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【摘 要】 文章论述了新疆齐热哈塔尔水电站调压室竖井塌方处理及上下洞室开挖施工技术,工程中围岩主要以Ⅴ类为主,围岩破碎,施工难度大,地质比较复杂,需特别加强施工支护,确保施工安全。在水利水电工程中,常规施工组织设计编制已不能适应现在的要求,为了适应新型施工管理体制需要,必须采取合理、可行的施工方法和技术保证措施,才能确保齐热哈塔尔水电站调压室施工安全及施工进度。文章针对调压室竖井塌方处理及复杂围岩洞挖施工进行了分项分步编制,这样使整个施工组织更加具体详细,希望能给类似工程提供一些借鉴。
【关键词】 竖井;塌方处理;施工技术
1、工程概况
调压室后边坡经调整后开挖共分九级边坡,前六级边坡开挖坡比为1:1,第七级、第八级边坡坡比为1:0.75,最后一级边坡坡比为1:0.5,马道宽度为2m。调压室主要由调压井、上室和下室组成,调压井顶部平台高程为2795.0m,底部高程为2654.3m,井深140.7m,开挖直径为13.4m,断面为圆型;上室顶部高程为2758.7m,底部高程为2746.5m,总长为151m,开挖断面为城门洞型;下室顶部高程为2670.15m,底部高程为2660.0m,总长为66m,开挖断面为渐变圆型。
2、工程地质状况
调压室位于山坡部位,自然边坡较缓,岩体风化卸荷强烈,全~强风化岩体厚度约为20m,弱风化带厚约50m。围岩为O-S1角闪斜长板岩、片岩夹大理岩,薄层状夹中厚层状。岩层产状为NW315~330°SW∠20°~40°,倾向坡内。发育F18断层,产状为NW350°/NE∠83°,宽0.5~2.0m,由碎裂岩、糜棱岩组成。
井深0~60m为强~弱风化岩体,风化卸荷强烈,岩体破碎,位于地下水位之上。井壁下游侧边墙为顺向坡,块体稳定主要受层面控制,围岩稳定性差。井壁上游侧边墙为逆向坡,块体稳定主要受构造面控制,围岩为Ⅴ类围岩为主。
井深60m至底部,为微~新鲜风化岩体,裂隙发育,岩体破碎,位于地下水位之上。井壁下游侧边墙为顺向坡,块体稳定主要受层面控制,围岩稳定性差。井壁上游侧边墙为逆向坡,块体稳定主要受构造面控制,围岩以Ⅴ类为主。
3、调压室竖井塌方描述
2012年10月12日,在调压室竖井采用反井钻φ2m钻头扩挖导井自下而上至83m时,导井周圈出现大面塌方,开始高程约为EL2738m,塌渣清理持续至10月24日基本处于稳定状态,反井钻φ2m钻头继续上提对剩余部分导孔进行扩孔处理,尔后采取6m锁口混凝土、全断面扩挖施工,至2012年2月25日调压井全断面扩挖支护完成36m处,塌方空腔已完全揭露,空腔顶部高程为EL2759,导井底部揭露高程约为EL2679,空腔宽度为9m,超出洞挖设计13.4m直径之外10.7m,塌方深度约为60m,设计开挖轮廓之外塌方空腔呈倒三角形,塌渣方量约为2900m3。根据测量塌方对应位置位于上洞室左侧,塌渣揭露主要由砂土、碎石土及碎裂岩组成,周围围岩稳定性较差,后续施工可能对空腔范围内岩石产生连带不稳定影响,详附《调压室竖井塌方空腔典型测量断面图》。以下为塌渣揭露图片。
4、塌方空腔顶部开挖所采取措施
鉴于调压井已完成6m锁口混凝土施工,Φ2m导井已贯通形成,顶部开挖时采取对调压井直接进行扩挖的方式,扩挖前做好井口防护挡墙施工,龙门吊静载、动载试验。扩挖时主要采用小型挖机PC220对风化软岩、破碎部位進行开挖,遇到孤石或弱风化部位需要解除的进行若爆破处理,开挖循环控制0.5~1.5m,开挖出渣通过调压井导井进行溜渣,出渣车直接从6#支洞、上平段进行拉运至渣场。在整个开挖期间为防止对塌方空腔的扰动引起连带的塌方,所有下井设备必须座在钢架平台上并与龙门吊进行进行安全挂钩,挖机四周采用钢丝绳与井口防护挡墙进行预埋件进行有效连接,防止出现突然下沉超重问题;施工人员采用吊盘进行安全防护,吊篮与龙门吊安全挂钩,吊篮顶部设置安全棚护,底部铺设钢筋网片。每开挖一个循环及时进行有效支护,常规临时喷锚支护不能满足开挖稳定需求,施工过程中支护措施选择的原则是确保调压井安全、快速施工。结合本工程实际状况参照其它现有工程的支护形式,主要考虑采取自进式中空注浆锚杆、钢支撑桁架及喷射混凝土挂网支护的方式。
