郭照輝

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 工程概況

溪洛渡水電站高線混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置在右岸壩肩下游705m高程平臺、610m高程平臺和595m高程平臺上，系統(tǒng)布置有兩座4×4.5m3混凝土拌和樓、1座制冷樓、1座一次風(fēng)冷車間、2座一次風(fēng)冷料倉、2座二次篩分樓及骨料儲運(yùn)系統(tǒng)、8個水泥罐、12個粉煤灰罐及膠凝材料儲運(yùn)設(shè)施、廢水處理設(shè)施、電氣工程設(shè)施及供風(fēng)、給排水設(shè)施和其它附屬設(shè)施等。常態(tài)混凝土生產(chǎn)能力600m3/h，預(yù)冷混凝土生產(chǎn)能力500m3/h。系統(tǒng)骨料豎井井口布置在705m高程平臺上，系統(tǒng)粗骨料豎井4個，直徑Φ12m，深（70～76）m；細(xì)骨料豎井2個，直徑Φ10m，深55m。每個豎井井口有10m高的鎖口段，井身段有50cm厚的混凝土襯砌，井底為膠帶機(jī)廊道。

2 豎井開挖

2.1 豎井開挖方案

豎井開挖方法一般采用“正井法”和“反井法”或“正反混合法”。高線混凝土系統(tǒng)豎井部位的巖石為Ⅲ2類（弱風(fēng)化上段），淺表裂隙發(fā)育，層間錯動帶發(fā)育，巖石完整性差，爆破后呈散粒狀。反向掘進(jìn)存在很多安全不利因素，不宜采取“反井法或爬罐法”；正井開挖支護(hù)跟進(jìn)，相對安全，但工期難以滿足要求，效率也低，且通風(fēng)條件不良；根據(jù)本工程豎井及底部廊道系統(tǒng)布置條件，采取了正向掘進(jìn)、向下溜渣、底部廊道出渣的開挖方式。利用先行開挖豎井底部的水平廊道作為空間，采用反井鉆機(jī)自上而下一次形成Φ1.4m直徑的先導(dǎo)井，再進(jìn)行擴(kuò)挖形成Φ4.2m直徑的溜渣井，然后正向開挖，向下溜渣，平洞出渣。由此可見，先導(dǎo)井即作為豎井開挖的自由面又起溜渣作用還兼顧通風(fēng)排煙功能。其中利用反井鉆機(jī)一次性形成先導(dǎo)井是關(guān)鍵所在。

2.2 反井鉆機(jī)施工

2.2.1 施工準(zhǔn)備

本工程采用了ZFY1.4/300型（LM-300型）反井鉆機(jī) 。在ZFY1.4/300型反井鉆機(jī)安裝就位前，在每個豎井中心部位澆筑一個鉆機(jī)安裝平臺，平臺為混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為 2.5m×2.50m×0.5m，在 2#～3#豎井間布置一個6m×6m×1.5m的水池，以滿足鉆機(jī)用水需要。

2.2.2 施工程序

施工鉆機(jī)基礎(chǔ)—→進(jìn)行鉆機(jī)安裝—→調(diào)平找正—→澆注地腳螺栓—→鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)—→整機(jī)系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)—→導(dǎo)孔鉆進(jìn)—→拆導(dǎo)孔鉆頭—→接擴(kuò)孔鉆頭—→擴(kuò)孔鉆進(jìn)—→拆（移）鉆機(jī)。

在拆導(dǎo)孔鉆頭前，豎井底部廊道開挖已經(jīng)完成。

2.2.3 施工方法

ZFY1.4/300型反井鉆機(jī)工作原理為：雙液壓馬達(dá)驅(qū)動動力水龍頭，后者將扭矩傳遞給鉆具系統(tǒng)，帶動鉆具旋轉(zhuǎn)；正向鉆導(dǎo)孔采用Φ200mm牙輪鉆形成Φ216mm的導(dǎo)孔；反向擴(kuò)孔破巖采用鑲齒盤形滾刀，滾刀在鉆桿的作用下沿井底滾動，對巖石產(chǎn)生沖擊、擠壓和剪切作用，使其破碎，形成Φ1400mm的導(dǎo)井。正向鉆導(dǎo)孔時巖屑由洗井液沿鉆桿與孔壁間的環(huán)行空間提升到上水平，配合人工清理至堆渣平臺；擴(kuò)孔時巖屑靠自重落到下水平。鉆鑿Φ1.4m鉆孔時只需先鉆Φ216mm的導(dǎo)孔，直至導(dǎo)孔鉆透下水平巷道，將導(dǎo)孔鉆頭在此卸下，接上Φ1.4m的擴(kuò)孔鉆頭，再由下向上擴(kuò)孔。該工程于5月15號開始架鉆鉆孔，至7月19日完成了6個豎井的導(dǎo)井鉆孔工作，因外界影響停工需要，綜合效率平均每天（24h）鉆孔6.8m，實(shí)際鉆孔速度0.576m/h，鉆孔效率平均每天（24h）鉆孔 13.8m。

