大伙房水庫輸水一期工程通風豎井設計施工方案

劉海龍

(葫蘆島市興城市水利局，遼寧 興城 125100)

1 工程概況

工程主要位于遼寧省撫順市清原縣境內，標段主體工程為輸水隧洞工程，輸水隧洞長35078.18m，樁號為95+806-130+884.18；縱坡i=0.3115‰，為解決施工中通風、出渣等問題，隧洞沿線設4條施工支洞，分別為15#支洞、16#支洞、17#支洞及18#支洞，各支洞設計參數見表1。

表1 支洞參數統計表

TBM7控制段位于15#支洞與17#支洞之間，15#支洞至17#支洞間主洞全15562.96m，其中TBM掘進全長13062.96m。

2 設計情況

根據施工圖紙要求，該鉆爆段有馬蹄形斷面與城門洞形兩種，馬蹄形斷面成洞尺寸拱部R=3.64m，H=7.28m，城門洞形斷面R=3.5m，H=6.7m。采用C30W10F200混凝土襯砌厚(Ⅱ、Ⅲa、Ⅲb)類圍巖30cm、Ⅳ類圍巖40cm、Ⅴ類圍巖50cm，支護參數見表2所示。

由于原計劃采用TBM開挖，無施工支洞，采用鉆爆法后導致上下游通風困難，雖然上游的接力軸流風機已經啟用，但是排煙效果改觀很小，下游原設計施工長度為2355m，但由于TBM進場晚，需要繼續接應TBM施工1852m，為解決下游的通風排煙問題，提高通風質量，根據現場實際情況，通風豎井位置選擇在12#支洞控制段下游78+385.0，進洞方向的右側[1]。

3 通風豎井布置方案

3.1 總體施工方案

為保障洞內空氣環境要求，有效解決T7改鉆爆段后各工作面長距離隧洞通風難問題，增設通風豎井共4個，設置通風工作室，利用風室內通風機從地表經豎井引入新鮮風，保證洞內鉆爆施工環境要求；為避免通風機接出風管折疊，將豎井風室與主洞夾角設為45°，斜向掘進面一則，保證供風順暢，各通風豎井與主洞位置關系。

各豎井位置經現場地表勘探確定，為保證結構穩定，在地表土清理完成后，表面土清理厚度50cm，同時鋪設厚15cm，面積10m2C25混凝土作為鉆井設備基礎，在豎井地面口位置設置深2m，厚0.3m，C25鋼筋混凝土管鎖口防護，在豎井井底口位置設置高2m，厚2cm鋼套管鎖口防護；為防止地表井口處無物體墜落等安全隱患，于地面以上設置高3m，厚0.2m，C25鋼筋混凝土套管防護，頂部加蓋鋼筋網片封閉，Φ8網眼間距3cm×3cm，同時為避免雨季降水影響，加蓋防雨棚遮擋；于主洞內側壁開挖通風工作室，并采用C30噴射混凝土+Φ22L=3m局部錨桿支護，考慮豎井施工期間需要及通風機前后安全距離要求，總體設置方向為45°指向掌子面，便于通風管順接，長度設置根據地表井口位置對應主洞位置設置，經測設，各通風豎井風室施工長度均為18m，凈高6.5m，為防止豎井內飛石或雜物等卷入風機，于井底口及通風機靠豎井一側設置鋼筋網片封閉，Φ8網眼間距3cm×3cm，通風工作室內采用錨網噴支護措施，風機位置施作混凝土調平層，為避免洞內污濁空氣進入豎井，將主洞端通風工作室采用M10漿砌片石封堵，位于主洞范圍外1m位置，厚度2m，預留檢修通道門[2]。主體工程完工后，拆除部分漿砌片石回填封堵2m，采用洞碴回填15m，回填范圍為偏移主洞3m范圍外。通風豎井井口采用C25混凝土，下方吊支模板，封堵深度10m。各豎井位置及深度統計如表3所示。

