斐濟(jì)水電站小斷面豎井施工技術(shù)

1、斐濟(jì)水電站小斷面豎井施工技術(shù)【摘要】斐濟(jì)南德瑞瓦圖水電站工程引水系統(tǒng)調(diào)壓井 高約90m，內(nèi)徑2.5m (開(kāi)挖直徑3.3m),采用混凝土襯砌。 本工程在施工過(guò)程中針對(duì)工程特點(diǎn)，對(duì)開(kāi)挖及支護(hù)、混凝土 襯砌施工分別采用了礦用鑿井井架和倒吊滑模系統(tǒng)等施工 技術(shù)，并取得了成功。本文詳細(xì)介紹了該工程的施工方法， 為類似工程施工積累了成功經(jīng)驗(yàn)并提供借鑒?！娟P(guān)鍵詞】調(diào)壓井 ，鑿井井架， 滑?！?abstract 】 Fiji south german-swiss tile figure hydropower station water system about 90 m high surge, diamete

2、r 2.5 m (excavation diameter 3.3 m), the concrete lining. This project in construction process based on engineering characteristics of the excavation and supporting, concrete lining construction are used for the mine well and pour derrick cut crane sliding mode construction technology system, etc, a

3、nd have achieved success. This paper introduces the method of construction of the project, for similar project construction accumulated the successful experience and reference.【 key words 】 surge tank, cut well mast, sliding mode中圖分類號(hào)： TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1 工程概況南德瑞瓦圖 ( Nadarivatu )水電站工程位于斐濟(jì) Viti Levu

4、 島中南部， 工程的主要作用是攔河蓄水發(fā)電。 工程主要包括： 攔河壩、引水系統(tǒng)、電站廠房、 132KV 開(kāi)關(guān)站和輸變電線路 系統(tǒng)等。工程壩址位于 Qaliwana 和 Nukunuku 河流匯流處， 工程以上控制流域面積 92.7km2 。擋水建筑物為混凝土重力 壩，最大壩高41.5m，壩頂長(zhǎng)度87.84m ,活庫(kù)容1,000,000m3, 最大庫(kù)容2,000,000m3。引水系統(tǒng)的引水流量15m3/s，廠房位于 Ba 河上，總裝機(jī) 44MW ，裝機(jī)兩臺(tái) 5 噴嘴垂直沖擊式 水輪發(fā)電機(jī)組，每臺(tái) 22MW 。引水系統(tǒng)包括進(jìn)水塔、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道和 岔管等主要建筑物，引水流量為15 m3

5、/s。引水隧洞總長(zhǎng)約1936m，走向?yàn)镹E77.02 °，底坡0.987%，橫斷面選用馬蹄 形斷面。引水隧洞出口接壓力管道，管道總長(zhǎng)約1450m，管徑為2.25m。調(diào)壓井位于引水隧洞出口上游約140m處，采用阻抗式調(diào)壓井，調(diào)壓井高約90m,井身為圓形斷面，內(nèi)徑2.5m。調(diào)壓井開(kāi)挖直徑 3.3m，采用噴混凝土作為初期支護(hù)， 永久結(jié)構(gòu)采用混凝土襯砌。調(diào)壓井通過(guò)水平連接洞與引水隧 洞相連。2 施工方案確立引水隧洞調(diào)壓井開(kāi)挖直徑僅為 3.3m,斷面較小，施工作 業(yè)面狹窄，且地質(zhì)條件差，以川、W類圍巖為主，巖體破碎， 成井條件差。國(guó)際工程對(duì)施工安全有著較國(guó)內(nèi)更為嚴(yán)格的要 求，其所采用的施工規(guī)范

6、均為較為先進(jìn)的歐美規(guī)范（ASTM 、EM、BS等國(guó)際規(guī)范系列）。結(jié)合本工程特點(diǎn)并針對(duì)其所采 用規(guī)范的要求，通過(guò)對(duì)技術(shù)可行性、安全性及經(jīng)濟(jì)性等因素 的綜合分析比較，本工程制定了完善可行且安全性高的施工 方案。2.1 開(kāi)挖施工方案 調(diào)壓井開(kāi)挖施工對(duì)正井鉆爆施工和反井鉆機(jī)施工進(jìn)行了比選。正井鉆爆法施工相對(duì)傳統(tǒng)、工作效率較低，本工程 調(diào)壓井施工受作業(yè)面狹窄等條件限制，只能采用人工出渣； 反井鉆機(jī)施工需從國(guó)內(nèi)海運(yùn)專用設(shè)備，成本較高，另外反井 施工需下部引水隧洞提供作業(yè)面，開(kāi)工日期需視隧洞施工進(jìn) 度情況確定，且底部出渣施工干擾較大。經(jīng)過(guò)對(duì)多種因素的 綜合分析比較，確定采用正井鉆爆的施工方法，為提高施工 安

