烏東德右岸出線豎井開挖與滑模混凝土施工技術

曹劉光

（中國水利水電建設工程咨詢西北有限公司，云南 祿勸 651512）

1 烏東德右岸出線豎井施工概述

烏東德右岸出線豎井上段高程自EL.1 179.70 m至EL.987 m，總高度為192.70 m；下段高程自EL.987 m至EL.818.15 m，總高度為168.85 m，中部EL.988 m 高程由出線平洞及橋機室連通。豎井開挖直徑14.20 m，凈斷面直徑13 m，井內布置有電纜道等12個井室，井內周圈襯砌厚度為50 cm（10 cm噴混凝土厚度），隔墻厚度為40 cm、50 cm兩種結構形式。

1.1 出線豎井施工工藝簡介

1.1.1 開挖施工階段

①采用標準化的中控室、井口封閉系統、載物提升系統等本質安全施工方案。②采取標準化的施工流程及資源配置，豎井采取開挖—循環支護—循環，噴混凝土后待強6-8 h進行下一循環的爆破施工，“短進尺、勤支護”施工工藝的每循環進尺2～2.50 m。③標準化的安全生產管理體系，并制定一系列豎井安全生產管理制度，選拔有經驗的質量、安全、生產管理人員對施工過程進行管控。

1.1.2 滑模混凝土施工階段

①創新采用液壓自升式12 孔整體滑升模板，小井模板單元采用門形和L形井架連接形成整體；采用二次分油自動調平技術，65 個爬升千斤頂分8 組由總控制臺集中控制，實現了豎井12 孔小井隔墻的同步上升。②采用自主創新制作的“”形緩沖器混凝土溜管，采用上下兩層二級供料系統，一級供料平臺接收緩沖集料，二級供料平臺多點分料，避免了超大落差混凝土垂直運輸離析問題，實現了10 個下料點均勻供料。③在現場試驗的基礎上，研究確定了合理的滑模出模時間、滑升速度等施工參數，并形成了配套的混凝土澆筑標準化施工工藝。④采用全封閉井口防護裝置，上下兩層供料平臺雙層保護澆筑作業面，并利用下部通道自下而上運輸鋼筋等材料減少安全風險源，有效防控了高空墜落與物體打擊等安全風險。

1.2 出線豎井施工重點及難點

①深覆蓋層等復雜地質條件下，施工前鎖好井口，確保井口穩定，采取有效措施，防止井臺上雜物墜入井內；井口應預留一定寬度的井臺，井臺外側設置排水溝，為保證施工安全，要求對提升系統進行專門設計。②工程所在部位存在溶蝕溶洞、小斷層等不良地質狀況，地質條件復雜多變，存在卡鉆、塌孔、掉塊等風險，爆破參數不宜確定，大斷面、深洞段，施工過程安全風險較大。③大直徑深豎井井內混凝土施工多采用滑模施工工藝，多孔室井內混凝土滑模結構復雜，同步上升控制難度高，混凝土下料高差大，多點均衡布料困難，井內混凝土過程中鋼筋、埋件等井內運輸、人員進出豎井，混凝土料的入倉等環節安全風險突出。④豎井內布置有電梯井、樓梯井等功能孔室，體型偏差要求較高；井內隔墻、埋件、預留孔洞眾多，結構體型復雜，混凝土質量風險較大。

