引洮供水二期工程22#隧洞2A#豎井施工技術

李艷翠，吳建東

(甘肅省水利科學研究院，甘肅 蘭州 730070)

1 工程概況

引洮供水二期工程22#隧洞2A#施工豎井位于大石峽，交渠線樁號 43+495.08處于渠線左側4m，地面高程 2335m，豎井深度約 282m。2A#豎井工程區處于華家嶺石質低中山地貌區，工程區的地震動峰值加速度為0.2g，相應地震基本烈度為Ⅷ度，地震動反應譜特征周期0.45s[1]。豎井深度約282m。0～13m圍巖為馬蘭黃土及黃土狀土，圍巖穩定性很差。在13～282m深度范圍，圍巖為γ4花崗巖，屬堅硬巖。豎井中上部巖體中裂隙較發育，并有斷層發育。地下水的水質良好，對普通混凝土無腐蝕性。

2 施工方案選擇

根據施工組織設計編制原則，并針對引洮二期供水工程華家嶺隧洞豎井工程地質及水文地質條件復雜的特點，采取先鉆探后掘進的立井掘砌混合作業施工法。

華家嶺隧洞豎井掘進之前，在豎井中心位置地質鉆機對豎井井身全段鉆芯取樣，使用超聲波檢測豎井的圍巖完整情況及地下水涌水情況，判定圍巖級別。

方案一：在主干渠22#隧洞43+495.08頂部垂直下挖豎井，深282m，斷面呈直徑為5.1m的圓形，與主洞頂成90°交角，豎井口坐標(3920628.380，501228.006，2335.00)。

方案二：豎井位于主干渠左側4.0m處，深282m，與主干渠22#隧洞交于43+495.08，豎井口坐標(3920645.872，501218.309，2335.00)，在豎井開挖至2054.1m高程時，朝主洞方向垂直水平掘進，在與主洞交接口處做成喇叭形。豎井斷面形式為直徑5m的圓形。

為減小豎井開挖對主洞圍巖的影響，后期主洞內施工的安全，采用方案二作為22#隧洞2A#豎井的施工設計方案。

3 豎井施工

3.1 井口段施工

土層開挖：依據設計地質資料可知，華家嶺隧洞豎井井口覆蓋松散的馬蘭黃土和黃土狀土，厚度約13m，采用大開挖的方式進行開挖，安全開挖邊坡不大于1∶0.5，每5～6m高度增設1.0m寬馬道。采用液壓反斗挖掘機自上而下分層開挖。

現澆井口護筒：井口護筒采用C25F150鋼筋混凝土澆筑，厚度40cm。土方開挖至巖石面，鑿除表層分化軟弱層，井壁位置澆筑C10混凝土墊層找平、植筋，架設定制鋼模板[2- 3]，自下而上分段澆筑，每次澆筑高度3.0m，井口高出地面高度50cm。井口護筒澆筑完成后及時完成井口周圍土方夯填，依據豎井鑿井施工設備選型，完成井架、絞車及穩車基座，并硬化施工場地。

3.2 井身段施工

華家嶺隧洞豎井井筒基巖段深度268m。井身開挖及襯砌采用整體金屬下滑模板。在每循環掘砌后隨即進行噴混凝土或混凝土襯砌砌壁支護[3- 12]，該豎井為華家嶺22#隧洞開挖出渣通道，屬臨時工程，護壁以鋼筋掛網噴混凝土支護為主；在巖體裂隙發育段布設錨桿，每3m一道，錨桿延法線布置，間距2.5m，共6根，并架設環形鋼拱架；巖層破碎或有涌水地段，現澆C25鋼筋混凝土支護，厚度30cm。

3.2.1施工設備配置

具體鑿井裝備配備情況見表1。

表1 井筒鑿井裝備一覽表

3.2.2井筒掘進

基巖段采用光面爆破技術進行開挖[4]。鑿巖采用FJD- 5C型傘鉆，配5臺YGZ50型鑿巖機?，F場按照施工要求進行鑿巖。炮眼詳細布置如圖1及表2。爆破詳細布置見表3。

表2 風井井筒基巖段爆破效果

圖1 炮眼布置圖

3.2.3掛網噴混凝土

(1)掛網

①鉆孔。錨桿孔的開孔按施工圖紙布置的鉆孔位置進行，其孔位偏差不大于10 cm。錨桿孔深度必須達到施工圖紙的規定[3]。②錨桿的錨固和安裝。錨桿在安裝前要固定其組件，保證在錨桿楔子在脹殼內能順利滑行，這關系到整個錨固工程的成敗，一旦錨桿插入砂漿后沒有錨固作用，則浪費了一整套施工工序投入的人物力。③錨桿的注漿。錨桿砂漿的配合比按照水泥與砂水泥1∶1的重量比設計。錨桿孔的位置布置要按照施工圖進行布置，錨固工程的施工工藝如圖2所示。

表3 風井基巖段爆破詳細布置

圖2 砂漿錨桿施工工藝流程圖

錨桿作業在初噴混凝土后及時進行。錨桿采用Φ20鋼筋、長度2m。在設計圖布置的錨桿孔位置進行開挖孔洞。開挖空方向要垂直于開挖斷面，且孔深符合規范要求。錨桿孔開挖后進行清洗孔洞作業，孔洞必須清洗干凈，然后孔內填筑砂漿，插入錨桿并馬上擰緊錨桿[5- 7]。錨桿注漿后，在砂漿凝固前，不得敲擊、碰撞和拉拔錨桿。