7、全性并彌補(bǔ)施工效率低的缺點(diǎn)，在施工中引入了在國(guó)內(nèi)礦 井施工中廣泛應(yīng)用且技術(shù)較為成熟的鑿井井架系統(tǒng)。2.2 混凝土襯砌施工方案 調(diào)壓井混凝土襯砌施工采用施工效率高、質(zhì)量好的滑模施工工藝。但調(diào)壓井開(kāi)挖直徑僅為3.3m，斷面小，施工作業(yè)面狹窄，不具備多工序平行作業(yè)條件，無(wú)法采用常規(guī)滑模系統(tǒng)鋼筋安裝與混凝土澆筑平行施工工藝。為此，施工中對(duì)傳 統(tǒng)的滑模施工工藝進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，以適應(yīng)本工程的施工條 件。具體作法為：采用鋼筋與混凝土澆筑順序施工的方案， 即首先一次性完成滑模施工部分混凝土結(jié)構(gòu)的所有鋼筋安 裝，然后安裝滑模系統(tǒng)，進(jìn)行襯砌混凝土澆筑。由于滑模系 統(tǒng)的安裝在鋼筋安裝完成后進(jìn)行，導(dǎo)致滑模的爬竿不能采

8、用 常見(jiàn)的預(yù)埋形式布置，為解決該問(wèn)題，采用倒吊支模法，將 爬升系統(tǒng)的液壓千斤頂布置于調(diào)壓井井口，采用鋼管垂直連 接下部的滑模，將常見(jiàn)的“爬升”形式改為了“提升”模式3 開(kāi)挖及支護(hù)施工3.1 施工方法簡(jiǎn)述開(kāi)挖施工采用正井法施工。采用手風(fēng)鉆鉆孔，光面爆破 掘進(jìn)，人工裝渣；出渣方式采用人工直接裝吊桶提升，由于 地質(zhì)條件較差，井筒施工采用短段掘進(jìn)方式，循環(huán)進(jìn)尺有效 段高1.5m;鉆爆、出渣、噴錨支護(hù)交叉進(jìn)行。3.2 鑿井井架提升系統(tǒng)垂直提升設(shè)備選型是豎井施工的關(guān)鍵，為了提高施工效 率，確保施工的安全性，本工程借鑒相關(guān)行業(yè)類似工程的成 功經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)了在國(guó)內(nèi)礦井施工中廣泛采用的鑿井井架提升 系統(tǒng)，其施工工

9、藝成熟，安全性高。調(diào)壓井施工采用I型鋼管鑿井井架提升系統(tǒng)，其主要配 置包括：(1) 井架：I型礦用鑿井井架1套，高12m，頂部為 天輪平臺(tái)，設(shè)置有鑿井提升天輪 1 個(gè)、吊盤懸吊天輪 2 個(gè)、 穩(wěn)繩懸吊天輪 2 個(gè)；中部設(shè)置一層作業(yè)平臺(tái)，安裝有自動(dòng)翻 渣裝置；(2) 主提設(shè)備：JTK1.2 X 1提升絞車1臺(tái)，負(fù)責(zé)裝碴提 升、人員上下和小型材料運(yùn)輸；( 3)吊盤絞車： JZ-5/400 型鑿井絞車 2 臺(tái)；( 4)穩(wěn)繩絞車： JZ-5/400 型鑿井絞車 2 臺(tái)；( 5)封口盤：位于井口，采用鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)制作，封口 盤將井口完全封閉，設(shè)置封口門供渣桶及吊籠進(jìn)出；( 6)吊盤：吊盤為雙層鋼結(jié)構(gòu)，上層

10、盤為保護(hù)盤，下 層盤為工作盤，上、下層間距 3.0 m;懸吊點(diǎn)設(shè)在上層盤， 吊盤用兩根鋼絲繩懸吊，吊桶提升用的 2 根穩(wěn)繩也懸掛于吊 盤上盤;信號(hào)系統(tǒng)設(shè)在下層盤。3.3 開(kāi)挖施工 在施工準(zhǔn)備期內(nèi)，鑿井井架組裝、提升設(shè)備和提升設(shè)施 安裝期間，利用挖掘機(jī)，手風(fēng)鉆配合人工開(kāi)挖完成井筒臨時(shí) 鎖口施工;鎖口下開(kāi)挖 25m 后，安裝封口盤、吊盤和井架操 作平臺(tái)，吊掛管線，再進(jìn)行井筒的正式掘砌施工。井筒開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆鉆孔， 光面爆破掘進(jìn)， 鉆孔深度 2m， 有效進(jìn)尺1.5m;出渣采用人工裝渣，提升容器為 1m3翻轉(zhuǎn) 式渣桶，采用井口自動(dòng)翻渣，石渣由溜槽卸入集渣坑中，然 后采用裝載機(jī)裝自卸汽車運(yùn)至渣場(chǎng)；錨噴支