支护措施主要工艺流程为:初喷混凝土3-5cm封闭开挖揭露面Φ42超前小导管+系统Φ32自进式中空注浆锚杆(L=4m)+20a型钢支撑安装+φ8挂网作业+喷C25聚丙烯纤维混凝土覆盖钢支撑+进入下一开挖支护循环。
(一)调压井Ⅲ类围岩按照原设计支护形式不变进行施工。即:支护采用Φ25钢筋锚杆,L=4m,间排距1.5m×1.5m,全断面梅花形布置,全断面布置钢筋网片φ8@20cm×20cm,喷射C25混凝土20cm;
(二)对于Ⅳ、Ⅴ类围岩采取如下支护形式
开挖面揭露后即喷C25聚丙烯纤维混凝土3-5cm封闭岩面,布置Φ32自进式中空注浆锚杆,入岩3.7m,间排距为1.5m*1.5m,全断面梅花形布置。
井壁扩挖10cm,增设I20a钢支撑,榀距为50~100cm,钢支撑与锚杆连接,遇有砂化特别严重洞段及塌方段附近,榀距可适当加密,在未设置锚杆处增加钢支撑时需同时加设Φ32自进式锚杆作为插筋,L=3m进行钢支撑固定,插筋入岩2.6m,间距1m,钢支撑榀与榀之间采用Φ28的V字型钢筋连接,连接筋与钢支撑夹角为45°,间距为0.5m。同时拱架内侧增加10#槽钢进行竖向连接,间距为3m。
开挖前先进行L=4m,Φ42超前小导管施工,入岩3.7m,锚杆与竖直方向倾角为20°~30°,间距为0.5m,每进尺2m进行一排超前小导管施工,根据实际情况可适当加密,遇有围岩破碎段容易卡钻、塌孔等现象时,小导管不能送进时,将上述小导管改为Φ32自进式中空注浆锚杆,其余参数不变。 锚杆安装完成后,加挂φ8@10cm×10cm钢筋网片,网片铺在钢架的外侧,完成后喷射高强度C25混凝土并掺加聚丙烯纤维,以增加混凝土的整体抗拉强度。
5、塌方空腔揭露临时处理措施
根据塌方空腔岩壁的稳定状况,现场查勘确定:竖井继续向下开挖,开挖至调压室上洞室中心高程再行确定塌方空腔处理方案。同时对塌方部位空腔揭露岩面喷射10cm厚C25聚丙烯纤维混凝土进行封闭(分两次喷射),防止继续塌方掉块。
在竖井继续向下开挖过程中,上洞室部分竖井施工仍按原既定方案进行,待上室开挖时再对拱架部分进行割除;上室高程范围内钢拱架支撑锚杆锚杆间距由1.5m调整为1.0m,并与钢拱架焊接牢固;取消上室开挖范围内钢筋网片。
6、塌方处理方案
(一)方案一:
(1)目前调压井已开挖完成41m,塌方空腔揭露正位于上洞室部位,空腔处理及上洞室开挖严重影响调压井施工,且上洞室部位地质揭露为土夹石结构,致使上洞室大断面施工周期延长,为加快调压井施工,确保上洞室工作面与调压井平行施工,减少地质塌方引起的工期影响,需增加一条连通上洞室的施工支洞,以满足上洞室开挖及衬砌需要,同时为尽可能减少施工支洞长度,对上洞室轴线进行适当调整,具体设计规划如下:
①将上洞室轴线走向由原G点—F点调整为G点—D点,按原轴线进洞40m后顺时旋转50°折角延伸110m,调整后上洞室底板高程按原设计不变。详见《上洞室及施工支洞布置图》。
②增加上洞室施工支洞总长254.4m,洞口段45m为水平段,剩余洞段底板坡度为i=-0.05,与上洞室圆弧相接,所增加施工支洞轴线为A点—D点。详见《上洞室及施工支洞布置图》。
③鉴于洞口段岩体风化严重,采用在洞前架立3榀明拱(20a工字钢,榀距为80cm);洞口部位采用两排锁口锚杆进行支护,间距为50cm,里侧一排锁口为Φ25锚杆(L=3m,间距35cm),尾部与钢拱架进行焊接,外侧一排锁口为Φ25锚杆(L=4.5m,间距35cm),周圈采用与Φ25钢筋焊接成整体;针对锁口钢拱架与岩壁之间为保证连接牢固采用喷射C25混凝土进行填充密实,发生工程量以现场测量收方为准。
④若进洞后岩石完整性依然较差,开挖每循環进尺控制在0.7m,采用工字钢、拱顶超前锚杆(L=3m,间距25cm,倾角为5°-10°)进行支护,工字钢榀距暂定为50cm,结合现场实际情况可适当进行调整,钢拱架间采用Φ25钢筋进行连接,间距为0.8m,周圈挂设φ8单层钢筋网片(@15cm×15cm),喷射C25混凝土厚度为25cm。后续视围岩揭露状况再行确定其它支护方案。
⑤在以上洞脸及洞身超前、系统支护时,如普通砂浆锚杆不能成孔可采用自进式中空注浆锚杆或小导管进行代替,长度不变。以上所引起工程量以现场实际发生计。