2.2.4 反井鉆機(jī)施工控制

（1）有效控偏。鉆進(jìn)過程中，反井中心線和鉆機(jī)主軸中心線應(yīng)重合，由于安裝及施工中的某些原因，有可能造成這兩條線產(chǎn)生偏斜。反井鉆機(jī)在正常情況下和偏斜情況下的工作狀態(tài)是不相同的。正常鉆進(jìn)時推拉力和扭矩比較平穩(wěn)，變化不會太大，也不會產(chǎn)生劇烈變化；而偏斜后，要達(dá)到正常鉆進(jìn)速度，所需的推拉力及扭矩都大大增加，震動加劇，往往造成鉆機(jī)機(jī)件損壞。由于導(dǎo)向孔發(fā)生偏斜，透孔偏離了設(shè)計(jì)位置，擴(kuò)孔鉆頭的換接無法進(jìn)行，被迫在導(dǎo)向孔透孔地點(diǎn)放炮處理。本工程導(dǎo)孔偏差控制在0.4m范圍內(nèi)，滿足1/150H偏差要求，鉆機(jī)控偏應(yīng)采取以下措施：

●做好穩(wěn)鉆工作可有效控偏，采用剛性大的穩(wěn)裝構(gòu)件，杜絕因變形引起的偏移，鉆進(jìn)中經(jīng)常檢查，及時緊固松動的穩(wěn)裝構(gòu)件。

● 用短鉆桿（1m）、低軸壓（軸力 110kg/cm2）、慢鉆速開孔，直至第一根穩(wěn)定鉆桿全部進(jìn)入導(dǎo)孔后，可酌情加大軸壓并提高鉆速，在鉆進(jìn)深度超過后，再按正常參數(shù)鉆進(jìn)。

●導(dǎo)向孔開孔使用導(dǎo)向器，開鉆前短鉆桿必須與鉆頭連接絲扣擰緊，開鉆前短鉆桿處可安一根穩(wěn)定器，以后在各處安一根穩(wěn)定器；在鉆進(jìn)過程中密切注意巖層的變化，在不均質(zhì)巖層中鉆進(jìn)應(yīng)作低軸壓鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度要緩慢均勻。

（2）防止堵鉆。為防止堵鉆，要做好以下幾方面的準(zhǔn)備工作：

●供水管路的選擇，盡量選用無縫鋼管，如使用軟管，應(yīng)選用鋼絲編織的高壓膠管，接頭選用高壓快速接頭。開鉆前，仔細(xì)檢查供水管路，按照要求接好管路。鉆進(jìn)期間，要配備人員管理供水管路，按操作規(guī)程接通和關(guān)閉水源，防止管路爆裂，避免供水泄漏。

●嚴(yán)禁無計(jì)劃停水，保證供水系統(tǒng)的正常工作，需要停水時，要提前通知鉆機(jī)工作人員，做好停鉆準(zhǔn)備。當(dāng)發(fā)生水管爆裂或泄漏時，要及時處理，盡量縮短停水時間，同時將鉆桿提起。

●隨著鉆進(jìn)深度的增加，排渣逐漸困難，此時應(yīng)適當(dāng)增加沖洗排渣的時間，鉆機(jī)不停機(jī)，但不鉆進(jìn)，視水量情況增加沖洗排渣的時間，此時鉆機(jī)仍回轉(zhuǎn)，以加強(qiáng)攪動而利于排渣。通常隨鉆孔深度的增加排渣就顯得困難，每鉆完一根鉆桿，應(yīng)先連續(xù)沖排幾分鐘后再鉆進(jìn)。鉆機(jī)換接鉆桿時一定要先沖洗，后停鉆，再停水，最后卸扣，接入鉆桿后，先打開水閥再旋進(jìn)。

●發(fā)生堵鉆事故后，應(yīng)根據(jù)不同情況，采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，如果堵鉆較輕微，可以加大沖水量進(jìn)行沖洗井底，或在鉆機(jī)的水頭上再接入一路壓風(fēng)，采取邊沖洗邊用壓風(fēng)吹動，將進(jìn)入牙輪噴嘴、鉆桿輸水孔中的巖渣順導(dǎo)向孔與井壁環(huán)形空間吹出，使孔道疏通不再堵鉆。當(dāng)堵鉆比較嚴(yán)重時，風(fēng)水?dāng)噭右巡蛔阋耘懦鹿?，必須松開鉆桿，將一根長風(fēng)管順鉆桿輸水孔插至堵塞處的上部，先注水后送風(fēng)，反復(fù)交替，使巖渣逐步排出。

