摘要：云南勐野江水电站调压井为阻抗式，井身总高度为110.7m，最大开挖洞径为12.3m。调压井上部约50m为Ⅴ类围岩，以泥质粉砂岩和砂质泥岩为主，岩石破碎，且地下水丰富，井身岩体稳定性极差。针对调压井的不良地质情况，对井身开挖支护进行“井身超前固结灌浆、井口预加固、优化开挖循环进尺、合理应用控制爆破技术、优化并及时跟进井壁临时支护”等多项技术措施相结合的施工技术，确保了调压井井挖支护施工的安全、质量及进度。
关键词：超深覆盖层；百米级；调压井；开挖支护
1工程概况
勐野江水电站厂区枢纽工程调压井布置在厂房后山坡约EL800m高程，为阻抗式调压井，井身总高度为110.7m，井口设计高程为EL792m，断面为圆形。调压井顶部10m为倒挂井，开挖直径为13.3m，往下为大井筒，大井筒段高度为50.5m，开挖直径为12.3m，下部小井筒段高度为50.2m，开挖直径为4.0m，底部与引水隧洞贯通，竖井开挖总量为7765m3。
2地质条件
调压井布置在厂房后山坡上，山坡坡度约35°，左右两侧为突出的小山脊。覆盖层为2m～4m厚的残坡积碎石土，碎石土较密实。其下为白垩系下统景星组下段K1j1（sn）石英砂岩夹泥质粉砂岩及砂质泥岩，岩层产状 NW330° SW∠28°。
通过调压井钻孔揭露，在65m深度以上为Ⅴ类围岩，全风化带岩体厚度约为4m，强风化带岩体厚度约为50m，以泥质粉砂岩和砂质泥岩为主，岩体风化强烈，裂隙发育，岩石破碎，且地下水丰富。在65m深度以下为Ⅳ类围岩，泥质粉砂岩及砂质泥岩夹层有所减少，石英砂岩呈弱风化～微风化状态，岩体相对完整。
3重难点分析
根据本工程调压井地质条件及开挖参数等特性，主要存在以下难点：
（1）安全问题突出。施工过程中作业人员及机械设备安全问题突出，容易发生高空坠落、落石伤人、井壁塌方等安全事故。因此，施工过程中做好人员及设备的安全防护是本工程的一个关键点，也是重难点。
（2）井挖出渣困难。深度超百米的竖井开挖，采用常规的龙门吊出渣方案显然无法满足工程安全及进度的要求，寻求一种安全、快速的出渣方案也是本工程的一个重点。
（3）井身成型困难。在地质条件复杂的Ⅴ类围岩中进行深度超百米、直径达13.3m的竖井开挖，其成型困难较大，开挖过程中如何保证井身成型成为本工程的一个技术难点。
（4）井身临时支护稳定性。在地质条件复杂的竖井开挖中，快速、稳定的支护系统是工程施工中安全及进度的一个重要保障。本工程调压井属超深覆盖层，地质条件极为复杂，常规支护措施无法保证其稳定性，工程的安全、质量及进度也就无法保证。
4解决方案
针对本工程调压井的不良地质，结合工程实际情况，对井身开挖支护采取了“井身超前固结灌浆、井口预加固、优化开挖循环进尺、合理应用控制爆破技术、优化并及时跟进井壁临时支护”等多项技术措施相结合的施工工艺。
（1）井身超前固结灌浆。超前固结灌浆是在井口开挖线以外1～2m范围进行固结灌浆，该项措施可提高井台土体的承载和自稳能力，可有效约束井口土体内应力的突然释放，避免竖井开挖过程中井壁的坍塌。
（2）井口预加固。盖重混凝土配置承载钢筋可为后续井口布置龙门吊等垂直吊运设备提供必需的坚实基础；锁口混凝土内预留井轴径向的外露钢筋可为下层的井筒开挖临时钢拱圈支护系统提供悬挂安全保障，以使井筒开挖的井壁支护始终处于“上拉下撑”的稳定状态。
（3）优化开挖循环进尺、合理应用控制爆破技术。井筒采用层高控制开挖、优化钻爆参数可增大钻爆临空面,提高爆破效果，降低炸药最大单响，减少爆破震动对井周岩体稳定的影响，利于临时支护系统的稳定。
