趙文靜

（山西省小浪底引黃工程建設(shè)管理局 山西太原 030002）

1 工程概況

山西省小浪底引黃工程位于山西省運(yùn)城市，工程干線自小浪底庫區(qū)取水，由引水干線、灌區(qū)工程、工業(yè)和城鎮(zhèn)供水工程三部分組成，主要任務(wù)是解決鹽湖區(qū)、聞喜縣、絳縣、夏縣、垣曲縣五縣（區(qū)）農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)和城鎮(zhèn)生活、生態(tài)用水問題。設(shè)計流量20 m3/s。引水起始于垣曲縣境內(nèi)板澗河河口右岸的小浪底水庫，終止于聞喜縣境內(nèi)的呂莊水庫，線路總長度59.6 km。

調(diào)壓井位于地面廠區(qū)，從豎井底板高程至井頂高差89.85 m，即井總高度為89.85 m，若以井底板相對高程為零點計，倒掛井段（相對高程89.85 m至相對高程79.85 m）的開挖直徑為13.3 m，噴混凝土厚15 cm，相對高程79.85 m以下豎井的開挖直徑為12.3 m，噴混凝土厚15 cm。最高涌浪水位相對高程為86.53 m，最低涌浪水位相對高程為15.52 m。

2 工程地質(zhì)條件

調(diào)壓井上部開挖邊坡為巖質(zhì)邊坡，強(qiáng)風(fēng)化巖體，巖體完整性差，存在邊坡穩(wěn)定問題，為Ⅲ類圍巖，建議臨時開挖坡比 1∶0.75—1∶1，永久開挖坡比 1∶1.25—1∶1.5。調(diào)壓井巖體完整性較差，裂隙較為發(fā)育，巖層與多組裂隙共同作用，易形成不穩(wěn)定塊體，規(guī)規(guī)模較大的各種變形和坡壞部可能發(fā)生，變形破壞嚴(yán)重，建議噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)，并澆筑混凝土襯砌。

相對高程64.85 m以下位于地下水位以下，巖體多具中等透水性。豎井施工存在涌水問題，可能存在突水、突泥現(xiàn)象。為IV類圍巖，應(yīng)采取足夠的降排水及封堵措施，并加強(qiáng)施工地質(zhì)超前預(yù)報工作。

3 施工重難點

1）豎井工期緊、任務(wù)重

由于調(diào)壓井下方引水隧洞未貫通，調(diào)壓井高度高、工期緊，任務(wù)重，目前豎井不具備反井施工條件，因此采取正井法自上而下進(jìn)行開挖。為搶抓工期，鎖口段前6 m（相對高程89.85 m～相對高程83.85 m）采取拉槽開挖，拉槽寬度3 m，長度20 m，挖機(jī)通過拉槽進(jìn)入調(diào)壓井內(nèi)進(jìn)行施工。相對高程83.85 m以下采取履帶吊車配合挖掘機(jī)的方式進(jìn)行施工。

2）施工作業(yè)面干擾大

由于調(diào)壓井位于地面廠區(qū)，目前地面廠區(qū)正處于施工高峰期，電纜豎井、通風(fēng)洞、地面廠區(qū)邊坡馬道均正在施工，為防止爆破產(chǎn)生飛石影響周圍作業(yè)面安全，減小施工干擾，調(diào)壓井井口倒掛井段前10 m采用挖機(jī)破碎錘進(jìn)行開挖，之后的采用裝藥爆破。

3）豎井高度高，井口地質(zhì)條件差

由于調(diào)壓井高度較高，井口地質(zhì)條件較差，為保證調(diào)壓井開挖施工安全，在豎井開挖過程中，采取邊開挖邊澆筑鎖口混凝土的方式進(jìn)行施工。

