调压井开挖施工措施37修改.docx
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调压井开挖施工措施37修改
ZONGOII水电站
调压井开挖施工措施
1工程概况
调压井布置在引水隧洞末端靠近厂房上游山腰处,井中心桩号为H2+440.292m。
调压井采用阻抗式调压井,井身开挖内径21.0m,阻抗开挖孔径6.5m,井口高程395m,井底高程310.000m,调压井高85m。
井口平台尺寸约为40m×60m。
2施工布置
2.1施工道路
调压井施工道路共设有两条,一条采用引水隧洞末端的检修交通洞作为调压井开挖出渣施工道路,检修交通洞进口与场内2#公路(去厂房路)相接,相接部分采用明挖施工道路。
另一条采用场内1#路(即下厂房路)分叉修路至调压井井口作为施工道路。
施工道路布置可满足调压井施工材料、设备的运输及出碴的要求。
2.2施工供风
调压井井口开挖时,采用20m3/min移动空压机各一台。
调压井井身开挖时,在井口附近1个固定空压机站供风。
空压机站内安装20m3/min空压机两台,施工供风能够满足引水隧洞内施工用风。
井内供风管线从井口向下沿洞壁敷设,供风管线采用柔性软管连接至掌子面,软管沿井壁每隔一段距离利用锚杆固定,并在井上井下各设控风阀门一个。
2.3施工供水
调压井井口石方明挖通风条件较好不采用湿钻法钻孔,则不考虑钻孔用水,打钻时带好防护面具。
支护施工用水采用拉水车拉水。
调压井井身施工用水采用调压井井口附近的生活供水蓄水池直接接2寸水管向井内供水,井外部分采用2寸钢管,井内部分采用2寸软管,井内供水管沿洞壁铺设与风管线平行铺设,同样利用锚杆固定。
在实际施工过程中可根据实际情况采取其他简便易行的供水方案。
2.4施工供电
在调压井井口附近设置1台变压器向调压井内供电。
为避免由于系统停电对施工生产及安全施工造成影响,故在变压器附近各设一台200KVA移动式柴油发电机作为备用电源,当系统停电时,通过变压器低压配电柜的双向隔离开关,可随时将柴油发电机组投入运行。
井内供电线路延洞壁铺设,线路与风水管线布置在同侧,供电线路悬挂于事先已安装的锚杆上,并延井身每15米设一盏200W的汞灯照明,工作面及特别潮湿部位照明采用36V电源。
2.5洞内排水
洞内排水主要为调压井施工用水、地下渗水以及雨水的排除。
所有水源均经过导井流入隧洞,在调压井井底附近(隧洞底板的一侧)设置一个集水坑,然后用水泵将水经隧洞内主排水管排出洞外。
调压井井口要做好排水,以防雨水流入调压井内。
2.6施工通风及排烟除尘
调压井井身开挖时导井已经开挖形成,导井与隧洞连通不需要额外考虑通风。
调压井爆破石渣经导井落入隧洞内,然后用装载机装20t自卸车经检修交通洞运至弃渣场,为控制洞内的废气浓度,提供良好的施工环境,加强对进洞机械的维修保养,慎重选择油料及柴油添加剂等措施;钻机开挖过程中全部使用湿式钻眼法;出渣时向渣堆洒水,并保持路面湿润,以最大限度的减少烟尘、粉尘。
3调压井开挖
3.1调压井开挖施工程序
调压井开挖采用反井钻机开挖导井,然后自上而下进行三次扩挖。
调压井开挖施工程序如下:
施工准备→井口土石方明挖→反井钻机就位→导孔钻进→导井扩孔→反井钻机撤离→一次扩挖→二次扩挖→三次扩挖
3.2反井钻机导孔施工
进行钻机基础施工,反井钻机基础采用C20混凝土浇筑。
基础混凝土养护强度满足安装要求后进行反井钻机安装。
反井钻机一般由钻机车、操作车、泵车、钻具等四部分组成,配套辅助设备为洗井泵一台。
反井钻机的冷却循环系统一般由:
洗井泵(泥浆泵)、水池、水沟组成。
距反井钻机基础15m处设置一个5m3水池,水池中间设一隔墙,将水池分隔成清水池和沉淀池。
混凝土基础和水池之间由一水沟连接,导孔施工出现的回水、细沙沿此沟回流至沉淀池。
