武方圓，賈小剛

(1.國電云南電力有限公司，昆明 650021;2.國電云南阿墨江發(fā)電有限公司，云南墨江縣 654800)

1 工程概述

普西橋水電站泄洪沖沙洞工作閘門井位于電站左岸5號(hào)沖溝附近，地形坡度在20°左右，5號(hào)沖溝地表普遍分布有第四系松散堆積層，厚度普遍在2.5～4.0m，強(qiáng)風(fēng)化帶埋深小于10m，后邊坡有f19、f23、f23陡傾坡內(nèi)，與開挖邊坡大角度相交，對(duì)邊坡穩(wěn)定影響不大，f19緩傾坡外，與開挖邊坡大致平行，且f19與閘門井豎井在729m高程附近成大角度相交。

工作閘門井井口高程742m，井底高程666.5m，豎井深度75.5m，井口呈漏斗狀，井身為長方形，且井身段自上而下有兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)，整個(gè)井身斷面尺寸分別為:斷面1=12.2m×10.45m(長×寬)，斷面2=12.2m×13.5m(長×寬)。

2 開挖方案比選

水電站豎井開挖有兩種施工方法:正導(dǎo)井施工法和反導(dǎo)井施工法。普西橋水電站泄洪沖沙洞工作閘門井豎井開挖方案在招投標(biāo)階段為反導(dǎo)井施工方案，但由于泄洪沖沙洞無壓洞段受各種客觀因素制約，實(shí)際進(jìn)洞時(shí)間較晚，底部洞室尚未貫通，采用正井全斷面施工法相較于反井法施工具有獨(dú)特的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

a.采用正井全斷面開挖施工方法，只需將豎井井口處理完成即可開始施工;采用反井法施工時(shí)，須先施工反導(dǎo)井，然后進(jìn)行正井?dāng)U挖，豎井的上、下口必須先行施工到位，特別是需要下部洞室施工到位具備出渣條件后才能進(jìn)行反井?dāng)U挖施工，施工條件要求較高。結(jié)合該工程泄洪沖沙洞實(shí)際進(jìn)洞日期，采用反井法施工即無壓段洞室開挖到達(dá)工作閘門井位置后再進(jìn)行豎井?dāng)U挖，無法滿足總進(jìn)度工期要求。

b.正井全斷面開挖施工方法，豎井施工與洞室施工可以平行進(jìn)行，無交叉作業(yè)，互不干擾，降低了施工難度，特別對(duì)于豎井或洞室開挖進(jìn)度均處于直線工期的工程項(xiàng)目，可大大節(jié)約施工工期;而反井法施工豎井的上、下口均不能位于主要運(yùn)輸線路上，否則擴(kuò)挖時(shí)與洞室開挖相互影響，勢必拖長工期。同時(shí)由于該工程無壓段洞室底板設(shè)計(jì)縱坡較陡 (i=19.73%)，若采用反井法，出渣難度大，也會(huì)直接影響工期。

c.正井全斷面開挖施工方法一次爆破成型，工作面空間大，具備機(jī)械施工條件，提高了施工效率，且施工過程無技術(shù)難題;而反井法隨著豎井深度的加大，施工難度越來越高，尤其在反井?dāng)U挖時(shí)，堵井事故率高，處理堵井困難，增加了施工組織管理難度和施工風(fēng)險(xiǎn)。

d.正井全斷面開挖風(fēng)、水、電等輔助作業(yè)一次鋪設(shè)到位，井口只需布置一套提升吊掛設(shè)施和設(shè)備;反井法前期導(dǎo)井施工和后期正井?dāng)U挖，上口均需布置一套提升吊掛設(shè)施和設(shè)備，需要工作面不斷遷移，增加了施工準(zhǔn)備期、反井施工機(jī)具的投入和施工工序的重復(fù)。

結(jié)合該工程實(shí)際，為確保泄洪沖沙洞工作閘門井豎井開挖支護(hù)工期，經(jīng)過技術(shù)方案比選、綜合分析，最終采用正井全斷面開挖施工方案。

3 正井全斷面施工法

為確保井口上方區(qū)域安全，在豎井開挖支護(hù)前，豎井后邊坡及平臺(tái)外圍防護(hù)結(jié)構(gòu)已全部施工完成，風(fēng)、水、電等輔助作業(yè)亦已布置完成。正井法全斷面開挖施工法即在豎井頂部架設(shè)雙梁門式起重機(jī)自上而下一次鉆爆施工到位，用門式起重機(jī)吊運(yùn)至豎井頂部出渣，施工工藝流程如下圖1所示。

