浅谈水电站调压井施工方案选择与实施
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摘要：针对调压井的地质条件和井台周围场地的特点,精心组织施工方案,并对实施过程中的方法、安全保证措施、质量保证措施进行介绍。
中图分类号：[TM622]文献标识码：A文章编号：
1.工程概况
调压井布置在引水隧洞末端，为埋藏式调压井,通过通气洞与外部相通。调压井穹顶高程为2465.419m，调压室底板高程（衬砌后）为2378.00m，底洞段前部通过10m长渐变段和引水隧洞相连，后部直接和压力管道钢衬段相连。
2. 施工方案比较
方案一:选择由上而下全断面开挖、井口垂直提升及水平运输弃碴,钢筋砼衬砌紧跟开挖错开施工。该方案存在施工干扰大、进度慢, 此方案排除。
方案二:由井底往上全断面开挖,利用爬梯及工作平台进行常规钻爆作业,弃碴从隧洞运往洞外。因地质条件极差,钢筋硷衬砌又无法跟上施工,进度慢,围岩暴露时间长,井下施工人员作业不安全而排除。
方案三:由井台用钻机按调压井开挖一次成型的设计孔数钻眼至井底,再自下而上分段全断面爆破开挖,利用隧洞将石碴经3#支洞运往洞外。此法虽提高了井下开挖人员的安全,施工速度快,但围岩稳定及钢筋砼衬砌施工人员安全无法保证,钻孔费用高。
方案四:由上而下用钻机一次性钻眼至井底,正向深孔装药,反向分段爆破开挖导井,再由上而下逐段扩挖至设计尺寸,利用导井及隧洞将石碴运出洞外,钢筋砼衬砌紧跟扩挖施工。本方案因施工干扰小,井下施工安全度高,施工速度快, 故选用本方案。
3.施工方法
3.1开挖及支护
3.1.1通气洞及穹顶开挖支护
通气洞开挖前应进行洞脸清理及防护，在洞口上方设截水天沟将水引至排水沟，洞口设护拱进洞，洞内根据实际地质情况进行支护。开挖至调压井中心后开始进行穹顶扩挖。
穹顶扩挖由中心向四周进行开挖。通气洞开挖至调压井井边时,先开挖5×5m的小洞至调压井中心，然后将中心位置扩至顶部。在开挖过程中可根据围岩情况进行临时支护：φ22锚杆，长3m，间排距1.5m，拱部喷射C20砼厚度10cm，边墙5cm。小洞开挖至调压井中心位置时，先将调压井中心部位扩至顶部，然后采用短钻杆由中心向四周进行扩挖。顶部边开挖边支护，考虑到围岩情况及调压井后期的施工安全，穹顶采用如下支护参数：φ25锚杆，长4.5m，间排距0.8×0.8m，拱部喷射C20砼厚度20cm。扩挖完成后，根据实际地质情况，经监理、业主同意可适当架设格栅拱架进行加固。
3.1.2调压室开挖支护
可通过调压井底部阀室交通洞进入调压室,调压室采用全断面开挖,采用锚、网、喷支护，根据围岩情况现场确定支护参数。
3.1.3井身开挖及支护
大井扩挖采用台阶法自上而下进行钻爆施工，井口设桁架梁，并利用导井扩挖提升设施，形成大井扩挖提升系统，井内悬吊吊盘，供水、供风、喷浆管等；由于井底容渣量小，大井扩挖采用倒锥形开挖施工，分次钻爆，一部分渣石落入井底，其余由人工清至导井内，井底由装载机装自卸汽车运至弃渣场，砼喷射机通过钢管下料，在吊盘上进行喷砼作业。
①施工设施
井口布置T型桁架梁，6m高小井架焊在桁架梁上，由一台5吨卷扬机通过钢丝绳悬吊0.5m3吊桶提升，负责人员和材料上下。井内布置双层施工吊盘，上层盘直径16m，下层盘直径4.0m，盘高7m。下层为保护盘，上层为锚喷支护工作盘，吊盘用两台10吨扬机通过钢丝绳悬吊，吊盘绳作吊桶稳绳，施工用风、水管线用一台10吨卷扬机通过钢丝绳悬吊（该设施可用于后续工程施工）。井内其它设施固定在井壁上，利用吊盘进行安拆。
②提升设施形成
完成10米开挖后停止。安装桁架梁及提升井架、卷扬机。井内安装吊盘和风、水管线、照明等，形成提升悬吊系统。
③扩井施工
继续采用台阶法进行大井扩挖，下部扩挖直径10m，上部台阶采用光面爆破施工，开挖直径17m。钻孔采用YT-28型手风钻，孔径Φ40mm，钻孔深度3.0m。边开挖边支护，爆破后，石碴落入调压室由装载机配合东风车运至弃碴场。
④考虑到调压井井内场地狭窄，若有坠石则无处躲避，为保证施工安全必须对井身进行支护，以保证施工的绝对安全。支护参数如下：φ25锚杆，长4.5m，间排距1m，挂设φ8、15×15cm钢筋网片，喷射C20砼厚度15cm。
3.2调压井砼施工
