復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法

復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法適用范圍

《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》適用于水利水電工程中復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工。

復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法工藝原理

《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》，其工藝原理主要是：

1.開挖工序有利于保護(hù)井壁，減少施工對(duì)松散井壁的擾動(dòng)，防止井壁垮塌。

2.支護(hù)方法快捷、簡(jiǎn)便，減少開挖后土體暴露在外時(shí)間。

3.一襯混凝土采用"倒懸法”澆筑，及時(shí)跟進(jìn)開挖施工，確保井壁安全。

4.通過爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，控制單響藥量，減少了孤石爆破時(shí)對(duì)井壁及已澆混凝土的影響。

5.采用井口桁架梁、井內(nèi)作業(yè)大盤，仞腳模板技術(shù)實(shí)現(xiàn)了豎井開挖、支護(hù)、混凝土襯砌、壁后灌漿施工的上下交叉作業(yè)。

復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法施工工藝

《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》的施工工藝流程及操作要點(diǎn)敘述如下：

• 工藝流程

井挖施工人員乘載人電梯至工作面→門機(jī)吊運(yùn)反鏟、吊斗等井挖設(shè)備至工作面→反鏟裝渣到吊斗→吊斗裝滿后掛鉤，起吊→在出線場(chǎng)1號(hào)、2號(hào)豎井中間倒渣區(qū)翻斗卸渣→吊斗掛鉤再吊至工作面→本層可直接挖裝的石渣出完，孤石出露→鉆孔→裝藥、聯(lián)線、防護(hù)→反鏟、錨桿鉆車等機(jī)械設(shè)備吊出井外，不能吊出的井盤等吊至井口并加強(qiáng)防護(hù)，人員全部撤至井外安全地帶→井外鳴警、響炮→通風(fēng)、散煙→施工人員乘載人電梯至工作面檢查爆破效果、排險(xiǎn)→門機(jī)吊運(yùn)反鏟、吊斗至工作面進(jìn)行工作面清理→本層開挖全部渣出完→井挖施工人員乘載人電梯、吊斗通過門機(jī)撤至另一豎井進(jìn)行井挖施工→同時(shí)井身支護(hù)與混凝土襯砌施工人員進(jìn)入工作面。

• 操作要點(diǎn)

一、施工布置

由于豎井覆蓋層采用“正井法”施工，井口布置直接關(guān)系到豎井開挖、支護(hù)、襯砌之間的銜接以及平行交叉作業(yè)，是實(shí)現(xiàn)井內(nèi)立體施工的紐帶。井口布置方案為：在豎井頂部平臺(tái)布置一臺(tái)16噸門機(jī)，進(jìn)行機(jī)械、設(shè)備、材料、出渣等垂直運(yùn)輸。每個(gè)豎井井口布置一桁架，作為大盤、風(fēng)管、水管、混凝土下料管等支撐平臺(tái)。每個(gè)豎井井口布置一臺(tái)施工電梯，進(jìn)行施工人員上下豎井垂直運(yùn)輸。在出線平臺(tái)，每個(gè)豎井布置一個(gè)穩(wěn)車群，用于大盤、電梯的升降。

每個(gè)出線井內(nèi)布置一個(gè)單層桁架梁結(jié)構(gòu)吊盤，吊盤分8節(jié)采用∟80x8，∟75x7角鋼和[8槽鋼焊制，上鋪δ3毫米網(wǎng)紋鋼板，吊盤外徑10.6米，外側(cè)管線位置留豁口，以便吊盤順利通過。中間空心，中空直徑6米，內(nèi)外側(cè)用鋼筋護(hù)欄和安全網(wǎng)防護(hù)。吊盤主桁架梁高、寬均為1米，內(nèi)外側(cè)為三角形結(jié)構(gòu)。吊盤自重約7噸，用兩臺(tái)10噸車通過兩根6x19-ф28-1670鋼絲繩懸吊，鋼絲繩破斷力總和1071千牛。井口布置見圖1，大盤結(jié)構(gòu)圖見圖2、圖3。

二、覆蓋層開挖施工

豎井開挖、支護(hù)及混凝土澆筑施工循環(huán)進(jìn)行，循環(huán)進(jìn)尺控制在3.0米以內(nèi)，開挖一層支護(hù)一層。覆蓋層段開挖采用人工配合0.3立方米液壓反鏟進(jìn)行。先采用液壓反鏟擴(kuò)挖豎井中間部分，靠井壁預(yù)留30厘米保護(hù)層采用人工開挖。

大塊孤石在每循環(huán)土體開挖完畢之后，集中采用鉆孔爆破法解體后隨土方挖出，井壁處孤石在井中開挖完畢之后采用人工持手風(fēng)鉆鉆水平孔，進(jìn)行爆破，爆破后再進(jìn)行人工持風(fēng)鎬修整。孤石解爆時(shí)，先在豎井底部挖一大坑，井內(nèi)孤石采用反鏟將孤石移至大坑中，然后進(jìn)行鉆孔；井壁內(nèi)嵌孤石直接在原位鉆水平孔。裝藥完畢之后采用鋼筋網(wǎng)、砂袋對(duì)孤石進(jìn)行覆蓋后起爆。爆破后孤石隨土方由反鏟進(jìn)行裝渣。

由于出線豎井開挖掌子面距離井壁新澆混凝土距離很近，距離僅1.5米，因此采用質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，確定一次最大起爆藥量，井內(nèi)爆破必須嚴(yán)格控制一次起爆藥量，防止爆破對(duì)新澆混凝土造成損傷。通過質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，測(cè)試振動(dòng)速度均小于安全質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度1.2厘米/秒的最大單響藥量為4.0千克。

