水电站调压井施工方案选择与实施

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摘 要 ：针对调压井的地质条件和井台周围场地的特点,精心组织施工方案,并对实施过程中的方法、安全保证措施、质量保证措施进行介绍.

关 键 词 ：水电站；调压井；施工；方案选择；

1.工程概况

调压井布置在引水隧洞末端,为埋藏式调压井,通过通气洞与外部相通.调压井穹顶高程为2465.419m,调压室底板高程（衬砌后）为2378.00m,底洞段前部通过10m长渐变段和引水隧洞相连,后部直接和压力管道钢衬段相连.

2. 施工方案比较

方案一：选择由上而下全断面开挖、井口垂直提升及水平运输弃碴,钢筋砼衬砌紧跟开挖错开施工.该方案存在施工干扰大、进度慢, 此方案排除.

方案二：由井底往上全断面开挖,利用爬梯及工作平台进行常规钻爆作业,弃碴从隧洞运往洞外.因地质条件极差,钢筋硷衬砌又无法跟上施工,进度慢,围岩暴露时间长,井下施工人员作业不安全而排除.

方案三：由井台用钻机按调压井开挖一次成型的设计孔数钻眼至井底,再自下而上分段全断面爆破开挖,利用隧洞将石碴经3#支洞运往洞外.此法虽提高了井下开挖人员的安全,施工速度快,但围岩稳定及钢筋砼衬砌施工人员安全无法保证,钻孔费用高.

方案四：由上而下用钻机一次性钻眼至井底,正向深孔装药,反向分段爆破开挖导井,再由上而下逐段扩挖至设计尺寸,利用导井及隧洞将石碴运出洞外,钢筋砼衬砌紧跟扩挖施工.本方案因施工干扰小,井下施工安全度高,施工速度快, 故选用本方案.

3.施工方法

3.1开挖及支护

3.1.1通气洞及穹顶开挖支护

通气洞开挖前应进行洞脸清理及防护,在洞口上方设截水天沟将水引至排水沟,洞口设护拱进洞,洞内根据实际地质情况进行支护.开挖至调压井中心后开始进行穹顶扩挖.

穹顶扩挖由中心向四周进行开挖.通气洞开挖至调压井井边时,先开挖5×5m的小洞至调压井中心,然后将中心位置扩至顶部.在开挖过程中可根据围岩情况进行临时支护：φ22锚杆,长3m,间排距1.5m,拱部喷射C20砼厚度10cm,边墙5cm.小洞开挖至调压井中心位置时,先将调压井中心部位扩至顶部,然后采用短钻杆由中心向四周进行扩挖.顶部边开挖边支护,考虑到围岩情况及调压井后期的施工安全,穹顶采用如下支护参数：φ25锚杆,长4.5m,间排距0.8×0.8m,拱部喷射C20砼厚度20cm.扩挖完成后,根据实际地质情况,经监理、业主同意可适当架设格栅拱架进行加固.

3.1.2调压室开挖支护

可通过调压井底部阀室交通洞进入调压室,调压室采用全断面开挖,采用锚、网、喷支护,根据围岩情况现场确定支护参数.

3.1.3井身开挖及支护

大井扩挖采用台阶法自上而下进行钻爆施工,井口设桁架梁,并利用导井扩挖提升设施,形成大井扩挖提升系统,井内悬吊吊盘,供水、供风、喷浆管等；由于井底容渣量小,大井扩挖采用倒锥形开挖施工,分次钻爆,一部分渣石落入井底,其余由人工清至导井内,井底由装载机装自卸汽车运至弃渣场,砼喷射机通过钢管下料,在吊盘上进行喷砼作业.

①施工设施

井口布置T型桁架梁,6m高小井架焊在桁架梁上,由一台5吨卷扬机通过钢丝绳悬吊0.5m3吊桶提升,负责人员和材料上下.井内布置双层施工吊盘,上层盘直径16m,下层盘直径4.0m,盘高7m.下层为保护盘,上层为锚喷支护工作盘,吊盘用两台10吨扬机通过钢丝绳悬吊,吊盘绳作吊桶稳绳,施工用风、水管线用一台10吨卷扬机通过钢丝绳悬吊（该设施可用于后续工程施工）.井内其它设施固定在井壁上,利用吊盘进行安拆.

②提升设施形成

完成10米开挖后停止.安装桁架梁及提升井架、卷扬机.井内安装吊盘和风、水管线、照明等,形成提升悬吊系统.

③扩井施工

继续采用台阶法进行大井扩挖,下部扩挖直径10m,上部台阶采用光面爆破施工,开挖直径17m.钻孔采用YT-28型手风钻,孔径Φ40mm,钻孔深度3.0m.边开挖边支护,爆破后,石碴落入调压室由装载机配合东风车运至弃碴场.

④考虑到调压井井内场地狭窄,若有坠石则无处躲避,为保证施工安全必须对井身进行支护,以保证施工的绝对安全.支护参数如下：φ25锚杆,长4.5m,间排距1m,挂设φ8、15×15cm钢筋网片,喷射C20砼厚度15cm.

