CN103510572A - 一种复杂地质条件下取水竖井的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种复杂地质条件下竖井的施工方法，提出了取水竖井开挖采用人工机械破除与小药量爆破相结合的掘进方式。取水竖井衬砌采用井下注浆固结、临时支护、永久衬砌平行作业的施工方案，增加支护和衬砌频率，减小单回次衬砌高度。针对不同岩性的地层情况，采用不同的开挖掘进方法。松散岩类和流砂层采用风镐开挖掘进，短进尺，砖砌墙临时支护紧跟等综合施工措施。本发明的有一效果是：在整个施工过程中实施有效的动态管理，施工方案考虑到各种不利因素，并制定相应的措施。施工当中发现问题能够及时的得到处理，加强了现场管理，精心组织施工，确保了取水竖井施工的安全及高质量。

Description

一种复杂地质条件下取水竖井的施工方法

技术领域

本发明涉及施工领域，特别是一种复杂地质条件下竖井的施工方法。

背景技术

取水竖井施工属于地下作业，危险性较大，加上地质条件复杂，地层岩性变化大，出现大面积溶洞和流砂，给取水竖井的施工又增加了难度和危险性。根据地质资料，竖井下部在地层破碎带中，破碎带内岩体破碎，呈碎块状结构，发育无序，结合很差，间隙被黄褐色粉细沙充填。而且该层位地层岩溶发育，溶洞规模很大，空间被流砂充填，流砂层没有粘聚力，易坍塌，且随水流动。竖井要穿越破碎带和岩溶地层，掘进施工过程中会出现危岩和流砂坍塌问题，需要采取临时支护以保证施工顺利和安全。由于破碎带和岩溶地层透水性好，地下水受水库地表水影响大，施工中井筒涌水量大，降排水施工困难，而且不确定因素较多，需要充分考虑掘进施工中洞内突水问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了取水竖井开挖采用人工机械破除与小药量爆破相结合的掘进方式；取水竖井衬砌采用井下注浆固结、临时支护、永久衬砌平行作业的施工方案，增加支护和衬砌频率，减小单回次衬砌高度；针对不同岩性的地层情况，采用不同的开挖掘进方法：松散岩类和流砂层采用风镐开挖掘进，短进尺，砖砌墙临时支护紧跟等综合施工措施。

采用的工艺流程：测量放线→垂向探测孔施工→竖井土石方掘进(爆破) →砌砖墙临时支护→钢筋混凝土衬砌施工→井外注浆固结地层→循环施工至设计标高。

中等风化和微风化围岩采用全断面分层向下钻爆法开挖，弱爆破。易坍塌砂层采用人工开挖，每层开挖深度0.5-1.0m，开挖后立即砌砖墙倒护，然后采用安装可拆卸式(拼装式)钢模板，绑扎钢筋，溜灰管下料，分段整体性浇筑混凝土衬砌井壁。浇筑时在井壁预留注浆管，注浆管采用DN25镀锌钢管，浇筑井壁后压注水泥浆固结井壁四周岩土体。对于溶洞中流砂留下的空洞空间，衬砌时预留大口径导管，采用地泵压注细石混凝土的方法充填固结，保证井筒四周岩土体稳定。在井口塔架安设卷扬机提升1m³吊桶出碴，ZLC一40装载机配合1T自卸机动三轮车运至弃碴场。

本发明的有益效果是：在整个施工过程中实施有效的动态管理，施工方案考虑到各种不利因素，并制定相应的措施。施工当中发现问题能够及时的得到处理，加强了现场管理，精心组织施工，确保了取水竖井施工的安全及高质量。