爆破完畢之后立即進(jìn)行檢査，確定無安全隱患之后，采用門機(jī)將0.3立方米液壓反鏟吊運(yùn)至井底，開挖棄渣直接采用液壓反鏟裝自制6.0立方米吊斗，用門機(jī)提升到井口臨時(shí)堆渣場(chǎng)卸渣，然后適時(shí)采用3.0立方米載機(jī)裝20噸自卸汽車，運(yùn)至指定渣場(chǎng)。

由于豎井覆蓋層地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，土體內(nèi)部架空現(xiàn)象嚴(yán)重，在開挖過程中多次遇見內(nèi)部架空結(jié)構(gòu)。當(dāng)開挖遇見管涌通道時(shí)，對(duì)管涌通道洞口做適當(dāng)擴(kuò)挖，以保證施工安全為原則。擴(kuò)挖后清除管涌通道內(nèi)跨塌堆積的松散物，然后對(duì)管涌通道采用C20混凝土進(jìn)行分層回填。首先對(duì)管涌通道空隙較小的部位進(jìn)行回填，并充分振搗，然后回填空隙較大的部位，確?；靥蠲軐?shí)?；靥顣r(shí)在管涌通道頂部預(yù)埋回填灌漿花管，回填完成后首先進(jìn)行回填灌漿，灌漿壓力0.1-0.15兆帕，然后再對(duì)周邊自進(jìn)式錨桿進(jìn)行固結(jié)灌漿。

三、覆蓋層支護(hù)施工

受地質(zhì)條件影響，覆蓋層井壁較為松散，為保證井壁的安全，必須對(duì)井壁進(jìn)行灌漿加固。根據(jù)原來設(shè)計(jì)方案，出線豎井覆蓋層支護(hù)方式為：土錨桿ф48@1.0x1.5米，在施工過程中，由于土體內(nèi)部孤石含量高且內(nèi)部架空現(xiàn)象嚴(yán)重，土錨桿施工極其困難。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，土錨桿在進(jìn)入土體后遇大孤石，再也無法繼續(xù)施工，且不能拔出，錨桿損失量非常大。即使施工完畢的土錨桿，施工時(shí)間大大超出預(yù)期。

1.試驗(yàn)

為進(jìn)一步確定土錨桿施工方法及程序，在左岸出線豎井井口段及岀線場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行了土錨桿、自進(jìn)式錨桿鉆孔灌漿試驗(yàn)。土錨桿與自進(jìn)式錨桿均采用D7進(jìn)行施工，土錨桿分別采用直接造孔和先造孔后插桿兩種方法進(jìn)行施工。

1）土錨桿直接造孔：采用在D7液壓鉆釬尾上加設(shè)連接套，將ф48土錨桿裝入連接套中，利用D7液壓鉆鑿巖機(jī)沖擊力將土錨桿壓入土體中?，F(xiàn)場(chǎng)在井口段不同部位共施工土錨桿10根，最大入土深度為1.5米，最小入土深度0.5米，均不滿足設(shè)計(jì)要求的5.5米入土深度，合格率為零，且鉆進(jìn)速度緩慢，造孔平均速度為0.5-1.0米/小時(shí)。

2） 土錨桿先造孔后插桿：采用D7液壓鉆先鉆設(shè)ф76毫米土錨桿孔，然后采用在D7液壓鉆釬尾上加設(shè)連接套，將伊8土錨桿裝入連接套中，利用D7液壓鉆鑿巖機(jī)沖擊力將土錨桿打入孔中。由于土體鉆孔后出現(xiàn)嚴(yán)重塌孔現(xiàn)象，鉆桿退出孔內(nèi)時(shí)需要多次吹孔，且成孔率低，因此通過此方法，現(xiàn)場(chǎng)在井口段不同部位共施工土錨桿47根、在出線場(chǎng)內(nèi)共施工土錨桿3根，最大入土深度為5.5米，最小入土深度3.0米，其中滿足設(shè)計(jì)要求5.5米入土深度的土錨桿共5根，合格率為10%，施工速度緩慢，且施工投入增加，造孔平均速度為1.5-2.0米/小時(shí)。

3） 自進(jìn)式錨桿：采用在D7液壓鉆釬尾上加設(shè)連接套，將ф32自進(jìn)式錨桿裝入連接套中，利用D7液壓鉆鑿巖機(jī)沖擊力將自進(jìn)式錨桿帶壓鉆入土體中。通過此方法，現(xiàn)場(chǎng)在井口段施工ф32自進(jìn)式錨桿9根（其中有3根為帶連接套的3米長錨桿連接而成，有5根按技術(shù)要求鉆設(shè)了花孔）、在出線場(chǎng)內(nèi)共施工土錨桿6根（其中有3根按技術(shù)要求鉆設(shè)了花孔），最大入土深度為5.6米，最小入土深度5.5米，全部滿足設(shè)計(jì)要求5.5米的入土深度，合格率為100%。且施工速度快，造孔平均速度為11-16.5米/小時(shí)。