(2)鉴于导井为调压井溜渣通道,在处理过程中尽可能确保导井畅通,即导井采用卷制φ2m钢管(δ=10mm)进行接引,钢管卷制及焊接在钢管厂完成(每3节进行小单元连接拉运共4.5m)完成后采用22t自卸车拉运至调压井EL2795平台上,再由小单元组装焊接成21m大单元,25t龙门吊及25t汽车吊配合进行吊运,待钢管在井内完全竖直后,钢管锁住在周边防护挡墙上再进行第二单元的吊运并与第一单元进行焊接连接,再吊运竖井内进行接引焊接,钢管共分4个单元,每两个单元吊装完成后,及时对空腔范围内采用有选择性石渣进行回填,以确保钢管周圈回填的密实,直至接引回填至上洞室中心高程,同时为确保钢管与塌方底部导井对位准确,前两个单元42m钢管内焊接爬梯,便于人员上下进行导井对位。待钢管安装、石渣回填完成后继续进行开挖支护,填渣平台至上室底板间空腔先采用挂网喷射10cm厚C25聚丙烯纤维混凝土施工进行封闭:挂网钢筋为φ8(@15cm*15cm);打设φ25锚杆(L=4m,@2m*2m)进行岩锚固定,安全封闭后采用C25钢筋笼混凝土进行填充密实,竖井每开挖循环(50cm)进行塌渣清理,塌渣空腔及时进行挂网喷射C25聚丙烯纤维混凝土施工,循环进行采用钢筋混凝土回填,回填过程中采用φ100PVC管预留锚索孔,每完成5m高度范围进行预应力锚索连接加固处理,依次施工直至塌方处理完成。锚索施工定为100T,长度为30m(锚固段为10m)。
图6-1 调压室上洞室及施工支洞布置
图6-2 调压井塌方处理钢管安装示意
图6-3 调压井塌方处理结构
(二)方案二:
针对塌方空腔宽度为7m,上洞室底板以下5m空腔两侧水平架设钢支撑,进行钢筋混凝土回填施工,底部预留钢筋接头,待达到强度后进行100t锚索施工,把悬空的回填砼部分锁住连为一体,每隔5m依次进行回填砼、连接锚索施工在,直至塌方处理完成。
(三)方案三:
上洞室与竖井施工分开,增加施工支洞通往上洞室,给后续开挖及混凝土施工提供通道,增加施工支洞与方案一支洞相同。竖井继续向下扩挖,支护紧跟进行,在每循环开挖掌子面部位附近采用喷射10cm厚C25聚丙烯纤维混凝土对空腔进行封闭(分两次喷射),减少空腔的连带塌方掉块。全断面扩挖至井口的平台(约为70m深),再采用混凝土自下而上对空腔分层进行回填的办法处理,并每隔3m交错进行锚索施工,以减少回填混凝土悬空确保连接。
综合方案比较,方案一能进一步确保调压井扩挖及塌方空腔处理安全稳定,存在钢管接引导井底部基础不平整问题;方案二施工存有安全隐患;方案三可以确保施工进度,但存在安全隐患,针对现揭露出的地质状况,施工过程中封闭喷射混凝土壳体不能完全避免掉块现象发生,从安全、质量施工角度考虑:为确保施工安全、减少地质塌方处理所带来的工期影响,采用方案一进行施工。
7、调压室主要工程量统计表 主要工程量统计表
序号 项目名称 单位 工程量 备注
1 空腔回填石渣 m3 3000
2 钢管安装 t 40
3 锚索(100t) m 1200
4 C25鋼筋混凝土 m3 800
5 喷射聚丙烯纤维混凝土 m3 120
8、调压室施工工期安排
(1)2013年3月10~2013年4月10日完成导井钢管接引及空腔石渣回填施工。
(2)2013年4月11日~6月11日完成塌方段EL2753~EL2741处理施工。
(3)2013年6月12日~10月15日完成竖井EL2741~EL2664段施工。
(4)2013年10月16日~12月16日完成下室段施工。
(5)2013年12月17日~12月31日完成竖井段贯通开挖(EL2660.0~EL2654.3)。
(6)2014年1月1日~2014年4月15日完成调压井滑模拼装及井壁混凝土浇筑。
(7)2014年1月1日至4月01日完成调压室下室混凝土浇筑。
(8)2013年4月05日至2014年2月14日完成调压室上室支洞及上室开挖、支护施工。
(8)2014年2月15日至5月15日完成调压室上室混凝土浇筑。
(9)2014年4月16日~2014年6月15日完成启闭机房等所有项目混凝土施工。
调压室竖井、下室和启闭机房混凝土穿插进行施工。
9、质量、安全保证措施
