水利工程引水隧洞竖井施工技术

朱建勇

摘 要：本文结合山西引沁入汾浮山供水工程郭店隧洞2#竖井工程的施工经验，分析阐述了水利工程引水隧洞竖井开挖、支护的施工技术，对引水隧洞竖井工程施工具有指导借鉴意义。

关键词：引水隧洞；竖井；施工技术

中图分类号：U455 文献标识码：A

1.工程概况

中铁二十三局集团有限公司负责施工的山西引沁入汾浮山供水工程郭店隧洞2#竖井位于南寺头村东南，与总干桩号4+860相连，地面高程981.758m，主洞设计底面高程848.758m，井深133m，竖井直径4m。地层岩性为二迭系上统石千峰组厚层砂质泥岩、泥岩与长石砂岩互层夹砂岩。主洞线位于地下水位以下30.61m，基岩的强风化带厚17.6m。2#竖井覆盖土层厚15.9m，井深15.9m～88.4m为Ⅴ类；井深88.4m～133.0m为Ⅳ类。

2.施工辅助系统和设施

在竖井的井壁设通风、供风、供水、排水管道，在另一侧设电缆线，所有管线均紧靠井壁直接引入隧洞至工作面。

在竖井平面内设人行梯一座，人行梯采用直梯，并每隔10m设置休息平台，供施工人员紧急情况上下使用。人行梯道的宽度不得小于50cm，踏步严禁使用圆钢，并设置护圈。

2.1 通风

地面安设一台型号FBDNo7.1/2×30对旋轴流通风机，功率2×30kW，风量410m3/min～640m3/min，悬吊一条Φ600mm的软风筒到工作面，工作面采用压入式通风。风筒采用钢丝绳悬吊。

2.2 压风

采用一台型号BLT-180A螺杆空气压缩机供给压风，功率132kW，风量24m3/min，配1.5m3储气罐，可满足工作面的供风要求。从储气罐接3"钢管作为供风管送至工作面，钢管法兰连接，并距工作面20m左右接通风软管，通风软管在每次爆破之前撤离到安全距离之外。风管布置在井壁，每隔10m设置一个50cm长锚杆固定。

2.3 供水

主要供凿岩机、混凝土养护等用。由附近溪流截留取水，水泵抽至蓄水池，用1.5"钢管引至工作面。用管卡固定在竖井洞壁上。

2.4 排水

采用Φ50钢管管路，每10m设一吊点。涌水量较小时，也可采用吊桶提升出井筒。

2.5 供电

在进行各项施工前，需要准确知道变压器下面的配电箱输出端接线至配电室位置，紧接着再进行各项工作，使用三相五线制线路。

照明用电地面采用新型密闭带罩碘钨灯照明，井下采用36V低压灯泡照明。

2.6 通信

井下无通信信号。采用对讲机及电铃进行通信。

2.7 提升系统

竖井井口设塔式井架。井架高36m，边长6m。井架立柱、横梁用Φ30卷管制作，辅以L15角钢固定，井架顶铺设8mm花纹钢板。斜撑架采用Φ30卷管和L15角钢制作。井架顶焊接I30工字鋼用以固定天轮。主天轮为六辐单槽固定天轮，型号TLG-1200/20。天轮直径1200mm，选配钢丝绳直径20mm。绞车采用JTP-1.2×1.0型矿用提升绞车。该绞车的主轴装置由固定卷筒、主轴、轴承座等部分组成。整机效率在90%以上，属节能型绞车。

3.竖井开挖技术

3.1 土方开挖

竖井通常情况下从上面往下面进行开挖。土方位置一般使用纯人工进行开挖。并紧跟布设风水电管路。

3.2 石方开挖

石方开挖自上而下分层梯段爆破。在施工过程中，如遇破碎岩石，严格控制进尺深度在1m～1.5m。在岩体较完整部分，爆破进尺可提高到1.5m～2m。实际施工时，根据爆破效果进行调整。渣料运输由人工装入吊桶，再由绞车吊出竖井，自卸车弃至渣场。

4.竖井支护技术

4.1 竖井井圈锁口施工

为了防止井口坍塌，保证井下安全，对竖井井口进行加强防护。锁口段高4m，喷砼厚12cm，钢筋砼衬砌厚50cm，最下部1m范围施工扩大壁座。上部60cm范围为井圈锁口，锁口钢筋砼衬砌厚度加强为1m。锁口段施工工艺与井身段相同。

4.2 中空组合锚杆结构

中空组合锚杆主要有以下组成部分：止浆塞、垫板、螺母、中空锚杆体、注浆通道、出浆通道、排气通道、锚头等组成，由于中空锚杆出浆通道就在连接套上，可以把相关材料做到最大程度地使用，这实现了不浪费，提高经济效益。

中空组合锚杆一般情况下会有以下优势：中空设计，采取了注浆管的优势，减少砂浆流失。有助于将注浆饱满，可以进一步提高压力注浆的限度，提升工程质量。

4.3 钢筋网施工

钢筋网是当前使用的重要材料之一。它具有极强的防腐蚀抗氧化、焊接牢固等特点。在实际使用中，能节省钢筋30%左右，缩短钢筋工程70%、相关工艺可以减少一般会发生的病态情况。在相关严格的制度管理下，以及工作人员的专业指导下，可以在施工的过程中熟悉掌握焊接网的实际操作工艺技术，有利于减少施工中复杂的过程步骤，减少了劳动的难度系数，有利于提升工程整体性的性质，这样做可以确保工程的质量，使得混凝土抗裂能度系数提升。

4.4 钢拱架施工

钢拱架采用I14型钢，一榀钢架共分4节，场地内加工好后运至竖井现场拼装，拱架拼装连接处采用10mm厚16×16cm钢板、M20螺栓连接。每隔90°设2根Φ25锁脚锚杆，锚杆长2m。当钢拱架和井壁之间间隙过大时设置垫块。

4.5 喷射混凝土

喷射混凝土是依靠喷射机械，利用压缩空气实用的动力，结合实际，将材料的配比度进行中和的拌合料。这种混凝土是经过高强度的喷射后受到硬化而组成的，该材料具有很强的科学依据以及剧透很强的使用耐久性。

4.6 竖井衬砌施工

衬砌采用定型钢模板拼装，一环模板由12块拼装成，每环模板1.2m高。共加工制作3环3.6m高模板。采用Ф42mm钢管搭设模板支撑架，钢管支撑架的间距为50cm～70cm，浇筑分节长度为3.6m，衬砌砼由洞外自动计量拌合站生产，罐车运至井口，利用串筒进投料孔下料，混凝土浇筑应均衡上升，每层不超过50cm，用50振捣棒振捣，振捣时防止振捣棒碰撞模板，插入下层砼5cm～10cm，严防漏振。振捣时，混凝土不再运动，停下冒泡，基础面上不会有变动，十分稳定，泛浆为止。砼强度达到2.5MPa后方可拆除模板。拆模完成后及时进行浇水养护，养护时间不少于14天。

结语

郭店隧洞2#竖井已经安全顺利触底，开挖断面和初期支护符合设计要求，为正洞施工创造了良好的条件。竖井施工因其断面小、作业空间受限，安全风险高。因此必须加强施工管理，确保工程安全、质量和工期，为业主和当地人民交一份满意的答卷。

参考文献

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[2]李红辉.大直径竖井快速施工技术[J].金属矿山，2009（S1）：402-403.

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