220KV电缆出线竖井开挖支护施工措施

山东泰安抽水蓄能电站地下厂房工程施工（合同编号：TAP/C2）220KV电缆出线竖井开挖支护施工措施中国水利水电第四工程局泰安施工局2002年11月1批准：审查：校核：拟稿：2一、工程概况220KV电缆出线竖井位于主变洞的下游侧，通过一段11.75m长的竖井交通道与主变洞相通，其开口断面中轴线的桩号为厂左0+48.175，厂下0+80.45。220KV电缆出线竖井开挖支护由五部分组成：即EL346.00以上竖井井口周围土石方的明挖区；EL339.80以上竖井段与厂内电缆道相连段；EL339.80～EL326.00之间10.8m×10.5m竖井段；EL326.00～EL115.40之间10.4m×10.1m竖井段；EL115.40～EL108.40之间3.1m×3.25m竖井段；其中竖井交通道的开挖支护也并入该措施内。竖井交通道在主变洞内的开口断面底板高程为EL115.4，其断面中轴线桩号为厂左0+51.4，其开挖断面呈城门洞型，尺寸为3.55m×3.5m，是220KV电缆出线竖井开挖的出碴通道。为了保证施工质量及相关技术要求，特编写220KV电缆出线竖井及竖井交通道开挖与支护等项目的施工措施，指导现场施工。3二、主要设计工程量本措施所指的工程量主要包括220KV电缆出线竖井的石方井挖，喷锚支护，排水孔，以及竖井交通道的石方洞挖、喷锚支护、排水孔等项目，根据设计图纸进行统计，主要工程量（不包括EL346.00以上井口附近边坡土石方明挖与支护）如下：序号名称单位工程量备注220KV电缆出线竖井深237.6米，计划采用反井钻机先钻φ1.4m的导井，然后分三层（三次）使用手风钻自上而下进行扩挖，由竖井交通道出碴至主变洞，再由主变洞另行集中出碴。在竖井第三次扩挖时锚杆孔的施工紧随扩挖进行，即在施工爆破炮孔的同时将周围井壁的系统锚杆孔也一并施工。然后再进行相应喷锚支护。因此总体安排为：井口开挖支护处理—反井钻机钻设导井（竖井交通道开挖支护）—手风钻第一次扩挖—手风钻第二次扩挖—手风钻第三次扩挖、支护—EL115.4~EL108.4之间开挖、支护。四、施工进度安排现电缆通道已贯通，主变洞第二层开挖已完成，开关站隧洞开挖也将于9月20日全断面贯通，计划可于9月25日左右进行竖井井口土石方明挖及边坡支护。经现场查看，从开关站隧洞洞口开挖至220KV电缆出现竖井，需一个星期，故计划在10月15日前安装调试完成反井钻机并开始钻设导孔，10月22日左右可将导孔打通，此时可在电缆通道内安装反井4钻φ1.4m钻头进行导井的开挖，40天后即12月2日前可完成导井的开挖。并与竖井交通道实现贯通，此后随即进行竖井的第一次、第二次、第三次扩挖以及支护施工。2003年1月20日可完成第一次扩挖，3月25日可完成第二次扩挖，5月10日可完成第三次扩挖及支护工作，在实际施工时，也可将二、三层结合起来错面开挖施工，以加快进度。五、施工临建布置1.施工通道出碴通道：由于导井开挖是自下而上进行，故所产生的石碴经由已开挖的导井进入电缆通道，并由人工从电缆通道运至主变洞。同样，导井贯通后扩挖的石碴也由导井溜碴至主变洞集中运出。施工人员、机械通道：由反井钻机钻设导孔、导井，此时的施工通道已得到解决，但在扩挖时，需在井口搭建卷扬机龙门支架，并在相应位置安装一台10t卷扬机，由此形成一条沿竖井方向的施工竖向通道。