如果工程的總體工期許可，本方案從安全角度屬首選方案。本方案大井采用"超前加固+錨桿+鋼支撐+噴鋼纖維混凝土+圈梁的聯(lián)合支護(hù)"自上而下、分層緊跟開(kāi)挖面作為一期支護(hù)，液壓滑模二襯的施工方案。優(yōu)點(diǎn)施工工藝簡(jiǎn)單，難度小，開(kāi)挖支護(hù)速度快，投入?。蝗秉c(diǎn)支護(hù)剛度柔，巖石暴露時(shí)間長(zhǎng)，開(kāi)挖、臨時(shí)支護(hù)與永久砼襯砌之間間隔時(shí)間長(zhǎng)，安全風(fēng)險(xiǎn)大。圖1是瓦屋山水電站調(diào)壓室剖面示意圖；圖2是調(diào)壓井?dāng)U挖出渣示意圖3是調(diào)壓室超前固結(jié)灌漿孔孔位布置圖4是閉合圈梁結(jié)構(gòu)圖5是豎井結(jié)構(gòu)橫向剖面圖。具體實(shí)施例方式一種軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，主要進(jìn)行豎井開(kāi)挖、豎井支護(hù)以及襯砌施工，豎井開(kāi)挖直徑》20m，井深^50m，述豎井開(kāi)挖施工前還采取安全超前預(yù)加固措施，它包括1)、在井側(cè)邊坡處加設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索；2)、對(duì)井圍進(jìn)行圍巖深孔固結(jié)灌漿在井周均布設(shè)置13圈灌漿孔，孔深略小于豎井井深，灌漿孔中下放有多根錨筋束；3)、沿井周澆筑鋼筋混凝土鎖口，并沿井壁環(huán)向設(shè)置多排徑向注漿錨桿，錨桿主體伸入基巖，外留部分澆入鎖口混凝土中，且鎖口底部設(shè)置型鋼拱架、其上噴填有鋼纖維混凝土層；調(diào)壓室井身段采取先超前加固后開(kāi)挖、先導(dǎo)井后擴(kuò)挖、邊開(kāi)挖邊支護(hù)的施工方案；同時(shí)，通過(guò)對(duì)圍巖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋，及時(shí)調(diào)整施工支護(hù)參數(shù)；豎井開(kāi)挖步驟如下反井鉆機(jī)自上而下鉆設(shè)0216mm的導(dǎo)孔反井鉆機(jī)自下而上擴(kuò)挖成。1400mm的小導(dǎo)井人工自下而上的擴(kuò)挖成O)2500mm的溜渣導(dǎo)井人工自上而下擴(kuò)挖。溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖采用人工鉆爆，自然溜渣，機(jī)械井底裝運(yùn)；大井?dāng)U挖采用手風(fēng)鉆鉆爆，液壓反鏟井內(nèi)扒渣通過(guò)溜渣導(dǎo)井溜入底部通道，機(jī)械井底裝運(yùn)；其中，溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖施工包括，1)、溜渣導(dǎo)中固結(jié)灌叛溜渣導(dǎo)井布置在豎井中心位置，導(dǎo)井井周均布灌漿孔，孔深略小于豎井井深；2)、溜渣導(dǎo)井鎖口支護(hù)在導(dǎo)井進(jìn)口處進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨支護(hù)；還具有下室隧洞及其前后漸變段導(dǎo)洞開(kāi)挖支護(hù)施工下室隧洞采用光面爆破施工，進(jìn)洞采用管棚+混凝土鎖口+型鋼拱架的聯(lián)合支護(hù)方式；所述豎井支護(hù)采用由型鋼拱架+鋼筋網(wǎng)+錨桿+噴鋼纖維混凝土組成的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，且在豎井地質(zhì)結(jié)構(gòu)較差部位采用間隔式混凝土圈架承載環(huán)來(lái)約束圍巖的變形。工程實(shí)施例-四川瓦屋山水電站調(diào)壓室工程為水室式圓形斷面，開(kāi)挖直徑20.0m，襯砌后直徑16.0,井深107.20m，其中井身段83.2m(見(jiàn)圖1)。工程位于顏灣滑坡及李灣2號(hào)滑坡后側(cè)斜坡，井頂土層穩(wěn)定性差，調(diào)壓室左側(cè)為順向坡，巖層傾角2S33度，且層中分布有泥化夾層及層間錯(cuò)動(dòng)帶，加之受構(gòu)造裂隙切割，對(duì)井壁穩(wěn)定極為不利。調(diào)壓室高程1027m以上段為風(fēng)化卸荷巖體，厚63m，其圍巖巖性軟弱，強(qiáng)度較低，成井條件較差，圍巖分類(lèi)為V類(lèi)；高程1027m以下為新鮮巖體，圍巖分類(lèi)為V類(lèi)。