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２００６￣第２期 水 电 建 设 总第６４期 软弱围岩斜井开挖施工 周朝德刘英首联万 （中国水电七局一分局） 摘要：本文介绍姜射坝电站压力管道斜井隧洞开挖的施工程序和施工方法，阐述了在 岩石节理、裂晾发育，强卸荷的Ｖ类围岩的地质条件下，严格按照“新奥法”进行斜井溜 碴导井及斜井扩挖施工。 关量词：斜井ｇ类围岩上导井 新奥法安全支护 １概述 ８．９ｍ。其中斜井段长８０．７９４ｍ（含上弯段 １７．２２６ｍ＋斜直段４７．０８２８ｍ＋下弯段 姜射坝水电站压力管道为地下式埋藏 １６．４８５２ｍ），水平倾角为４７。。斜井洞挖 管，全长为２３９．Ｏｍ，由上平段、斜井段和 ５０２６ｍ３，喷砼２２６ｍ３， ５锚杆ｌ １３０根，‘Ｐ８ 下平段组成，设计圆形断面，开挖直径 钢筋网１Ｏ．６ｔ。压力管道结构布置见图１。 图１压力管道纵剖面图 本工程压力管道斜井置于强卸荷带 孔、塌孔现象严重。 中。围岩主要为黄水河群斑岩和片岩，岩 鉴于上述特殊的地质条件，压力管道 层走向与洞轴线成小角度相交。岩体中顺 斜井开挖施工尤其要解决在强卸荷带结构 层挤压破碎带、小断层、节理裂隙、层间 面间岩体的坍塌问题，因此必须采取合理 剪切错动带等各类结构面较发育，岩体呈 的施工程序和施工方法，以确保围岩的稳 碎裂结构。围岩稳定性差，围岩为Ｖ类。 定和施工安全。 受上述不利地质因素影响，在洞顶、边墙 存在楔形不稳定岩体；另外随机分布的小 ２施工程序 断层和层间剪切错动带对成洞影响较大， 通过对压力管道斜井围岩软弱破碎特 开挖成洞条件极差；钻孔过程中卡钻、堵 征的分析，开挖爆破施工必须执行”小药 ３８ 维普资讯 http://www.cqvip.com
软弱围岩斜井开挖施工 量、短进尺、强支护“的施工技术要求， 爆破开挖与支护必须形成一个有机的整 压力管道斜井施工采用先上导井开挖、后 扩挖成型的施工程序。压力管道斜井施工 体。经过多次从施工安全、施工进度和斜 程序见图２。 井下部扩挖扒碴等几方面综合比较，本标 图２压力管道斜井施工程序示意图 ３施工方法 ’ 反铲 ３．１上导井 （ＰＣ２００—６）进行出碴开挖，并辅助进行了 由于相邻厂房标开挖高边坡塌方需进 斜井上导井上部３￣Ｓｉｎ的开挖出碴。待上 行加固支护处理，直接造成本标压力管道 弯段和上导井部分开挖完成后，立即进行 下平段洞挖工作面停工，为确保压力管道 松碴清理和砼喷护安全封闭处理，并提交 斜井的施工进度．斜井导井采用人工由上 工作面予卷扬机提升系统的安装施工。 至下的施工方法。 卷扬机平台施工安装：卷扬机平台采 ３．１．１施工布置 用钢筋砼墙和工字钢构筑平台。平台尺 斜井导井布置：从施工安全和下部扩 寸：３００￣２００ｘ２５０ｍ。钢筋砼墙尺寸为： 挖扒碴方便考虑，斜井导井采用上导井， 长×宽×高＝２００ｘ４０ｘ２５０ｅｍ：墙基础设置了 尺寸为２．５ｘ２．５的矩形，在上导井开挖的 ‘ｌ＇２５的插筋，Ｌ＝１５０ｅｍ，间距＠ｌＯＯｅｍ； 同时对顶拱结构开挖面进行挂网、锚喷支 墙的顶部预埋了【１４的槽钢，并与预埋的 护（地质破碎时增加钢拱架支撑），以此 钢筋焊接。在卷扬机放置的位置采用铺设 形成良好顶拱稳定边界。 １８的工字钢平台．共计５根．工字钢与槽 卷扬机提升系统布置：轨道轴线中心 钢进行焊接；其余的部分采用马道板铺设 和导井轴线一致，轨距１４５ｅｍ，随开挖随 作为施工平台。在平台的四周采用马道板 延伸轨道；卷扬机工字钢平台轴线中心和 和架管设置安全防护栏，并在右侧设置了 轨道轴线一至，布置在压力管道上平段： 一道人行钢筋爬梯。 ５Ｔ的卷扬机布置在工字钢平台上。卷筒 卷扬机轨道施工安装：斜井上导洞提 横向中心和轨道中心一致。 升系统轨道采用【１４的槽钢，轨距为 ３９ 维普资讯 http://www.cqvip.com