洗井泵设置在钻机车与水池之间。
调压井导孔在调压井中心线位置钻设,导孔采用清水钻进,在钻设导孔时遇不良地质条件或断层,采用膨润土泥浆加火碱拌制成泥浆护壁,若仍产生塌孔灌注C15混凝土并等强48小时后继续钻设。
在导孔钻进时,当发现孔内失水或不返渣时,提出钻具,向孔内灌注水泥浆,浆液配比根据孔内情况确定,在钻进一定深度后进行多次孔内预注浆,并控制一定的注浆压力,以期达到不小于2m的浆液扩散半径,保证扩孔时井孔围岩稳定、不塌孔。
3.3导井施工
调压井导孔形成后在调压井底部(即下弯段)进行扩孔钻头的安装。
钻头安装好后,慢速上提钻具,直到滚刀开始接触岩石,然后停止上提,低速旋转并慢慢给进,防止钻头因过大的冲击而破坏。
开始扩孔时,孔底派专人进行观察,并将情况及时通知操作人员,当钻头全部均匀接触岩石,开始正常钻进。
导井扩孔施工严格按钻机操作规程进行,导井钻设开挖结束,拆除反井钻机。
导井出渣视开挖情况,在钻机停机时集中进行,岩渣通过导井滑落到调压井井底后采用三翻装载机装20t自卸车经检修交通洞运至弃渣场。
岩渣清理要及时,严防堵孔。
当钻头距钻机基础2.5m时,降低钻压并慢速钻进,直至钻头露出地面。
同时观察基础周围有无异常,确保顶口井壁围岩稳定和施工安全。
导井开挖施工见下图所示:
调压井导井施工示意图
3.4调压井井身扩挖
(1)扩挖施工
导井形成后,进行井身扩挖施工,扩挖分三次进行,一次扩挖半径为2.3m、二次扩挖半径为6.7m、三次扩挖半径为10.7m。
导井井身扩挖采用自上而下开挖,在调压井井口设置井架及提升卷扬系统作为材料、工具的运输、人员的通行。
扩挖采用YT28手风钻造孔,为保证调压井的成形和减小超欠挖采用光面爆破。
开挖循环进尺拟定为1.5m~2.5m。
为保证质量,周边孔要适当加密,并减少药量,根据实际爆破效果及时调整爆破参数。
严格控制岩石块度,防止溜渣堵井。
为减少人工扒渣工作量,撑子面开挖成漏斗状。
断层处开挖时,主要采取短进尺、弱爆破、支护紧跟作业面的方法施工,注意布孔避开岩石节理面,同时在常规掘进施工时,注意记录和观察岩石结构的走向、裂隙、渗水等情况,及时进行排水孔、随机锚杆等施工。
在具体施工过程中,备足进行临时支护使用的各种材料,如锚杆、钢筋网等,同时组织落实施工人员。
另外还根据地质资料及现场施工情况,制定预见性的施工技术措施,做到有条不紊。
除具体的措施和组织相应的人员外,还配备进行安全监测的人员和设备,及时进行质点振动速度等指标测试,为控制围岩破坏范围,选择开挖爆破参数提供依据。
调压井井身扩挖施工见下图所示:
调压井井身施工示意图
钻孔时,溜渣导井采用钢跳板进行覆盖防护,人工扒渣时均需利用周边锚杆配置可靠的安全绳。
爆破石渣通过导井溜至下弯段,工作面残留的石渣采用人工扒渣通过导井溜渣至井底,然后采用三翻装载机装20t自卸汽车经检修交通洞运输至渣场堆存。
(2)调压井井身扩挖示意图如下:
调压井井身扩挖布孔示意图
a.图中粗实线从里到外分别为:
一次扩挖边线、二次扩挖边线、三次扩挖边线(设计边线)。
b.调压井导井形成后,井身扩挖分三次完成,一次扩挖半径2.3m,二次扩挖半径6.7m,三次扩挖10.7m。
c.施工过程中也可分两次扩挖完成,即一次扩挖完成后,二次扩挖和三次扩挖合并成二次扩挖,二次扩挖完成后用70吨履带吊将挖掘机吊入作业面,用挖掘机将爆破料甩至一次扩挖形成的竖井,工作面爆破料清理完成后再用70吨履带吊将挖掘机吊上去进入下一循环开挖。
4调压井支护施工
调压井支护设计采用砂浆锚杆、挂钢筋网、喷射混凝土的形式。
支护施工工序干扰大,工艺复杂,支护施工是影响调压井施工进度的重要因素。
4.1施工程序
支护施工与最后一次井身扩挖跟进平行交叉作业,各工序间交替流水作业,应做到随层支护。