（3）防止塌孔。預(yù)防塌孔當(dāng)反井導(dǎo)孔穿入地質(zhì)缺陷巖泥層時或鉆入溶洞,容易發(fā)生塌孔事故，此時泥漿將鉆桿周圍的環(huán)行空間充滿，又漏水，水及巖渣返不上來，鉆進(jìn)速度明顯降低。為避免塌孔，首先要

清楚地質(zhì)構(gòu)造情況，當(dāng)鉆進(jìn)不良地質(zhì)巖層時，放慢鉆進(jìn)速度，將排渣水量適量降低。

2.3 擴(kuò)挖施工

1#～6#骨料豎井第一次擴(kuò)挖為了與豎井第二次擴(kuò)挖施工循環(huán)相結(jié)合，采用跳井法進(jìn)行豎井?dāng)U挖，即骨料豎井施工第一循環(huán)安排6#骨料豎井、4#骨料豎井、2#骨料豎井3個豎井的擴(kuò)挖；第二循環(huán)安排5#骨料豎井、3#骨料豎井、1#骨料豎井3個豎井的擴(kuò)挖。

豎井開挖先進(jìn)行井口10m高鎖口段開挖，考慮到井底廊道的容渣量和導(dǎo)井溜渣量，鎖口段分三次擴(kuò)挖，盡量利用挖機(jī)將爆渣從井口挖走。為確保井下施工安全，在鎖口段襯砌混凝土施工完成后，再進(jìn)行井身段的擴(kuò)挖施工。豎井井身段分兩次擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)斷面。骨料豎井鎖口段以下20m區(qū)段第一次擴(kuò)挖采用手風(fēng)鉆自上而下進(jìn)行鉆孔施工，每個梯段3m，將豎井導(dǎo)井由Φ1.4m擴(kuò)挖至Φ4.2m。剩余的48m左右井身段的第一次擴(kuò)挖采用潛孔鉆自上而下一次完成鉆孔，1#骨料豎井、2#骨料豎井及6#骨料豎井第一次擴(kuò)挖斷面由Φ1.4m擴(kuò)挖至Φ3.0m，3#骨料豎井、4#骨料豎井及5#骨料豎井第一次擴(kuò)挖斷面由Φ1.4m擴(kuò)挖至Φ4.2m，分梯段自下而上裝藥爆破，每個梯段6m。該方法可以避免堵塞導(dǎo)井及減少人工扒渣循環(huán)次數(shù)。第二次擴(kuò)挖自上而下進(jìn)行由Φ4.2m或Φ3.0m洞徑開挖至設(shè)計(jì)斷面。

在705m平臺安裝了1臺10t龍門吊作為施工設(shè)備、材料進(jìn)出豎井的垂直運(yùn)輸手段，同時也解決豎井第一次擴(kuò)挖，施工人員的上下交通問題。豎井第二次擴(kuò)挖（由Φ4.2m至設(shè)計(jì)斷面）前，在每個豎井井口安裝一臺 ZLP630型自升吊籃，專用于解決施工人員的上下交通問題。

3 豎井襯砌

3.1 襯砌方案

該工程的粗骨料豎井深（70～76）m，襯砌直徑12.0m，細(xì)骨料豎井深54m，襯砌直徑10.0m，豎井襯砌采用液壓滑模施工，混凝土垂直運(yùn)輸采用My-BOX管，襯砌鋼筋連接采用搭接方式，在705m平臺安裝2臺10t龍門吊作為井內(nèi)施工設(shè)備和材料進(jìn)出的垂直運(yùn)輸設(shè)備。

3.2 滑模組成及原理

該液壓滑模由模板系統(tǒng)、操作平臺系統(tǒng)和液壓提升系統(tǒng)三部分組成。模板系統(tǒng)包括模板、圍楞和提升架等，它的作用主要是使混凝土成型。操作平臺系統(tǒng)包括鋼桁架、上操作平臺、抹面吊架平臺,是施工人員操作和臨時堆放材料、工具等的場所。液壓提升系統(tǒng)包括千斤頂（QYD-60型液壓千斤頂在粗骨料豎井滑模上布置24個，細(xì)骨料豎井滑模上布置20個）、液壓操作箱、油管和支承爬桿等,是液壓提升的動力。這三部分通過提升架連成整體,構(gòu)成整套液壓滑升模板裝置。