同時(shí)在高程1067.51m、1047.67m及987.62m分布三條層間錯(cuò)動(dòng)帶，厚分別為2.54m、3.77m與1.59m;在高程1046.94m及1016.38m，分布兩層泥化夾層，厚分別為0.Olm與0.09m。巖體強(qiáng)、弱風(fēng)化帶厚7.27ra與56.58m，強(qiáng)、弱卸荷帶鉛直厚度分別為24m與27m。EL.1030.70上部巖體屬于較嚴(yán)重及中等透水層，以下屬于微透水層。以上地質(zhì)資料顯示，瓦屋山水電站調(diào)壓室大部分屬風(fēng)化卸荷巖體，其圍巖巖性軟弱，強(qiáng)度較低，成洞條件較差。根據(jù)四川大學(xué)水電學(xué)院對(duì)調(diào)壓室井周深孔預(yù)固結(jié)灌漿所做的灌前聲波測(cè)試揭示調(diào)壓室?guī)r石類(lèi)別為軟質(zhì)巖，調(diào)壓室井深小于10m段，平均波速1947m/s，波速比0.45，完整性系數(shù)0.21,為強(qiáng)風(fēng)化(上限)段，完整程度為較破碎，圍巖類(lèi)別為V類(lèi)；調(diào)壓室井深10-60m段，平均波速2508m/s,波速比0.58，完整性系數(shù)0.35，為強(qiáng)風(fēng)化(下限)段，完整程度為完整性差(上限)，圍巖類(lèi)別為IV2;調(diào)壓室深大于60m段，平均波速3021m/s，波速比0.70，完整性系數(shù)0.50，為弱風(fēng)化段，完整程度為完整性差(下限)，圍巖類(lèi)別為IV,。針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明人提出了在施工中不斷總結(jié)、不斷創(chuàng)新，提出了本發(fā)明獨(dú)有的施工方法。施工程序首先進(jìn)行調(diào)壓室邊坡的開(kāi)挖支護(hù)施工，在邊坡開(kāi)挖支護(hù)的過(guò)程中開(kāi)始穿插進(jìn)行大井周圈一期預(yù)固結(jié)灌漿和導(dǎo)井開(kāi)挖施工；待邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工完畢后開(kāi)始進(jìn)行大井?dāng)U挖施工。當(dāng)大井從上至下擴(kuò)挖到高程1002.90m后進(jìn)行下室左、右側(cè)耳洞開(kāi)挖及支護(hù)(在耳洞開(kāi)挖結(jié)束后立即進(jìn)行耳洞混凝土襯砌施工，其后進(jìn)行而洞回填灌漿施工)，其后進(jìn)行大井底部連接段開(kāi)挖，待連接段混凝土澆筑至高程1001.80m后進(jìn)行井筒混凝土施工和前、后漸變段擴(kuò)挖及混凝土施工，最后進(jìn)行上室2m厚邊墻及爬梯、鋼梯安裝施工。具體施工方案如下圖1示出，豎井1井壁為鋼筋混凝土襯砌層、厚2m，豎井內(nèi)空直徑18m，井深83.2m，井上口有填筑石方3，井底與下室隧洞2連通，下室隧洞漸變段上頂坡度為2%，下底坡度1%，井底與下室隧洞交接處設(shè)置有止水銅片4。調(diào)壓室豎井正常運(yùn)行水位1070.96m，最低運(yùn)行水位1010.98m，最高涌浪水位1095.517m，最低涌浪水位1004.63m。調(diào)壓室井身開(kāi)挖采取先超前加固后開(kāi)挖、先導(dǎo)井后擴(kuò)挖、先模擬試驗(yàn)爆破再井壁實(shí)際開(kāi)挖爆破、邊開(kāi)挖邊支護(hù)的方法，通過(guò)監(jiān)測(cè)單位提供的數(shù)據(jù)，及時(shí)分析，及時(shí)采取應(yīng)急方案。大井開(kāi)挖順序?yàn)榉淳@機(jī)自上而下鉆設(shè)0216mm的導(dǎo)孔~>反井鉆機(jī)自下而上擴(kuò)挖成O1400mm的小導(dǎo)井—人工自下而上的擴(kuò)挖成O2500mm的溜渣導(dǎo)井—人工自上而下擴(kuò)挖。溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖采用人工鉆爆，自然溜渣，機(jī)械井底裝運(yùn)；大井?dāng)U挖采用手風(fēng)鉆鉆爆，液壓反鏟井內(nèi)扒渣通過(guò)溜渣導(dǎo)井溜入底部通道，機(jī)械井底裝運(yùn)。圖2中，豎井井控直徑20m。豎井上口有鋼筋混凝土鎖口5，溜渣導(dǎo)井9上有PC200挖掘機(jī)6，下室隧洞中有ZL50c側(cè)卸裝載機(jī)7和15t自卸汽車(chē)8。