(2)噴混凝土

噴射混凝土采用潮噴混凝土工藝。在進行噴射施工前，清理噴射面的塊石和其他殘留物，防止殘留物影響施工質量。噴射施工的質量控制尤為重要，噴槍要垂直于噴射面，這樣不會造成混凝土的回彈飛濺。噴射器噴嘴與噴射面距離控制在0.8m由下而上進行噴射作業。噴射期間必須保證混凝土與噴射面膠結密實。噴射完一層混凝土后待其達到初凝狀態后再進行下一階段的噴射[6- 10]。

3.2.4砌壁

井筒壁面采用混凝土襯砌。砌壁段高4.0m，澆筑模板使用液壓金屬下滑模板。澆筑混凝土時必須保證模板平正后方可澆筑混凝土[8- 10，13]，混凝土澆筑后使用振搗器振搗，確?；炷翝仓軐崱?/p>

華家嶺隧洞豎井掘進之前，在豎井中心位置布設一臺DXU- 1000地質鉆機。對豎井井身全段鉆芯取樣，鉆芯直徑為110mm。將鉆取的芯樣編號整理并對其輔以超聲波等先進的物探手段，檢測豎井的圍巖完整情況及地下水涌水情況，正確判定豎井在不同深度的圍巖級別。

豎井圍巖縱斷面分布：0～27.3m、46.50～81.40m、95～120.50m、120.5～137.50m為極不穩定的V類圍巖；27.30～46.50m、81.4～95.0m、137.50～181.00m、181～222m圍巖為γ4花崗巖，這幾段深度的巖體完整性差。圍巖地下水活動輕微，屬不穩定的IV類圍巖。222～282m圍巖為γ4花崗巖，巖石單軸飽和抗壓強度為78.6～95.2MPa，這部分屬堅硬巖，巖體也較完整。圍巖地下水活動中等，開挖有滴滲水，局部有線狀流水，這段深度巖體為局部穩定性差的Ⅲ類圍巖。結構型式I適用于井頸段，結構型式II適用于井頸段及主洞頂高程以上10m段，結構型式III適用于井身Ⅳ、Ⅴ類圍巖段，結構型式Ⅳ適用于II、III類圍巖段。豎井橫斷面結構型式如圖3所示。

對于沿斷層有承壓性地下水滲流的圍巖段，開挖前進行超前10m帷幕灌漿對破碎圍巖進行預固結，封堵地下水。豎井施工期進行井筒收斂及位移監測[14]，根據監測成果在III類圍巖段設鋼拱架及噴錨支護。對于極不穩定的Ⅳ、Ⅴ類圍巖段，可增設工16鋼拱架掛網及噴錨支護，鋼拱架間距0.8m，噴混凝土厚度0.1m，豎井井頸段縱斷面配筋配置如圖4所示。

鋼筋的混凝土保護層厚度為50mm；橫筋和豎筋采用HRB400鋼筋，拉結筋采用HPB300鋼筋；鋼筋搭接長度為鋼筋直徑的45倍，相鄰鋼筋的綁扎接頭應錯開1.3倍搭接長度；井頸采用鋼筋混凝土支護，厚度0.6m和0.3m的交接處應落在強風化巖以下2.0m，壁座應落在弱風化巖以下3.0m處；混凝土抗滲等級W6，抗凍等級F100。

3.2.5砌壁混凝土配合比設計和質量控制

(1)配合比設計

井筒砌壁混凝土強度設計為C25。采用32.5R普通硅酸鹽水泥，砂石含泥量控制在3%以下?；炷涟凑张浜媳仍O計拌制后要進行試驗，直到滿足設計強度要求的配合比才可以用來襯砌。

(2)質量控制

圖3 2A#豎井橫斷面結構圖

圖4 2A#豎井井頸段縱斷面鋼筋圖

豎井的主要作用是運送施工人員、材料及排出施工渣土[14- 15]。混凝土的配置原材料一定要符合質量要求。原材料、成品、半成品必須有出廠合格證，抽樣檢驗合格，并經監理工程師復核批準后方可用于施工。水泥要符合設計強度要求。砂石的含水量按氣候變化測定，并在攪拌混凝土時扣除相應的含水量。混凝土的攪拌時間不低于2min。混凝土在攪拌均勻后，要經常檢查混凝土的坍落度。一旦發現原來配合比下的混凝土坍落度有較大變化時，找出原因并及時調整。

4 結語

甘肅引洮工程利國利民，它在一定程度上滿足了甘肅中部地區的用水需求。豎井的主要作用是為引水隧洞施工做出渣排煙等服務的。因此豎井的施工質量直接關乎到主體工程的進度。豎井井身的開挖、配筋、襯砌等必須嚴格按照規范進行。文中詳細闡述了井口井身段的開挖方法和不同深度下豎井襯砌橫斷面結構型式的設計。為了保證豎井的襯砌質量，必須嚴格把控混凝土原材料的質量，同時控制好配合比，在澆筑前一定要做混凝土的質量檢測。 本工程的施工方案和施工技術希望可為類似地址條件的豎井工程提供借鑒。