豎井開挖施工技術及其質量控制

常祖華

（重慶市乾力建筑工程有限公司　重慶市　黔江區　409000）

豎井開挖施工技術及其質量控制

常祖華

（重慶市乾力建筑工程有限公司重慶市黔江區409000）

建筑中最重要的一項建筑，在施工時要對豎井開挖施工技術嚴格要求，這不僅關系著經濟利益也關系著人們的財產安全，人工導井施工方法對井深有一定的限制，深度越深，施工難度越大、安全隱患更多。反井鉆機進行豎井及斜井的導井施工進度快、安全性高、操作簡便。

水電站；豎井開挖；施工技術；質量控制

引言

近年來隨著我國地鐵建設的發展，越來越多的城市修建地鐵。而地鐵深基坑工程因地質不同具有開挖難度大、工期長、費用高及對周圍環境的影響大等問題，它已經成為城市建設中一個亟待攻克的難題，面臨著大規模水電站能源工程的開發和建設，大量山體開挖是不可避免的。因此，豎井開挖施工技術及其質量控制的研究具有十分重要的意義。

1　豎井開挖施工方案

1.1正井開挖

它是通過手風鉆人工鑿巖爆破，采用人力裝碴，卷揚機提升出碴；把鎖口的鋼筋混凝土放到開挖線以外，即鎖口后的混凝土面與開挖面齊平，并在井口混凝土面設置控制點，豎井擴挖吊線控制開挖體型尺寸，并在井口安裝安全防護欄網和起吊設備結構件。它是通過多臂鉆機鑿巖爆破，采用抓斗提升出碴，可從上而下開挖導井，并且直徑可達十幾米，但是每次清碴不夠干凈。

1.2反井開挖

反井鉆機成井法已經被廣泛應用于許多水電站和礦山的施工中，豎井全風化巖及強風化巖以上地層初期支護采用工25a型鋼鋼架，間距0.5m+300mm厚網噴混凝土+注漿錨管聯合支護，共計18.2m；中風化地層采用工16a型鋼鋼架，利用反井鉆頭直接鑿成直徑為φ1200mm-1600mm的導井；采用泥漿泵將高壓洗井液注入鉆桿內，再從鉆頭的排水孔壓出，將石碴從鉆桿與孔壁間的環行空間排至排碴槽。導孔貫通后在下平洞將導孔鉆頭卸下，并安裝擴孔鉆頭，再由下向上擴孔。擴孔時的石碴經過冷卻水的沖刷和自重墜落到下平洞。它主要通過爬罐從下往上鉆爆成井，采用平洞機械裝運爆碴，成井快，出碴時間短。

2　豎井擴挖施工技術

2.1豎井開挖機具

豎井開挖造孔適合采用向上式鉆機，吊籠內需要兩人操作，并且籠內要配備通訊設備與低壓照明電源。平面擴挖，要下小型設備倒渣，井下有設備，占地方，且要保護設備不被砸壞，就不能全斷面一次擴挖、一次噴護。每一層都分成兩次鉆爆，無形中增加工序，降低效率。每層都可以全斷面深孔錯數臺一次性擴挖、一次性噴護。炮渣充分利用地形絕大部分自然溜入導井，工作效率高、爆破效果好，生產成本低，在100m2左右的豎井擴挖斷面上，廣泛采用這一擴挖方式。吊籠僅僅作為鉆爆施工時的作業平臺，為避免爆碴飛落時損壞或者掩埋吊籠，在爆破時需要將吊籠移出豎井。

圖1　

2.2豎井擴挖施工

鉆機開鉆以后孔內的偏差無法檢測和控制，只能依靠經驗，不同的圍巖類別采用不同的主副泵工作壓力和轉速，嚴格控制鉆進速度；同時適時地掏槽孔與周邊孔的偏差不能超過50mm，其它炮孔的孔位偏差不能超過100mm。為減少鉆孔工作面的清碴工作量和方便爆破石碴直接落入到引水隧洞，鉆孔的工作面要保持為35°左右的斜面。深孔爆破也不破壞圍巖的自身穩定能力，對豎井自身穩定承載及安全支護工作非常有利，在100m2左右的豎井擴挖斷面上，應首選溜斗形狀錯數臺擴挖方式為最佳。將傳爆線引到井口的安全距離內，用火雷管點火引爆；爆破后可以通過采用手風鉆的供風管進行純壓式臨時通風散煙，為減少洞內的煙塵，爆破后可以采取灑水降塵措施；通過增加中部施工支洞就很好的解決了鉆進深度不足的問題，并且增加施工支洞所增加的額外費用與新購進口設備要經濟很多。通過人工爆破擴挖雖然開挖速度不如一次性成型好，但成本要比采購新設備低很多。