調(diào)壓室井身襯砌采用液壓滑模連續(xù)一次襯砌完畢，在施工過(guò)程中重點(diǎn)研究了垂直入倉(cāng)方式，、鋼筋的連接方式、澆筑速度和滑升速度之間的關(guān)系、液壓滑模的運(yùn)行控制等。1、安全超前預(yù)加固措施①由于調(diào)壓室左側(cè)為順向坡，巖層傾角2833度，且層中分布有泥化夾層及層間錯(cuò)動(dòng)帶，加之受構(gòu)造裂隙切割，對(duì)井壁穩(wěn)定極為不利。因此，為了保證大井下挖期間左側(cè)邊坡的穩(wěn)定和遏止左側(cè)順層滑坡，特在左側(cè)邊坡加設(shè)了16根200T級(jí)的預(yù)應(yīng)力錨索，其具體布置及參數(shù)如下在左側(cè)邊坡EL:1085高程布置4根200T級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔俯角為65。；EL.1087高程布置5根200T級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔俯角為65。；EL.1092高程布置3根200T級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔俯角20。；EL.1095高程布置4根200T級(jí)預(yù)應(yīng)力錨索，錨索孔俯角為20。。②為了改善調(diào)壓室井周?chē)鷰r巖體的力學(xué)性能，恢復(fù)其整體性，提高圍巖的彈性模量和抗壓強(qiáng)度，提高圍巖自身的安全穩(wěn)定性，保證井挖期間的施工安全，開(kāi)挖前對(duì)井周進(jìn)行圍巖深孔超前加固固結(jié)灌漿。具體為(參見(jiàn)圖3):調(diào)壓室井周布置3圈超前深孔預(yù)固結(jié)灌漿內(nèi)圈10(R=llm)及中圈11(R=13m)各布置46個(gè)灌漿孔，灌漿高程EL.1082mEL.1006m，外圈12(R=15m)靠左側(cè)210°范圍內(nèi)布置25個(gè)灌漿孔，灌漿高程為EL.1082mEL.1039m。同時(shí)內(nèi)圈灌漿孔內(nèi)全部下放3根028的錨筋束，中圈及外圈左側(cè)135°范圍內(nèi)灌叛孔下放3根028的錨筋束，固結(jié)灌漿采用的自上而下，孔口封閉，分段灌漿的方法，段長(zhǎng)依次為3m、5m、5m、7m、7m、7m、7m、5m;灌漿壓力根據(jù)其壓力計(jì)算公式計(jì)算出了初擬的壓力值，在施工過(guò)程中由于達(dá)到出擬設(shè)計(jì)壓力值時(shí)，頻繁出現(xiàn)抬動(dòng)超值現(xiàn)象，進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)整，調(diào)整前后壓力對(duì)比值見(jiàn)下圖調(diào)壓室超前固結(jié)灌漿調(diào)整前后對(duì)比<table>complextableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>③調(diào)壓室井口鎖口設(shè)計(jì)豎井貼山體垂直下挖，不可避免的要影響到山體的穩(wěn)定和周?chē)砻鎳鷰r的松散變形。因此，在豎井大面積開(kāi)挖前沿井周澆筑鋼筋混凝土鎖口形成承載環(huán)，來(lái)抵抗山體和井口表面層的不松散變形。具體如下-I、鎖口混凝土設(shè)計(jì)為0.5m厚，4.Om高，澆筑高程EL.1079.3mEL.1083.3m，混凝土標(biāo)號(hào)同上室底板標(biāo)號(hào)為C25普通混凝土。II、在己經(jīng)澆筑的第一層1.3m厚的上室底板混凝土井周水平布置兩排注漿錨桿，排距0.4m，間距2.0m，梅花型布置，錨筋為①28的II級(jí)鋼筋，L=1.2m，伸入混凝土0.8m，外露0.4m。III、鎖口設(shè)兩圈環(huán)向圓弧鋼筋，外圈為O22@20,內(nèi)圈為。28@20，豎向鋼筋為022@20。IV、在沿井壁環(huán)向設(shè)置3排0)28注漿徑向錨桿，間距2.0m，梅花型布置，伸入基巖5.0m，外留0.4m澆入鎖口混凝土中。V、鎖口底部設(shè)置3榀l2。a號(hào)型鋼拱架，間距0.3m，然后噴C25鋼纖維混凝土20cm。2、豎井開(kāi)挖施工方法大井開(kāi)挖順序?yàn)榉淳@機(jī)自上而下鉆設(shè)0216mm的導(dǎo)孔—反井鉆機(jī)自下而上擴(kuò)挖成①1400mra的小導(dǎo)井—人工自下而上的擴(kuò)挖成O)2500mm的溜渣導(dǎo)井-卡人工自上而下擴(kuò)挖。溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖采用人工鉆爆，自然溜渣，機(jī)械井底裝運(yùn)；大井?dāng)U挖采用手風(fēng)鉆鉆爆，液壓反鏟井內(nèi)扒渣通過(guò)溜渣導(dǎo)井溜入底部通道，機(jī)械井底裝運(yùn)。①溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖1)、溜渣導(dǎo)井固結(jié)灌漿溜渣導(dǎo)井布置在調(diào)壓室井中心位置，溜渣導(dǎo)井上部鎖口設(shè)計(jì)開(kāi)挖尺寸為3.1m，支護(hù)后尺寸為3.0m;溜渣導(dǎo)井設(shè)計(jì)尺寸為2.5m的圓周。固結(jié)灌漿布置在直徑為3.5m的周圈，共計(jì)布置7個(gè)超前深孔(垂直孔)灌漿孔，間距1.5m，孔深76m。2)、溜渣導(dǎo)井鎖口支護(hù)考慮到溜渣導(dǎo)井周?chē)呀?jīng)完成固結(jié)灌漿，利用其對(duì)巖石整體性能的加強(qiáng)，對(duì)進(jìn)口僅進(jìn)行了簡(jiǎn)單的掛網(wǎng)噴錨支護(hù)，具體為鉆設(shè)①22的錨桿，L=2.0m@1.5m，掛0>6.5@20X20的鋼筋網(wǎng)片，噴C25鋼纖維混凝土10cm。3)、溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖在井頂平臺(tái)采用LM-2000型反井鉆機(jī)沿豎井中心線開(kāi)挖O1400mm小導(dǎo)井施工，待其小導(dǎo)井形成并溜渣導(dǎo)井上鎖口支護(hù)完成后，采用自下而上的反井法擴(kuò)挖至2.5ro。施工時(shí)，先在井臺(tái)部位設(shè)置安全防護(hù)欄網(wǎng)，溜渣導(dǎo)井井臺(tái)處設(shè)置龍門(mén)架，配合5t巻揚(yáng)機(jī)，通過(guò)吊籠運(yùn)輸材料、工具等，作業(yè)人員均隨吊籠上下，并在吊籠中實(shí)施鉆爆作業(yè)。擴(kuò)挖均采用人工通過(guò)吊籠(吊籠上安裝的可旋轉(zhuǎn)重合的鋼板作為安全平臺(tái))自下而上在向?qū)Ь闹艽蜉椛淇?，自下而上爆破，每次爆破高度?0m。②豎井?dāng)U挖大井?dāng)U挖采用自上而下擴(kuò)挖、導(dǎo)井溜渣的施工方法施工，按照平面分區(qū)、豎向分層的原則，在平面上分三區(qū)開(kāi)挖，施工時(shí)可實(shí)現(xiàn)鉆孔、爆破、出渣、支護(hù)的交替平行作業(yè)，豎向按照兩個(gè)支護(hù)循環(huán)為一層，確定其開(kāi)挖高度為L(zhǎng)6m左右。鉆爆采用12臺(tái)TY-28手風(fēng)鉆鉆孔，孔徑①42mm，主爆破孔孔距0.9m，排距0.7m，周變孔孔距0.45m,孔深1.82.0m。乳化炸藥、非電毫秒雷管分段起爆，炸藥單耗控制在0.35kg/m3左右。爆破渣料通過(guò)井內(nèi)的一臺(tái)PC200液壓反f產(chǎn)扒入溜渣井內(nèi)，然后通過(guò)井下的ZLC50裝載機(jī)裝車(chē)運(yùn)走。井內(nèi)液壓反鏟在爆破時(shí)采用彈性橡膠墊將反伊覆蓋防護(hù)。上下交通采用豎向爬梯，爬梯采用鋼筋焊接而成，豎向緊貼井壁布置，共計(jì)布置4個(gè)爬梯；材料運(yùn)輸直接通過(guò)布置在井頂?shù)钠鹬卦O(shè)備運(yùn)輸。③下室隧洞、前后漸變段開(kāi)挖支護(hù)-下室隧洞開(kāi)挖采用常規(guī)的光面爆破施工，進(jìn)洞采用管棚+混凝土鎖口+型鋼拱架的聯(lián)合支護(hù)方式。前后漸變段導(dǎo)洞(施工通道O7.0m)開(kāi)挖采用常規(guī)的爆破方式，擴(kuò)挖采用先1/3幅，然后型鋼拱架+錨噴支護(hù)，然后進(jìn)行2/3幅開(kāi)挖支護(hù)，支護(hù)采用型鋼拱架+錨噴支護(hù)，拱架安裝完后，兩者對(duì)接恢復(fù)拱型。前后漸變段擴(kuò)挖前均超前采用垮過(guò)該段的超長(zhǎng)管棚支護(hù)。3、開(kāi)挖過(guò)程圍巖穩(wěn)定性以及安全支護(hù)技術(shù)措施調(diào)壓室周邊雖然通過(guò)了超前固結(jié)灌漿及錨筋束加固，提高了圍巖的整體強(qiáng)度及圍巖級(jí)別，使得承載能力有所提高，穩(wěn)定性有所改善。