豎井滑模施工是靠液壓千斤頂在爬桿的單向爬升來實(shí)現(xiàn)位移的，工作時爬桿固定，而千斤頂?shù)膭幼鞣譃閮刹糠荩夯钊c上卡體為第一組，缸體、端蓋、下卡體為第二組，兩部分組件交替動作，其上升步驟為當(dāng)千斤頂進(jìn)油時，第一組的上卡體緊卡爬桿，鎖緊在原來的位置，第二組被油液壓力頂升，千斤頂即向上爬升一定行程，同時帶動滑模向上移動；回油時，第二組的下卡體緊卡爬桿鎖緊，一組復(fù)位。由此循環(huán)節(jié)節(jié)上升，完成澆筑工作。

附圖為豎井襯砌混凝土施工布置及液壓滑模鋼結(jié)構(gòu)桁架平面布置。

附圖 豎井襯砌混凝土施工布置及液壓滑模鋼結(jié)構(gòu)桁架平面布置

3.3 滑模安裝

（1）在豎井廊道底部采用鋼門架和腳手架形成滑模的安裝平臺。

（2）將滑模桁架在705.0m高程平臺拼裝成整體，先采用50t汽車吊將拼裝好的鋼桁架移至龍門吊覆蓋范圍內(nèi)，再采用10t龍門吊下放到安裝平臺上，并精確就位。

（3）安裝圍楞以及提升架，并檢查提升架水平和垂直度，圍楞按先內(nèi)后外、先上后下的順序與提升架立柱鎖緊固定，并且使提升架與操作平臺桁架焊接成整體。

（4）安裝面板。

（5）安裝液壓千斤頂及液壓設(shè)備，并進(jìn)行空載試車及對油路加壓排氣。

（6）在液壓系統(tǒng)試驗(yàn)合格后，安裝承力桿并校核其垂直度。

（7）安裝分料系統(tǒng)。

（8）待滑升2m高后，安裝抹面吊架平臺并張掛密目式安全網(wǎng)。

3.4 混凝土澆筑

骨料豎井襯砌混凝土采用6.0m3混凝土攪拌運(yùn)輸車自拌和系統(tǒng)水平運(yùn)輸至705.0m高程豎井井口邊，卸入My-BOX管上部的集料斗內(nèi)，混凝土料通過My-BOX管、溜筒至滑模上部的分料盤內(nèi)，再由分料盤向倉面四周均勻分料。

混凝土坍落度為（12～14）cm，初凝時間（4～6）h。澆筑按平鋪法施工，混凝土對稱均勻上升，并確保各段在同一時間內(nèi)的澆筑厚度基本相同，每層澆筑厚度為30cm。在混凝土澆筑高度700mm左右并且第一層混凝土已達(dá)到4h左右時，為實(shí)際觀察混凝土的凝結(jié)情況，開始試滑升。試滑升時平緩平穩(wěn)將千斤頂全部提起（50～100）mm。當(dāng)已脫模的混凝土用手指按有輕微指印，而表面砂漿已不粘手，滑升時能耳聞“沙沙”的響聲時，說明即可開始初次滑升。如混凝土表面較干，已按不出指痕，說明滑升時間已遲，如果脫模后混凝土下坍或手按指痕很深，而且砂漿粘手，說明尚未達(dá)到滑升時間。當(dāng)模板滑升至（20～30）cm高度后，稍作停歇，對所有提升設(shè)備和模板系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查調(diào)整后，轉(zhuǎn)入正常滑升。在正常澆筑后約隔（3～5）h，提升滑模一次，其分層滑升高度與混凝土分層澆筑的厚度相配合。隨著滑模滑升，緊跟安裝鋼筋、鋼爬桿和井壁排水設(shè)施。氣溫較高時或來料較慢時，為減小混凝土與模板的粘結(jié)力，除盡量縮小?；瑫r間間隔外，在兩次滑升的中間，將模板略微提升（30～50）mm。

3.5 滑?？仄?/h3>

在滑升過程中，保持整個模板系統(tǒng)的水平同步滑升，是保證滑升模板施工質(zhì)量的關(guān)鍵，也是影響建筑物垂直度的一個重要因素。由于千斤頂在滑升過程中的不同步現(xiàn)象，使模板系統(tǒng)各個部分之間產(chǎn)生升差，以致造成操作平臺的位移、傾斜等偏差，影響工程質(zhì)量。