4） 灌漿試驗(yàn)對(duì)比：出線豎井土錨桿及自進(jìn)式錨桿灌漿試驗(yàn)共試驗(yàn)了10根，土錨桿3根，自進(jìn)式錨桿7根，其中3根自進(jìn)式錨桿沒有鉆設(shè)花孔，4根自進(jìn)式錨桿按技術(shù)要求鉆設(shè)花孔。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)灌漿工程量表，鉆設(shè)花孔的自進(jìn)式錨桿灌漿量大于無花孔的自進(jìn)式錨桿灌漿量；土錨桿正常灌漿量與鉆設(shè)花孔的自進(jìn)式注漿量基本一致；土錨桿注漿量相互間差別較大，注漿效果不均衡。而自進(jìn)式錨桿注漿量相互間差異較小。且自進(jìn)式錨桿施工速度快，錨桿損失量小，且能達(dá)到土錨桿的效果（對(duì)井壁土體進(jìn)行固結(jié)），因此在實(shí)際施工過程中系統(tǒng)支護(hù)采用自進(jìn)式錨桿。

2.自進(jìn)式錨桿施工

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，出線豎井覆蓋層系統(tǒng)支護(hù)采用自進(jìn)式錨桿替代土錨桿，自進(jìn)式錨桿間排距為1.2米x1.0米，∟=6.0米，入巖5.5米，錨桿底部1.5米范圍內(nèi)設(shè)置花孔，花孔間距10厘米。開挖結(jié)束后采用門機(jī)將液壓反鏟吊運(yùn)至井口安全區(qū)域，隨即進(jìn)行井壁系統(tǒng)支護(hù)。由于豎井覆蓋層中含有大量孤石以及架空結(jié)構(gòu)，采用手風(fēng)鉆進(jìn)行錨桿施工困難，且容易斷桿。因此系統(tǒng)支護(hù)采用CLM-15履帶式錨桿鉆車進(jìn)行施工（CLM-15履帶式錨桿鉆車采用門機(jī)進(jìn)行豎井內(nèi)的垂直運(yùn)輸）。為了減小由于斷桿造成的錨桿損失，每根自進(jìn)式錨桿由兩節(jié)3.0米長錨桿組成，先進(jìn)行第一節(jié)（第一節(jié)錨桿含花孔）錨桿施工，然后由第二節(jié)錨桿進(jìn)行加長，繼續(xù)施工。

錨桿注漿時(shí)為了保證灌漿壓力滿足設(shè)計(jì)要求，將大盤移動(dòng)到需要注漿部位，通過門機(jī)將注漿機(jī)吊運(yùn)至大盤上，對(duì)于井底錨桿注漿，將注漿機(jī)直接吊運(yùn)至井底進(jìn)行注漿，保證注漿機(jī)與被注漿錨桿之間的垂直高差小于1.5米，減少附加注漿壓力。注漿站布置在井口適當(dāng)位置，漿液制成后通過高壓橡膠管自流至儲(chǔ)漿桶中，然后通過注漿泵進(jìn)行注漿。

由于豎井地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部架空現(xiàn)象嚴(yán)重，注漿異常情況時(shí)有發(fā)生。單根錨桿當(dāng)吃漿量大于500升時(shí)，停止注漿，依次進(jìn)行同一截面上的其他錨桿注漿，待一圈注漿完成后，對(duì)沒有達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的錨桿進(jìn)行補(bǔ)灌，直至每根錨桿注漿都達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

四、覆蓋層混凝土施工

出線豎井混凝土主要為井壁一襯混凝土施工。由于出線豎井覆蓋層采用正井法施工，因此井壁混凝土施工采用“倒懸法”進(jìn)行施工?；炷烈r砌滯后開挖1-2個(gè)循環(huán)?；炷潦┕げ捎镁畠?nèi)布置的大盤作為施工平臺(tái)，井壁一襯混凝土厚度1.0-1.2米。由于混凝土襯砌采用“倒懸法”澆筑，因此混凝土施工存在兩大技術(shù)難點(diǎn)，一是鋼筋接頭錯(cuò)頭的問題，一是相鄰兩層混凝土接縫問題（相鄰混凝土接縫處澆筑不滿的問題）。

1.模板施工

為了滿足鋼筋錯(cuò)頭的要求，底模支撐采用仞腳模板，為了避免進(jìn)行底部混凝土鑿毛，在仞腳模板上采用免拆模板。鋼筋穿過免拆模板后伸入仞腳模板中。仞腳下行鋼模板高1.35米，仞腳下部高0.9米，斜面坡度30°，使鋼筋接頭能錯(cuò)開0.6米，單個(gè)仞腳模板長1.5米，模板加工拼裝安放在下部刃腳模板上。模板和刃腳之間采用鋼筋插銷活連接，仞腳模板結(jié)構(gòu)見圖4所示，仞腳模板安裝后示見圖5所示。

側(cè)模采用P1015、P3015標(biāo)準(zhǔn)鋼模板拼裝。側(cè)模施工平臺(tái)采用井內(nèi)布置的大盤。大盤運(yùn)行到作業(yè)面時(shí)，采用大盤四周布置的絲杠，將大盤與井壁頂死，避免在大盤上作業(yè)時(shí)晃動(dòng)。側(cè)模拼裝后結(jié)構(gòu)如圖6所示。

2.混凝土下料系統(tǒng)

為滿足出線豎井混凝土襯砌井內(nèi)垂直輸送，在每個(gè)豎井上部井口設(shè)置3個(gè)下料口，配備3套ф159毫米溜管。溜管無縫鋼管制作，每節(jié)長度6米，采用法蘭連接，溜管采用兩根鋼絲繩懸吊，溜管用卡扣固定在鋼絲繩上，沿井壁向下敷設(shè)，為防止混凝土在長距離溜管下落過程中產(chǎn)生骨料分離，每一節(jié)溜管設(shè)置1個(gè)與主管135°夾角的岔管，溜管從井口連接到距離倉面8米高度改用溜筒或軟管連接到澆筑倉面。此混凝土下料系統(tǒng)制作簡(jiǎn)單、安裝方便、成本低廉。