总体程序按先施工锚杆及挂网,后喷混凝土。
根据施工部位及围岩类别,支护施工程序分述如下:
施工准备→系统锚杆→挂钢筋网→喷混凝土→下一循环开挖支护。
4.2支护施工方法
喷锚支护在最后一次井身扩挖过程中视围岩揭示情况适时施工:
靠井口Ⅳ、Ⅴ类围岩及断层带支护可紧跟掌子面进行,井下Ⅱ、Ⅲ类围岩支护可在井身开挖完成后进行,也可以紧跟掌子面进行。
钻孔时采用YT28手风钻造孔。
砂浆锚杆采用注浆机注浆,人工安插锚杆及挂钢筋网,喷混凝土采用混凝土喷射机进行湿喷,分层喷射。
4.2.1锚杆施工
调压井锚杆采用手风钻造孔,锚杆人工安插。
锚杆采用“先注浆后插锚杆”施工。
注浆采用注浆机注浆。
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类围岩的支护锚杆长度为4m,Ⅴ类围岩采用超前锚杆支护,锚杆长度为5m。
(1)砂浆锚杆施工工艺
砂浆锚杆施工工艺见下框图。
先注浆后插锚杆施工工艺流程
1)制浆
根据施工要求,现场拌制“水泥浆或水泥砂浆”。
施工所选用砂子、水泥需经项目部同意后方可使用,锚杆砂浆配比为水泥:
砂:
水=1:
1:
0.5,砂浆应随用随拌制。
2)造孔
①钻头选用要符合要求,钻孔点有明显标志,开孔的位置在任何方向的偏差均应小于100mm。
②锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸的要求。
施工图纸未作规定时,其系统锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面;局部加固锚杆的孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反并与可能滑动面的倾向成45的交角,钻孔方位偏差不应大于5。
锚孔深度必须达到设计要求,孔深偏差值不大于50mm。
③砂浆锚杆采用“先注浆后安插锚杆”的程序,钻孔直径应大于锚杆直径15mm以上。
④钻孔完成后用高压风、水联合清洗,将孔内松散岩粉粒清除干净;如果不需要立即插入锚杆,孔口应加盖或堵塞予以保护,在锚杆安装前应对钻孔进行检查以确定是否需要重新洗孔。
⑤钻孔结束对每一钻孔的孔径、孔向、孔深及孔底清洁度,认真检查记录。
3)锚杆的安装及注浆
①在钻孔内注满浆后立即插杆,锚杆插送方向要与孔向一致,插送过程中要适当旋转(人工扭送或其他工具扭转);
②锚杆插送速度要缓、均,有“弹压感”时要作旋转再插送,尽量避免敲击安插。
4.2.2喷混凝土施工方法
(1)施工工艺流程
喷混凝土均采用“湿喷法”进行,喷混凝土与开挖、锚杆施工跟进平行交叉作业,按如下工艺流程进行施工:
喷混凝土一般施工工艺流程框图
(2)喷混凝土施工
各工序作业首先要认真遵照设计文件和施工规范要求进行。
结合以往施工经验,各工序作业要点如下:
1)准备工作
埋设好喷厚控制标志,作业区有足够的通风照明,喷前要检查所有机械设备和管线,确保施工正常。
对渗水面做好处理措施,备好处理材料,联系好仓面取样准备。
2)拌和及运输
拌和配料严格按试验确定的配合比精确配制搅拌,搅拌要均匀,搅拌时间要足够。
拌合料运输、存放要防雨、防污染,入机前严格过筛,其运输、存放时间应符合有关技术指标。
运输采用混凝土搅拌运输车运输。
拌和用水泥选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥,其标号不低于42.5级。
拌和用细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂,细度模数宜为2.5~3,含水率控制在5~7%;粗骨料采用坚硬耐久的卵石或碎石,最大粒径不超过15mm。