11、護(hù)、出渣交叉進(jìn) 行，根據(jù)地質(zhì)條件，在掘進(jìn) 36m后，進(jìn)行噴錨支護(hù)，此種 方法簡(jiǎn)化了施工工藝、縮短了圍巖暴露時(shí)間，有利于提高機(jī) 械化程度和快速施工，且安全性好。在施工中遇到斷層破碎帶或巖性較差等不良地層， 采取縮小掘進(jìn)段高、增加錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)、改善光爆效果等 措施。4 混凝土襯砌施工4.1 滑模設(shè)計(jì)4.1.1 設(shè)計(jì)思路 所有結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎完成后進(jìn)行滑模安裝及襯砌混凝土 澆筑，對(duì)前期開(kāi)挖及支護(hù)施工中使用的吊盤進(jìn)行改裝，作為 混凝土澆筑施工的下料平臺(tái)，與滑模系統(tǒng)配合施工，并對(duì)滑 ?；ψ枇屠瓧U的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)核。4.1.2 滑模結(jié)構(gòu)組成（1）模板系統(tǒng) 模板系統(tǒng)包括模板、環(huán)梁、輻射梁、提升架、操作盤

12、、 輔助盤等。模板由 P1015 組合鋼模板拼裝組成。環(huán)梁用于固 定模板承受水平荷載和豎向荷載，并將其傳遞到輻射梁上， 環(huán)梁和輻射梁采用角鋼桁架式結(jié)構(gòu)。混凝土的側(cè)壓力大部分 通過(guò)環(huán)梁傳遞到輻射梁上，由 8 根對(duì)稱布置的輻射梁支撐環(huán) 梁承受混凝土的側(cè)壓力。（2）操作平臺(tái)系統(tǒng) 操作平臺(tái)系統(tǒng)主要包括井口提升系統(tǒng)平臺(tái)、吊盤受料平 臺(tái)、滑模上部澆筑平臺(tái)及下部抹面平臺(tái)。 井口提升系統(tǒng)平臺(tái)由開(kāi)挖施工時(shí)的封口盤改造而成， 由“井”形鋼梁、蓋板及井蓋門組成。滑升系統(tǒng)的液壓控制 臺(tái)和穿心式千斤頂布置其上。井口提升系統(tǒng)布置見(jiàn)圖1。圖 1 井口提升系統(tǒng)布置圖（圖中單位以 mm 計(jì)） 吊盤受料平臺(tái)由開(kāi)挖施工時(shí)的吊盤改裝

13、而成，由吊 盤、集料斗、分料溜槽和下料溜桶等組成。 滑模上部澆筑平臺(tái)由木板鋪設(shè)在滑模上層環(huán)梁和輻 射梁上形成，作為混凝土澆筑平倉(cāng)、振搗的作業(yè)平臺(tái)。 滑模下部抹面平臺(tái)主要供混凝土澆筑后抹面作業(yè)使 用，由吊桿、橫梁、腳手板及護(hù)欄組成，懸吊于滑模底層環(huán) 梁桁架上?；＝Y(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖 2。圖 1 滑模結(jié)構(gòu)示意圖（圖中單位以 mm 計(jì)）4.2.3 液壓滑升系統(tǒng) 液壓提升系統(tǒng)是滑模向上滑升的動(dòng)力裝置，由拉桿、液 壓千斤頂、液壓控制臺(tái)和油路等組成。拉桿是千斤頂提升滑 模的軌道，采用 48mm x 3.5mm鋼管組成，由井口伸至滑 模底部，將滑模與井口的液壓千斤頂連接。拉桿采用內(nèi)套鋼 管連接，16mm高強(qiáng)螺栓固

14、定，連接要求同一高程上接頭 不超過(guò) 2 個(gè)，且相鄰支撐桿接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。液壓千斤頂采用 8 臺(tái) HY-60 型穿心式楔塊千斤頂。液壓控制臺(tái)選用 ZYXT-36 型自動(dòng)調(diào)平液壓控制臺(tái)。4.2 滑模施工4.2.1 施工準(zhǔn)備 滑模施工前必須做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，主要包括井口作業(yè) 平臺(tái)形成，爬桿、千斤頂安裝、液壓系統(tǒng)準(zhǔn)備，滑模組裝， 井口拌和系統(tǒng)形成等工作。滑模按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诩庸ぼ囬g制作后，運(yùn)至調(diào)壓井井口平 臺(tái)進(jìn)行組裝，采取整體吊裝下放至工作面。滑模系統(tǒng)組裝完 成后，進(jìn)行空載滑升試驗(yàn)，確認(rèn)滑模系統(tǒng)可正常運(yùn)行后方可 進(jìn)行調(diào)壓井襯砌混凝土施工。4.2.2 滑模施工（ 1 ）初始滑升首批入模的混凝土分層連續(xù)澆筑至60