但是，由于調(diào)壓室跨度大、井身高、地質(zhì)條件差，因此開(kāi)挖期間除按照常規(guī)的噴錨支護(hù)，還需要采取某種閉合環(huán)承載結(jié)構(gòu)接觸圍巖來(lái)提高其井壁的剛性。鑒于圍巖地質(zhì)情況本身的安全支護(hù)要求及加強(qiáng)井周剛度的需要，開(kāi)挖期間支護(hù)方式采用掛網(wǎng)+錨桿+型鋼拱架+噴C25鋼纖維混凝土+井周圈梁鋼筋混凝土，即采取鋼支撐鋼筋網(wǎng)組合結(jié)構(gòu)緊貼井壁圍巖并用噴C25鋼纖維混凝土作為主要的組合結(jié)構(gòu)支護(hù)方式，同時(shí)在地質(zhì)揭示較差的部位采取間隔式混凝土圈梁承載環(huán)(閉合圈梁支護(hù)結(jié)構(gòu))來(lái)約束圍巖的變形。1)、組合支護(hù)結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖5，型鋼拱架20+鋼筋網(wǎng)19+錨桿22+噴鋼纖維21)施工中，型鋼拱架鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)緊貼井壁圍巖設(shè)置，錨桿設(shè)置在拱架底部并與拱架焊接，用C25鋼纖維噴混凝土充填拱架，形成臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)主體。主要通過(guò)面接觸來(lái)改善圍巖對(duì)拱架傳力的均勻性，提高拱架結(jié)構(gòu)的承載，進(jìn)而達(dá)到聯(lián)合、整體受力而抑制圍巖的變形，從實(shí)施的效果及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，該組合結(jié)構(gòu)對(duì)抑制大井變形的作用是十分有效的，達(dá)到了預(yù)期的目的。組合結(jié)構(gòu)具體參數(shù)為①錨桿采用注漿錨桿，布置在型鋼拱架下部，長(zhǎng)L-4.5m，深入巖石4m，外露50cm并設(shè)彎鉤與型鋼拱架焊接，間距為2m，采用①28的鋼筋制作，起到固定型鋼拱架和鎖定該部位圍巖的雙重作用。②鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)O6.5@20cmX20cm，在個(gè)別巖石比較破碎處采用O8.0@20cmX20cm。(D拱架結(jié)構(gòu)型鋼拱架采用12。a的工字鋼，通過(guò)LDLW-175性型鋼冷彎?rùn)C(jī)加工成弧段，人工現(xiàn)場(chǎng)焊接組裝，并與系統(tǒng)錨桿外露端頭焊接，間距50cm80cm，型鋼拱架之間采用028豎向鋼筋連接，間距80cm。④在型鋼拱架及鋼筋網(wǎng)上噴C25鋼纖維混凝土20cm厚，使之形成整體受力。鋼纖維混凝土采用濕噴,鋼纖維摻量30kg/m3，在超挖超過(guò)40cm的部位采用模噴。2)、閉合圈梁支護(hù)結(jié)構(gòu)超前加固+組合支護(hù)結(jié)構(gòu)在錯(cuò)動(dòng)帶與裂隙相互不利組合、巖石破碎及軟弱層處，仍顯得支護(hù)剛度不夠，暴露時(shí)間久了，可能出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，引起局部變形而影響整個(gè)大井的失穩(wěn)。因此，在巖石破碎地帶，采用閉合圈梁支護(hù)結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖4)代替組合支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承載環(huán)來(lái)提高其井周的剛性支護(hù)。圈梁設(shè)計(jì)具體如下(圖中有豎井軸線13、設(shè)計(jì)體型線14):①圈梁斷面高為1.5m，厚0.6cm，混凝土標(biāo)號(hào)為(:25二級(jí)配，嵌入井壁內(nèi)且不占永久體形。②鋼筋配置內(nèi)外兩層鋼筋，豎直方向鋼筋15采用cD28肌6cm，環(huán)向鋼筋16采用①22砂20cm,拉筋17012間排距為0.5mX0.5m。③錨桿圈梁內(nèi)布置兩排砂漿錨桿18，分別離圈梁上、下40cm布置，水平方向按照2m間距錯(cuò)開(kāi)布置，錨桿鋼筋為①28，長(zhǎng)1^5.4m，錨入巖石5m，外露40cm澆入圈梁混凝土中。