混凝土下料程序：混凝土→井口下料口料斗→溜管→溜筒或軟管→倉號(hào)→平鋪、振搗?；炷磷畲蟠怪陛斔途嚯x126米，豎井井壁混凝土施工一年來，混凝土井內(nèi)垂直運(yùn)輸時(shí)沒有出現(xiàn)骨料分離現(xiàn)象，混凝土完全符合設(shè)計(jì)要求。

3.混凝土入倉、振搗

模板施工時(shí)，模板頂部設(shè)開放振搗口，即模板上部30厘米外傾30°，使模板上口與上倉混凝土面保留30厘米空隙作為倉號(hào)上部進(jìn)料空間與振搗棒振搗口，保證混凝土進(jìn)料與振搗在整圈范圍皆可進(jìn)行，并在側(cè)模中部適當(dāng)位置設(shè)進(jìn)人孔，倉號(hào)底部1.5米范圍澆筑時(shí)施工人員從進(jìn)人孔進(jìn)入倉號(hào)內(nèi)進(jìn)行布料和振搗，待一倉混凝土澆筑3/4時(shí)，所用施工人員撤出倉號(hào)，對(duì)進(jìn)人孔鋼筋、模板進(jìn)行恢復(fù)，然后通過模板上部預(yù)留的30厘米空隙作為倉號(hào)上部進(jìn)料空間與振搗棒振搗口進(jìn)行混凝土澆筑。

混凝土鋪料采用平鋪法，平鋪層的厚度控制在40-50厘米之間?；炷疗絺}采用人工平倉，橡膠止水處采用人工送料填滿，并用鋼筋?yuàn)A將止水固定支撐。為了防止模板在混凝土下料過程中產(chǎn)生位移，混凝土采取對(duì)稱入倉方式。下料管下料達(dá)到一定量后要移位一次，避免下料集中?；炷琳駬v采用直徑ф50毫米和ф70毫米的軟軸插入式振搗器振搗，模板周圍和埋件附近采用ф50振搗器或采用人工搗固密實(shí)，特別是止水周圍，要細(xì)心振搗，以防模板走樣和埋件位移。

4.兩循環(huán)間混凝土接縫處理

每倉混凝土均采用免拆模板作為底模，因此每倉混凝土底面不再進(jìn)行鑿毛處理，減少了施工強(qiáng)度，加快了施工進(jìn)度。

5.豎向鋼筋接頭處理

根據(jù)施工規(guī)范要求，同一截面上的鋼筋接頭不大于50%，且相鄰接頭之間距離大于50厘米。鋼筋采用滾軌直螺紋絲套進(jìn)行連接。鋼筋錯(cuò)頭采用仞腳模板作為平臺(tái)，鋼筋穿過免拆模板后，伸入仞腳模板內(nèi)進(jìn)行錯(cuò)頭，相鄰鋼筋之間錯(cuò)頭達(dá)到60厘米以上。

6.混凝土拆模與養(yǎng)護(hù)

根據(jù)溪洛渡水電站導(dǎo)流洞的施工經(jīng)驗(yàn)，混凝土澆筑36小時(shí)后進(jìn)行側(cè)面模板拆除，側(cè)模拆除以及混凝土灑水養(yǎng)護(hù)均采用大盤作為施工平臺(tái)，拆除的模板集中放置在井底，然后由門機(jī)集中吊出豎井?；炷敛鹉：?，及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行撒水養(yǎng)護(hù)，灑水采用膠管從沿井壁布置的供水管接水。為了保證施工安全，側(cè)模拆除時(shí)停止井內(nèi)其他工序施工。底模拆除在下一循環(huán)土方開挖時(shí)進(jìn)行，先開挖井中部分，待上一層混凝土澆筑48小時(shí)后，對(duì)底模下部進(jìn)行開挖，隨著土方開挖的進(jìn)行，底模下部將被掏空，底模自然脫離與混凝土的接觸。由于豎井開挖需要進(jìn)行孤石解爆，底模拆除后由門機(jī)吊運(yùn)岀井，放置在現(xiàn)場(chǎng)適當(dāng)?shù)胤?。模板出井后及時(shí)清理干凈、修補(bǔ)整齊，混凝土澆筑前涂刷隔離劑。

五、覆蓋層一襯井壁壁后灌漿施工

該工程豎井灌漿主要指井壁混凝土壁后灌漿，在井壁混凝土施工時(shí)，在井壁混凝土中預(yù)埋外徑不小于57毫米，壁厚為3.5毫米的壁后灌漿鋼管，防止在混凝土澆筑過程中管道變形甚至破壞。在進(jìn)行壁后灌漿施工時(shí)，進(jìn)行預(yù)埋灌漿管掃孔，進(jìn)行壁后灌漿。灌漿采用大盤作為施工平臺(tái)。為了減小由于高差引起的灌漿附加壓力，灌漿設(shè)備放置在大盤上（大盤與灌漿孔之間的垂直高差小于1.5米），在井口布置一個(gè)集中制漿站，然后通過高壓橡膠管自流至大盤上的儲(chǔ)漿桶里，然后進(jìn)行灌漿。

由于該豎井覆蓋層段地質(zhì)條件極其復(fù)雜，內(nèi)部架空結(jié)構(gòu)以及管涌通道較多，灌漿必定出線較多異常情況，為了保證灌漿質(zhì)量以及灌漿施工的順利進(jìn)行，采用先試驗(yàn)，然后再全面施工的思路。左岸豎井選取2個(gè)單元（每個(gè)段元15個(gè)孔），進(jìn)行試驗(yàn)，通過試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