2 施工方法及措施

2.1 開挖階段

2.1.1 深覆蓋層等復雜地質條件下豎井快速施工技術

采取了“正井法”開挖、全圓“倒懸法”緊跟開挖面“一開挖一支護”等施工技術解決深覆蓋層大直徑豎井施工難題。①“正井法”開挖技術。豎井頂部平臺布置一套10 t 提升系統進行材料、設備、出渣等垂直運輸。豎井開挖等循環進尺小于3 m。以手風鉆配合0.30 m3液壓反鏟實施井內開挖，手風鉆鉆孔，“密布孔、小藥量”爆破中間部分，爆后檢查如發現有大塊孤石，采用鉆孔爆破法解體后，利用0.30 m3液壓反鏟扒渣，首先將爆破前已蓋好導井井蓋扒出，通過提升系統吊至井外，然后利用液壓反鏟扒渣至1.40 m導井溜渣至988橋機室交通廊道，利用反鏟、自卸車將石渣出至指定位置，沿井周邊預留1 m保護層，利用光面爆破技術進行開挖以保障設計邊線的開挖質量。②快速支護技術。由于井口覆蓋層巖體風化破碎嚴重，以及存在的大量孤石、夾泥，采用手風鉆等普通鉆機鉆孔時塌孔嚴重，無法成孔。經過大量的試驗，最終采用CLM-15履帶式錨桿臺車進行施工，該臺車可自由行走，無需搭設排架。系統錨桿優化為自進式錨桿支護。③全圓“倒懸法”緊跟開挖進行井壁襯砌施工。出線豎井井壁錨桿完成后立即進行混凝土封閉支護。由于出線豎井覆蓋層采用正井法施工，因此井壁系統錨桿、噴射混凝土施工采用“倒懸法（從開挖面向上）”施工，視巖石條件開挖1～2個循環后進行系統支護。井口采用3 m高度的襯砌混凝土進行鎖口，鎖口混凝土施工利用仞腳模板作為混凝土澆筑的底模，豎向鋼筋可穿過仞腳模板，以達到錯頭的目的，且能夠使每循環混凝土底部澆筑成楔形，以保障與后期襯砌混凝土接茬部位的充分結合。

2.1.2 大斷面、深豎井安全生產標準化施工技術2.1.2.1 標準化的井口提升系統

標準化的井口提升系統主要包括中控室、井口封閉系統、載物提升系統、載人提升系統和井內吊盤系統，井內操作全部布置在中控室專人操作。見圖1。

圖1 出線豎井二段全斷面擴挖提升系統布置圖

2.1.2.2 豎井安全生產標準化施工流程

豎井導井施工→全斷面開挖支護30 m→提升系統制作與安裝→提升系統驗收→開挖支護→后續全斷面擴挖。

出線豎井標準化施工程序分步驟進行，首先采用LM200型返井鉆機（先導孔再反擴至1.40 m）進行豎井的1.40 m導井施工，導井施工完成后，進行全斷面開挖支護施工，并做好上井口的鎖口，同時進行豎井提升系統的制作。開挖支護30 m后安裝提升系統并驗收，同時試驗吊籠防墜器模擬和載人吊籠荷載并驗收。

開挖采用人工配合0.30 m3液壓反鏟進行，爆破前先把工作大盤提升到井口部位，用專門制作的鋼蓋板封閉導井井口。爆破后檢查有無孤石，若存在孤石先對孤石進行解爆處理，利用提升系統將0.30 m3液壓反鏟吊入井內，利用反鏟扒渣首先打開導井口的封閉蓋板，同時在導井內放置一條鋼絲繩，防止堵井后便于處理。

“密布孔、弱爆破、勤支護”的施工工藝采取標準化的施工工藝流程。

2.1.2.3 標準化的安全監督管理體系

①豎井施工前要求開展日常安全監督管理工作。②制定《豎井升降系統作業安全管理要求》《下井須知》《下井操作規程》《卷揚機操作規程》等一系列切實可行的制度，現場標識牌標識。③專職信號指揮人員，首先發出電鈴及燈光信號，同時對講機二次確定后再提升作業。④進出豎井簽到制度；下井前，由專職安全員對整個提升系統進行檢查；每周大檢查制度。⑤豎井安全生產標準化技術，實現零傷亡、零塌方的“雙零”目標。且《大型豎井安全生產標準化施工技術》獲得中電建集團優秀工法。

2.2 滑模混凝土施工階段

2.2.1 標準化的施工方案及操作要點

豎井標準化的施工方案主要包括人員通道、下料通道、材料運輸通道及滑模系統的設計。

2.2.1.1 人員井內通道

由1 臺3 t 卷揚機懸吊防墜式載人吊籠，穩繩穿過分料平臺、滑模平臺，通過底板上設置的地錨端部吊環返回至井口與井口桁架固定。載人吊籠兩側各安裝一只防墜器，載人系統出廠按照同時承載4人設計，施工現場嚴格按照每次載人數最多不超過4人控制。