4）豎井距離河岸近，可能存在涌水情況

調(diào)壓井位于板澗河左岸地面廠區(qū)，距離板澗河河床較近，根據(jù)設(shè)計圖紙，推測地下水位線位于豎井64.85 m高程左右，在開挖過程中可能存在豎井涌水情況，為此，在開挖過程中備足抽排水設(shè)備，做好豎井抽排水工作。必要時采取超前探水、堵水等措施。

4 調(diào)壓井開挖及初期支護(hù)

1）調(diào)壓井上部（相對高程89.85 m～相對高程79.85 m）開挖及初期支護(hù)

豎井倒掛井段（相對高程89.85 m～相對高程79.85 m）為Ⅲ類圍巖，開挖直徑為13.3 m，鎖口混凝土厚0.5 m。相對高程89.85 m～83.85 m采用拉槽開挖，拉槽寬度3 m，拉槽長度20 m，挖機(jī)通過拉槽進(jìn)入調(diào)壓井內(nèi)進(jìn)行施工，相對高程83.85 m以下采取履帶吊車配合挖掘機(jī)的方式進(jìn)行施工。為防止爆破產(chǎn)生飛石影響周圍作業(yè)面安全，減小施工干擾，調(diào)壓井井口倒掛井段（相對高程89.85 m～79.85 m）采用挖機(jī)破碎錘進(jìn)行開挖。豎井的初期期支護(hù)為：直徑8 mm間距20 cm×20 cm鋼筋網(wǎng)，噴15 cm厚C20混凝土，直徑25 mm，間距為1.5 m×1.5 m，長度為4.5m的砂漿錨桿。調(diào)壓井上部（相對高程89.85～79.85 m）的初期支護(hù)見圖1。

圖1 調(diào)壓井上部（相對高程89.85～79.85 m）的初期支護(hù)

2）調(diào)壓井中部（相對高程79.85～64.85 m）開挖及初期支護(hù)

豎井相對高程79.85m以下的為Ⅲ類圍巖，開挖直徑為12.3 m，豎井倒掛井段（相對高程79.85～64.85 m）采取履帶吊車配合挖掘機(jī)的方式進(jìn)行施工。采用裝藥爆破。豎井段（相對高程79.85～64.85 m）爆破的孔位布置見圖2。豎井的初期期支護(hù)為：直徑8mm間距20cm×20 cm鋼筋網(wǎng)，噴15 cm厚C20混凝土，直徑25 mm，間距為1.5 m×1.5 m，長度為4.5 m的砂漿錨桿，調(diào)壓井中部（相對高程79.85～64.85 m）豎井的初期支護(hù)見圖3。

圖2 調(diào)壓井中部（相對高程79.85～64.85 m）孔位布置平面圖

3）調(diào)壓井底部（相對高程64.85～0.00 m）開挖及初期支護(hù)

圖3 調(diào)壓井中部（相對高程79.85～64.85 m）豎井的初期支護(hù)

豎井高程64.85m為IV類圍巖，以下調(diào)壓井的開挖直徑為12.3 m，豎井倒掛井段（相對高程64.85～0.00 m）爆破的孔位布置見圖4；采取履帶吊車配合挖掘機(jī)的方式進(jìn)行施工。采用裝藥爆破。豎井段（相對高程64.85～0.00 m）爆破的孔位布置見圖4。豎井的初期期支護(hù)為：直徑8mm間距20cm×20cm鋼筋網(wǎng)，噴15cm厚C20混凝土，直徑25mm，間距為1.2m×1.2m，長度為5 m的砂漿錨桿，調(diào)壓井底部（相對高程64.85～0.00 m）豎井的初期支護(hù)見圖5。

圖4 調(diào)壓井底部（相對高程64.85～0.00 m）孔位布置平面圖

圖5 調(diào)壓井底部（相對高程64.85～0.00 m）豎井的初期支護(hù)