圖1 正井法全斷面開挖施工工藝流程

3.1 井位放樣

為保證開挖斷面尺寸滿足設(shè)計(jì)藍(lán)圖要求，測量人員利用全站儀在每層開挖前，放樣出該層開挖輪廓線和爆破孔位布置點(diǎn)，為后續(xù)開挖提供條件;同時(shí)在豎井兩個(gè)對(duì)角上安裝兩臺(tái)激光垂準(zhǔn)儀隨時(shí)對(duì)已經(jīng)成型的井位進(jìn)行校核。

3.2 井口開挖鎖護(hù)施工

為避免豎井開挖對(duì)門機(jī)基礎(chǔ)的震動(dòng)破壞，同時(shí)兼顧門機(jī)軌距尺寸和施工期安全要求，在進(jìn)行井身段施工前，先進(jìn)行井口開挖鎖護(hù)施工。

采用手風(fēng)鉆造孔，光面爆破，反鏟甩渣，全斷面一次完成鎖口垂直段開挖 (742～740.959m高程，輪廓尺寸:16.2m×14.45m)，沿工作閘門井豎井長度方向左、右兩側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土門機(jī)軌道梁，沿工作閘門井寬度方向左右兩側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土連系梁進(jìn)行鎖口防護(hù)。鎖口混凝土頂部高出742m高程平臺(tái)20cm，即頂部高程為742.2m，鎖口統(tǒng)一采用C25混凝土澆筑。

在井口鎖護(hù)施工時(shí)，同時(shí)進(jìn)行MG－20t雙梁門式起重機(jī) (以下簡稱門機(jī))軌道、門機(jī)、裝渣斗及吊籃等設(shè)備的安裝工作。

3.3 豎井全斷面開挖施工

井口鎖護(hù)施工完畢，上部門機(jī)安裝、調(diào)試完成后，開始進(jìn)行豎井全段面開挖。

豎井開挖整體采用全斷面一次爆破成型開挖方法，單循環(huán)開挖深度為2.0m。具體施工方法為:先在中部V形拉槽爆破，后進(jìn)行周邊成型擴(kuò)挖;周邊開挖輪廓線光爆孔間距為0.6m，主爆孔間距為0.9m，排距為0.8m;利用上部已經(jīng)安裝調(diào)試好的慢動(dòng)卷揚(yáng)(20t穩(wěn)車)吊掛2.0m3渣斗出渣，0.3m3小型反鏟裝渣，門機(jī)提升渣斗、20t自卸汽車出渣。

a.根據(jù)豎井全斷面開挖的特點(diǎn)確定爆破方式為:主爆孔為傾斜掏槽布置，采用YT－28手風(fēng)鉆鉆孔，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，確定每層開挖高度為2m。

b.由于715.305～712.255m高程為懸挑擴(kuò)散段，691.5～669.5m高程為工作閘門擴(kuò)散段，在垂直開挖至兩懸挑擴(kuò)散段時(shí)，采用水平向前推進(jìn)開挖方式完成兩部位開挖施工。

c.中部拉槽爆破主要采用深孔爆破方式，孔深按4～5m控制，與周邊巖體形成臺(tái)階狀，以增大臨空面，減小爆破底盤抵抗線，使爆破飛石均面向中心，以避免對(duì)圍巖自身穩(wěn)定能力造成破壞。

d.出渣主要是利用一臺(tái)0.3m3小型反鏟進(jìn)行裝渣，雙梁式門式起重機(jī)提升至井口臨時(shí)堆渣區(qū)，再用裝載機(jī)和自卸汽車出渣。由于豎井開挖及支護(hù)均利用吊運(yùn)反鏟的門機(jī)完成鉆機(jī)設(shè)備、噴護(hù)施工鋼筋等設(shè)備及材料運(yùn)輸，為了加快出渣速度，施工過程中增加了一個(gè)出渣斗出渣，兩個(gè)渣斗交替運(yùn)行，從而縮短了出渣循環(huán)時(shí)間。

4 豎井支護(hù)方案

4.1 井壁系統(tǒng)支護(hù)及臨時(shí)排水施工

正井法全斷面開挖巖面采用一掘一噴的循環(huán)方式。爆破開挖后，及時(shí)進(jìn)行初噴混凝土施工，保持圍巖自身穩(wěn)定不松散，并采用錨桿、掛網(wǎng)，噴混凝土聯(lián)合支護(hù)方式及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)。