4、閉合圈梁支護(hù)結(jié)構(gòu)在大井開(kāi)挖施工過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在高程1030m、1020m、1010m左右?guī)r石破碎，錯(cuò)動(dòng)帶與裂隙相互切割，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析、研究，考慮到型鋼拱架鋼筋網(wǎng)組合支護(hù)結(jié)構(gòu)可能剛度仍顯不夠，耽心巖石暴露久了產(chǎn)生突變引起掉塊、塌方，進(jìn)而引發(fā)大的事故，決定在這些位置加設(shè)圈梁(閉合鋼筋混凝土承載受力環(huán))，圈梁布置不占結(jié)構(gòu)體形，嵌入井壁中，厚度為60cm，高度為1.50m，配筋同設(shè)計(jì)永久結(jié)構(gòu)，同時(shí)圈梁內(nèi)布置兩排028的砂漿錨桿，L=5.4m@2.0m，外露50cm(參見(jiàn)圖4)。閉合圈梁處圍巖采用人工開(kāi)挖，混凝土立模用3015鋼模板拼裝，利用直溜筒入倉(cāng)澆筑。5、液壓滑模襯砌的施工1)滑模工作原理根據(jù)調(diào)壓井結(jié)構(gòu)形式和布置特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作的滑模單重約50t,主要由操作平臺(tái)系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、液壓支撐系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等組成(見(jiàn)圖-7)。其工作原理為液壓滑模以調(diào)壓室底板(阻抗孔板)為基礎(chǔ)，在整個(gè)圓周上以42根cD48mm鋼管支撐桿。將液壓穿心千斤頂套裝在每根支撐桿上。通過(guò)螺栓把液壓千斤頂?shù)牡鬃c懸臂提升架的頂部連接在一起。模板與提升架采用螺旋千斤支撐。操作液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)液壓千斤頂，帶動(dòng)提升架、模板等沿支撐桿向上滑動(dòng)，然后進(jìn)行模板調(diào)平及鋼筋綁扎和混凝土襯砌澆筑，如此循環(huán)。2)混凝土澆筑井壁環(huán)向鋼筋部分采用滾軋直螺紋套筒技術(shù)連接、部分采用綁條搭接焊連接，豎向鋼筋全部采用滾軋直螺紋套筒技術(shù)連接?；炷链怪边\(yùn)輸通過(guò)布置在井頂EL.1085平臺(tái)的HBT-80混凝土輸送泵至井口的直溜管集料斗溜至直溜管直接入倉(cāng)。具體為混凝土由井口搭設(shè)的直溜管集料斗一直溜管一模體倉(cāng)面。隨著模體滑升，不斷拆除直溜管系統(tǒng)。混凝土配合比按照0.20.4kN/cra2(脫模強(qiáng)度)進(jìn)行設(shè)計(jì)，拌和樓出機(jī)口坍落度為14~18cm(水灰比為0.48)，經(jīng)過(guò)罐車(chē)運(yùn)輸環(huán)節(jié)、泵送環(huán)節(jié)和直溜管環(huán)節(jié)，到倉(cāng)里面混凝土坍落度損失至1012cm，初凝時(shí)間為34個(gè)小時(shí)。液壓滑升模板每隔0.51.0小時(shí)，提升23個(gè)行程，以破壞混凝土對(duì)模板的粘結(jié)力?；ＧЫ镯斝谐虨?cm/次，滑模每次滑升不超過(guò)30cm，日滑升高度控制在2.0m左右，?；g隔最長(zhǎng)不得超過(guò)2小時(shí)?；５乃蕉葯z測(cè)用水準(zhǔn)管在上平臺(tái)測(cè)出水平線，量出水平線至各千斤頂?shù)母叨?，通過(guò)所測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)水平度；滑模的垂直度檢測(cè)在1084.00高程設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)，每次測(cè)量時(shí)從模體上吊下錘球分別測(cè)出與兩個(gè)控制點(diǎn)的誤差，從而判斷模體的偏移和扭曲，每滑行5001000mm檢測(cè)一次，在測(cè)量模體偏移時(shí)必須先將滑模用透明水管找水平，這樣測(cè)出的數(shù)據(jù)才準(zhǔn)確。下室隧洞與井壁相交部位的處理在液壓滑?；摬课灰郧?，提前在該部位用普通鋼模板+滿堂紅架子搭設(shè)洞眼形狀，使其滑?；猎摬课粫r(shí)候能順利通過(guò)。但澆筑時(shí)應(yīng)注意，混凝土料不應(yīng)直接流落到模板，避免沖擊過(guò)大而使模板發(fā)生變形。