2.2.1.2 混凝土下料通道

混凝土料通過井口的受料斗→真空溜管→一次分料平臺上的受料斗→分溜管→二次分料平臺→分料管至倉面的各個部位。①真空溜管設計：出線豎井上段井內共設置2趟混凝土下料真空溜管（一用一備），真空溜管為φ219×4.50 mm的鋼管，由于豎井較深，混凝土下料時易發生骨料分離，在溜管上每隔18～24 m設置一個“”形緩降器，其中首節緩降器安裝位置距離溜管上口不大于9 m。每趟溜管采用2根Ф14鋼絲繩進行懸吊，下料管的2根鋼絲繩均由井口布置的地錨固定。并且將下料管與豎井井壁系統錨桿進行焊接，沒有系統錨桿的位置安裝2 根Φ22，L=1.50 m，外露30 cm 的插筋與下料管焊接固定。②一次分料平臺設計：真空溜管下方接一次分料平臺，盤表面采用3 mm 花紋鋼板鋪滿，工作吊盤為“銅錢”式設計，直徑為12.40 m，中間一方形孔，邊長5 m。在吊盤及中間方孔四周安裝全封閉式安全圍欄，平臺上布置兩處集料斗。分料平臺由2根Φ32鋼絲繩進行懸吊，豎井上方布置2臺10 t卷揚機進行提升。③二次分料平臺設計：二次分料平臺布置在滑模平臺上，采用［10槽鋼配合Φ48腳手架鋼管搭設而成，平臺整體尺寸為4 m×3 m×6 m（長×寬×高）。平臺下方支腿為［10雙槽鋼，支腿之間采用腳手架鋼管連接固定。上方平臺尺寸為3 m×4 m，整體采用［10槽鋼鋪設，平臺上方滿鋪5 cm×8 cm木方，平臺四周設置1.20 m高50×50角鋼欄桿，并設置20 cm高踢腳板。二次分料平臺四周共設置10趟分溜管配溜桶使混凝土料分散至倉號的各個部位，二次分料平臺與一次分料平臺之間布置分溜管相連。

2.2.1.3 豎井滑模系統

①滑升操作平臺：采用型鋼結構進行制作，主要由L 型提升架、門式提升架、平臺桁架梁、圍圈、定型模板和各連接件組成；定型模板通過圍圈和挑梁與提升架連接。滑升操作平臺采用2.50 cm 木板滿鋪封閉后作為滑模施工的主平臺，可用于施工期間的部分小型設備（如電焊機等）以及鋼筋安裝的作業平臺，另外平臺上還布置整套滑模的液壓操作系統。②豎井抹面平臺：滑模模體下掛架為∟63×6角鋼制成，內外立柱直接與滑模模體連接懸吊，平臺四周設置護欄1.20 m高的護欄，護欄四周兜掛安全網。③滑模提升系統：豎井內的各個孔室采用型鋼提升架連接形成整體，通過安裝在提升架頂部的千斤頂支撐在爬桿上，整個滑升荷載將通過提升架、千斤頂傳遞至爬桿，從而傳遞至已澆筑的混凝土內，爬桿由φ48×3.50 mm 鋼管加工而成，隨混凝土的上升埋于混凝土內。整個模體共布置65 個GYD-60 型千斤頂配65 根爬桿同時提升。④豎井液壓滑升系統：主要由液壓千斤頂、高壓油管及液壓控制臺等組成，形成液壓管路，油路布置便于千斤頂的同步控制和調整，整個豎井的65個千斤頂共分為8組進行控制。

2.2.2 標準化的施工程序及操作要點

底板混凝土人工支立模板澆筑→滑模模體及輔助系統安裝→模體及輔助系統驗收→底部10 m段試滑升→正常滑升→井口20 m段停滑拆除輔助系統→井口段滑升及模體拆除。

出線豎井滑模混凝土標準化施工程序分步驟進行，首先采用人工支立模板的方式澆筑底板混凝土，然后在底板混凝土上進行滑模模體的拼裝，同時進行真空溜管、一次分料盤、二次分料盤、載人提升系統等的制作安裝。所有制作安裝工作完成，并經驗收合格后進行豎井底部10 m段的試滑升，試滑升階段控制滑升速度小于10 cm/h，并且根據混凝土的初凝時間試驗總結每循環滑升的間隔時間，為正常滑升做好充足的準備工作。