9.1质量保证措施
(一)质量组织机构
(1)为了保证工程质量,项目工程部、实验室,测量队具体负责质量检查工作。
(2)工程部负责施工质量检查,严格执行三检制度,按工序进行复检、终检并请监理部门验收。工程部负责收集、整理原始记录并及时进行单元质量评定。
(3)现场实验室负责进场原材料的抽样检测试验等工作并及时提供试验控制、检测等成果报告。
(4)测量队负责提供工程施工的高程、平面和有关控制网、点的设置及结构物尺寸轮廓线的放样校核工作。
(5)施工队质检员,负责施工范围内的质量检查,并收集、提供自检、互检、交班记录和有关资料,指导班组做好自检、互检工作。
(二)施工过程检查
(1)工程施工过程检查必须对每道工序按“三检制”的程序,上一道工序未经检查合格,不得进行下一道工序的施工。
(2)质检员在检查中发现问题时应及时向施工人员提出,并要其改正,如认为有严重问题可造成质量事故时有权通知现场施工负责人暂停施工,并立即报告项目领导,确定解决办法。
(3)排作业施工计划时应按工序留出足够的检查时间,质检员应尽量抓紧时间检查。
(4)布孔:现场技术人员根据爆破设计及测量放线成果严格布孔,作好布孔记录。
(5)钻孔:钻孔作业人员根据现场技术人员布置在掌子面的孔位进行钻孔,钻孔严格按钻孔要求控制好孔向、孔深等参数,钻孔完成后技术人员按“平、直、齐”的要求进行爆破装药前的钻孔检查,检查无误记录后进行爆破作业。
(6)爆破作业:严格按爆破设计参数及起爆网络在技术人员的监督下,进行装药作业。装药完成后由技术员和专业炮工分区分片检查,联接爆破网络,网络采用非电毫秒导爆管微差延时网络,撤退设备、材料、人员至安全位置,非电管方式起爆,周边光面爆破。
(7)爆后检查:爆破出渣后技术人员督促测量队进行断面检查,并记录超欠挖数据,对欠挖部位及时处理。
(8)锚杆、水泥、外加剂等产品必须有生产厂家的质量证明书,并按照设计图纸和监理的要求进行原材料试验;锚杆锚固剂、喷砼配合比必须经监理工程师批准执行。
9.2安全保证措施
(一)建立安全检查监督机构,配备专职和兼职安全人员负责现场安全监督检查。施工现场设置安全标志,施工平台等边缘设安全护栏,场地狭小、行人和运输繁忙地段设专人支挥交通。
(二)施工人员进入施工区域必须配戴安全帽,严禁穿拖鞋等进入施工现场。
(三)竖井上下应设置专用电话进行通讯联络。
(四)在容易引起火灾的危险区内,设置明显的标志,并配备足够的消防器材及设施,加强施工过程中消防检查,切实做好防火防爆工作。危险品存放场所符合设计规范要求。
(五)施工区域内设置足够的照明系统,在凡可能漏电伤人或易受雷击的电器设备及建筑物均设置接地装置或避雷装置,并定期派专业人员进行检查。
(六)进行安全宣传教育,对高、难、险的施工环节,配设醒目的安全标志和防护设施。
(七)在施工过程中,安全生产措施不落实不准动工,实行安全生产一票否决制,并实行严格的安全奖惩制度。
(八)所有从事爆破的人员持证上岗。每次爆破作业,必须经专职安全员检查合格警戒完全到位后,方可通知爆破单位起爆。爆破时,施工人员应撤至飞石、有害气体和冲击波的影响范围之外。
(九)工作面爆破散烟后,应先进行爆破面的安全检查,撬、挖、敲除松动石块;上一工序完成并确认松动岩块全部清除后,下一工序的施工人员才能进入作业面从事出渣或其他作业。
(十)定期检查提升设备的井架、钢丝绳、钢丝绳接头、滑轮、混轮轴、吊篮、卷扬机的制动、限位等构件和部位,以保证起吊设备始终处于安全工作状态。
(十一)提升设备设置防止断绳、过卷、过电流和失电压等保险装置及可靠的制动系统,并控制升降速度,使用过程中加强维护检查工作。
(十二)竖井扩挖时导井洞口必须设置防护盖,防护盖采用钢筋制作,并在防护盖上铺设马道板。井内进行施工时,井口安排专职安全人员值守。
(十三)竖井内人工进行扒渣作业时,作业人员佩戴安全绳,安全绳挂在井壁锚杆上,防止发生人员坠落事故。
(十四)喷射机等设备在使用前进行全面检查。喷混凝土堵管时采用敲击法进行疏通,如果采用高压风疏通时,喷头不得正对有人的方向。
(十五)喷射混凝土作业过程中,应经常查看出料喷头、出料管和管路接头有无破损和松脱现象,发现异常应及时处理。
