“引白入北”供水工程竖井施工工艺

柳宝林

摘 要：竖井施工受其结构型式和断面大小的影响，出碴及衬砌的施工有很大的制约性，合理安排施工工艺、选择施工方法是保证工程进度和质量的关键因素。

关键词：竖井；施工；工艺

中图分类号：U455.8 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）11-0164-02

1 工程概况

1.1 工程背景及设计概况

“引白入北”工程位于辽宁省北票市，北票市地处辽西干旱地区，属于资源性缺水的城市，该工程的建设是从根本上解决北票市城区供水紧缺的项目，包括取水工程、输水工程、净水厂工程、配水管线等工程组成。北票市引白入北供水工程的设计取水区域位于白石水库下府至双楼段，取水位置位于中心府，滤床控制面积23.44万 m2，取水泵站的建设场址位于大凌河左岸中心府上游的侧坡嘴前沿，占地面积1 575 m2，集水井竖井井口处的地面高程为129.75 m，竖井设计深度52.25 m，内径5 m。该工程的滤床取水区域位于白石水库中心府区段，设计1条700 m的输水主巷道和3条支巷道，其中1号支巷312 m，2号支巷312 m，3号支巷462 m，硐室连接巷48 m，在主巷和支巷上布置9座硐室。

1.2 工程地质

北票地区属辽西丘陵地区，地势起伏较大，位于华北准地台的北部，燕山台褶带的的辽西台陷中。大面积出露中生代地层，少量元古界长城系、蓟县系地层。自上而下为：①元古界地层。仅见长城系高于庄组及蓟县系雾迷山地层出露，分布在北票的东部，呈北东、南西走向；②中生界地层。主要分布有侏罗系、白垩系地层；③岩浆岩。北票附近岩浆岩分布较少，仅零星分布。大部分为燕山期中晚期浅层侵入岩，岩性主要为玄武玢岩、安山玢岩、英安玢岩等。

1.3 主要工程量

主要工程量见表1。

2 施工机械设备配置计划

主要施工机械设备见表2。

3 竖井施工工艺

3.1 施工方案简述

土层、砂砾层施工：首先施工锁口，锁口采用钢筋砼，利用钢管桩作承载基础，采用人工开挖卷扬机垂直提升出碴，边开挖边浇筑钢筋砼井筒，促进井周土质密实度和抗渗效果。基岩：采用钻爆法施工，采取分段、分次爆破，掘进与衬砌仍采取边开挖边浇筑的方法施工。

3.2 竖井设计结构

集水竖井井口标高129.75 m，井底标高77.5 m，井深52.25 m，内径5 m，壁厚0.4 m，C30钢筋砼现浇全支护。井底5 m段为导井，为施工和将来巷内维护、检修排水置泵空间。竖井井壁和底板均采用C30钢筋砼。竖井从室内地坪到基岩强风化层部分采用双层钢筋，中、微风化地层采用单层钢筋。

3.3 施工方法

3.3.1 施工场地平面布置

平整场地后结合地形进行布置，设卷扬机房1间、配电室1间、维修房3间、工具房及值班室2间、稳车场、混凝土搅拌站、空压机房、循环水池、材料库等。在地势较高处设置1座蓄水池，作为施工用水。布置如下：①修Ⅳ型井架，位于竖井的正上方进行布置，井架中心与竖井中心偏离距离为30 cm，井架顶部为天轮平台。在井架的第一层平台上，布置安装卸碴仓和翻碴装置。井架在锁口圈施工完毕后进行；②卷扬机房位于南侧，占地面积约为154 m2，凿岩卷扬JK2.5-20/11.5型1台，卷扬按照井筒中心线方向进行布置，另设变电所和配电室；③稳车场，根据施工的需要，共布置JZ10/800A 1台、安全梯稳车JZA-5/1000 A1台，稳车按照凿井稳车的基础现浇，并做好预留孔洞；④空压机房，按照每台压风机占地面积考虑，共计60 m2，压风机房离施工场地远近满足规范要求；⑤混凝土搅拌站，设置在井口附近，并布置砂、石料场；⑥施工场地的维修房、值班室等按实际情况进行布置；⑦生活区根据实际情况进行布置。

井筒内施工布置：1.5 m3提升碴石吊桶一套，Φ500 mm风筒1趟，Φ40 mm供水管1趟，Φ159 mm供风管1趟（后改造为下料管），动力电缆1趟（YC3×16+1×4），通信信号电缆（YC13×4），爆破电缆（YC2×4）各1趟，双层小吊盘一个，双层大吊盘一个，长绳悬吊抓岩机0.4 m3一台，80DGL50×5吊泵1台，悬挂安全梯1部。

3.3.2 锁口段施工

锁口段以粉质粘土为主，表层为块石土，块石原岩为混合强风化层部分，采用人工开挖。利用钢管桩作承载基础，采用人工开挖卷扬机垂直提升出碴。锁口段按设计断面开挖完成后，进行锁口钢筋混凝土的浇筑，浇筑时模板采用大块钢模板。