2.施工用水用1”塑料管，接二级高位水池引水管引水至开关站346m高程，向反井钻供水。为保证竖井开挖的持续供水，需砌筑一水池（3×5m），扩挖时用2”供水管从水池处接取并向竖井开挖掌子面供水，2”钢管可通过加焊插筋固定在井壁上。制一水包，以便在开挖掌子面时，通过胶管向掌子面供水。3.施工用风扩挖竖井时用2”供风管从220kv开关站附近的17m3移动式电动空压机引风至井内距掌子面30～50m，然后制一风包，并用软管引风到工作面，52”供风钢管固定方式与供水管相同。4.施工用电扩挖竖井时，用185mm2电缆从开关站附近布置的一台ZBW12-10/0.4-315KVA变压器引电，供空压机及其它施工设备使用，从开关柜上分出50mm2电缆，通过设在井口附近的辘轳延入或提出竖井，供井内小型设备用电。施工设备可在井外先接好电源，然后和操作平台一起进入竖井，在到达工作面后进行施工。待施工结束后可同吊篮或操作平台一起退出竖井，电缆也通过设在地面上的辘轳提升、收起。5.施工排水钻设导孔时，所有废水均随洗井液排出至污水处理池。在导孔贯通后的所有施工废水及渗水均经竖井流入主变洞，由主变洞内的水泵排至系统污水处理厂。6.施工照明在井口处附近位置安装一台低压柜，将照明电降压降至36V，然后用电线延伸至工作面，再在工作面上安装2～3盏灯(每盏125W)，即可满足施工照明的需要。照明线路可以与50mm2电缆布置的方式进行布置。7.施工通讯井口与井底、工作面、卷扬机房等分别设信号灯和电铃进行联络。在吊篮或操作平台各周边控制点分别加设明显的信号色灯。吊篮或操作平台的提升、下降、慢行、停止、上人、下人、运送材料、运送炸药及井口蝴蝶门的启闭均有明确音响和色灯信号显示。6六、施工方法1.各施工区的施工方法1.1.导孔及φ1.4m导井开挖竖井导井采用LM200型反井钻机施工。首先在出线竖井水平井口，浇筑钻机砼基础及循环水池等，然后安装钻机及辅助设备，调平找正钻机后，进行注浆孔钻进。注浆孔开孔直径为φ311mm，开孔深度为4m，孔口管直径为φ245mm，预埋孔口管后便进行注浆孔（φ216mm）钻井。注浆结束后，将反井钻机移至溜井中心进行导井钻进。首先自上而下钻导孔，导孔钻透后，在端头处换接φ1.4m扩孔钻头，自下而上扩孔，岩碴沿井孔自由落至井底，并及时排出，扩孔直至导井上部。1.2.竖井扩挖、支护导井贯通后，随即进行竖井的扩挖，扩挖施工共分三次，第一次扩挖厚度为0.8m，即扩挖成φ3.0m的圆井。用2部手风钻钻孔，孔深2.5m，钻孔直径为φ42mm，炮孔间距80cm，采用φ32mm直径的药卷连续装药；第二次扩挖厚度为1.55～1.7m，即开挖成距井壁设计开挖线2.0m的断面，断面形式与竖井的设计断面形式相同，用3～4部手风钻钻孔，炮孔间距为1.0～1.2m，孔深、孔径及药卷直径、装药结构同第一次扩挖；第三次扩挖厚度为2.0m，即开挖至设计边线，中间布置爆破孔，周边布置光爆孔。其中爆破孔间距1.2m，周边光爆孔间距为45cm，线装药密度为120g/m。爆破炸药选用乳化炸药及部分硝铵炸药，爆破网络采用非电毫秒微差延时网络，火花起爆方式。在装药时采取有效的措施，控制爆破的最大单响药量，并在爆后对爆破效果及时进行描述，如地质情况有变，应及时调7整爆破参数。整个扩挖过程均采用10t卷扬机配合操作平台作为施工人员、设备、材料的上下运输通道（施工布置见后附图1），操作平台根据每次扩挖半径的不同加工成相应尺寸的平台。