（4）优化并及时跟进井壁临时支护。井壁快速及有效支护措施是保证调压井顺利开挖的保证，因此调压井初期支护需根据围岩情况和地质条件采取不同的支护措施，以达到快速施工、有效支护的目的。
5主要施工技术
5.1 超前固结灌浆技术
为提高井周岩体自稳能力，保证井体开挖施工安全，开挖前对井口开挖线外2m环形范围进行超前固结灌浆。超前固结灌浆孔深50m，孔径φ76mm，间距为3.0m，排距为1.5m，分两序间隔施工；灌浆压力第一、二段采用0.2～0.3MPa，第三段及以下采用0.4～0.5MPa。
5.2 井口预加固技术
井口预加固采用50cm厚的C20混凝土对井口周边区域进行硬化，并与井内锁口混凝连接，封闭调压井平台，不仅能加固井口周边全风化岩体，而且防止雨季雨水流入井内造成安全隐患。
5.3 导井施工技术
本工程导井施工采用LM-300反井钻机施工，首先沿井中心用反井钻自上而下形成一个φ216mm的导孔，导孔贯通后在竖井下平洞将导孔钻头卸下，安装φ1.4m的扩孔钻头，再由下往上反向扩孔。
5.4 竖井扩挖技术
调压井竖井扩挖在导井形成后，采用钻爆法由上而下进行扩挖施工。根据围岩地质情况采取相应的支护手段，以确保井身扩挖施工安全，施工工序严格遵守“开挖一段，支护一段，封闭一段”的原则。
（1）锁口段开挖技术。井口锁口段直接采用机械全断面开挖。机械开挖时采取端退法边开挖边预留道路的方法，当开挖至锁口段底部后，开挖机械设备沿预留道路退出工作面。
（2）井身开挖技术。井身50m以上范围的强风化岩层段开挖直径为12.3m，采用钻爆法开挖，考虑到后续临时支护，扩挖时向井壁外侧多开挖20cm以保证支护后设计断面尺寸。
（3）钻爆参数。钻孔机具采用YT28手风钻，孔径φ42mm，钻孔角度由四周向井中心倾斜，与水平方向成60°。分层扩挖层高全风化～强风化时取1.5m～2.0m，强风化～弱风化时取2.0m～2.5m。井身采用浅孔爆破，周边采用光面控制爆破技术，施工中优化爆破参数来增加临空面，提高爆破效果，降低炸药最大单响，以减少爆破震动对井周岩体稳定的影响。
（4）出渣。井内出渣主要采用小型履带挖掘机（90D-9）扒渣，并辅以人工配合清渣至井底引水隧洞。
5.5 井壁临时支护技术
施工中采取边开挖边跟进临时支护的施工顺序，每层开挖结束后，及时进行支护，确保井壁的稳定。本工程调压井临时支护方案根据围岩情况和地质条件采取不同的支护措施，大断层、松散破碎带等地质带时，采用随机锚杆、网喷进行支护；稳定性很差的地段支护措施采取先柔后刚，即爆破后先喷砼封闭岩石，控制围岩变形，再进行锚杆、挂网、喷砼、钢拱圈支撑及倒挂井混凝土等联合支护。
（1）65m深度以上Ⅴ类围岩
Ⅴ类围岩段稳定性差，加上地下水丰富，对设计支护方案进行了加强优化，最终确定支护方案为：系统锚杆（C25）＋挂网（φ6.5@20×20）＋喷砼（C20，厚度15cm）＋钢拱圈（16#工字钢）＋倒挂井混凝土（C20，厚度50cm）联合支护的形式，支护系统详见图1。
钢拱圈采用16工字钢制作，设计为四分之一圆弧型单元段，单元间用螺栓连接，连接板为180×180×12mm的钢板。钢拱圈布设间距为80cm，成型直径12.5m，安装前先喷4cm厚的砼，每榀拱圈竖向间采用C22钢筋间隔50cm交错连接，并确保钢拱圈支护系统座落于实地上并与上层已形成的井圈支护系统连成整体。钢拱圈结构及安装示意图详见图2。
论文作者:刘洋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：井口论文; 围岩论文; 井壁论文; 拱圈论文; 竖井论文; 井筒论文; 地质论文; 《电力设备》2017年第27期论文;