本工程调压井为埋藏式调压井，井深78.7m。大井段开挖直径17m，井深76.7m；小井段开挖直径5.8m。大井衬砌厚度为1.0m及1.5m，小井段衬砌厚度为80cm。
3.2.1钢筋
钢筋全部在洞外加工成型后，由5T东风车运至井口，由卷扬机吊入井内，由人工绑扎。
3.2.2模板
调压井砼施工模体采用滑模施工，滑模主要分为：模板、周圈、提升架、操作盘、辅助盘五部分。
①模板：模板选用高1.2 m的钢模板（模板上下底边相差2-3 mm），用角钢，螺栓固定在上下两道围圈上。升管段模板1.2m，采用σ=6钢板焊制，用螺栓固定在大井操作盘鼓圈上形成升管模体。
②围圈：主要用来加固模板，使其形成一个圆筒形整体，周围采用上下两道选用［14槽钢，周围同模板提升架横担相连。
③提升架：是滑升模板与砼井壁间的联系构件，主要用于支撑模板周围滑模盘。并通过安装于顶部的千斤顶支撑在爬杆上，将整个滑升荷载传递给埋在混凝土内的爬杆上，选用“T”型提升架，采用槽钢焊制组合成140×200mm截面。
④操作盘：为施工的工作平台，承受工作物料等荷载，支撑于提升架主体竖杆上。操作盘由中鼓圈，轻型木行架梁，铺板构成，中鼓圈子直径4.2m，外挂模板可用于升管滑模。
⑤辅助盘：为养护、修面、预埋处理的工作的平台，后期作为灌浆工作盘采用型钢框架梁布置，上铺花纹钢板，用直径25mm圆钢吊挂在操作盘以下2.7m位置。
4.施工工艺
4.1滑模准备：滑模制作，液压系统试验编组，在井筒开挖期间可完成该工作。
4.2井内准备：包括调压室砼凿毛井壁冲洗，测量放线。
4.3滑模组装：在调压井大井底板组装升管段模体，利用两台10吨卷扬机整体吊装，完成钢筋绑扎，模板验收，具备开工条件。
4.4布置好一趟钢管形成下料系统，具备一盘条件。
4.5砼浇筑：钢筋采用5吨卷扬悬吊下料吊栏下料，混凝土拌合站供料，由拌合车运输，井口布置斜溜槽，溜管下料。
滑模施工按：下料——平仓振捣——滑升——钢筋绑扎——下料顺序施工，分30cm一层，对称均匀下料，采用插入式振捣器振捣。
5.固结灌浆
5.1施工设备
TBW-250型注浆泵、简易台车、灰浆搅拌机。
5.2工艺流程图：钻孔洗孔注浆封孔
5.3灌浆压力和灌浆方法
5.3.1固结灌浆压力为1.5--4.5Mpa。
5.3.2固结灌浆应在回填灌浆结束7天后方可进行，固结灌浆均按分序加密的原则进行。
5.3.3固结灌浆采用孔内循环法，灌浆管距孔底不得大于0.5m。全孔一次灌浆，吸浆量大时采用一泵一孔灌注，吸浆量小时，同一环内的灌浆孔可采用并联灌注，但不宜多于2孔，并对称均匀布置，并应严格控制灌浆压力以防止发生事故。
5.3.4灌浆工作必须连续进行。若因故中断，必须马上处理，尽早恢复灌浆，如果中断超过30min，则应进行钻孔冲洗；如冲洗无效，则应扫孔，在灌浆后吸浆量急剧减少，且在极短时间内停止吸浆，应采取补救措施。在灌浆过程中如发现冒浆、串浆、呷浆变浓等其他特殊情况，除按规范《SL62—94》有关规定处理外，应及时将处理措施与结果通知监理。
5.3.5每段灌浆结束后，灌浆塞留在灌浆孔内，待灌浆塞的背压降到零，方可取出。
5.3.6固结灌浆所用浆液的浓度应遵循由稀至浓的原则逐级改变。且应优先采用循环灌浆法。浆液水灰比分别为2:1、1:1、0.8:1、0.6:1等四个比级。开灌水灰比应通过试验确定，并报监理批准，否则应从2:1开始。变浆标准应按监理的指示进行。
5.3.7在规定压力下如灌浆段的吸浆量小于0.4L／min，持续灌注30 min，灌浆工作即可结束。
5.3.8全孔灌浆结束后必须及时封孔，封孔前排除孔内稀浆，将孔内污物冲洗干净，并测量孔深。全部采用机械封孔使全孔封填密实。
6.结语：
这种利用钻机一次性从井台钻孔至井底,正向装药,反向分段爆破形成1.5m一2.0m导井,然后从井口往下分层扩挖,导井出碴和硅衬砌紧跟扩挖错开施工的方法,其施工工序简单、速度快、干扰小,对施工人员作业安全极为有利,因此对地质条件差的调压井,该施工方案应为首选考虑方案。
参考文献：
[1]水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范 SL 47-94
[2]小型水电站施工技术规范 SL172-96
[3]水利水电工程施工质量评定规程（试行） SL 176-1996
[4]水利水电建设工程验收规程 SL 223-1999