ｔ ２００６年第２期 水 电 建 设 总第６４期 １４５ｅｍ。轨道上部与卷扬机平台工字钢焊 检查验收合格。 卷扬机安装：采用一台５ｔ卷扬机 接，导井洞外架空部分采用钢行架支撑或 采用浆砌石支撑，导井洞内利用锚筋焊 接，两根轨道之间采用钢筋或角钢进行焊 接连接。轨道随开挖及时进行延伸。并在 上端头和下端头之间设置端头挡板和限位 器。 （铸钢滚筒，带停电抱闸装置）布置在工 字钢平台上，卷扬机机座与工字钢进行焊 接加固，连接箕斗的钢丝绳直接和卷扬机 卷筒相连。 施工便道布置：导井内便道布置在轨 箕斗安装：箕斗采用ＨＺＳ３５Ｂ拌和站 道一侧，采用钢筋作梯步（间距３０ｃｍ）。 提升斗改装而成，限容０．７５ｍ３。改装的箕 钢筋梯步便道与插筋焊接加固。在箕斗不 斗在检查验收合格后，利用倒链将箕斗安 运行时，作为通行便道； 放与轨道内，正式使用前必须进行试运行 卷扬机提升系统布置及安装见图３。 图３卷扬机提升系统布置及安装示意图 ３．１＿３爆破开挖 上至下的开挖施工方法。 由于斜井部分围岩破碎、裂隙发育。 爆破参数：在施工中．结合地质情况 ．钻孔过程中卡钻、堵孔、塌孔现象严重。 和施工条件对钻孔爆破进尺和顶拱周边孔 故斜井导井开挖严格遵循“短进尺、若爆 进行了严格的控制。具体施工爆破参数见 破、强支护”的施工原则。受其它标的影 表１。 响下平段工作面停工，导井采取了人工由 导井开挖爆破参数表 表１ ・炮孔类别 孔深（ｍ） 间距（ｃｍ） 装药量，孔（ｇ） 备注 ， 周边孔 １．２ ４０～５Ｏ １０ｏ一１５Ｏ 崩落空 １．２ ６０～１０ｏ ３５０—５００ 掏槽孔 １．２～１．５ ６０～８Ｏ ６０ｏ一８５Ｏ 爆破出碴：导井石碴采用人工装碴人 卷扬机提碴斗和落碴斗的过程中。人员采 箕斗，然后５Ｔ卷扬机提升箕斗至卸料ＶＩ， 取必须离开导井到上弯段躲避的方法，出 并配以拖拉机进行水平运输弃碴。由于围 碴每班安排专职安全员和卷扬机操作工进 岩太破碎，避碴安全洞无法形成，因此在 行值班。导井施工方法见图４。 ４０ 维普资讯 http://www.cqvip.com
软弱围岩斜井开挖施工 图４导井施工方法示意图 ３．１．４安全支护 ２５０ｅｍ，＠１５０ｅｍ；网筋采用 一８ｍｍ， 在整个导井进行由上至下的施工开挖 中。施工安全是至关重要的。因此，导井 内安全支护采取了锚杆＋挂网＋喷砼（局部 ＠１５ｘｌ５ｅｍ，优先考虑在顶拱使用；网喷 砼厚为８－ｌＯｅｍ．直边墙和底部喷砼厚５— ６ｅｍ。不良地质段采取增加钢拱架支撑 （断面：２０ｘ２Ｏｅｍ），＠７５ｅｍ，每榀拱架增 设８（Ｉ）２２的锁肩锚杆（Ｌ＝２５０ｅｍ， ＠４０ｅｍ），喷砼采取模喷。 导井开挖安全支护方法间图５。 破碎带增加钢拱架支撑）的联合支护形 式，坚持边开挖边支护；导井口进行了喷 砼封闭和设置了安全防护栏。 支护施工参数：锚杆采用 ２２．Ｌ＝ （ｏ）导井挂同培啧支护方法田 （ｂ）导井不良地质段安全支护方法田 图５导井安全支护方法示意图 ３．１．５施工循环及进尺 由于斜井导井采取人工由上至下的开 挖．