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        高埋深垂直溜管運輸混凝土施工工藝分析

        2021-10-08 06:21:26魏立鴻
        山西水利 2021年5期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        魏立鴻

        (山西省水利建筑工程局有限公司,山西 太原 030006)

        1 概述

        山西省小浪底引黃工程,位于山西省運城市,年引水量2.47億m3。引水工程起于垣曲縣境內(nèi),板澗河河口右岸的小浪底水庫庫區(qū),終于聞喜縣境內(nèi)的呂莊水庫,總長度59.6km。

        小浪底引黃工程(引水干線部分)施工Ⅴ標(biāo)7號支洞長834.92m、傾角8.7°(平洞),采用汽車無軌運輸;8號支洞長689.7m、傾角20.08°(斜井),采用絞車有軌運輸;9號支洞長1197.18m、傾角17.3°(斜井),采用絞車有軌運輸。支洞為城門洞形斷面,成型斷面尺寸寬3.65m,高3.2m。

        7號支洞控制主洞下游遇不良地質(zhì)條件,隧洞橫穿中條山東部山前深大斷裂帶,斷裂帶影響帶寬度約1.2km,施工困難,貫通時間無法預(yù)計,為盡快實現(xiàn)貫通目標(biāo),由8號支洞上游作業(yè)面繼續(xù)掘進接應(yīng)7號支洞;8~9號支洞間控制主洞,隧洞襯砌混凝土運輸,原計劃采用7號支洞洞外拌和、洞內(nèi)罐車運輸方案,因7號支洞控制主洞下游至今未貫通無法實現(xiàn)。為加快8~9號支洞間控制主洞的隧洞襯砌施工進度,只能變更混凝土運輸方案。

        2 混凝土運輸方案

        2.1 運輸方案選擇

        8~9號斜井支洞控制主洞,隧洞襯砌采用絞車牽引平板車、洞內(nèi)罐車運輸方案,效率低,風(fēng)險大;8號、9號支洞施工期間,隧洞排水量遠大于合同排水量,支洞水泵、管路等排水設(shè)施已占用較大空間,加之支洞斷面較小難以布置其它運輸設(shè)施。

        根據(jù)本工程隧洞埋深大、工期緊的特點,并借鑒國內(nèi)外多個豎井施工運行經(jīng)驗,本工程對傳統(tǒng)豎井進行了優(yōu)化,采用了孔徑小,施工快、成本低的垂直溜管運輸混凝土方案,解決8~9號斜井支洞控制主洞的隧洞襯砌難題。

        2.2 溜管設(shè)計

        洞外拌和好的混凝土熟料,通過溜管運輸至洞內(nèi)儲料斗,洞內(nèi)罐車從儲料斗接料,運輸至澆筑倉面,通過輸送泵入倉,通過溜管解決8號、9號支洞間控制主洞4170m襯砌混凝土的運輸問題。

        根據(jù)8~9號支洞之間主洞的地質(zhì)條件、地形地貌,考慮地層特性和后期混凝土施工成本,溜管位置選在8號、9號支洞間,樁號30+390處,溜管深260m,8號支洞控制范圍1870m,9號支洞控制范圍2300m。溜管布置平面示意見圖1。

        圖1 溜管布置平面示意圖

        溜管井,溜管井孔徑600mm,垂直度不大于0.5°/200m,安裝直徑529mm、壁厚6mm螺旋鋼管作護壁管,護壁管每節(jié)長12m,護壁管采用對焊連接。

        溜管選擇直徑219mm、壁厚8mm無縫鋼管,每節(jié)長6m,溜管連接為法蘭連接。溜管緩沖器選擇經(jīng)濟、簡便、易操作的半圓形擋板緩沖器,緩沖器與溜管軸線呈45°~50°夾角,每節(jié)鋼管上加工緩沖器,防止長距離垂直向下運輸混凝土骨料分離和混凝土堵管現(xiàn)象。緩沖器布置示意見圖2。

        圖2 緩沖器布置示意圖

        洞外吊裝設(shè)備采用20t電動葫蘆安拆溜管,每次6m,人工配合電動葫蘆卸管至附近場地。在溜管下方布置容積2m3儲料斗,出口為弧形開關(guān)板,并配備兩個小功率附著振搗器。

        3 溜管施工工藝

        溜管施工主要包含:溜管井施工、溜管安裝、洞外吊裝設(shè)備安裝和洞內(nèi)儲料斗安裝等,施工前測量放線,在地表放出準(zhǔn)確的溜管中心位置。

        3.1 溜管井施工

        主要采用WTD-L800鉆機施工,溜管井施工完成后,安裝護壁管。溜管井施工步驟為:地表覆蓋層施工、先導(dǎo)孔施工、擴孔成井。

        3.1.1 鉆井

        (1)地表覆蓋層施工。采用直徑650mm空氣潛孔錘,鉆穿覆蓋層并鉆進完整基巖0.5m,覆蓋層每5m進行測斜糾偏,土層下入直徑630mm壁厚6mm井口管。

        (2)先導(dǎo)孔施工。采用直徑250mm空氣潛孔錘,鉆孔至設(shè)計深度,完整基巖層每25m進行測斜糾偏。

        (3)擴孔成井。采用直徑350mm空氣潛孔錘,擴孔至設(shè)計深度;采用直徑600mm空氣潛孔錘,擴孔至距設(shè)計深度2m位置、擴孔至設(shè)計孔徑。