混凝土配合比的要求:
水泥与砂石之重量比宜为1∶4~1∶4.5;砂率宜为45~55%;水灰比宜为0.4~0.45;速凝剂掺量应通过试验确定或按说明掺量。
拌和用水应符合相关规范规定。
速凝剂的质量应符合施工图纸要求并有生产厂家的质量证明书,初凝时间不得大于5min,终凝时间不得大于10min,选用外加剂须经监理人批准。
速凝剂应在喷头或输料管的适当部位加入。
3)清洗岩面
清除开挖面的浮石、墙脚的石渣和堆积物;处理好光滑开挖面;安设工作平台;用高压风水枪冲洗喷面,对遇水易潮解的泥化岩层,采用高压风清扫岩面;埋设控制喷射混凝土厚度的标志;在受喷面滴水部位埋设导管排水,导水效果不好的含水层可设盲沟排水,对淋水处可设截水圈排水。
仓面验收以后,开喷以前对有微渗水岩面要进行风吹干燥。
4)钢筋网
钢筋网由光面钢筋加工而成。
钢筋网按设计留好保护层后尽量紧贴岩面挂钢筋,对有凹陷较大部位,可加设膨胀螺杆拉紧钢丝网,再挂铺钢筋网,并与锚杆和附加插筋(或膨胀螺栓)连接牢固,最后分2次至4次施喷达到设计厚度,即喷混凝土8cm厚可分2次喷射、15cm厚可分3次喷射、20cm厚可分4次喷射。
5)喷射要点
喷射混凝土作业分段、分片依次进行,喷射顺序自下而上,避免回弹料覆盖未喷面。
分层喷射时,后一层在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h以后再行喷射,应先用高压风水冲洗喷层面。
喷射作业严格执行喷射机的操作规程:
应连续向喷射机供料;保持喷射机工作风压稳定;完成(或因故中断)喷射作业时,应将喷射机和输料管内的积料清除干净,防止管道堵塞。
为了减少回弹量,提高喷射质量,喷头应保持良好的工作状态。
调整好风压,保持喷头与受喷面垂直,喷距控制在0.6m~1.2m范围,采取正确的螺旋形轨迹喷射施工工艺。
刚喷射完的部分要进行喷厚检查(通过埋设点、针探、高精度断面仪检测)不满足厚度要求的,及时进行复喷处理。
挂网处喷至无明显网条为止。
混凝土喷射时,喷至岩面的混凝土不得出现离析现象。
喷射作业紧跟开挖工作面时,混凝土终凝到下一循环放炮的间隔时间不宜小于4h。
6)养护、检测
喷射混凝土终凝2小时后,应喷水养护,养护时间一般不得少于14天。
及时取芯检测、按期汇总检测报告,并及时进行质量评定和工程质量验收。
所有钻芯取样的部位,应采用干硬性水泥砂浆回填。
5调压井开挖及支护资源配置
主要机械设备配备表
序号
名称
型号
单位
数量
1
挖掘机
台
1
2
推土机
TY220
台
1
3
混凝土搅拌机
0.35m3
台
3
4
装载机
三翻
台
1
5
自卸车
20t
台
4
6
空压机
20m3/min
台
2
7
砼喷射机
台
1
8
气腿钻
YT28
部
12
9
水泵
2、3寸
台
2
10
钢筋切断机
台
1
11
注浆机
台
1
12
柴油发电机
200KW
台
1
主要劳动力配备表
序号
工种
单位
中方
刚方
备注
1
风钻工
人
4
8
2
爆破工
人
2
3
电工
人
2
4
挖掘机司机
人
1
5
装载机司机
人
1
6
自卸车司机
人
1
3
7
推土机司机
人
1
8
空压机工
人
2
9
机械修理
人
2
4
10
砼喷射工
人
1
1
11
管路工
人
2
6
12
普工
人
8
合计
人
17
32
6调压井开挖质量及安全保证措施
6.1质量保证措施
(1)施工中严格按照设计文件和监理工程师批准的文件进行,并严格遵守有关技术要求;开挖施工应符合《水工建筑物岩石基础开挖工程技术规范》、《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》、《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》;