(十六)喷射机、水箱、风包、注浆器、注浆泵等密封及压力容器应定期进行耐压检查,合格后方可使用。压力容器应安装安全阀,使用过程中发现失灵时应立即更换。
(十七)非操作人员不应进入作业区,喷头、注浆管前方不应站人。
(十八)检验锚杆锚固力,拉力计应安装牢固。锚杆张拉时,前方或下方不允许布置设备或停留操作人员。
10、现场塌方空腔揭露照片
【关键词】 竖井;塌方处理;施工技术
1、工程概况
调压室后边坡经调整后开挖共分九级边坡,前六级边坡开挖坡比为1:1,第七级、第八级边坡坡比为1:0.75,最后一级边坡坡比为1:0.5,马道宽度为2m。调压室主要由调压井、上室和下室组成,调压井顶部平台高程为2795.0m,底部高程为2654.3m,井深140.7m,开挖直径为13.4m,断面为圆型;上室顶部高程为2758.7m,底部高程为2746.5m,总长为151m,开挖断面为城门洞型;下室顶部高程为2670.15m,底部高程为2660.0m,总长为66m,开挖断面为渐变圆型。
2、工程地质状况
调压室位于山坡部位,自然边坡较缓,岩体风化卸荷强烈,全~强风化岩体厚度约为20m,弱风化带厚约50m。围岩为O-S1角闪斜长板岩、片岩夹大理岩,薄层状夹中厚层状。岩层产状为NW315~330°SW∠20°~40°,倾向坡内。发育F18断层,产状为NW350°/NE∠83°,宽0.5~2.0m,由碎裂岩、糜棱岩组成。
井深0~60m为强~弱风化岩体,风化卸荷强烈,岩体破碎,位于地下水位之上。井壁下游侧边墙为顺向坡,块体稳定主要受层面控制,围岩稳定性差。井壁上游侧边墙为逆向坡,块体稳定主要受构造面控制,围岩为Ⅴ类围岩为主。
井深60m至底部,为微~新鲜风化岩体,裂隙发育,岩体破碎,位于地下水位之上。井壁下游侧边墙为顺向坡,块体稳定主要受层面控制,围岩稳定性差。井壁上游侧边墙为逆向坡,块体稳定主要受构造面控制,围岩以Ⅴ类为主。
3、调压室竖井塌方描述
2012年10月12日,在调压室竖井采用反井钻φ2m钻头扩挖导井自下而上至83m时,导井周圈出现大面塌方,开始高程约为EL2738m,塌渣清理持续至10月24日基本处于稳定状态,反井钻φ2m钻头继续上提对剩余部分导孔进行扩孔处理,尔后采取6m锁口混凝土、全断面扩挖施工,至2012年2月25日调压井全断面扩挖支护完成36m处,塌方空腔已完全揭露,空腔顶部高程为EL2759,导井底部揭露高程约为EL2679,空腔宽度为9m,超出洞挖设计13.4m直径之外10.7m,塌方深度约为60m,设计开挖轮廓之外塌方空腔呈倒三角形,塌渣方量约为2900m3。根据测量塌方对应位置位于上洞室左侧,塌渣揭露主要由砂土、碎石土及碎裂岩组成,周围围岩稳定性较差,后续施工可能对空腔范围内岩石产生连带不稳定影响,详附《调压室竖井塌方空腔典型测量断面图》。以下为塌渣揭露图片。
4、塌方空腔顶部开挖所采取措施
鉴于调压井已完成6m锁口混凝土施工,Φ2m导井已贯通形成,顶部开挖时采取对调压井直接进行扩挖的方式,扩挖前做好井口防护挡墙施工,龙门吊静载、动载试验。扩挖时主要采用小型挖机PC220对风化软岩、破碎部位進行开挖,遇到孤石或弱风化部位需要解除的进行若爆破处理,开挖循环控制0.5~1.5m,开挖出渣通过调压井导井进行溜渣,出渣车直接从6#支洞、上平段进行拉运至渣场。在整个开挖期间为防止对塌方空腔的扰动引起连带的塌方,所有下井设备必须座在钢架平台上并与龙门吊进行进行安全挂钩,挖机四周采用钢丝绳与井口防护挡墙进行预埋件进行有效连接,防止出现突然下沉超重问题;施工人员采用吊盘进行安全防护,吊篮与龙门吊安全挂钩,吊篮顶部设置安全棚护,底部铺设钢筋网片。每开挖一个循环及时进行有效支护,常规临时喷锚支护不能满足开挖稳定需求,施工过程中支护措施选择的原则是确保调压井安全、快速施工。结合本工程实际状况参照其它现有工程的支护形式,主要考虑采取自进式中空注浆锚杆、钢支撑桁架及喷射混凝土挂网支护的方式。
支护措施主要工艺流程为:初喷混凝土3-5cm封闭开挖揭露面Φ42超前小导管+系统Φ32自进式中空注浆锚杆(L=4m)+20a型钢支撑安装+φ8挂网作业+喷C25聚丙烯纤维混凝土覆盖钢支撑+进入下一开挖支护循环。