3.2调压井砼施工

本工程调压井为埋藏式调压井,井深78.7m.大井段开挖直径17m,井深76.7m；小井段开挖直径5.8m.大井衬砌厚度为1.0m及1.5m,小井段衬砌厚度为80cm.

3.2.1钢筋

钢筋全部在洞外加工成型后,由5T东风车运至井口,由卷扬机吊入井内,由人工绑扎.

3.2.2模板

调压井砼施工模体采用滑模施工,滑模主要分为：模板、周圈、提升架、操作盘、辅助盘五部分.

①模板：模板选用高1.2 m的钢模板（模板上下底边相差2-3 mm）,用角钢,螺栓固定在上下两道围圈上.升管段模板1.2m,采用σ等于6钢板焊制,用螺栓固定在大井操作盘鼓圈上形成升管模体.

②围圈：主要用来加固模板,使其形成一个圆筒形整体,周围采用上下两道选用[14槽钢,周围同模板提升架横担相连.

③提升架：是滑升模板与砼井壁间的联系构件,主要用于支撑模板周围滑模盘.并通过安装于顶部的千斤顶支撑在爬杆上,将整个滑升荷载传递给埋在混凝土内的爬杆上,选用“T”型提升架,采用槽钢焊制组合成140×200mm截面.

④操作盘：为施工的工作平台,承受工作物料等荷载,支撑于提升架主体竖杆上.操作盘由中鼓圈,轻型木行架梁,铺板构成,中鼓圈子直径4.2m,外挂模板可用于升管滑模. ⑤辅助盘：为养护、修面、预埋处理的工作的平台,后期作为灌浆工作盘采用型钢框架梁布置,上铺花纹钢板,用直径25mm圆钢吊挂在操作盘以下2.7m位置.

4.施工工艺

4.1滑模准备：滑模制作,液压系统试验编组,在井筒开挖期间可完成该工作.

4.2井内准备：包括调压室砼凿毛井壁冲洗,测量放线.

4.3滑模组装：在调压井大井底板组装升管段模体,利用两台10吨卷扬机整体吊装,完成钢筋绑扎,模板验收,具备开工条件.

4.4布置好一趟钢管形成下料系统,具备一盘条件.

4.5砼浇筑：钢筋采用5吨卷扬悬吊下料吊栏下料,混凝土拌合站供料,由拌合车运输,井口布置斜溜槽,溜管下料.

滑模施工按：下料――平仓振捣――滑升――钢筋绑扎――下料顺序施工,分30cm一层,对称均匀下料,采用插入式振捣器振捣.

5.固结灌浆

5.1施工设备

TBW-250型注浆泵、简易台车、灰浆搅拌机.

5.2工艺流程图：钻孔→洗孔→注浆→封孔

5.3灌浆压力和灌浆方法

5.3.1固结灌浆压力为1.5--4.5Mpa.

5.3.2固结灌浆应在回填灌浆结束7天后方可进行,固结灌浆均按分序加密的原则进行.

5.3.3固结灌浆采用孔内循环法,灌浆管距孔底不得大于0.5m.全孔一次灌浆,吸浆量大时采用一泵一孔灌注,吸浆量小时,同一环内的灌浆孔可采用并联灌注,但不宜多于2孔,并对称均匀布置,并应严格控制灌浆压力以防止发生事故.

5.3.4灌浆工作必须连续进行.若因故中断,必须马上处理,尽早恢复灌浆,如果中断超过30min,则应进行钻孔冲洗；如冲洗无效,则应扫孔,在灌浆后吸浆量急剧减少,且在极短时间内停止吸浆,应采取补救措施.在灌浆过程中如发现冒浆、串浆、呷浆变浓等其他特殊情况,除按规范《SL62―94》有关规定处理外,应及时将处理措施与结果通知监理.

5.3.5每段灌浆结束后,灌浆塞留在灌浆孔内,待灌浆塞的背压降到零,方可取出.

5.3.6固结灌浆所用浆液的浓度应遵循由稀至浓的原则逐级改变.且应优先采用循环灌浆法.浆液水灰比分别为2：1、1：1、0.8：1、0.6：1等四个比级.开灌水灰比应通过试验确定,并报监理批准,否则应从2：1开始.变浆标准应按监理的指示进行.

5.3.7在规定压力下如灌浆段的吸浆量小于0.4L/min,持续灌注30 min,灌浆工作即可结束.

5.3.8全孔灌浆结束后必须及时封孔,封孔前排除孔内稀浆,将孔内污物冲洗干净,并测量孔深.全部采用机械封孔使全孔封填密实.

6.结语：

这种利用钻机一次性从井台钻孔至井底,正向装药,反向分段爆破形成1.5m一2.0m导井,然后从井口往下分层扩挖,导井出碴和硅衬砌紧跟扩挖错开施工的方法,其施工工序简单、速度快、干扰小,对施工人员作业安全极为有利,因此对地质条件差的调压井,该施工方案应为首选考虑方案.