1.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿實(shí)際情況，絕大部分注漿孔，在灌注500升以內(nèi)純水泥漿都能達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。個(gè)別注漿孔注漿量特別大，對(duì)于吃漿量特別大的注漿孔，最初采用間歇灌漿的方式，使得部分吃漿量大的注漿孔達(dá)到了結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于采用間歇灌漿仍然不能達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的注漿孔，采用灌注水泥砂漿的方式進(jìn)行注漿，采用這種方式也能使部分注漿量大的孔很快達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；但是仍然有少量注漿孔采用水泥砂漿灌注仍然不能很快達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，為此采用摻入水泥砂漿體積3%的水玻璃砂漿進(jìn)行灌注，效果很好。例如：注漿量最大的注漿孔為819.3米高程S4-9號(hào)注漿孔，總注漿量達(dá)到了6570.15升，在灌注5683.85升水泥砂漿后，注漿孔吃漿量仍然特別大，后來在砂漿中摻入3%的水玻璃后，繼續(xù)灌注280.40升砂漿，該注漿孔即達(dá)到了結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

2.根據(jù)灌漿試驗(yàn)記錄，同一排注漿孔吃漿量差別很大，約50%的注漿孔吃漿量在200-500升之間，約50%的注漿孔需要灌注水泥砂漿，約30%的注漿孔需要灌注水玻璃砂漿，注漿孔注漿量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過回填灌漿的工程量。

3.由于存在一定比例的注漿孔吃漿量特別大，因此左岸豎井井壁土體內(nèi)部可能存在較大的管涌通道。由于豎井覆蓋層段采用自進(jìn)式錨桿支護(hù)，自進(jìn)式錨桿對(duì)覆蓋層土體起到了固結(jié)作用，豎井壁后注漿主要為填充豎井一襯井壁混凝土與其周邊土體之間的空隙，因此，采用以下方式是可行的：

1）注漿量≤500升時(shí)，采用0.5:1的純水泥漿進(jìn)行注漿。

2） 注漿量≥500升時(shí)，采用1:0.5:0.3（水、水泥、砂）的砂漿進(jìn)行注漿。

3） 注漿量≥2000升時(shí)，在砂漿中摻入砂漿體積3%的水玻璃進(jìn)行注漿（砂漿配比仍然為1:0.5:0.3（水、水泥、砂）。

六、井壁滲水處理

為了保證豎井井壁的安全，防止因?yàn)榫跐B水引起井壁坍塌，采取以下方案：

1.及時(shí)將滲水通過高揚(yáng)程水泵排至井外；

2.針對(duì)豎井內(nèi)施工場(chǎng)地狹小的問題，對(duì)于井壁面滲的問題，采用自進(jìn)式錨桿的漿液，在滲水部位均勻澆灑一層，可有效減少滲水量；

3.覆蓋層段的混凝土襯砌及時(shí)跟進(jìn)。

《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》所用的材料及設(shè)備明細(xì)如下：

• 材料

1.火工材料

采用乳化炸藥、非電毫秒管及導(dǎo)爆索。

2.仞腳模板

采用仞腳模板成功解決了鋼筋接頭錯(cuò)頭問題。

• 設(shè)備

0.3立方米小松挖掘機(jī)、CLM-15履帶式錨桿鉆車。

在豎井開挖過程中采用0.3立方米小松挖掘機(jī)，掘進(jìn)速度快，裝渣時(shí)回轉(zhuǎn)半徑小可加快開挖進(jìn)度；采用CLM-15履帶式錨桿鉆車可一次將錨桿鉆入土體內(nèi)，鉆進(jìn)速度快，效率高。

《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》的工法特點(diǎn)是：

1.成功探索出洪積堆積體、冰川、冰水堆積體、古滑坡堆積體等復(fù)雜地質(zhì)條件下深覆蓋層豎井開挖、支護(hù)快速施工技術(shù)。

2.成功解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下深覆蓋層豎井井壁含管涌通道及井壁滲水施工難題。

3.成功探索出全圓“倒懸法”一襯混凝土緊跟開挖進(jìn)行澆筑施工技術(shù)。

4.成功解決了混凝土“倒懸法”施工時(shí)，鋼筋接頭錯(cuò)頭問題，上下層混凝土接縫澆筑不滿施工難題。

5.成功解決了豎井開挖、支護(hù)、襯砌、灌漿等各工序上下立體作業(yè)施工干擾問題。

6.采用配套先進(jìn)合理的施工安全系統(tǒng)，確保豎井施工安全。

7.深覆蓋層大直徑豎井月施工強(qiáng)度可達(dá)55.5米。

溪洛渡水電站左岸地下廠房共設(shè)1號(hào)、2號(hào)兩條出線豎井，豎井工程規(guī)模巨大，開挖直徑達(dá)14米，豎井深度最大達(dá)488.5米，覆蓋層深度最深達(dá)126米，且地質(zhì)條件及其復(fù)雜，土體透水性強(qiáng)，穩(wěn)定性差，井身覆蓋層先后穿過洪積堆積體、冰川、冰水堆積體、古滑坡堆積體等地層，且土體內(nèi)含大量孤石與土石膠結(jié)體，施工難度極大。豎井施工采用“正井法”施工，在施工過程中如何合理安排開挖、支護(hù)、襯砌之間的關(guān)系，減少井內(nèi)施工干擾，關(guān)系著施工安全以及節(jié)點(diǎn)工期的實(shí)現(xiàn)。對(duì)此，中國水利水電第六工程局有限公司制定了《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》。