5 施工技術(shù)難點控制

1）施工排水布置

豎井地下水位高程在相對高程64.85 m左右，豎井深度89.85 m，洞身圍巖多為中等透水巖石，同時因靠近板澗河，施工中在裂隙和巖溶發(fā)育段涌水量較大，考慮采用1臺ISW150-315（I）B型（流量 173 m3/h，揚(yáng)程95 m，功率75KW）水泵集中抽排，同時備用1臺ISW150-315（I）B 型（流量 173 m3/h，揚(yáng)程 95 m，功率75 KW）作為應(yīng)急水泵，在開挖過程中如果洞內(nèi)滲水量加大，則根據(jù)實際情況增加排水設(shè)施。

同時做好豎井周邊邊坡的引、截水溝，防止雨水倒灌；在施工過程中如果遇到突發(fā)涌水及時采取應(yīng)急響應(yīng)措施，及時的組織高揚(yáng)程的抽排水設(shè)施；同時分析涌水原因，采用“堵、引”等方法進(jìn)行處理。

2）通過含水層的施工方法

首先，最主要是要控制好掛網(wǎng)噴混凝土和井壁混凝土的施工質(zhì)量。日常施工過程中設(shè)置集水井進(jìn)行滲水的抽排。

堅持“早預(yù)報、先治水、強(qiáng)支護(hù)、快封閉，早襯砌”的施工原則組織施工。施工前嚴(yán)格執(zhí)行超前地質(zhì)預(yù)報工作，通過超前地質(zhì)預(yù)報資料進(jìn)行分析，確定巖溶或斷層破碎帶延伸、規(guī)模、方向與類型。對可能存在突泥涌水地段采取超前預(yù)注漿結(jié)合局部注漿方法，經(jīng)注漿止水效果達(dá)到要求后，方可組織開挖施工，具體則根據(jù)現(xiàn)場實際情況另行確定。

3）通過斷層破碎帶的施工方法

井筒穿過斷層破碎帶，應(yīng)根據(jù)實際情況采取鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土支護(hù)+砂漿錨桿等支護(hù)方法；同時采取“短進(jìn)尺、弱爆破、勤支護(hù)”的方案。

6 豎井安全監(jiān)測

安全監(jiān)測包括有害氣體監(jiān)測、圍巖穩(wěn)定和變形監(jiān)測。

1）有害氣體監(jiān)測

隧洞有害氣體監(jiān)測選擇的儀器為：澳洲新儀器品牌EM-4便攜式四合一氣體檢測儀，儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確、便攜、操作簡便的特點。

在圍巖變化時必須進(jìn)行監(jiān)測，同時每班監(jiān)測不得少于一次，遇有突發(fā)氣體時，每班可根據(jù)情況進(jìn)行多次監(jiān)測，監(jiān)測時每個斷面測五個點，皆在豎井內(nèi)側(cè)井壁和豎井中心。有害氣體監(jiān)測方案和應(yīng)急預(yù)案參考隧洞的有害氣體方案。

2）圍巖穩(wěn)定和變形檢測

常規(guī)每間隔10 m設(shè)置一道圍巖穩(wěn)定和變形的監(jiān)測點，將豎井平均分為5等份進(jìn)行圍巖穩(wěn)定和變形的觀測。施工監(jiān)測結(jié)合設(shè)計的永久監(jiān)測設(shè)施，監(jiān)測結(jié)果及時上報，以便更快捷的處理圍巖穩(wěn)定和變形。

7 結(jié)語

山西省小浪底引黃工程調(diào)壓井的地質(zhì)條件為強(qiáng)風(fēng)化巖體，巖體完整性差，切井深深度深，施工難度大，采用分層控制爆破開挖技術(shù)，有效地解決了產(chǎn)生飛石影響周圍作業(yè)面安全，減小施工干擾的影響。鋼筋網(wǎng)+噴C20混凝土+砂漿錨桿的聯(lián)合支護(hù)對井身進(jìn)行了固定，有效地解決了大斷面豎井在不良地質(zhì)中的穩(wěn)定性。對其他大斷面豎井在不良地質(zhì)中開挖有一定的借鑒作用。