(2)施工中贯彻执行“百年大计,质量第一”的方针,设立质量监督检查机构,加强干部职工质量教育,提高质量意识,建立健全技术责任制、质量三检制。
(3)调压井光面爆破开挖时作现场试验,选择合理的爆破参数,以确定其钻孔和爆破参数,爆破后周边残孔率完整岩石不小于90%,较完整和完整性较差的岩石岩石不小于70%,较破碎和破碎岩石不小于30%;
(4)开挖施工中应严格控制周边孔的施工质量,严格控制光面爆破参数,认真检查爆破网络连线质量,以控制超欠挖并防止瞎炮。
(5)相邻两孔间的岩面平整,孔壁不应有明显的爆破裂隙。
(6)锚杆安装严格按有关规程规范和施工工艺措施执行。
锚杆选用Ⅱ级螺纹钢筋;水泥选用强度等级42.5以上的普通硅酸盐水泥;砂采用粒径小于2.5mm的中细砂。
(7)锚杆钻孔孔位、角度、深度、孔径严格按照设计图纸进行,控制孔位偏差不大于10cm,孔深偏差值不大于5cm,随机加固锚杆的孔向与可能滑动面的倾向相反,其交角必须大于45°。
(8)注浆锚杆的钻孔孔径要大于锚杆直径,孔内积水和岩粉要吹洗干净,采用“先注浆后安装锚杆”的方法施工,钻头直径要大于锚杆直径15mm以上。
(9)锚杆的注浆和安装在监理工程师在场的情况下进行,注浆前孔位经监理验收合格并冲洗干净。
注浆的水泥砂浆配合比要在规范要求的范围之内,并通过试验确定,注浆后立即插杆。
锚杆安装后,孔口加楔固定封严,72h内避免扰动。
在锚杆施工20m范围内的爆破作业须当锚杆内砂浆达到设计强度的75%以上时,方可进行钻爆。
(10)砼喷射前,先清除浮石、墙脚石碴和堆积物等,并用高压风水枪冲洗岩面,对易潮解的泥化岩层、破碎带和其它不良地质带用高压风清扫。
(11)喷射混凝土作业分段分片依次进行,喷射顺序自下而上,一次喷射厚度为4~6cm,分层喷射时,后一层应在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后再行喷射,要先用风水清洗喷层面;喷射混凝土作业紧跟开挖工作面时,喷混凝土终凝至下一循环放炮时间不能少于3h,以免影响混凝土质量。
(12)施工中严格执行喷射机操作规程,保证连续向喷射机供料,保持喷射机风压稳定。
完成或因故中断喷射作业时,要将喷射机和输料管内的积料清除干净。
(13)喷混凝土终凝2h后喷水养护,养护时间不少于7昼夜,气温低于+5℃,不得喷水养护。
喷射作业区的气温不得低于+5℃,混合料进入喷射机的温度不低于+5℃,否则不得施工。
6.2安全保证措施
(1)调压井导井开挖前,要仔细勘察山坡岩石的稳定性,并对危险部位进行处理和支护。
(2)在调压井扩挖过程中,要根据地质情况的变化及时改变钻孔和爆破技术,修正爆破参数,以保证爆破后获得良好的开挖面确保岩石稳定。
钻孔爆破技术和参数的改变,需经监理工程师的同意。
(3)爆破材料的运输、储存、加工、装药、连线、起爆及瞎炮处理等,均按有关安全规程进行,爆破时认真做好警戒工作,专人负责,统一信号;
(4)进行爆破时,人员应撤至受飞石、有害气体和爆破冲击波的影响范围之外,且无落石威胁的安全地点。
(5)施工人员必须经过培训持证上岗,必须配备必要的劳动保护用品;施工机械、设备要严格按照使用说明和操作规程使用。
(6)加调压井内工作面的水、电等线路的文明施工管理,严格按有关安全要求进行敷设;
(7)调压井放炮后井壁松动岩石要及时用人工进行清撬,确保安全后方可进行下一道工序的施工;并在施工过程中经常检查已开挖段的围岩稳定情况,清除可能塌落的松动岩块。
(8)调压井围岩地质条件变化时,要根据现场技术人员及监理工程师要求及时安设随机锚杆或进行其它方式的支护。
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