水利水电工程斜井施工技术综述

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摘要：水利水电工程中，斜井的施工难度是比较大的，在具体的施工过程中对技术的要求是比较高的。本文以陡倾角、大直径长斜井为重点，简要阐述了水利水电工程中斜井的支护开挖、混凝土衬砌和灌浆施工技术。

关键词：水利工程　施工技术　斜井　开挖支护　混凝土衬砌

根据有关规定，斜井的倾角范围为25°～75°，水利水电工程中引水斜井的应用最为普遍，其倾角范围为45°～60°，25°～44°、61°～75°的斜井很少。随着抽水蓄能电站的不断兴起，长斜井施工技术也逐渐趋 于成熟。根据施工方法的不同，将上下弯段之间高差超过80米的斜井称为长斜井，直径超过10米的斜井称为大直径斜井。陡倾角、大直径长斜井的施工是有一定难度的，下面，我们就以这一类斜井的施工为重点。从支护开挖、混凝土衬砌和灌浆施工技术等几个方面进行简要的阐述。

一、斜井开挖与支护

斜井的开挖与支护，应该充分考虑到施工现场的地质条件，特别注意施工方法以及开挖、支护方面的技术应用。

1　地质条件。施工现场的工程地质及水文地质条件是制定开挖方案的依据，只有充分考虑地质方面的因素，才能设计出科学合理的施工方案，才能确保工程的安全。因此，在施工以前，应当收集尽量详尽的相关地质资料，依据地质条件和设计要求制定合理的开挖和支护方案，并在开挖以后，根据实际地质状况对方案进行调整。

2　一般施工方法。斜井倾角小于30°时，可自上而下全断面开挖。倾角为300°～45°时，一般采用自上而下全断面开挖的方法，但须做好井口支护，确保井口稳定；若采用自下而上开挖的方法，则须有扒渣和溜渣措施。倾角大于45°时，应先挖导井，再自上而下扩挖；断面较小时，也可以不挖导井，直接进行自下而上的全断面开挖。爬罐一般不超过400m，反并钻机一般不超过300m，所以，当斜井长度超过450m时，有条件的应设施工支洞。当一条斜井分为上、下两段同时施工时。上、下两段之间应保留岩塞，岩塞长度应不小于2倍斜井直径，并不小于10m，以保证将上、下两段安全地隔离。施工支洞与斜井相交的部位应有至少25m长的平段。如遇埋深较深的长斜井。应制订高应力区施工措施等。斜井开挖爆破一般采用防水炸药，―般采用乳化炸药。

3　斜井支护。斜井扩挖时，应对井壁咆括底拱)进行系统锚喷支护。井壁有不利的节理裂隙组合时，应及时加强支护。支护应紧跟扩挖工作面，以保证安全。直径较大的斜井，支护作业应在扩挖台车上进行；斜井直径较小时，可以不专门设置扩挖台车，支护作业可在开挖掌子面和运输台车上进行。斜井内喷射混凝土采用干喷机是比较方便的，喷机可设置在上平段，输料管(大部分采用钢管)接至井卞工作面。但从保护施工人员健康的角度出发，宜采用湿喷工艺。混凝土湿喷机宜设置在井口上或扩挖平台车上，输料管除喷头部位采用一定长度的软管外，其余部分宜采用钢管。湿喷机输料方式分为稀薄流和稠密流两种。

二、钢筋混凝土衬砌

经过20多年的施工实践，滑模已经是陡倾角斜井混凝土衬砌施工成熟的技术。因此，倾角不小于，45°的斜井钢筋混凝土衬砌施工应优先采用滑模施工方式。滑模牵引方式宜采用连续拉伸式液压千斤顶抽拔钢绞线，也可以采用卷扬机、爬轨器等。20世纪末施工的天荒坪抽水蓄能电站斜井，混凝土衬砌采用水电十四局设计、制造的斜井滑模系统，该系统采用沿轨道爬升的液压爬钳牵引模体。实现了连续滑升，其主要不足是偏心受力的不良影响明显。水电一局在桐柏抽水蓄能电站两条斜并滑模施工中采用了自行研制的连续拉伸式液压千斤顶一钢绞线斜井滑模系统，取得了优异成绩。该项技术2006年获国家发明专利。该斜井滑模系统的技术方案要点是：在斜井混凝土衬砌滑模模体上安装液压提升系统，该系统由2台连续拉伸式液压干斤、液压泵站、控制台、安全夹持器等组成。通过控制台操作液压泵站及千斤顶进行工作。液压泵站设有截流阀，可控制千斤顶的出力。防止过载。

滑模模体的结构形式应按以下规定进行设计：

回将模板设计成上口大、下口小的锥体，以减少滑升时钢模与混凝土间的摩阻力。模板锥度宜为0.4％～0.6％。

(2)模体应由中梁、上平台、浇筑平台、主平台及模板、悬挂平台等组成，模板应由面板、加劲肋、纵向擦条和支撑析架等组成，宜设计成组合结构。模板面板宜采用4～10mm厚的钢板制作。

(3)模板长度：底拱宜为1.2m，顶拱宜为1.5m。顶拱模板长度应视斜井倾角而定，倾角越陡，顶拱模板长度应越短，但最短不宜小于1.3m。

滑模模体的设计荷载应包括以下内容：

(1)模体自重，按实际重量计算。

(2)施工荷载，包括操作人员、材料和机具设备重量。

(3)顶拱新浇混凝土(包括超挖部分)及钢筋自重，按实际重量计算。

(4)混凝土对模体的侧压力及倾倒混凝土时的冲击力，按《水工建筑物滑动模板施工技术规范》的规定计算。

(5)新浇混凝土对模体的浮托力。新浇筑混凝土的浮托力。与混凝土的坍落度、浇筑速度、浇筑温度、振捣方式及模板受浮面的埋深等因素有关，目前尚没有经验公式，应通过试验确定。

(6)模体与混凝土之间的摩阻力。滑模模体与混凝土之间的勃结力和摩擦力同时存在。表现为摩阻力。

(7)模体前、后轮与轨道及垫板之间的滚动摩擦力，滚动摩擦系数可取0.05。