《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：

1.建立出線豎井施工質(zhì)量保證體系，確立管理人員名單，負(fù)責(zé)各工序的組織管理工作。

2.施工機(jī)械設(shè)備組織到位。

3.施工前，技術(shù)人員組織召開專題會(huì)議，對(duì)測(cè)量人員、施工作業(yè)隊(duì)各個(gè)工序有關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)及工法交底。

4.每班作業(yè)均由一名技術(shù)員和一名質(zhì)檢員進(jìn)行全過程質(zhì)量檢查控制與技術(shù)指導(dǎo)、監(jiān)督，填寫質(zhì)量檢查控制表。

5.項(xiàng)目總工程師、質(zhì)檢部部長、技術(shù)部部長、施工隊(duì)隊(duì)長要對(duì)每一循環(huán)施工質(zhì)量進(jìn)行檢查、總結(jié)，制定下一循環(huán)改進(jìn)措施予以實(shí)施。

《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》的效益分析是：

• 經(jīng)濟(jì)效益

1.模板支撐

底模采用仞腳模板，免去了底模支撐以及底模安裝，底模安裝時(shí)，每個(gè)豎井僅需要4個(gè)工人配合門機(jī)進(jìn)行就位，費(fèi)時(shí)4小時(shí)。若采用常規(guī)模板進(jìn)行支撐，則需要10個(gè)工人，費(fèi)時(shí)1天且底模安裝以及封堵需要5個(gè)工人，費(fèi)時(shí)1天。每個(gè)循環(huán)需要腳手架鋼管942米，每循環(huán)腳手架鋼管考慮10%的損耗，總共需要腳手架鋼管15噸，每噸價(jià)格按5600元考慮。由于模板支撐安裝需要技術(shù)工人，每個(gè)工人每天工資按100元計(jì)算，1號(hào)、2號(hào)豎井總共有混凝土42倉，此項(xiàng)2個(gè)豎井可節(jié)省資金：[15x5600 100x（15-4x0.5）x42]x2=277200元。

2.井壁混凝土防護(hù)：孤石解爆時(shí)，采用井內(nèi)挖坑以及控制一次最大起爆藥量進(jìn)行孤石解爆，不需要對(duì)井壁混凝土進(jìn)行防護(hù)。若采用常規(guī)方法爆破，必須對(duì)井壁混凝土進(jìn)行防護(hù)，因此需要馬道板200平方米，廢舊輪胎175個(gè)（按最底一倉混凝土進(jìn)行防護(hù)），每個(gè)循環(huán)考慮20%的損耗量。因此2個(gè)豎井混凝土防護(hù)需要馬道板3680平方米，廢舊輪胎3220個(gè)，馬道板每平米95元，廢舊輪胎每個(gè)35元。每次防護(hù)需要10個(gè)工人，費(fèi)時(shí)1天，每個(gè)工人工資按100元一天考慮。因此整個(gè)防護(hù)費(fèi)用為：

3680x95 3220x35 100x10x42x2=315150元。

3.井口桁架以及井內(nèi)大盤：該項(xiàng)目豎井內(nèi)均采用大盤作為操作平臺(tái)。若采用常規(guī)方式，混凝土防護(hù)、豎井壁后灌漿、混凝土側(cè)模安裝以及澆筑均需要在井內(nèi)搭設(shè)腳手架鋼管作為施工平臺(tái)。搭設(shè)腳手架按雙排腳手架，間排距1.0米、步距1.0米考慮，每循環(huán)需要搭設(shè)ф48腳手架鋼管1130米，腳手架鋼管每次搭設(shè)按10%的損毀率計(jì)，共需要ф48腳手架鋼管44噸，市場(chǎng)價(jià)為5600元/噸，同時(shí)每次腳手架搭設(shè)需要6個(gè)工人，費(fèi)時(shí)1.0天，每個(gè)工人平均按100元一天考慮，需要資金資金：

44x5600 6x1.0x100x42x2=173600元。

4.后期豎井壁后灌漿需要整個(gè)豎井搭設(shè)腳手架鋼管，因此總共需要腳手架鋼管77174米，若考慮采用租賃的方式，按0.18元/米一天計(jì)算，同時(shí)使用過程中，按10%的損毀率考慮，需要資金：38587x0.18x60 38587x10%x3.84÷1000x5600=499717元（腳手架鋼管租賃時(shí)間考慮60天）。每個(gè)豎井搭設(shè)復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法腳手架需要20個(gè)人工，費(fèi)時(shí)15天，需要資金15x20x100x2=60000元。每個(gè)大盤造價(jià)40000元，每個(gè)大盤采用2臺(tái)10噸卷揚(yáng)機(jī)牽引，卷揚(yáng)機(jī)每臺(tái)65000元，每年按20%的折舊率，該項(xiàng)目結(jié)束后殘值為58500元。因此采用大盤可節(jié)約資金499717 60000-40000x2-（65000-58500）x4=453717元（每個(gè)豎井各一套大盤系統(tǒng)）。

5.該工程采用的新技術(shù)節(jié)約工期。豎井覆蓋層月施工強(qiáng)度最高達(dá)55.5米，巖石層段最高強(qiáng)度達(dá)175米，使得豎井較合同工期提前3個(gè)月完工，節(jié)省了施工管理費(fèi)用，且保證了工程質(zhì)量，潛在效益巨大。左岸豎井總共配備管理人員如下：工點(diǎn)長1人，技術(shù)員2人，質(zhì)檢員2人，測(cè)量2人，共計(jì)7人，每人每月按3000元工資計(jì)算，總共節(jié)省資金7x0.3x3=6.3萬元，參考豎井運(yùn)行費(fèi)用，每個(gè)月風(fēng)水電等開銷，平均每月42萬元，因此，提前3個(gè)月完工，可節(jié)省資金：42x3 6.3=132.3萬元。