2.3擴挖循環作業

鉆通以后測得實際的偏斜率為1.03%，略大于允許偏差1%，但是通過計算在這種情況下，導孔的邊壁和豎井邊壁基本重合，沒有超出豎井設計開挖斷面，認為導孔質量合格，可以進行反鉆擴孔。土方開挖前必須嚴格按工程監測的要求進行，并做好各種不同類型的監測點布置，做好資料的收集工作。坑內的管線結合施工做好拆改或懸吊方案。光爆處理井壁打注漿插筋，就滿足了豎井工程的安全。但光爆殘留半孔壁上有裂紋，或進行過二次欠挖處理。就破壞了表層圍巖的自身穩定，應薄噴混土3～5cm，防止巖碴散落傷人。

2.4反井鉆機導井法

反井鉆機導井法主要利用反井鉆機鉆進原理：由電機帶動液壓馬達，利用液壓動力將扭矩傳遞給鉆具系統，帶動鉆具旋轉，并向上、下升降，采用鐮齒盤形滾刀破巖，滾刀在鉆壓的作用下沿井底滾動，從而對巖石產生沖擊，擠壓和剪切作用，使其破碎。導孔施工時排碴：采用泥漿泵將高壓洗井液注入鉆桿內，再從鉆頭的排水孔壓出，將石碴從鉆桿與孔壁間的環行空間排至排碴槽。導孔貫通后在下平洞將導孔鉆頭卸下，并安裝擴孔鉆頭，再由下向上擴孔。擴孔時的石碴經過冷卻水的沖刷和自重墜落到下平洞。

反井鉆機導井法施工由于不需要爆破、鉆進速度快、效率高、比其它施工方法工期縮短很多，且施工人員不需留在井內施工，安全性較好等特點。結合本工程的實際情況：①工程工期相對比較緊張；②本工程為豎井深度大；③業主建議使用反井鉆機導井法進行施工。最后確定本工程使用反井鉆機導井法施工。

3　質量保證措施

3.1工程測量質量控制措施

（1）施工準備完成后，用全站儀測量放樣，確定豎井位置。人工配合挖機開挖鎖口到設計深度后，及時封閉開挖井壁、綁扎鎖口段鋼筋、支設模板澆筑混凝土。高程1512-豎井底部采用重錘法控制豎井中心線。測量作業由富有經驗的專業人員進行測量放線、復測。

（2）豎井開挖放樣以軸線控制，每次爆破后進行開挖掘進細部放樣，掌子面上除標定中心，開挖輪廊線。豎井施工循環進尺為不超過1榀鋼架的距離，每開挖一個循環就必須進行支護，確保施工安全。施工豎井底設置集水坑和料斗坑，作為左右線洞內滲水的蓄積處和作為料斗的起落處。

（3）豎井開挖結束后，豎井自上而下開挖，并及時進行初期支護，及時按照設計施作支撐，開挖到底后及時進行封底混凝土施工。

3.2開挖爆破質量控制措施

（1）嚴格按照招標技術規范、設計圖紙、通知和監理工程師的指示進行施工；

（2）對參與爆破的有關人員，必須持證上崗；

（3）在鉆爆過程中，斷層破碎帶除常規的縮短進尺，控制裝藥量外，關鍵在于合理的設計周邊眼部位的鉆眼、裝藥參數和裝藥結構，盡可能維護開挖輪廓線以外圍巖的原始狀態；

（4）必須嚴格地進行控制爆破實驗和監測，優化各項具體參數，確保開挖質量和被保護對象的安全；

（5）根據不同被保護對象的具體特性，保護圍巖的自身穩定，要從開挖過程做起。鉆爆過程不破壞圍巖的自身穩定，是豎井安全支護的關鍵所在，也是豎井工程安全的關鍵所在。最好按照設計尺寸開挖和支護，避免額外開挖增大斷面引起不安全因素和產生額外的費用。在豎井的開挖中切忌一開始就搶進度，應該在中、下部地質條件好時靠抓施工組織與管理搶進度。

4　結束語

施工技術人員從開挖到支護再到洞內觀測及特殊地質圍巖較差洞段的處理，編制合理的施工方案及采取有效技術措施，進行了周密的部署及預防，從而很好地保證了施工人員及工程安全。為了保證溢洪道的有效施工，工作人員都在加大努力，不斷的改進技術方法，希望能為水電站能按期投入使用創造了有力的條件。

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[2]張士君，董福平.小型水庫的安全與管理[M].中國水利水電出版社，2005.

[3]何洪明.水利水電工程施工安全管理研究[J].科技傳播，2011（07）.

U453.4

A

1673-0038（2015）41-0041-02

2015-7-24

常祖華（1965-），男，工程師，大專，從事土木工程工作。