15、70cm高后，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.20.3MPa時(shí)，便開(kāi)始試滑升。試滑升是 為了觀察混凝土的實(shí)際凝結(jié)情況，以及底部混凝土是否達(dá)到 出模強(qiáng)度。因全部荷載已由拉桿承受，此時(shí)應(yīng)特別注意拉桿 有無(wú)彎曲、扭動(dòng)變形，千斤頂、油管接頭有無(wú)漏油現(xiàn)象，模 板的傾斜度是否正常等。（2）正?；?滑模經(jīng)初始滑升并檢查調(diào)整后，即可正?；?。正常滑 升時(shí)應(yīng)控制速度為 3060cm/h，每次滑升 2030cm，控制 日滑升高度為812m?；龝r(shí)，若脫?；炷劣辛魈省⑻?塌或表面呈波紋狀，說(shuō)明混凝土脫模強(qiáng)度低，應(yīng)放慢滑升速 度；若脫模混凝土表面不濕潤(rùn)，手按有硬感或伴有混凝土表 面被拉裂現(xiàn)象，則說(shuō)明脫模強(qiáng)度高，宜加快滑升速度

16、。模板 在滑升過(guò)程中隨時(shí)檢查偏移情況，及時(shí)進(jìn)行糾偏處理。4.2.3 滑模糾偏（ 1 ）產(chǎn)生偏移的原因滑模發(fā)生偏移主要由兩種原因造成：模板內(nèi)混凝土的 側(cè)壓力不均衡而使模板發(fā)生偏移；千斤頂不同步造成模板 產(chǎn)生傾斜，甚至發(fā)生扭轉(zhuǎn)。如果不及時(shí)糾正，會(huì)隨著傾斜模 板的上升而發(fā)生偏移。為防止模板發(fā)生偏移，針對(duì)產(chǎn)生的原 因不同，應(yīng)采用不同的措施進(jìn)行預(yù)防和糾偏，糾偏按漸變?cè)?則進(jìn)行， 1 次糾偏不能過(guò)大，否則會(huì)造成局部變形過(guò)大，混 凝土保護(hù)層不一致，模板及平臺(tái)過(guò)分傾斜，拉桿彎曲變形， 滑升阻力增大。（2）測(cè)量控制 模板初次滑升，其設(shè)計(jì)的斷面尺寸必須準(zhǔn)確，當(dāng)模板組 裝好之后，要求精確的對(duì)中、整平。之后，在井口上

17、方中心 位置放置鉛垂，垂線穿過(guò)滑模上預(yù)留的中線孔，下放到模板下方。在滑升過(guò)程中，時(shí)刻觀察模板與垂線的相對(duì)位置。（3）改變下料方向與初次滑升模板固定 下料正常時(shí)應(yīng)對(duì)稱下料，當(dāng)模板發(fā)生偏差時(shí)，有意改變 下料方向， 保證模板不繼續(xù)偏離設(shè)計(jì)線。 在整體滑升過(guò)程中， 應(yīng)避免下料不均勻而對(duì)模板產(chǎn)生不均衡側(cè)壓力，因此要求混 凝土下料對(duì)稱均勻，必須遵守入倉(cāng)、平倉(cāng)、振搗、滑升的順 序。（4）拉桿水平連接 與常規(guī)滑模的爬桿不同，此滑模系統(tǒng)的拉桿由井口一次 安裝至井底，拉桿長(zhǎng)度較大，在外力作用下有可能產(chǎn)生側(cè)向 位移或扭動(dòng)，為了防止此類現(xiàn)象發(fā)生， 在施工中采用 48mm x 3.5mm鋼管在拉桿之間設(shè)置水平連接，以避免其發(fā)生扭動(dòng)，水平連接桿每 6m 設(shè)置一層。（5）對(duì)千斤頂不同步進(jìn)行限位和糾偏 模板在滑升過(guò)程中發(fā)生偏移，最主要的原因是千斤頂不 同步，即模板中心線與井壁的中心線不重合。 在滑升過(guò)程中， 通過(guò)中垂線發(fā)現(xiàn)模板有少量偏移（一般在± 1cm 以內(nèi)），利