(一)调压井Ⅲ类围岩按照原设计支护形式不变进行施工。即:支护采用Φ25钢筋锚杆,L=4m,间排距1.5m×1.5m,全断面梅花形布置,全断面布置钢筋网片φ8@20cm×20cm,喷射C25混凝土20cm;
(二)对于Ⅳ、Ⅴ类围岩采取如下支护形式
开挖面揭露后即喷C25聚丙烯纤维混凝土3-5cm封闭岩面,布置Φ32自进式中空注浆锚杆,入岩3.7m,间排距为1.5m*1.5m,全断面梅花形布置。
井壁扩挖10cm,增设I20a钢支撑,榀距为50~100cm,钢支撑与锚杆连接,遇有砂化特别严重洞段及塌方段附近,榀距可适当加密,在未设置锚杆处增加钢支撑时需同时加设Φ32自进式锚杆作为插筋,L=3m进行钢支撑固定,插筋入岩2.6m,间距1m,钢支撑榀与榀之间采用Φ28的V字型钢筋连接,连接筋与钢支撑夹角为45°,间距为0.5m。同时拱架内侧增加10#槽钢进行竖向连接,间距为3m。
开挖前先进行L=4m,Φ42超前小导管施工,入岩3.7m,锚杆与竖直方向倾角为20°~30°,间距为0.5m,每进尺2m进行一排超前小导管施工,根据实际情况可适当加密,遇有围岩破碎段容易卡钻、塌孔等现象时,小导管不能送进时,将上述小导管改为Φ32自进式中空注浆锚杆,其余参数不变。 锚杆安装完成后,加挂φ8@10cm×10cm钢筋网片,网片铺在钢架的外侧,完成后喷射高强度C25混凝土并掺加聚丙烯纤维,以增加混凝土的整体抗拉强度。
5、塌方空腔揭露临时处理措施
根据塌方空腔岩壁的稳定状况,现场查勘确定:竖井继续向下开挖,开挖至调压室上洞室中心高程再行确定塌方空腔处理方案。同时对塌方部位空腔揭露岩面喷射10cm厚C25聚丙烯纤维混凝土进行封闭(分两次喷射),防止继续塌方掉块。
在竖井继续向下开挖过程中,上洞室部分竖井施工仍按原既定方案进行,待上室开挖时再对拱架部分进行割除;上室高程范围内钢拱架支撑锚杆锚杆间距由1.5m调整为1.0m,并与钢拱架焊接牢固;取消上室开挖范围内钢筋网片。
6、塌方处理方案
(一)方案一:
(1)目前调压井已开挖完成41m,塌方空腔揭露正位于上洞室部位,空腔处理及上洞室开挖严重影响调压井施工,且上洞室部位地质揭露为土夹石结构,致使上洞室大断面施工周期延长,为加快调压井施工,确保上洞室工作面与调压井平行施工,减少地质塌方引起的工期影响,需增加一条连通上洞室的施工支洞,以满足上洞室开挖及衬砌需要,同时为尽可能减少施工支洞长度,对上洞室轴线进行适当调整,具体设计规划如下:
①将上洞室轴线走向由原G点—F点调整为G点—D点,按原轴线进洞40m后顺时旋转50°折角延伸110m,调整后上洞室底板高程按原设计不变。详见《上洞室及施工支洞布置图》。
②增加上洞室施工支洞总长254.4m,洞口段45m为水平段,剩余洞段底板坡度为i=-0.05,与上洞室圆弧相接,所增加施工支洞轴线为A点—D点。详见《上洞室及施工支洞布置图》。
③鉴于洞口段岩体风化严重,采用在洞前架立3榀明拱(20a工字钢,榀距为80cm);洞口部位采用两排锁口锚杆进行支护,间距为50cm,里侧一排锁口为Φ25锚杆(L=3m,间距35cm),尾部与钢拱架进行焊接,外侧一排锁口为Φ25锚杆(L=4.5m,间距35cm),周圈采用与Φ25钢筋焊接成整体;针对锁口钢拱架与岩壁之间为保证连接牢固采用喷射C25混凝土进行填充密实,发生工程量以现场测量收方为准。
④若进洞后岩石完整性依然较差,开挖每循環进尺控制在0.7m,采用工字钢、拱顶超前锚杆(L=3m,间距25cm,倾角为5°-10°)进行支护,工字钢榀距暂定为50cm,结合现场实际情况可适当进行调整,钢拱架间采用Φ25钢筋进行连接,间距为0.8m,周圈挂设φ8单层钢筋网片(@15cm×15cm),喷射C25混凝土厚度为25cm。后续视围岩揭露状况再行确定其它支护方案。
⑤在以上洞脸及洞身超前、系统支护时,如普通砂浆锚杆不能成孔可采用自进式中空注浆锚杆或小导管进行代替,长度不变。以上所引起工程量以现场实际发生计。
