浅谈不良地质条件下的竖井开挖及支护施工工艺

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1、浅谈不良地质条件下的竖井开挖及支护施工工艺　　摘要：巴基斯坦NJ水电站项目的竖井深353.20m，且地质条件差，属于典型的不良地质条件下的长深度竖井施工，施工过程中，安全和质量控制难度大。文章从施工工艺选择、不良地质条件下的施工原则和施工程序等方面，对NJ水电站项目竖井开挖施工实施过程进行了介绍，供类似工程借鉴。　　关键词：不良地质竖井开挖施工工艺　　中图分类号：TV554文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）11（b）-0035-02　　1工程概况　　巴基斯坦Neelum-Jhelum水电站（N-J水电站）是一座位于巴

2、控克什米尔地区尼鲁姆河上的长隧洞引水式水电站，总装机容量为969MW。　　项目的调压竖井上部与引水调压洞相连，下部与引水洞以一条55m长的下调压平洞相连。竖井设计开挖断面为圆形，开挖直径10.70m，上井口高程950.00m，下井口高程596.80m，竖井深353.20m，后期钢筋混凝土全断面衬砌。　　竖井围岩绝大部分为砂岩、泥质砂岩和页岩，内含石英石脉，岩层倾向为NW320-350°，倾角为NE45-86°；砂岩一般比较坚硬和新鲜；小规模的断层和层间过渡的泥化夹层较发育，且伴有丰富的地下水。围岩中Ⅱ～Ⅲ类围岩占45%，Ⅳ～Ⅴ类围岩占5

3、5%，整体稳定性较差。　　2施工工艺选择　　竖井开挖一般采用的方式是先开挖导井，后扩挖至设计断面。主要的导井开挖方法有反井钻机法、爬罐法、吊罐法和普通法等[1]。　　由于该项目的围岩整体稳定性较差，竖井断面较大，且竖井深度较大，施工难度大，采用一般施工方式安全隐患较大，经综合考虑该竖井的施工特点及施工要求，决定采用反井钻机法施工导井，选用BMC400型反井钻机，配380m钻杆，先开挖直径为φ1.65m的导井，再采用钻爆法自上而下分层将导井扩挖至设计开挖断面，最后采用滑膜自下而上浇注竖井混凝土。　　3开挖支护施工　　3.1不良地质条件下的

4、施工原则　　（1）导孔施工过程中，及时采用固壁措施，避免由于岩体破碎塌孔。若遇到100%冲洗水损失时，可能遇到较大的裂隙或断层，及时采用灌浆处理。　　（2）为预防塌方，按照“短进尺、弱爆破和强支护”的原则施工，严格控制扩挖循环进尺尺寸，每循环扩挖后必须跟进相应的喷锚支护。　　（3）避免爆破出现的大块石堵塞导井，爆破严格遵循“多打孔、少装药和周边光爆”的原则施工，并根据爆破效果及时优化和完善爆破参数，控制爆炸粒径。　　3.2施工程序　　该项目竖井施工分3阶段进行：首先采用反井钻机在竖井中心线上开挖一个直径φ1.65m的导井；再采用钻爆法自

5、上而下分层将导井扩挖至10.70m设计开挖断面；最后采用滑膜自上而下浇注竖井混凝土。详细施工程序如下。　　竖井开挖施工准备→反井钻机基础混凝土施工→反井钻机安装调试→反井钻机施工φ270mm导孔→反井钻机反扩φ1.65m导井→竖井扩挖→扩挖提升设备安装→竖井终断面分层扩挖支护施工→竖井施工结束。　　（1）竖井开挖施工准备。　　竖井开挖前完成调压隧洞下段开挖支护和引水调压连接洞的开挖支护工作；对上井口附近的调压隧洞进行适当扩大并加强支护，对下井口附近的引水调压连接洞围岩采取加强支护；做好调压隧洞的排水工作，在距离竖井50m左右，设置一个1

6、2m3的集水井；?⒎纭⑺?、电等管线接至竖井上井口附近。　　（2）测量放样。　　采用全站仪由专业测量人员进行测量，包括竖井中心线、井底高程、设计轮廓线、钻孔孔位和终断面测量等。随着竖井开挖支护深度增加，在井壁每隔20m设一桩号标志。另通过在竖井上方安装激光准直仪联合重锤控制竖井开挖的中心偏差，扩挖期间用卷尺测量和控制开挖轮廓线。　　（3）反井钻机安装调试。　　清理竖井上井口的松动岩石后，在井口中心浇注一个长5.4m、宽2.5m、厚0.5m的B级混凝土基础，并预埋固定基座的螺栓。基础混凝土达到一定强度后，安装反井钻机及其附属设施。反井钻机

7、的安装必须确保水平精度，以确保导井精度误差控制在1%以内。　　（4）导孔钻进施工。　　钻机安装调试就位后，即开始自上而下钻进φ270mm的导孔。开孔时采用“短钻杆、低轴压、低钻速和间断推进”的方式，配合使用扶杆器扶住钻杆和接入稳定器保证导向精度。距第一个稳定器7～8m时接入第二个稳定器，随后每隔15～20m装一个稳定器[2]。钻孔深度达到50m时开始启用液压减压钻进系统，随钻孔深度的增加，加大减压压力，将施加在钻头上的轴压维持在一个理想值，保持上述方法钻进，直至贯穿连接洞顶拱。　　导孔钻进过程中配备满足导井施工精度要求的测斜仪进行测斜，

8、按照反井钻机使用说明中的措施纠偏。　　（5）导井施工。　　导孔钻通后，换好φ1.65m扩孔刀头，将扩孔刀头提至欲扩岩面，反复采用“小轴压、低转速和间断推进”方式，直至岩面全部刮平，即所有滚刀均接触岩面后，则