出碴采用５ｔ卷扬机提升系统铺以人 上部２０ｍ以内的循环时间基本为每天一个 循环，单循环进尺为１．Ｏｍ左右，月进尺 约２５ ３０ｍ：在２０ｍ以外平均约２天一个 循环，单循环进尺为Ｉ．Ｏｍ左右，月进尺 约１５—２０ｍ：整个压力管道斜井导井长 ４７．０８２８ｍ在２．５个月内顺利施工完毕。 ４１ 工装碴、拖拉机运输弃碴，通风散烟采用 系统风和水喷雾形式除尘，安全支护紧随 开挖面进行的施工方法。所以导井开挖在 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００６ｆｇ第２期 水 电 建 设 总第６４期 ３．２斜井扩挖 在‘Ｐ９．２ｍ的斜井扩挖中。为确保施工 安全和施工进度，首先进行下半段（约１／ 后进行上半段（约２／３长）分上、下半圆 由上至下的扩挖。扩挖施工中，安全支护 紧跟开挖面进行施工。具体施工程序如 ３长）分上、下半圆由下至上的扩挖．然 下： 匝 匦— 匡堕叠 — ｌ下半圆开挖与支护１．．卜一ｆ上半圆开挖与支护Ｉ．．卜一ｆ斜井上半段开挖Ｉ Ｊ下半段下半圆的支护Ｉ ３．２．１爆破扩挖 半圆扩挖后集中进行支护。 在斜井上导洞开挖完成后，压力管道 上半段扩挖施工：在开挖掌子面搭设 下平段和下弯段上部洞挖紧接着施工完 简易脚手架平台。利用施工导井作为临空 毕，为斜井扩挖出碴提供了施工通道，具 面，采用毫秒非电雷管分段装药、周边光 备了斜井开挖的施工条件。在充分考虑施 爆的方法由上至下进行施工．开挖过程中 工安全和进度的条件下。斜井采取分上、 安全支护紧随开挖面进行施工。下半圆人 下半段和上、下半圆进行扩挖施工。 工系上安全绳由上至下采用Ｙ２８手风钻进 下半段扩挖施工：上半圆扩挖施工充 行斜向钻孔，小药量控制爆破。开挖过程 分利用下弯段的堆积石碴作为施工平台， 中安全支护紧随开挖面进行施工。 利用施工导井作为临空面。采用毫秒非电 开挖出碴：工作面的爆破石碴采用人 雷管分段装药、周边光爆的方法由下至上 工由上至下进行扒除，斜井内扩挖石碴在 进行施工．开挖过程中安全支护紧随开挖 下弯段采用ＰＣ３８０Ａ装载机（３．０ｍ，）配 面进行施工。下半圆人工系上安全绳由下 １０ｔ自卸汽车进行装运外弃。 至上采用Ｙ２８手风钻进行斜向钻孔．小药 斜井扩挖施工方法见图６。 量控制爆破．开挖面安全支护待上班段下 ：蛐 图６斜并扩挖施工方法示意图 ４２ Ｉ＿ 一● “ 一 ～ ． ， ，蓦＿ 维普资讯 http://www.cqvip.com
软弱围岩斜井开挖施工 ３．２．２安全支护 的形式。局部地质条件较好部位采取：锚 在整个斜井扩挖施工中，安全支护是 杆（￣２５＠１５０ｅｍｘ１５０ｅｍ，Ｌ＝２５０ｅｍ）十挂 确保施工安全的关键，因此安全支护紧随 网钢筋（‘ｐ６．５＠１５ｅｍｘ１５ｅｍ）十喷砼（顶拱 开挖面及时进行施工。 ８ ｌＯｏｍ，两侧５ ８ｅｍ）的联合支护形式。 上半圆安全支护采取：锚杆 下半圆安全支护采取：锚杆 （ ２５＠１５０ｃｍ×１５０ｃｍ．Ｌ＝２５０ｅｍ）＋钢拱架 （ ２５＠１５０ｅｍｘｌ５Ｏｅｍ，Ｌ＝２５０ｅｍ）＋喷砼 （断面２０ｅｍｘ２Ｏｅｍ，＠７５ｅａｒ，每榀拱架锁 （５～６ｅｍ）的锚喷支护形式。 肩、锁脚锚杆为８ｔｐ２５，Ｌ＝２．５ｍ）＋喷砼（顶 斜井扩挖施工安全支护见图７。 拱１５～２０ｅｒａ，两侧１０—１５ｅｍ）的联合支护 图７斜井扩挖安全支护施工方法示意图 备注说明：】、安全系统锚杆 （￣２５＠１５０ｅｍ￣１５０ｅｍ，Ｌ－－２５０ｅｍ）；２、上 ４施工安全与质量控制 半圆采取：钢拱架（断面２０ｅｍｘ２Ｏｅｍ， ４．