3.3.3 井身段掘进

井身段分为两部进行掘进，先进行高程82 m以上竖井施工，等输水平巷及硐室施工完后再进行82 m以下段竖井施工。

①凿岩爆破。

其一，采用YT-28风钻机12台同时作业，钎头采用Φ40 mm“一”字型硬质合金钻头，分四个工作区域，集中组成18人的“定人、定机、定位”的劳动组织。

其二，炮眼深度根据主井Φ掘=5.8 m的条件。

S=3.1415926×5.82÷4=26.4 m2，按照工期要求月进度80 m，故根据公式：

式中：l为月掘进深度，m；n为每月掘进天数，取时间为27 d； n1为每循环小时数，取12 h/循环；η为炮眼利用率：取0.85；η1为循环率：取0.85。

为充分发挥大抓岩机的生产能力和提前超额完成生产任务，同时考虑小井筒开挖断面较小等各种因素的影响，取炮眼深度L=2.4 m。

其三，炮眼数目的确定（N）根据公式：

式中：q为单位炸药消耗量，kg/m3；s为井筒的掘进断面，m2； η为炮眼利用率，η=0.85；m为每个药包的长度，m=0.2 m；G为每个药包的重量，G=0.2 kg；a为炮眼平均装药系数，a=0.65。

其四，炮眼布置（略）。

②装岩：竖井采用0.4 m3长绳悬吊抓岩机抓岩，井筒中配抓岩机司机2人/班.次、搬运工5人/班，配1.5 m3吊桶装渣。井筒中采用人工清底。

③辅助设施。其一，提升：采用JK2.5-20/11.5单筒卷扬机，配1.5 m3吊桶2个交替使用，用于提升材料和井下出碴。其二，排水：井筒中布置一台80DGL-50*5吊泵，扬程为350 m。当涌水量小于5 m3/h，采用风动泵排水至吊桶中，随碴石一起带至地面，经卸碴仓排出。其三，通风方式为压入式，采用22 kW轴流式风机，经Φ500 mm风筒压入至井下，送入新鲜风量，并排出井底污风。其四，供风、供水：供风在地面安装3台20 m3压风机，每次正常开风施工时为两台同时启用，另一台备用；供风管采用Φ159 mm钢管，待井筒掘至井底后改为井筒溜灰管之用。供水管采用Φ40 mm钢管。其五，通讯、信号系统：采用声光控制系统，由井下吊盘信号工将信号传至井口信号房，经井口信号工确认转发至卷扬房，信号系统操作时制定信号各种铃声所代表的操作信息。加磁石电话三部，吊盘、井口信号房、卷扬房等三处分各设一部，以便相互联系，吊盘电话只与井口信号房相通。其六，照明：工作面采用可提放的36 V电压伞形罩组合灯4～6组，每组300 W，放炮时提到吊盘上。吊盘上装JMB-380/36 V 4 kVA封闭式变压器，并装4盏60 W/36 V防水照明灯。井盖门下装100 W照明灯1盏。地面装380/220 V 127 V.4 kVA变压器1台，专供井口信号房信号、照明和卷扬房照明用。其七，测量：进井点的测量：在竖井附近至少建立一个永久性控制点（包括平面、高程控制），作为基准点；井筒十字线的测设：沿十字线各端埋设永久保护的点不少于2个，并实测各点的坐标。随着竖井掘进到一定深度，十字线还应转设到竖井锁口面上，并埋设铜质标志，永久保存；井筒的测量，设6根测量中线，由6台自制小绞车缠绕Φ1.2 mm钢丝，在进行井筒扩挖、衬砌时，启用6根测量中线；竖井掘进时只采用一根中心线，施工时定期检校中心线。其八，备用一台200 kW柴油发电机。

④临时支护。掘进时，采用TK961型喷浆机，用Φ159×8 mm输送管道将喷射料送至工作面，每次喷浆时间选在凿岩爆破后进行，使喷浆回弹料存留在松散碴石上，以便出碴石时一并清理。

3.3.4 钢筋砼施工

①钢筋作业。钢筋的调直、除锈、切断弯曲工作都在钢筋作业场进行，竖向钢筋第一节按0.5 m一级错开接头，水平围圈钢筋按原材料长度可以分成数段制作，并在加工场弯好弧度，绑扎水平筋时按间距、预先在竖筋上用粉笔画上水平线；②砼施工。砼在拌合站拌合，砼运输车运输，搭设窜筒入仓，机械振捣。

4 结 语

通过该施工工艺，成功的解决了“引白入北”供水工程竖井施工中断面小、出碴难的问题，确保了施工质量和工程进度。

参考文献：

[1] SL 223-2008，水利水电建设工程验收规程[S].

[2] DL/T 5144-2001，水工混凝土施工规范[S].

[3] DL/T 5099-1999，水工建筑物地下开挖工程施工技术规范[S].