巴基斯坦某项目调压竖井施工方法及重难点和对策分析
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关键词：竖井；开挖；重难点；对策
1、概况
巴基斯坦某项目引水隧洞调压竖井位置在引水洞HT5：0+122.39处，上部与引水调压洞相连，下部与引水洞以一条50米长的下调压平洞相连，在调压洞末端扩大间（0+750）处。开挖高程从950.00米至596.5米，总深度为353.5m，竖井形状为圆形，开挖直径11.0米～11.2米，后期支护为混凝土衬砌。
调压竖井绝大部分为SS-I砂岩和SS-II泥质砂岩和页岩，内含石英石脉，整体稳定性较差，岩层的倾向为NW320～350°，倾角为NE45～86°；SS-I砂岩一般比较坚硬、新鲜。SS-II泥质砂岩和页岩及SS-I砂岩地层的整体性较差，小规模的断层及层间过渡的泥化夹层较发育，且伴有较丰富的地下水。
2.1施工程序
正井开挖施工分一次扩挖成型，开挖采用人工手持YT-28型风钻或Y-18型手持风钻从上至下进行扩挖，同时系统支护跟进，每层自上而下的扩挖及支护的高度为2.0m。施工程序见图2-1。
2.2竖井扩挖施工
（1）1.65m的导井开挖支护完成后，将其扩挖支护至设计断面，扩挖以导井为中心采用钻爆法自上而下分层进行。为防止石渣堵塞溜渣导井，每层正井扩挖高度约2.0m，且只能用手持风钻钻孔，布置4排崩落钻孔和周边1排光爆钻孔扩挖；上井口4.5m深度范围分3层，每层高度为1.5m，中间段分层高度为2.0m，距离下井口5～6m范围只分为1层。扩挖一层必须跟进支护一层。
（2）扩挖施工时，操作人员必须系带安全绳，并固定在井壁周边的锚杆上，钻孔作业时，φ1.65m的溜渣导井口必须用吊栏或钢篦覆盖。钻孔孔径φ42mm，主爆孔药卷φ32～35mm，连续装药，周边光爆孔药径为φ25mm，不耦合间隔装药，非电雷管引爆，周边孔孔内用导爆索引爆。
（3）采取火花起爆方式，当地表的爆破网络连结完后，引爆网络群的雷管必须采用2发非电雷管，其非电雷管的塑料导爆管的长度需根据爆破作业面延伸到井口的深度确定剪切，然后在井口端用2发8#工业火雷管点火引爆网络群。
（4）为保证竖井开挖顺利溜渣，防止大量的爆破石渣同时涌入溜渣井，每次爆破网络连结时，前2排钻爆孔采用低段雷管（1～5MS），后3排钻爆孔采用高段雷管（15～20MS），中间约0.8～1.2秒的间隔时差可使周围的石渣在不同时间内落入井下。
（5）井挖掘进过程中遇Ⅳ～Ⅴ类围岩及地质缺陷段时，采用短进尺、多循环、弱爆破的施工方法，并先在四周边墙进行适当超前支护，开挖后及时进行系统支护，并随时观测，一旦出现异状，及时分析并采取相应措施进行处理，地质缺陷段按设计及工程师的要求处理。
为解决扩挖爆破时，部分石渣堵塞溜渣导井时，可采用φ1.2～1.4m的氢气球绑上炸药引爆，疏通溜渣导井。爆破参数设计见表2-1。
竖井工作面的爆破孔及井壁的支护锚杆钻孔采用YTP-28型手持式气腿钻或Y-18型手持式气腿钻，孔径为42mm。竖井钻孔爆破应遵循“多打孔、少装药、周边光爆”原则，降低大块岩石的产生和保证井壁成型质量。
2.3出渣
每循环爆破后，竖井内作业平台上的石渣采用人工配合0.5m3的小型反铲扒渣，石渣通过导井落入到了底部A5引水下调压平洞的EL：596.5m内。待竖井内扒渣工作完成，盖上导井井盖，在下调压平洞的EL：596.5m内出渣，出渣采用3m3装载机挖装，15t自卸汽车运输至C3标K渣场弃料或有用料场存放。
3.1施工重点及难点分析
（1）该项目调压竖井开挖是目前水电工程中深度最深的调压竖井，其施工难度高，工程量大，工期紧，且施工中无法开展全面的机械化作业，只能采取人工辅助小型的设备及工器具进行作业；
（2）地质条件复杂，地层的整体性较差，还存在着较陡倾角的层间错动带，小规模的断层及层间过渡的泥化夹层较发育，且伴有较为丰富的地下水。不利于调压竖井自身的稳定，施工安全问题非常突出。
3.2主要对策
针对该项目工程的特点，结合本公司以往类似工程施工经验，施工中拟采取以下主要措施：
（1）针对调压竖井深度深及施工难度大的特点，在施工中，严格按制定的施工方案及技术措施实施。由于在施工中无法开展全面的机械化作业，因此应投入较多的技术娴熟的钻爆及支护的施工作业人员，配备配套的、适用的竖井开挖和支护施工机械设备及工器具，保证开挖支护及时、有效；同时配备具有丰富的竖井施工经验的工程师及相关的技术人员，负责分析、处理施工中出现的问题。
（2）针对竖井地质情况较复杂及施工安全问题非常突出的特点，在施工过程中须采取下列措施：
①锁好井口，确保井口稳定，井口设置围栏，防止井台上杂物坠入井内。竖井周围基础先用C20混凝土找平至EL：948.6m的作业平台（龙门吊轨道基础混凝土标号为C30），同时在竖井的边线轮廓浇筑一圈C20混凝土的井台埂（井台埂内经为11.2m，EL：949.0m。）；
②设置专门的升降电梯、人行爬升楼梯，以及横跨竖井的龙门吊及钢制栈桥，并配置防护围栏及保险装置确保施工人员上下和跨越行走的安全。
③上下联系采用电话、信号灯、对讲机等多种通讯手段结合使用，互为备用。
④鉴于竖井地质条件较差，围岩较破碎，因此在扩挖时，采用手持式风钻“短进尺、弱爆破、及时支护”的方案，严格控制单响药量，控制质点震动速度在规定范围内。并且是一掘一支护，支护类型严格按照设计方案中的初喷混凝土挂网系统锚杆复喷混凝土，一次到位，如上层的支护没完成，不得进行下一层的开挖，防止竖井产生大的变形；
⑤配备足够的、小型机动灵活的配套的、适用于竖井开挖和支护施工机械设备，保证开挖支护及时、有效；
⑥加强围岩安全监测，建立安全预报制度。开挖过程中根据开挖部位和地质条件，及时设置安全监测点和围岩收敛监测断面，对围岩进行安全监测，以便调整开挖钻爆程序和钻爆参数，减轻开挖爆破对围岩稳定的影响。
⑦人工配合小型反铲扒渣作业时，作业人员佩戴安全绳，安全绳挂在井壁锚杆上（小型反铲的钢丝绳亦固定在井壁的锚杆上），防止发生人员和设备坠落事故；非出渣作业或井底作为交通通道时，在导井井口采取井盖措施。
4、结束语
类似这种深度的竖井在水利工程上实属罕见，且施工难度高，所以在方案选择和施工过程中一定要严谨，在确保施工质量和安全的前提下稳抓进度，保质、保量、按期完成任务。
参考文献：
[1] 孙德望，刁凯. 竖井开挖施工技术[J]. 中国西部科技.2009（05）
[2] 段汝健，张德高. 周宁水电站高压引水竖井施工技术[J].水力发电.2006（12）