１安全控制 ＠７５ｅｍ．每榀拱架锁肩、锁脚锚杆为 （１）在整个导井开挖和斜井扩挖施 ８ｔｐ２５，Ｌ＝２．５ｍ）＋喷砼（顶拱ｔ５￣２ｔ］ｅｍ，两 工中，严格按“短进ｒ尺、浅孔小药量、多 侧１０ １５ｅｍ）的联合支护的形式。３、下 循环、强支护”的原理进行控制爆破和安 半圆采取：喷砼（５￣６ｃｍ）进行安全封闭。‘ 全支护，安全支护必须紧（下转第５２页） ４３ 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００６年第２期 水 电 建 设 总第６４期 产生的应力都可转化为等效水头来度量。 电站的陆续上马，建议对这方面的研究应 所以理论上来说，施工时要模拟同一种工 不断深入。 况，可以由不同的保压水头和内水温度组 合得到。 ５、结论 但是。从混凝土温度控制的角度来 峡左岸电站ｌ４台机组全部采用充 讲，我们总是不希望蜗壳内水温过高，而 水保温保压浇筑蜗壳外围混凝土的方案． 使得蜗壳外包混凝土内的温度梯度太大或 目前水轮发电机组能安全稳定运行。因此 者施工中产生温度倒灌。这样将使温度控 在低水头条件进行蜗壳保压混凝土施工 制难度加大，严重时还会使蜗壳周边混凝 时，应认真研究运行水温、环境温度和保 土产生温度裂缝。 压条件与运行条件的差异，提前预防，保 通过以上分析，笔者的观点趋向于： 证机组运行安全。在三峡工程中通过研究 在蜗壳内水温可选取范围内，取稍偏低值 分析，对保压水温进行控制，使蜗壳最大 的温度，再用水头来修正温度应力。这仅 限度的与混凝土贴紧密，保证了运行安 是笔者的个人观点。随着国家若干大型水 全，对类似工程有一定的借鉴作用。 （上接第４３页）随开挖面进行施工。同时， 合格后进行施工，施工中严格按点线进行 加强安全巡视和安全检查，并在地质条件 安装，不能侵占设计结构线。同时，对于 较差的部位定期进行围岩收敛变形观测， 每个项目施工工序严格按施工技术措施进 发现异常及时进行施工方法的调整和采取 行检查验收。 安全加固措。 （２）在整个斜井导井开挖过程中， ５、结语 卷扬机的安全使用是确保工程施工安全和 在软弱围岩斜井中，采取先进行上导 按时完成的关键因素之一，・因此必须对卷 井开挖。然后分上下半段上下半圆进行扩 扬机进行重点监控。使用前，必须组织相 挖。安全支护紧随开挖面进行施工的方案 关部门和人员对机械部分（钢丝绳、滑 是可行的。采取上导井和先进行斜井下半 轮、滚筒、抱闸、挡板、轨道）和电气部 段上半圆的开挖，较好的解决溜碴堵孑Ｌ的 分（漏电保护、过载保护、限位器）等进 问题，保证了斜井的施工进度；先进行上 行全面的检查，并对钢丝绳作最大吊重的 下半段上半圆的开挖，并及时对顶拱进行 ２倍荷载１５分钟试验和设备试运行试验； 了安全支护．较好的解决了施工安全的问 使用操作中，必须由专人负责，严格按卷 题。 扬机操作规程进行操作，并配置专人信号 在斜井导井人工由上至下的开挖施工 工一名，负责工作面范围内的信号指挥。 中，安全支护及时跟上，确保卷扬机提升 ４．２质量控制 系统安装质量、使用前安全检查和试运行 （１）在斜井扩挖施工中，每循环都 检查、使用中专人负责并定时进行班前安 必须及时进行开挖结构面的检测，严格控 全巡视和检查．注重卷扬机箕斗提升和降 制超挖在＋ｌＯｅｍ以内，出现欠挖及时处理； 落的过程中人员撤离导井的施工程序，是 （２）安全支护在每循环结构面检测 可确保施工安全和施工进度的。 ５２