具体实施方式

1.根据目前竖井层位特点和水文地质条件，采取以下技术控制措施，以保证竖井施工质量。

(1).施工前，对开挖面5m范围内进行全断面注浆，注浆材料采用水玻璃水泥浆液或速凝水泥浆液，对地层裂隙和岩溶进行全面固结。

(2). 取水竖井开挖掘进施工根据井壁岩土体的状况确定准确进尺深度，每次进尺

0.5-1.0m，在机械破除可以掘进的情况下严禁采用爆破方式。

(3).在流砂层位的竖井开挖工作面范围要超出竖井外壁600mm，作为砌筑临时挡墙空间，挡墙采用M10水泥砂浆砌砖，厚度不低于500mm。

 (4).每次掘进深度达到1.2m后，绑扎钢筋并安装模板浇注混凝土衬砌，混凝土标号C25。

 (5).浇注混凝土前，在井壁四周预留注浆管，注浆管为DN25钢管制作。注浆段均匀设置注浆孔，注浆孔直径5—6mm。

 (6).每回次钢筋混凝土衬砌完成后通过注浆孔压注水泥浆液，浆液水灰比0.5-0.6，注浆压力1.5-2.0MPa。

 (7).混凝土初凝前，采用4台大功率污水泵排水．保证井内没有积水。

 (8).对于较大的溶洞，施工挡墙和衬砌时预先安放Φ108钢管，衬砌完成后及时压注细石混凝土填充空洞，固结井筒四周岩土体。

2. 爆破施工技术控制措施：在坚硬的基岩中开挖掘进，需要采用小药量爆破方式破除岩石，按钻孔、爆破等方面控制施工质量。

2.1  钻孔时的安全措施和注意要点：(1).钻孔前，在洞内平行洞体轴线方向打探测孔，准确了解岩层地质条件和水文地质条件。爆破炮眼沿洞体圆截面四周均匀布置，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按照钻爆设计实施，尽量减少对围岩的扰动。

 (2).钻孔施工定人、定位、对周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻，保证施工准确程度和施工质量。

 (3).严格控制炮眼间距，误差不得大于6cm，方向相互平行，严禁相互交错，硬岩炮眼利用率达90％以上，中硬岩达85％以上，软岩开挖轮廓要圆顺、符合隧道设计轮廓线尺寸的要求。

 (4).严格控制周边眼钻孔外插角度，相邻两茬炮之间错台不大于10cm。

2.2爆破的安全措施。

(1)装药作业要定人、定位、定段，根据施工段岩体情况确定爆破进尺和装药量。

(2).装药前，所有炮眼必须用高压风枪吹净尘沫。

(3).严格按设计的装药结构和药量进行装药。

(4).严格按钻爆设计的联接网络实施引爆装置连接。

3.施工安全控制措施。

3.1爆破施工安全控制措施。

(1).装配起爆药卷，应在井上距井口．50m以外的加工房内进行，起爆药卷应由爆破工携送下井，除起爆药卷外，不得携带其它炸药。

(2).装药前工作面附近的机具应提升至安全高度。

(3).竖井爆破宜采用塑料导爆管非电起爆。放炮前必须确认所有人员均撤离井外后，由值班负责人下达放炮命令。

(4).在吊盘上工作的工具，应妥善的放在工具袋内，使用时应牢固地拴在身上或其他固定物上。

(5).炸药的分配、加工在单独设置的工房内进行，加工好后编号，由专人负责装药，装药时严格按操作规程进行，在装完炸药后用预先拌制的炮泥填塞。

(6).每次实施爆破后根锯工作面情况采用风镐破除松动岩体和超出衬砌范围的四周岩体，保证顶管顺利和施工安全。

3.2预防砂层坍塌的安全控制措施。

(1).施工前采用超前探测地质孔确定地层分布情况，孔深不低于计划掘进进尺的2倍，精确了解工作区域地层情况和岩体裂隙、岩溶发育情况，制定实际工作轮次进尺。

(2).施工中加强监控量测工作，及时掌握围岩衬砌的应力、应变状态。量测信息应及时反馈，随时掌握同岩和结构的工作状态，以便及时调整设计参数，制定合理的施工措施和支护手段，保证施工安全。