(2)鉴于导井为调压井溜渣通道,在处理过程中尽可能确保导井畅通,即导井采用卷制φ2m钢管(δ=10mm)进行接引,钢管卷制及焊接在钢管厂完成(每3节进行小单元连接拉运共4.5m)完成后采用22t自卸车拉运至调压井EL2795平台上,再由小单元组装焊接成21m大单元,25t龙门吊及25t汽车吊配合进行吊运,待钢管在井内完全竖直后,钢管锁住在周边防护挡墙上再进行第二单元的吊运并与第一单元进行焊接连接,再吊运竖井内进行接引焊接,钢管共分4个单元,每两个单元吊装完成后,及时对空腔范围内采用有选择性石渣进行回填,以确保钢管周圈回填的密实,直至接引回填至上洞室中心高程,同时为确保钢管与塌方底部导井对位准确,前两个单元42m钢管内焊接爬梯,便于人员上下进行导井对位。待钢管安装、石渣回填完成后继续进行开挖支护,填渣平台至上室底板间空腔先采用挂网喷射10cm厚C25聚丙烯纤维混凝土施工进行封闭:挂网钢筋为φ8(@15cm*15cm);打设φ25锚杆(L=4m,@2m*2m)进行岩锚固定,安全封闭后采用C25钢筋笼混凝土进行填充密实,竖井每开挖循环(50cm)进行塌渣清理,塌渣空腔及时进行挂网喷射C25聚丙烯纤维混凝土施工,循环进行采用钢筋混凝土回填,回填过程中采用φ100PVC管预留锚索孔,每完成5m高度范围进行预应力锚索连接加固处理,依次施工直至塌方处理完成。锚索施工定为100T,长度为30m(锚固段为10m)。
图6-1 调压室上洞室及施工支洞布置
图6-2 调压井塌方处理钢管安装示意
图6-3 调压井塌方处理结构
(二)方案二:
针对塌方空腔宽度为7m,上洞室底板以下5m空腔两侧水平架设钢支撑,进行钢筋混凝土回填施工,底部预留钢筋接头,待达到强度后进行100t锚索施工,把悬空的回填砼部分锁住连为一体,每隔5m依次进行回填砼、连接锚索施工在,直至塌方处理完成。
(三)方案三:
上洞室与竖井施工分开,增加施工支洞通往上洞室,给后续开挖及混凝土施工提供通道,增加施工支洞与方案一支洞相同。竖井继续向下扩挖,支护紧跟进行,在每循环开挖掌子面部位附近采用喷射10cm厚C25聚丙烯纤维混凝土对空腔进行封闭(分两次喷射),减少空腔的连带塌方掉块。全断面扩挖至井口的平台(约为70m深),再采用混凝土自下而上对空腔分层进行回填的办法处理,并每隔3m交错进行锚索施工,以减少回填混凝土悬空确保连接。
综合方案比较,方案一能进一步确保调压井扩挖及塌方空腔处理安全稳定,存在钢管接引导井底部基础不平整问题;方案二施工存有安全隐患;方案三可以确保施工进度,但存在安全隐患,针对现揭露出的地质状况,施工过程中封闭喷射混凝土壳体不能完全避免掉块现象发生,从安全、质量施工角度考虑:为确保施工安全、减少地质塌方处理所带来的工期影响,采用方案一进行施工。
7、调压室主要工程量统计表 主要工程量统计表
序号 项目名称 单位 工程量 备注
1 空腔回填石渣 m3 3000
2 钢管安装 t 40
3 锚索(100t) m 1200
4 C25鋼筋混凝土 m3 800
5 喷射聚丙烯纤维混凝土 m3 120
8、调压室施工工期安排
(1)2013年3月10~2013年4月10日完成导井钢管接引及空腔石渣回填施工。
(2)2013年4月11日~6月11日完成塌方段EL2753~EL2741处理施工。
(3)2013年6月12日~10月15日完成竖井EL2741~EL2664段施工。
(4)2013年10月16日~12月16日完成下室段施工。
(5)2013年12月17日~12月31日完成竖井段贯通开挖(EL2660.0~EL2654.3)。
(6)2014年1月1日~2014年4月15日完成调压井滑模拼装及井壁混凝土浇筑。
(7)2014年1月1日至4月01日完成调压室下室混凝土浇筑。
(8)2013年4月05日至2014年2月14日完成调压室上室支洞及上室开挖、支护施工。
(8)2014年2月15日至5月15日完成调压室上室混凝土浇筑。
(9)2014年4月16日~2014年6月15日完成启闭机房等所有项目混凝土施工。
调压室竖井、下室和启闭机房混凝土穿插进行施工。
9、质量、安全保证措施
9.1质量保证措施
(一)质量组织机构
(1)为了保证工程质量,项目工程部、实验室,测量队具体负责质量检查工作。
(2)工程部负责施工质量检查,严格执行三检制度,按工序进行复检、终检并请监理部门验收。工程部负责收集、整理原始记录并及时进行单元质量评定。
(3)现场实验室负责进场原材料的抽样检测试验等工作并及时提供试验控制、检测等成果报告。