        如鉆井時,局部孔段地質(zhì)條件差,采用水泥漿(水灰比1.0∶1.0~0.5∶1.0)注漿加固地層,防止鉆井期間頻繁塌孔、運行期間井壁掉塊、垮塌、涌水、涌沙事故發(fā)生。

        3.1.2 排渣

        先導(dǎo)孔和擴孔施工產(chǎn)生的石渣,分洞外和洞內(nèi)兩部分處理,先導(dǎo)孔施工石渣,在洞外鉆井場地布置儲渣池,人工配合裝載機定期清理,運至附近棄渣場;洞內(nèi)擴孔施工石渣,采用洞內(nèi)裝載機裝,自卸汽車運至主支交叉口,二次倒運至洞外后,運至棄渣場。

        3.1.3 安裝護壁管

        護壁管采用50t汽車吊安裝,吊車吊第一節(jié)護壁管,下管高出井口50cm,采用墊叉固定第一節(jié)護壁管;吊車吊第二節(jié)護壁管在井口位置,對焊、加筋幫條焊連接護壁管,焊接完成后,吊車順序下管,根據(jù)上述步驟依次下放所有護壁管。墊叉示意圖見圖3。

        圖3 墊叉示意圖

        3.2 溜管安裝

        溜管采用50t汽車吊安裝,溜管連接采用法蘭連接,法蘭與管道焊接,再與管道周邊加筋焊接;參考安裝護壁管方法安裝溜管,溜管高出地表50cm;安裝溜管的同時安裝通訊電纜,通訊電纜穿過法蘭螺絲孔,用膠帶牢固粘貼在管壁。法蘭與管道焊接示意圖見圖4。

        圖4 法蘭與管道焊接示意圖

        3.3 洞外吊裝設(shè)備安裝

        井口位置安裝高9m的簡易龍門架(I20A制作),采用20t電動葫蘆裝拆溜管;用一端帶法蘭的無縫鋼管(直徑219mm壁厚8mm,直徑同溜管)做吊裝接頭;安拆溜管時采用墊叉在井口固定溜管,每次安拆6m,人工配合電動葫蘆卸管至附近場地。

        3.4 洞內(nèi)儲料斗安裝

        3.4.1 擴挖安裝間

        擴挖樁號30+386—30+394洞段側(cè)頂拱,安裝間采用鋼拱架掛網(wǎng)噴護,成型斷面尺寸8.0m×5.2m×7.0m(長×寬×高)。

        3.4.2 固結(jié)灌漿

        對安裝間及其上下游15m洞段進行固結(jié)灌漿,防止施工過程滲水、掉塊,灌漿采用水泥漿,灌漿孔呈梅花型布置,間距1.5m、排距2m,孔深5m。

        3.4.3 儲料斗安裝

        采用鋼拱架支架支撐儲料斗,先人工配合裝載機安裝好支撐,在洞外下料,洞內(nèi)焊接成型。

        3.5 生產(chǎn)廢水處理

        洞內(nèi)溜管附近布置長3m,寬2m,深1m的沉淀池,輸送混凝土后的洗管廢水,通過管路排至沉淀池,水澄清后通過水泵排出洞外;沉淀池淤積物人工定期清理,運至洞外。

        3.6 主要資源配置

        主要設(shè)備:WTD-L800鉆機一臺,50t汽車吊一臺,30t裝載機一臺,30.3m3/min空壓機一臺,電焊機2臺。

        主要作業(yè)人員:工長1人,鉆工3人,安裝工3人,裝載機司機1人。

        3.7 施工注意事項

        (1)覆蓋層地下水位較高時,必須進行灌漿處理,保證覆蓋層干孔施工;井口管安裝完成后,采用水泥漿固結(jié)井口管和孔壁間隙。

        (2)鉆井過程中,必須控制孔斜,按照頻次采用精度0.1°的電子測斜儀糾偏,保證溜管井垂直度不大于0.5°/200m;鉆井時局部孔段地質(zhì)條件差,必須對地層進行預(yù)加固處理。

        (3)井內(nèi)局部孔段有滲水時,必須讓滲水流入洞內(nèi)排走,不能封堵井底,避免水壓過大擠壓護壁管。

        (4)溜管質(zhì)量、緩沖器數(shù)量必須保證,避免運行期間溜管過早磨損,混凝土漏進孔內(nèi)堵孔。

        (5)通訊系統(tǒng)必須暢通,井內(nèi)通訊電纜必須安裝牢靠,防止損壞;井底、井外無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋,作為備用通訊系統(tǒng)。

        4 結(jié)語

        小浪底引黃工程利用溜管解決斜井混凝土運輸難題,保證了施工安全;溜管施工簡單方便、投入少,溜管全封閉式運輸過程無需動力設(shè)備,無污染,環(huán)保節(jié)能;溜管及配套設(shè)施安裝、拌和系統(tǒng)及配套設(shè)施安裝,耗時5個月,投入少、時間短;溜管運輸混凝土,運輸強度高,施工進度快。260m深溜管運輸混凝土的順利實施,突破了以前溜管運輸混凝土深度150m的界限,成功解決了高埋深、長距離隧洞襯砌混凝土運輸問題。

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