6、下室隧洞前后漸變段澆筑下室隧洞和前后漸變段澆鑄均采用普通鋼模板+滿堂紅架子的方式立模，臥式混凝土輸送泵于井底隧洞位置泵送入倉(cāng)。本發(fā)明方案概述為在下述跨度大、井身高和地質(zhì)條件差的條件下，采取超前加固(井周超前深孔固結(jié)灌漿+錨筋束)+組合支護(hù)結(jié)構(gòu)(型鋼拱架+鋼筋網(wǎng)+錨桿+噴鋼纖維)+砼閉合圈梁支護(hù)結(jié)構(gòu)(支護(hù)剛性不夠用其代替組合支護(hù)結(jié)構(gòu))的開(kāi)挖支護(hù)方案。本發(fā)明適用范圍(1)、調(diào)壓室豎井開(kāi)挖直徑》cj)20m，井深^50m;(2)、巖層為粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖及泥灰?guī)r薄層，巖層產(chǎn)狀N15。E/SEZ2833°，層間錯(cuò)動(dòng)帶及構(gòu)造裂隙復(fù)雜，透水嚴(yán)重；(3)、圍巖巖性軟弱，強(qiáng)度較低，成洞條件差，且基本為V類(lèi)圍巖。權(quán)利要求1、一種軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，主要進(jìn)行豎井開(kāi)挖、豎井支護(hù)以及襯砌施工，豎井開(kāi)挖直徑≥20m，井深≥50m，其特征是所述豎井開(kāi)挖施工前還采取安全超前預(yù)加固措施，它包括1)、在井側(cè)邊坡處加設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索；2)、對(duì)井圍進(jìn)行圍巖深孔固結(jié)灌漿在井周均布設(shè)置1～3圈灌漿孔，孔深略小于豎井井深，灌漿孔中下放有多根錨筋束；3)、沿井周澆筑鋼筋混凝土鎖口，并沿井壁環(huán)向設(shè)置多排徑向注漿錨桿，錨桿主體伸入基巖，外留部分澆入鎖口混凝土中，且鎖口底部設(shè)置型鋼拱架、其上噴填有鋼纖維混凝土層；調(diào)壓室井身段采取先超前加固后開(kāi)挖、先導(dǎo)井后擴(kuò)挖、邊開(kāi)挖邊支護(hù)的施工方案；同時(shí)，通過(guò)對(duì)圍巖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋，及時(shí)調(diào)整施工支護(hù)參數(shù)；所述豎井開(kāi)挖步驟如下反井鉆機(jī)自上而下鉆設(shè)Φ216mm的導(dǎo)孔→反井鉆機(jī)自下而上擴(kuò)挖成Φ1400mm的小導(dǎo)井→人工自下而上的擴(kuò)挖成Φ2500mm的溜渣導(dǎo)井→人工自上而下擴(kuò)挖。溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖采用人工鉆爆，自然溜渣，機(jī)械井底裝運(yùn)；大井?dāng)U挖采用手風(fēng)鉆鉆爆，液壓反鏟井內(nèi)扒渣通過(guò)溜渣導(dǎo)井溜入底部通道，機(jī)械井底裝運(yùn)；其中，溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖施工包括，1)、溜渣導(dǎo)中固結(jié)灌漿溜渣導(dǎo)井布置在豎井中心位置，導(dǎo)井井周均布灌漿孔，孔深略小于豎井井深；2)、溜渣導(dǎo)井鎖口支護(hù)在導(dǎo)井進(jìn)口處進(jìn)行掛網(wǎng)噴錨支護(hù)；還具有下室隧洞及其前后漸變段導(dǎo)洞開(kāi)挖支護(hù)施工下室隧洞采用光面爆破施工，進(jìn)洞采用管棚+混凝土鎖口+型鋼拱架的聯(lián)合支護(hù)方式；所述豎井支護(hù)采用由型鋼拱架+鋼筋網(wǎng)+錨桿+噴鋼纖維混凝土組成的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，且在豎井地質(zhì)結(jié)構(gòu)較差部位采用間隔式混凝土圈架承載環(huán)來(lái)約束圍巖的變形。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，其特征是:所述豎井的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)中，型鋼拱架鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)緊貼井壁圍巖設(shè)置，錨桿設(shè)置在拱架底部并與拱架焊接，用C25鋼纖維噴混凝土充填拱架，形成組合支護(hù)結(jié)構(gòu)主體。