(4)测量队负责提供工程施工的高程、平面和有关控制网、点的设置及结构物尺寸轮廓线的放样校核工作。
(5)施工队质检员,负责施工范围内的质量检查,并收集、提供自检、互检、交班记录和有关资料,指导班组做好自检、互检工作。
(二)施工过程检查
(1)工程施工过程检查必须对每道工序按“三检制”的程序,上一道工序未经检查合格,不得进行下一道工序的施工。
(2)质检员在检查中发现问题时应及时向施工人员提出,并要其改正,如认为有严重问题可造成质量事故时有权通知现场施工负责人暂停施工,并立即报告项目领导,确定解决办法。
(3)排作业施工计划时应按工序留出足够的检查时间,质检员应尽量抓紧时间检查。
(4)布孔:现场技术人员根据爆破设计及测量放线成果严格布孔,作好布孔记录。
(5)钻孔:钻孔作业人员根据现场技术人员布置在掌子面的孔位进行钻孔,钻孔严格按钻孔要求控制好孔向、孔深等参数,钻孔完成后技术人员按“平、直、齐”的要求进行爆破装药前的钻孔检查,检查无误记录后进行爆破作业。
(6)爆破作业:严格按爆破设计参数及起爆网络在技术人员的监督下,进行装药作业。装药完成后由技术员和专业炮工分区分片检查,联接爆破网络,网络采用非电毫秒导爆管微差延时网络,撤退设备、材料、人员至安全位置,非电管方式起爆,周边光面爆破。
(7)爆后检查:爆破出渣后技术人员督促测量队进行断面检查,并记录超欠挖数据,对欠挖部位及时处理。
(8)锚杆、水泥、外加剂等产品必须有生产厂家的质量证明书,并按照设计图纸和监理的要求进行原材料试验;锚杆锚固剂、喷砼配合比必须经监理工程师批准执行。
9.2安全保证措施
(一)建立安全检查监督机构,配备专职和兼职安全人员负责现场安全监督检查。施工现场设置安全标志,施工平台等边缘设安全护栏,场地狭小、行人和运输繁忙地段设专人支挥交通。
(二)施工人员进入施工区域必须配戴安全帽,严禁穿拖鞋等进入施工现场。
(三)竖井上下应设置专用电话进行通讯联络。
(四)在容易引起火灾的危险区内,设置明显的标志,并配备足够的消防器材及设施,加强施工过程中消防检查,切实做好防火防爆工作。危险品存放场所符合设计规范要求。
(五)施工区域内设置足够的照明系统,在凡可能漏电伤人或易受雷击的电器设备及建筑物均设置接地装置或避雷装置,并定期派专业人员进行检查。
(六)进行安全宣传教育,对高、难、险的施工环节,配设醒目的安全标志和防护设施。
(七)在施工过程中,安全生产措施不落实不准动工,实行安全生产一票否决制,并实行严格的安全奖惩制度。
(八)所有从事爆破的人员持证上岗。每次爆破作业,必须经专职安全员检查合格警戒完全到位后,方可通知爆破单位起爆。爆破时,施工人员应撤至飞石、有害气体和冲击波的影响范围之外。
(九)工作面爆破散烟后,应先进行爆破面的安全检查,撬、挖、敲除松动石块;上一工序完成并确认松动岩块全部清除后,下一工序的施工人员才能进入作业面从事出渣或其他作业。
(十)定期检查提升设备的井架、钢丝绳、钢丝绳接头、滑轮、混轮轴、吊篮、卷扬机的制动、限位等构件和部位,以保证起吊设备始终处于安全工作状态。
(十一)提升设备设置防止断绳、过卷、过电流和失电压等保险装置及可靠的制动系统,并控制升降速度,使用过程中加强维护检查工作。
(十二)竖井扩挖时导井洞口必须设置防护盖,防护盖采用钢筋制作,并在防护盖上铺设马道板。井内进行施工时,井口安排专职安全人员值守。
(十三)竖井内人工进行扒渣作业时,作业人员佩戴安全绳,安全绳挂在井壁锚杆上,防止发生人员坠落事故。
(十四)喷射机等设备在使用前进行全面检查。喷混凝土堵管时采用敲击法进行疏通,如果采用高压风疏通时,喷头不得正对有人的方向。
(十五)喷射混凝土作业过程中,应经常查看出料喷头、出料管和管路接头有无破损和松脱现象,发现异常应及时处理。
(十六)喷射机、水箱、风包、注浆器、注浆泵等密封及压力容器应定期进行耐压检查,合格后方可使用。压力容器应安装安全阀,使用过程中发现失灵时应立即更换。
(十七)非操作人员不应进入作业区,喷头、注浆管前方不应站人。
(十八)检验锚杆锚固力,拉力计应安装牢固。锚杆张拉时,前方或下方不允许布置设备或停留操作人员。
10、现场塌方空腔揭露照片