為保證出模后的混凝土質量，并達到安全強度，正常滑升階段出模混凝土強度控制在0.20～0.40 MPa（以指壓略有印記為準），每循環滑升高度20～30 cm，每天滑升高度約2.50～3 m，滑升過程中采取從井口懸掛鉛錘的方法及測量人員采用全站儀跟蹤測量的方式嚴密監控混凝土的型體質量，發現體型偏差超過允許范圍時及時采取糾偏措施進行糾偏，糾偏措施主要有千斤頂反拉法、導鏈側向牽引法等。

3 豎井施工質量控制措施

3.1 開挖質量控制

①在開挖爆破施工作業前，審核承包人報送的爆破設計，要求承包人隨時檢查爆破效果，及時分析原因，總結經驗，針對揭露出的巖石條件及時修訂爆破設計，并征得監理批復后實施。②要求承包人爆破作業建立嚴格的管理體系，并報監理審查備案，操作人員持證上崗。③開挖施工質量實行“三證五表”進行控制，嚴格執行“三證五表”的各項要求，并認真填寫，做好各項原始記錄。④主要對鉆孔、裝藥、爆破三道工序進行檢查驗收控制。

3.2 錨桿質量控制

①錨桿鉆孔前測量逐孔放樣，分類標識錨桿孔位。②采用高壓風水清孔，孔內巖粉、積水清理干凈，監理按10%抽檢比例驗孔，不合格錨桿孔重新造孔。③錨桿插桿注漿前，檢查錨桿、水泥、砂材質、進回漿管路綁扎質量及稱量器具、配合比標牌、三檢人員到位情況。④錨桿注漿、插桿過程監理實施旁站管控并填寫旁站記錄表。⑤錨桿施工完畢后，監理按業主文件規定抽檢比例組織第三方、監理方、承包人進行無損檢測，事后評價質量管控成效。

3.3 噴混凝土質量控制

①噴混凝土施工質量實行“一證五表一單”法控制。②噴射混凝土工序精細化管控。③做好混凝土質量檢測跟蹤工作。④建立養護制度，及時進行養護。

3.4 滑模混凝土質量控制

①滑升操作過程控制措施。在滑升的過程中，密切關注千斤頂、油路、操作盤整體滑升工作狀況，若存在問題，及時進行處理與調試，直至滑模滑升系統完全滿足滑模施工要求。②預埋件質量控制。出線豎井滑模混凝土中埋件主要由樓梯埋件、系統排水管、消防管路埋件、接地埋件、電氣埋件等組成，由于埋件較多，在施工前要熟悉圖紙及埋件提示表，根據要求進行安裝，嚴禁錯埋和漏埋。為避免埋件錯埋和漏埋，澆筑前土建與金結之間互簽埋件會簽單，經監理驗收確認后方可澆筑。澆筑過程中，注意對各種埋件的保護，混凝土下料和振搗時，避開埋件，防止碰撞埋件變形。③混凝土料質量控制。混凝土坍落度控制在14～16 cm，對于坍落度過小的混凝土嚴禁下料，以保證混凝土輸送不堵管。要求承包人在井口設置專職試驗人員定時進行混凝土初凝時間檢測試驗，防止混凝土因初凝時間變化，導致混凝土垮塌事故或出模混凝土強度過高混凝土被拉裂的現象發生。④型體質量控制措施。在井筒內設4 根直徑10 cm 垂吊線墜。以校核豎井結構中心偏移，門洞、梁窩和預埋件位置，井中心線滑模每滑升10 m 校核一次滑模的水平偏移，樓梯井、管道井的垂線每2 h 觀測，及時糾偏，并做好記錄。滑模施工完成后，由監理組織業主測量中心及施工方測量等三方進行混凝土形體聯合測量，高361 m的豎井混凝土形體最大點偏差為4.90 cm，形體控制良好。

4 結語

烏東德水電站右岸地下電站出線豎井屬大斷面、深豎井、多孔室，施工過程中采取標準化的施工方案、施工流程、安全管理體系和精細化的質量安全控制措施，保證豎井施工人員通道、材料設備運輸、開挖支護、滑模混凝土等各施工環節的安全及實體質量，實現零傷亡、零塌方的“雙零”目標，取得良好的實施效果，并為水電市場后期大斷面、深豎井、多孔室出線豎井的施工提供很好的借鑒經驗。