摘要：在长距离输水隧洞施工的过程中，竖井的施工往往是施工面临的难点。以某工程为例，介绍了输水隧洞通气竖井的施工方案及主要施工方法，完善了隧洞通气竖井施工工艺，为未来隧洞竖井的施工积累了宝贵的经验。
关键词：输水隧洞，通气竖井，施工关键技术
0 引言
随着我国水利工程建设的快速发展，长大隧道工程的数量越来越多，规模也日益增大。为了加快隧道施工进度，缩短工期及满足通风、排水等需求，输水隧洞中常常通过增设辅助坑道来增加工作面。在某些特定环境条件下需要选择竖井作为辅助坑道，增加施工工作面；而长距离输水隧洞的通风竖井更是不可缺少的构筑物。相对隧道、横洞、斜井等构造物而言，竖井的施工难度要大得多，它不仅需要投入大量的提升设备，而且施工安全要求高，制约因素多进度慢[1-4]。本文以某工程为背景，介绍了输水隧洞竖井的主要施工方法，并针对关键技术问题给出了解决方案。
1 工程概况
某工程以刘家峡水库作为引水水源向兰州市供水。工程包括取水口、输水隧洞主洞、分水井、芦家坪输水支线、彭家坪输水支线及其调流调压站、芦家坪水厂和彭家坪水厂等。
本通气竖井工程为永久工程，主要是为防止引水主洞中的气体可能带来的局部及瞬时极端压力对引水主洞造成破坏。另外，为尽量避免F8断层对TBM施工的影响，通气井位置的选择还综合考虑了兼做F8断层的预处理施工竖井，对F8断层及影响带范围提前进行钻爆开挖，喷锚支护后，TBM滑行通过并安装管片。
本工程位于输水隧洞主洞桩号T16+110处，井深648.78m。竖井主要技术特征见表1。
表1 通气井井筒主要技术特征表
2 施工方案及主要施工方法
本竖井施工采用正井法施工，根据井筒技术特征及设备配备，确定采用ⅣG型钢管井架、机械化配套装备：伞钻打眼、中心回转式抓岩机装岩、两套单钩提升，座钩式吊桶出渣，采用溜灰管下混凝土料，4.5m高金属模板支模，掘支单行作业的施工方案。
锁口段施工（含表土层，深度8.2m）首先采用挖掘机开挖，当挖掘机开挖深度不足后，采用HZ-6B中心回转式抓岩机挖土配合吊桶出渣，局部小药量松动爆破。采用短段掘砌单行作业，井筒锁口采用钢筋混凝土支护，采用高4.5m组合大模板砌壁。
基岩段施工（深度640.58m）采用SJZ6.7型风动伞钻打眼。中心回转式抓岩机装岩装吊桶出渣，采用溜灰管下混凝土，采用高4.5m组合大模板砌壁，进行掘支单行作业施工。
2.1锁口段施工
在井架及提升系统形成后，采用挖掘机直接开挖，边开挖边进行混凝土衬砌，衬砌采用段高4.5m组合大钢模板。混凝土待强后，将模板上提，浇筑上端混凝土锁口。
施工中，为防止发生片帮，采取如下措施：
1）加快施工速度，缩短暴露时间。
2）先挖掘井筒净径部位，再挖井帮四周土层，确保开挖安全、减少片帮。
3）根据土帮情况，采取土钉加钢筋网临时支护（或增设喷射混凝土临时支护）。
本工程表土层为双层双向钢筋，内侧保护层厚度50mm，外侧保护层厚度50mm，混凝土强度C40。环形钢筋采用搭接连接，搭接长度35d（d为钢筋直径），竖向钢筋采用套筒链接。钢筋绑扎完成后进行混凝土衬砌，采用高4.5m组合大模板支模。
环筋层与层之间接头应错开，在同一截面钢筋接头数量不得超过钢筋总数的25%。竖筋采用等强度的直螺纹套筒连接，接头处用牙钳紧固，并将下端接头保护好，竖井接头按要求错开布置。因水利水电施工中没有正井法短段掘砌施工规范，故竖筋接头按《煤矿井巷工程质量验收规范》（GB50213-2010）8.2.6条规定：
“钢筋搭接长度应符合设计要求，搭接接头错开应符合国家有关标准规定。分段施工的井筒井壁或巷道钢筋搭接接头错开难以做到时，全截面内的钢筋应保证搭接长度符合国家现行有关标准的规定。钢筋机械连接宜选用直螺纹接头，并满足规定的性能要求。”
2.2 基岩段施工