表2 鉆爆法施工洞段圍巖支護參數表

表3 豎井概況統計表

豎井開挖采用反井鉆機成孔，利用碴土自重，于主洞內采用大車出碴系統運碴至棄碴場內，考慮各工作面圍巖條件不同，對應圍巖類別豎井開挖采用反井鉆機成孔，利用碴土自重，于主洞內采用出渣車運碴至棄碴場內，考慮各工作面圍巖條件不同，對應圍巖類別，成孔后擬采用3種豎井護壁方法進行施工。

3.2 鉆機選型

根據施工標準本技術規范依據鉆孔深度、直徑，確定反井鉆機規格，依據相關技術規范對鉆機的施工技術參數進行計算：

實際工作拉力=動力頭重量+擴孔鉆頭重量+鉆桿重量+最大鉆壓。

實際工作扭矩=破巖阻力矩+摩擦阻力。

實際工作拉力=100kN(動力頭及油缸重量)+80kN(擴空鉆頭重量)+240m×155kg×9.8(重力加速度)/1000+1650kN(鉆壓)=2194.56kN。

扭矩一般要求實際工作拉力不超過鉆機設計最大提升力的80%，扭矩不超過設計最大扭矩的80%。在本例中BMC500型反井鉆機最大拉力為3000kN，實際工作拉力/最大拉力比是73%，BMC500型反井鉆機滿足工程要求。

3.3 施工程序及方法

先從豎井水平面由上向下鉆進Φ350mm導孔，貫通后，再在下水平面接擴孔鉆頭，由下向上擴孔，擴孔直徑Φ2m。施工步驟為：作業平臺的施工→反井鉆機基礎及循環水池的施工→安放干凈油筒配小潛水泵做主機冷卻循環水→安裝反井鉆機，并進行調試→由上向下鉆進Φ350mm導孔→導孔貫通后，拆掉導孔鉆頭，接上Φ2m擴孔鉆頭，由下向上進行擴孔施工→拆除鉆機并做好防護。

施工準備：

1)施工場地：反井施工場地為地面施工主要場所，需要按設計擺放操作系統，循環洗井系統，鉆具等，因此場地不能<30m×25m，場地混凝土硬化，周圍設置圍擋。

2)道路：進場道路需滿足30t運輸設備及30t吊裝設備通行、工作需求。

3)供電：因現場條件制約，本工程4個豎井現場施工均采用自發電施工，配置2臺300kw柴油發電機，并設置發電機放置平臺。

4)設備運輸及吊裝：BMC500型反井鉆機主機重量為30t，且體積較大，因此需要30t以上吊裝設備從運輸車輛提放至基礎上。其他設備需要30t以上吊車進行吊裝。

5)供電：鉆機額定功率為287.6kW，泥漿泵功率為185kW，要求供電功率500kW；電壓等級為380V，電源頻率為50Hz。

6)供水：供水管路接至施工現場。使用≥100mm供水專用管路，水量≥15-20m3/h。

7)照明：反井鉆機為連續作業，為保證夜間正常施工，在鉆機、開關柜、循環池等位置分別設置≥200W的照明燈，并作防水保護。

4 工期計劃

地表施工場地交付使用后，根據BMC500型反井鉆機施工工藝流程及鉆機功率，豎井工序進度計劃如表4所示。

表4 豎井工序進度計劃表

依據各豎井設計概況、表4-1計劃工期以及年施工進度計劃，得出1#、2#、3#、4#豎井施工進度計劃如表5所示。

表5 各豎井進度計劃表

5 資源配置

5.1 勞動力配置

本工程為典型反井施工工程，配備施工人員共計9人，下設機長1人，負責日常的生產及管理工作，安全員、質量員各1人，技術工人6人，分2班24小時連續施工。鉆機施工每班3人。其中：操作工一名，負責本班內鉆機操作、運轉。輔助工兩名，負責本班內運送鉆桿、系統維護等工作。

5.2 設備配置

單個豎井設備配置表如表6所示。

表6 單個豎井設備配置表

6 結 語

大伙房水庫輸水一期工程于2009年年底完成了通水驗收，目前工程已經給遼寧中部六成市供水，施工單位采用的增加通風豎井方案取得了成功，為工程按期通水奠定了堅實基礎。