(3) 对工作区的洞内涌水及时疏干，避免地下水在砂层层位波动，携带冲走流砂。

3．3预防施工中突水的安全控制措施。

(1)下井施工前，按设计要求在洞口顶开挖和砌筑截水沟、排水沟，将山体地表水导流入水沟，避免影响井下施工安全。

(2)掘进施工前进行钻孔超前探测，准确了解工作面前方地层情况、岩溶发育情况、岩石裂隙发育情况和地层透水情况，发现异常及时研究处理方案。

(3)竖井中配备不少于2台的大型抽水设备，工作面处布置集水坑，及时疏干洞内渗水。

(4)施工中发现岩石渗水严重时及时停止掘进，打注浆孔进行帷幕注浆封堵地下水，并准备速凝剂、水玻璃等防水材料以备用。

(5)对于流砂留下的岩溶空洞及时压注细石混凝土或水泥浆充填固结，防治坍塌面积逐渐扩大。

4.应急措施：(1)施工前充分研究场地条件和岩土工程技术参数，并及时了解未来天气情况，合理安排、调整施工进度和操作工艺。

(2)在现场准备双电源，以保证施工全过程中电力供应顺畅。

(3)在井下和井上均配备大功率抽水设备，以保证突发涌水事件时的降排水效果。

(4)现场施工中，作为管理层领导在现场轮流值班，以保证处理突发事件高效进行。

(5)现场准备速效水泥、水玻璃等防水材料，以备应急使用。

(6)在竖井墙壁上安装爬梯，井下安装报警装置，保证遇到突发事件时人员可以顺利撤离。

Claims (10)

1.一种复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：取水竖井开挖采用人工机械破除与小药量爆破相结合的掘进方式；取水竖井衬砌采用井下注浆固结、临时支护、永久衬砌平行作业的施工方案，增加支护和衬砌频率，减小单回次衬砌高度；针对不同岩性的地层情况，采用不同的开挖掘进方法：松散岩类和流砂层采用风镐开挖掘进，短进尺，砖砌墙临时支护紧跟等综合施工措施。

2.根据权利要求1 所述的复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：采用的工艺流程：测量放线→垂向探测孔施工→竖井土石方掘进(爆破) →砌砖墙临时支护→钢筋混凝土衬砌施工→井外注浆固结地层→循环施工至设计标高。

3.根据权利要求1 所述的复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：中等风化和微风化围岩采用全断面分层向下钻爆法开挖，弱爆破。

4.根据权利要求1 所述的复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：易坍塌砂层采用人工开挖，每层开挖深度0.5-1.0m，开挖后立即砌砖墙倒护，然后采用安装可拆卸式(拼装式)钢模板，绑扎钢筋，溜灰管下料，分段整体性浇筑混凝土衬砌井壁。

5.根据权利要求1 所述的复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：施工前，对开挖面5m范围内进行全断面注浆，注浆材料采用水玻璃水泥浆液或速凝水泥浆液，对地层裂隙和岩溶进行全面固结。

6.根据权利要求1 所述的复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：取水竖井开挖掘进施工根据井壁岩土体的状况确定准确进尺深度，每次进尺0.5-1.0m，在机械破除可以掘进的情况下严禁采用爆破方式。

7.根据权利要求1 所述的复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：在流砂层位的竖井开挖工作面范围要超出竖井外壁600mm，作为砌筑临时挡墙空间，挡墙采用M10水泥砂浆砌砖，厚度不低于500mm。

8.根据权利要求1 所述的复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：每次掘进深度达到1.2m后，绑扎钢筋并安装模板浇注混凝土衬砌，混凝土标号C25。

9.根据权利要求1 所述的复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：每回次钢筋混凝土衬砌完成后通过注浆孔注水泥浆液，浆液水灰比0.5-0.6，注浆压力1.5-2.0MPa。

10.根据权利要求1 所述的复杂地质条件下取水竖井的施工方法，其特征是：对于较大的溶洞，施工挡墙和衬砌时预先安放Φ108钢管，衬砌完成后及时压注细石混凝土填充空洞。