根据井筒技术特征及设备配备，确定采用ⅣG型钢管井架、机械化配套装备：伞钻打眼、中心回转式抓岩机装岩两套单钩提升；进行短段掘砌单行作业的施工方案；采用SJZ6.7型风动伞钻打眼，中心回转式抓岩机装渣，采用吊桶出渣。井架设双侧溜渣仓，地面排渣采用铲车装汽车将渣石运到指定的排渣场。
a.掘进施工
采用SJZ6.7型风动伞钻打眼，配合使用B25×3500mm六角中空合金钢钎，配Φ50mm十字型合金钻头。
采用光面、光底、弱震、弱冲深孔爆破技术，选用乳化炸药，规格为Φ40mm×500mm×500g，非电毫秒延期雷管，脚线长度10m，全断面一次起爆。施工时根据岩性及时合理调整爆破参数，周边孔采用光爆药卷并用导爆索间隔装药，严格控制装药量以便达到最佳爆破效果。炮眼布置如图1所示，打眼爆破参数如表2所示。
选用交流电为起爆电源，在距井口50m以外安设起爆箱，箱内设双级刀闸式开关，放炮电源平时不接通，仅在放炮时接在刀闸上，放炮后立即拆除上锁。利用稳车下放一根放炮电缆，其规格MY3×16+1×10。
表2 基岩段打眼爆破参数表
图1 基岩段炮眼布置
b.出渣
采用中心回转抓岩机装吊桶出渣，渣石上井后经溜渣槽落地后，再由铲车装自卸汽车排至指定卸渣场。
抓岩的顺序为：抓出水窝，抓出两个桶窝，抓井筒渣石，最后清底。
c.随机支护
出渣完成后，根据井壁围岩稳定情况，搭设随机锚杆，规格为Φ25mm，L=3000mm，间距1500mm。
2.3 过地质构造带施工
通气竖井过地质构造带时，由于岩层的稳定性差，容易发生片帮冒顶等事故，为保证施工安全，必须采取“短掘短支”，加强临时支护，及时封闭围岩，减少围岩暴露时间。采取锚网喷时，缩小一次施工段高，必要时采用超前支护等措施，并且编制专项措施进行审批后实施，确保施工安全。
2.4防治水
结合本工程前期勘察地质资料，施工中需加强对地质情况的预测预报，施工中做好排水设备和设施的管理工作，加强对涌水量的探测和治理工作。
施工期间落实“有疑必探，先探后掘，不探不进”的方针。探水距为60m，掘进距为48m，超前距为12m。井筒探水时，钻孔布置在井筒的四个方向，共布置4个探水钻孔，终孔位置距井壁不少于10m；引水主洞探水时，布置1个水平钻孔。凿孔设备采用液压钻机，钻孔直径为Ø75mm，在探水前，必须先安装套管，套管长度不少于10m。如果含水层涌水量大于10m3/h或单孔涌水量达到3m³/h及其以上,采取工作面预注浆堵水措施。
井筒在掘砌之后，随吊盘升降对井壁有出水点的部位进行壁后注浆加固措施。在井壁没有注浆之前，井壁淋水采取安装截水槽等措施，以减少井壁漏水对施工的影响。探水及注浆时编制专项措施组织施工。
3 结语
在该工程通气竖井施工过程中，对于基岩段炮掘施工、支护施工以及防治水等施工关键环节提出了有效的解决方案，并制订了详细的工作计划，使得本工程项目顺利进行，同时也为相似条件下长距离隧洞的施工组织等提供了参考。
参考文献：
[1]洪伯潜．我国深井快速建井综合技术．煤炭科学技术,2006,(01):8-11.
[2]洪伯潜．龙固矿近600m深钻井井壁设计与安装．中国煤炭,2004,(06):9-11+4.
[3]常民生，赵中宇．超深竖井快速掘进施工新方法．长江科学院院报,2003,(S1):26-28.
[4]安国梁．我国的竖并井筒施工技术[C].煤炭工业出版,1999
作者简介：黄培杰、男、1984年5月、工程师；冯一帆、男、1988年6月、助理工程师；房敬年、男、1982年1月、高级工程师；
论文作者:黄培杰,冯一帆,房敬年
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
标签：竖井论文; 井筒论文; 隧洞论文; 井壁论文; 钢筋论文; 基岩论文; 吊桶论文; 《基层建设》2018年第34期论文;