因豎井頂部742m高程施工平臺(tái)排水系統(tǒng)已經(jīng)形成，豎井頂部采用彩鋼瓦搭設(shè)了臨時(shí)遮雨設(shè)施，因此，豎井內(nèi)的匯水主要是開挖成型井壁的滲水，采用高揚(yáng)程潛水泵即滿足了豎井底部排水需求。同時(shí)針對(duì)開挖成型井壁有局部滲水點(diǎn)，在相應(yīng)位置鉆設(shè)直徑φ76、孔深5.0m、安裝直徑φ50、采用土工布包裹的PVC排水花管，以排出巖體內(nèi)地下水，降低滲透壓力。

4.2 豎井加強(qiáng)支護(hù)施工

a.井壁超前支護(hù)。因沿工作閘門井中心線上、下游井壁715.3m和691.57m高程各存在一個(gè)平距分別為3.05m、10.84m的懸挑擴(kuò)散段，如不進(jìn)行預(yù)先超前支護(hù)，可能會(huì)因該部位巖體破碎、穩(wěn)定性差，造成局部塌方、掉塊，給后續(xù)施工帶來一定的安全隱患。因此，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)情況和施工條件，在開挖至上述部位時(shí)增加了3φ32鎖口錨筋樁，施工參數(shù)為:長度 9.0m，入巖 8.9m，外露 0.1m，間排距1.5m，上傾15°～30°(傾斜角度根據(jù)現(xiàn)場圍巖節(jié)理走向確定)，梅花形布置;錨筋樁外露部分，使用25鋼筋橫向平行與外露端焊接，相鄰排間按W形狀焊接成整體，鋼筋掛網(wǎng)，噴10cm厚混凝土。

b.鋼桁架補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。泄洪沖沙洞工作閘門井在完成681m高程以上開挖及支護(hù)施工后，正好進(jìn)入主汛期，工區(qū)降雨頻繁，根據(jù)豎井前期開挖揭露的圍巖地質(zhì)情況，在715～729m高程井段與豎井大角度相交的f19斷層位置附近出現(xiàn)褐紅色強(qiáng)風(fēng)化粉質(zhì)巖土，在691.573m高程以下出現(xiàn)與結(jié)構(gòu)面平行的巖層，且685m高程以下出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)化鈣質(zhì)砂巖與砂質(zhì)灰?guī)r。上述部位巖土破碎、穩(wěn)定性較差。同時(shí)，由于715.3m和691.57m高程懸挑擴(kuò)散段的存在，盡管前期井壁支護(hù)已嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工完成，并在施工過程中增加了隨機(jī)排水孔、采取了預(yù)支護(hù)等措施，但通過幾次連續(xù)降雨后對(duì)開挖支護(hù)完成井壁的現(xiàn)場察看，井壁滲水較多，局部已噴護(hù)混凝土出現(xiàn)細(xì)微開裂現(xiàn)象;監(jiān)測數(shù)據(jù)分析成果顯示，巖體有微弱變形。

為防止工作閘門井井壁在汛期出現(xiàn)較大收斂變形，確保施工安全，經(jīng)四方參建單位現(xiàn)場研究決定:對(duì)沿中心線上下游井壁井口、懸挑擴(kuò)散段上下口采用四層、八榀鋼桁架加強(qiáng)支護(hù);對(duì)691.57m高程處平距為10.84m的懸挑擴(kuò)散面進(jìn)行錨筋樁+鋼支撐補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，錨筋樁外露部分，使用φ22工字鋼橫向平行與外露端焊接，相鄰排間采用 25鋼筋按W形狀焊接成整體，鋼筋掛網(wǎng)，噴20cm厚混凝土，具體加固形式如圖2所示。

通過采取以上加強(qiáng)支護(hù)措施后，豎井井壁收斂變形趨于穩(wěn)定，最終確保了豎井的安全。

5 結(jié) 語

普西橋水電站泄洪沖沙洞工作閘門井豎井運(yùn)用正井全斷面開挖施工法，月平均成井近18m，實(shí)現(xiàn)了工作閘門井與泄洪沖沙洞無壓洞段同步施工，互不制約，同時(shí)最大限度地降低人力、物力投入，減小施工風(fēng)險(xiǎn)，為早日進(jìn)行工作閘門井及泄洪沖沙洞襯砌贏得寶貴時(shí)間;同時(shí)采用超前錨筋樁、鋼桁架補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)等措施，確保了井體的施工安全，取得了良好的施工效果，為正井全斷面施工法在水電站垂直豎井開挖支護(hù)施工中的應(yīng)用積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，希望能為今后同類工程項(xiàng)目的施工提供一定的借鑒。

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