6.間接經(jīng)濟(jì)效益

該豎井工程規(guī)模巨大，地質(zhì)條件及其復(fù)雜，覆蓋層深度大。由于對(duì)該豎井工程的各種施工技術(shù)進(jìn)行研究，并取得成功，使得豎井提前3個(gè)月完工，極大的提升了公司的形象，給業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位留下了深刻的印象。因此，公司2009年10月收到業(yè)主“溪洛渡水電站左右岸岀線豎井上段二期土建工程議標(biāo)邀請(qǐng)書”，并于2009年12月與業(yè)主簽訂承包合同，合同金額約9000萬元，按照7%的利潤計(jì)算，可增加收入：9000x7%=630萬元。

綜上所述，由于進(jìn)行“復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑深覆蓋層出線豎井群施工技術(shù)”研究并取得成功，使得公司實(shí)現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)效益：

277200 315150 173600 453717 1323000=254.27萬元。間接經(jīng)濟(jì)效益630萬元。

• 社會(huì)效益

復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法是水電六局在總結(jié)過去多年地下工程開挖經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上一項(xiàng)新技術(shù)，在工程實(shí)踐應(yīng)用中得到了業(yè)主及社會(huì)各界的好評(píng)，為水電六局在地下工程施工中創(chuàng)造品牌工程奠定了基礎(chǔ)。

注：施工費(fèi)用以2009-2010年施工材料價(jià)格計(jì)算

采用《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：

1.為保證照明安全，必須在各作業(yè)面、道路、生活區(qū)等設(shè)置足夠的照明系統(tǒng)，地下工程照明用電遵守《水工建筑物地下開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》SDJ212-83第10.3.3條的規(guī)定，在潮濕和易觸電的場(chǎng)所照明供電電壓不大于36伏。施工用電線路按規(guī)定架設(shè)，滿足安全用電要求。

2.進(jìn)行爆破時(shí)，人員撤至安全距離之外。

3.每道工序施工完成，經(jīng)過安全檢查合格后，才能進(jìn)入下一道工序的施工。

4.定期進(jìn)行井壁圍巖變形觀測(cè)，如發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)報(bào)告有關(guān)人員，并立即組織施工人員和機(jī)具撤離。

5.項(xiàng)目部成立安全管理小組，針對(duì)該工程安全重點(diǎn)由技術(shù)部編制安全技術(shù)措施指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作，科學(xué)組織施工，確保施工安全。

《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》的應(yīng)用實(shí)例如下：

• 實(shí)例1：復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法在溪洛渡水電站1號(hào)出線豎井中的應(yīng)用

金沙江溪洛渡水電站的電站裝機(jī)容量13860兆瓦，截至2009年年發(fā)電量為571.2億千瓦·時(shí)，枯水期平均出力為3395兆瓦，遠(yuǎn)景可達(dá)640.6億千瓦·時(shí)和6657兆瓦。電站水庫正常蓄水位600米，正常蓄水位下庫容為115.7億立方米。

溪洛渡水電站左岸地下廠房1號(hào)開挖直徑達(dá)14.6米，豎井總深度488.5米，覆蓋層深度最深達(dá)114米，地質(zhì)條件極其復(fù)雜，土體透水性強(qiáng)，穩(wěn)定性差。井身覆蓋層先后穿過洪積堆積體、冰川、冰水堆積體、古滑坡堆積體等地層，且土體內(nèi)含大量孤石與土石膠結(jié)體。采用井口桁架梁、仞腳模板、大盤以及井壁混凝土斜接茬技術(shù)有效解決了“正井法”開挖、混凝土“倒懸法”澆筑的各種施工難題，項(xiàng)目部嚴(yán)格管理、合理組織、精細(xì)化施工，有效地保證了混凝土的質(zhì)量和進(jìn)度。

按照此工法的實(shí)施和施工現(xiàn)場(chǎng)合理的組織，在2009年11月份完成了溪洛渡水電站左岸地下廠房1號(hào)出線豎井施工。

• 實(shí)例2：復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法在溪洛渡水電站2號(hào)出線豎井中的應(yīng)用

金沙江溪洛渡水電站的電站裝機(jī)容量13860兆瓦，截至2009年發(fā)電量為571.2億千瓦·時(shí)，枯水期平均出力為3395兆瓦，遠(yuǎn)景可達(dá)640.6億千瓦·時(shí)和6657兆瓦。電站水庫正常蓄水位600米，正常蓄水位下庫容為115.7億立方米。

左岸地下廠房2號(hào)出線豎井工程開挖直徑達(dá)14米，豎井總深度488.5米，覆蓋層深度最深達(dá)124.8米。

地質(zhì)條件極其復(fù)雜，土體透水性強(qiáng)，穩(wěn)定性差。井身覆蓋層先后穿過洪積堆積牛、冰川、冰水堆積體、古滑坡堆積體等地層，且土體內(nèi)含大量孤石與土石膠結(jié)體。采用井口桁架粱、仞腳模板、大盤以及井壁混凝土斜接茬技術(shù)有效解決了“正井法”開挖、混凝土"倒懸法”澆筑的各種施工難題，項(xiàng)目部嚴(yán)格管理、合理組織、精細(xì)化施工，有效地保證了混凝土的質(zhì)量和進(jìn)度。