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，其特征是所述井側(cè)邊坡預(yù)應(yīng)力錨索為200T級(jí)的16根，分別在高差間距為25米的位置設(shè)置，同一高程設(shè)置35根錨索，同一高程錨索的錨索孔俯角相等；井周13圈灌漿孔內(nèi)均下放3根錨筋索；固結(jié)灌漿采用自上而下、孔口封閉、分段灌漿的方法，段長(zhǎng)為37m，灌漿壓力隨孔深增大，最大為1.5MPa。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，其特征是所述井周鋼筋混凝土鎖口設(shè)計(jì)為0.5m厚、4m高，鎖口內(nèi)埋設(shè)有兩圈環(huán)向圓弧鋼筋，且沿井壁徑向均布設(shè)置有3排①28徑向注漿錨桿，錨桿體伸入基巖5m，外留0.4m澆入鎖口混凝土中。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，其特征是所述溜渣導(dǎo)井的掛網(wǎng)噴錨支護(hù)具體為鉆設(shè)022的錨桿，L=2.Om@l.5m，掛0>6.5@20X20的鋼筋網(wǎng)片，噴(:25鋼纖維混凝土10cm;溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖具體為在井頂平臺(tái)采用LM-2000型反井鉆機(jī)沿豎井中心線開(kāi)挖O1400mm小導(dǎo)井施工，待其小導(dǎo)井形成并溜渣導(dǎo)井上鎖口支護(hù)完成后，采用自下而上的反井法擴(kuò)挖至2.5m;大井?dāng)U挖采用自上而下擴(kuò)挖、導(dǎo)井溜渣方式施工，按照平面分區(qū)、豎向分層的原則，在平面上分三區(qū)開(kāi)挖，施工時(shí)可實(shí)現(xiàn)鉆孔、爆破、出渣、支護(hù)的交替平行作業(yè)，豎向按照兩個(gè)支護(hù)循環(huán)為一層，確定其開(kāi)挖高度為1.6m左右。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，其特征是所述施工通道①7.0m的下室隧洞的前后漸變段導(dǎo)洞開(kāi)挖采用爆破方式，擴(kuò)挖采用先l/3幅，然后型鋼拱架+錨噴支護(hù)，然后進(jìn)行2/3幅開(kāi)挖支付，支護(hù)采用型鋼拱架+錨噴支護(hù)，拱架安裝完后，兩者對(duì)接恢復(fù)拱形；前后漸變段擴(kuò)挖前均超前采用跨過(guò)該段的超長(zhǎng)管棚支護(hù)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，其特征是所述豎井襯砌采用液壓滑模連續(xù)一次襯砌施工方式。全文摘要一種軟弱巖石地質(zhì)條件下水電站調(diào)壓室豎井的施工方法，其豎井開(kāi)挖直徑≥20m，井深≥50m，首先采取安全預(yù)應(yīng)力加固措施，即井側(cè)邊坡加設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索、井周?chē)鷰r深孔固結(jié)灌漿以及沿井周澆筑鋼筋混凝土鎖口等；豎井開(kāi)挖施工順序?yàn)榉淳@機(jī)自上而下鉆設(shè)Φ216mm的導(dǎo)孔→反井鉆機(jī)自下而上擴(kuò)挖成Φ1400mm的小導(dǎo)井→人工自下而上的擴(kuò)挖成Φ2500mm的溜渣導(dǎo)井→人工自上而下擴(kuò)挖。溜渣導(dǎo)井開(kāi)挖采用人工鉆爆，自然溜渣，機(jī)械井底裝運(yùn)；大井?dāng)U挖采用手風(fēng)鉆鉆爆，液壓反鏟井內(nèi)扒渣通過(guò)溜渣導(dǎo)井溜入底部通道，機(jī)械井底裝運(yùn)。它具有施工安排合理、多工種交替平行進(jìn)行、節(jié)省工期的特點(diǎn)。文檔編號(hào)E02D29/045GK101349064SQ20081004588公開(kāi)日2009年1月21日申請(qǐng)日期2008年8月26日優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日發(fā)明者峰姚,康建榮,強(qiáng)張,李福林,杜耀武,牛效謙,陳忠全,高印章申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電第五工程局