水平度的控制：在模板開始滑升前，用水準(zhǔn)儀對所有千斤頂?shù)母叨冗M(jìn)行測量、校平，并在各承力爬桿上劃出水平基線，量出千斤頂?shù)交€的高度。當(dāng)模板開始滑升后，檢查千斤頂?shù)交€的高度，計(jì)算出各千斤頂?shù)男谐碳吧?，根?jù)千斤頂?shù)纳钫{(diào)節(jié)各千斤頂，使滑模處于水平狀態(tài)。主要的控制方法有：

（1）就高找平法。這種調(diào)平方法主要是根據(jù)水平測量中反映出來的千斤頂升差數(shù)值，依靠每一個千斤頂?shù)倪M(jìn)油處與油管聯(lián)接的一個針形閥的啟閉作用來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)千斤頂間的升差出現(xiàn)大約為千斤頂一個升程時，可將高位千斤頂?shù)挠吐逢P(guān)閉，使低位千斤頂繼續(xù)爬升，以達(dá)到調(diào)平的目的。

（2）行程調(diào)節(jié)控制法。由于在滑升過程中每個千斤頂承受荷載不同，千斤頂?shù)男谐虛p失的數(shù)值也隨荷載的大小而不相同，從而使千斤頂?shù)呐郎俣劝l(fā)生差異，造成升差。行程調(diào)節(jié)法就是根據(jù)升差變化情況，通過調(diào)節(jié)在千斤頂頂部的行程調(diào)節(jié)帽調(diào)整千斤頂?shù)男谐虂韺?shí)現(xiàn)。即把高位千斤頂?shù)男谐堂毙敫咨w，頂住活塞的上端，使活塞的復(fù)位量減少。這樣就縮短了千斤頂?shù)幕钊谐蹋Ы镯數(shù)呐郎稻蜁p少。經(jīng)過幾次爬升動作之后，會使原來較高的千斤頂逐漸與原來低位的千斤頂趨于一致，達(dá)到調(diào)平的目的。采用這種方法調(diào)平，可以采取在每根支撐桿上畫出標(biāo)高水平線，利用上述標(biāo)尺法原理，測定千斤頂升差值，以作為調(diào)平升差的依據(jù)。在滑模運(yùn)行過程中，每班用水準(zhǔn)儀進(jìn)行一次基線校平。

偏移和垂直度控制：在滑模施工中，豎井的垂直度與滑模操作平臺的水平度有直接關(guān)系。當(dāng)豎井襯砌混凝土向某一方向出現(xiàn)垂直偏差時，其操作平臺的同一側(cè)往往就會出現(xiàn)負(fù)的水平偏差。因此在一般的情況下，對豎井出現(xiàn)的垂直偏差，可以通過調(diào)整操作平臺的水平偏差來解決。但是，如在外力的影響、滑模操作平臺上的荷載不均勻、澆筑混凝土的方法不合理以及其它原因產(chǎn)生作用在滑模系統(tǒng)上的水平荷載等，都會影響滑模施工的垂直度。

在每個豎井的兩個垂直相交的直徑端點(diǎn)，設(shè)置線錘測量裝置，線錘重（10～15）kg，用細(xì)鋼絲懸掛在平臺下部。在對應(yīng)線錘的下方地面上設(shè)置固定的控制點(diǎn)，在線錘的鋼絲上端設(shè)置滑輪和放線器，使隨著模板逐漸向上滑升，隨之鋼絲逐漸放長，當(dāng)滑升到一定高度以后，隨時可以從線錘與控制點(diǎn)之間的相對位移情況測定平臺偏移的方位和數(shù)值。在滑模運(yùn)行過程中，通過調(diào)整千斤頂?shù)男谐碳m正偏移。當(dāng)通過線錘測定滑模發(fā)生偏移時，在線錘偏向井外側(cè)的一邊，將千斤頂升高使滑模整體成一傾斜狀態(tài)，使其能夠朝偏移的反向滑升，達(dá)到糾偏目的。

4 結(jié) 語

本工程6個豎井開挖，工期僅210天，若采用正井開挖，抓斗裝渣，向上提升出渣，施工工期約520天，耗時耗力效率低；采用反井鉆施工方法，反井鉆歷時63天完成Φ1.4m導(dǎo)井435m，扣除施工干擾影響，平均鉆孔成井速度為14m/d。具備導(dǎo)井后，在7個月內(nèi)全部豎井開挖完成?？梢姡捎梅淳@機(jī)施工，在滿足工期條件下提高了勞動生產(chǎn)率，創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

豎井襯砌采用滑模施工，無需在井內(nèi)搭設(shè)高排架，混凝土開澆后連續(xù)澆筑一次成型，既經(jīng)濟(jì)又安全。單個井混凝土澆筑一般在20天左右完成，縮短了工期，經(jīng)濟(jì)效益明顯。