按照此工法的實(shí)施和施工現(xiàn)場(chǎng)合理的組織，在2009年11月份完成了溪洛渡水電站左岸地下廠房1號(hào)出線豎井施工。

• 實(shí)例3：復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法在溪洛渡水電站3號(hào)出線豎井中的應(yīng)用

金沙江溪洛渡水電站的電站裝機(jī)容量13860兆瓦，截至2009年年發(fā)電量為571.2億千瓦·時(shí)，枯水期平均出力為3395兆瓦，遠(yuǎn)景可達(dá)640.6億千瓦·時(shí)和6657兆瓦。電站水庫正常蓄水位600米，正常蓄水位下庫容為115.7億立方米。

溪洛渡水電站右岸地下廠房3號(hào)開挖直徑達(dá)14.6米，豎井上段深度252.03米，覆蓋層深度最深達(dá)64.7米，且地質(zhì)條件極其復(fù)雜，土體透水性強(qiáng)，穩(wěn)定性差。井身覆蓋層先后穿過洪積堆積體、冰川、冰水堆積體、古滑坡堆積體等地層，且土體內(nèi)含大量孤石與土石膠結(jié)體。采用井口桁架粱、仞腳模板、大盤以及井壁混凝土斜接茬技術(shù)有效解決了“正井法”開挖、混凝土“倒懸法”澆筑的各種施工難題，項(xiàng)目部嚴(yán)格管理、合理組織、精細(xì)化施工，有效地保證了混凝土的質(zhì)量和進(jìn)度。

按照此工法的實(shí)施和施工現(xiàn)場(chǎng)合理的組織，在2009年10月份完成了溪洛渡水電站右岸地下廠房3號(hào)出線豎井施工。

• 實(shí)例4：復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法在溪洛渡水電站4號(hào)出線豎井中的應(yīng)用

金沙江溪洛渡水電站的電站裝機(jī)容量13860兆瓦，截至2009年年發(fā)電量為571.2億千瓦·時(shí)，枯水期平均岀力為3395兆瓦，遠(yuǎn)景可達(dá)640.6億千瓦·時(shí)和6657兆瓦。電站水庫正常蓄水位600米，正常蓄水位下庫容為115.7億立方米。

溪洛渡水電站右岸地下廠房4號(hào)開挖直徑達(dá)14.6米，豎井上段深度252.03米，覆蓋層深度最深達(dá)61.7米，地質(zhì)條件極其復(fù)雜，土體透水性強(qiáng)，穩(wěn)定性差。井身覆蓋層先后穿過洪積堆積體、冰川、冰水堆積體、古滑坡堆積體等地層，且土體內(nèi)含大量孤石與土石膠結(jié)體。采用井口桁架粱、仞腳模板、大盤以及井壁混凝土斜接茬技術(shù)有效解決了“正井法”開挖、混凝土“倒懸法”澆筑的各種施工難題，項(xiàng)目部嚴(yán)格管理、合理組織、精細(xì)化施工，有效地保證了混凝土的質(zhì)量和進(jìn)度。

按照此工法的實(shí)施和施工現(xiàn)場(chǎng)合理的組織，在2009年11月份完成了溪洛渡水電站右岸地下廠房4號(hào)岀線豎井施工。

《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》的環(huán)保措施如下：

1.爆破粉塵及煙氣得到了及時(shí)有效的排放。

2.施工廢水都按要求進(jìn)行了處理，排入場(chǎng)內(nèi)系統(tǒng)排水溝內(nèi)。

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2009-2010年度國家級(jí)工法的通知》建質(zhì)[2011]154號(hào)，《復(fù)雜地質(zhì)條件下深厚覆蓋層豎井施工工法》被評(píng)定為2009-2010年度國家二級(jí)工法。 2100433B

深厚覆蓋層防滲技術(shù)在上程巾的成功應(yīng)用，需要針對(duì)其地質(zhì)條件采取適宜的防滲型式?！渡詈窀采w層防滲技術(shù)》列舉了圍內(nèi)外具有代表性的工程實(shí)例，論述了不同地質(zhì)條件的深厚覆蓋層采取的各種防滲結(jié)構(gòu)形式.防滲墻和帷幕灌漿是垂直防滲的主要技術(shù)手段。結(jié)合新疆下坂地水利樞紐壩基防滲工程的設(shè)計(jì)和施工，詳細(xì)探討了防滲墻和帷幕灌漿的施工技術(shù)，并對(duì)壩基防滲效果的監(jiān)測(cè)和觀測(cè)設(shè)計(jì)，及對(duì)施工和施工質(zhì)量的檢查、評(píng)價(jià)等，均進(jìn)行了介紹。

《深厚覆蓋層防滲技術(shù)》可供從事工程防滲設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)人員參考。

前言

1　概述

2　深厚覆蓋層地質(zhì)特征

2.1 東部緩丘平原區(qū)沖積沉積型深厚覆蓋層

2.2 中部高原山區(qū)沖洪積、崩積混雜型深厚覆蓋層

2.3 西南高山峽谷區(qū)沖洪積、崩積、冰水堆積混雜性深厚覆蓋層

2.4 高寒高原區(qū)冰積、沖洪積混雜型深厚覆蓋層

2.5 深厚覆蓋層工程地質(zhì)問題及處理

3　深厚覆蓋層壩基滲流控制

3.1 水平鋪蓋防滲

3.2 垂直防滲技術(shù)

3.3 下坂地水利樞紐壩基防滲工程設(shè)計(jì)

4　混凝土防滲墻施工

4.1 地質(zhì)復(fù)勘2100433B