石碴均经由导井溜至井底，通过竖井交通道由主变洞运出。1.3井口边坡土石方明挖与支护使用正铲、反铲、装载机、推土机等机械开挖土方，T20自卸汽车进行运输。石方明挖采取手风钻钻孔，梯段爆破，装载机配合T20自卸汽车运碴。并按设计要求进行相应的喷锚支护。具体见报上的《220KV开关站施工措施》中的开挖部分。1.4.小方井的开挖EL115.4～EL108.4之间有7.0m深的方井，其断面尺寸为3.25m×3.1m，此处采用手风钻先进行直形掏槽爆破成2m×2m的导井，再进行周边光爆扩成3.25m×3.1m的设计断面。以上扩挖过程，在扩至设计边线后及时请监理工程师检验岩面，岩面合格后及时落实支护方案进行支护施工。1.5.竖井交通道的开挖支护主变洞第三层开挖完成后，及时施工竖井交通道的锁口锚杆，在锁口锚杆达到设计强度后，对竖井交通道进行开口并掘进。由于竖井交通道断面尺寸为3.55m×3.5m，可全断面开挖，手风钻钻孔，非电引爆，周边光爆，3m3装载机配合T20自卸汽车自主变洞出碴。1.6.交叉口的开挖支护8由于竖井分别与一层排水廊道、电缆通道和竖井交通道有交叉口，为了保证交叉口的成型，故在进行开挖交叉口部位前必须先进行锁口锚杆的施工，并待锁口锚杆达到一定的强度后方可开口施工。2.施工工序与控制根据以上施工安排及施工方法，在220KV电缆出线竖井开挖过程中主要有开挖与支护两道工序。其工序流程图如下：施工准备—测量放线—炮孔布置—造孔—装药爆破—通风排烟—安全检查与处理—出碴—清面—支护（岩石条件允许时，可滞后开挖面一定距离）—下一个循环施工2.1.开挖施工2.1.1测量放线测量人员根据监理提供的控制点和施工图控制坐标，进行导线校验。在布置反井钻机时精确测定竖井中心点，并在反井钻机安装调试完成后再次进行复核，复核无误后才可开钻。在导井钻挖完成后及时对导井进行校核，并以此数据作为扩挖的依据进行布孔。在每次扩挖前测定竖井中心线及该扩挖周边控制线进行布孔控制（周边控制点不少于4个）。2.1.2布孔炮孔布设，特别是周边光爆孔，现场技术人员必须根据爆破设计及测量放线成果精确布孔，并做好布孔记录。在遇到特殊地质区段，可根据现场实际施工情况对个别孔位进行调整，但须保证爆破效果达到设计要求。2.1.3钻孔钻孔作业人员根据现场技术人员的布置用手风钻进行钻孔施工。钻孔9孔径42mm。钻孔角度和孔深，应符合爆破设计的规定，已造好的钻孔，孔口需进行覆盖。对于因堵塞无法装药的钻孔，应予吹孔或补钻，钻孔经检查合格后方可装药。2.1.4装药爆破现场技术人员须根据爆破设计，指导装药相应的装药、封堵及联网布置，严格控制装药量、药卷布置和封堵长度。装药过程应在现场技术人员的严格监督指导下进行，并须在装药结束后进行严格的检查。严格控制装药量和不耦合系数，特别是加强周边孔的控制。要求半孔率不低于80％，并且壁面超挖不超过10cm。爆破设计见后附图2。2.1.5出碴采用小型装载车配T20自卸车，由竖井交通洞通道运往业主指定碴场。2.1.6爆破设计爆破设计见后附图2。2.2.支护施工2.2.1系统锚杆的施工本竖井工程中主要包括了φ25，L＝500cm，以及少量的φ22，L＝300cm两种锚杆，故在钻孔时由技术人员向施工人员交代清楚钻孔深度、孔向、孔角。施工人员在钻孔过程中应严格把关，规范操作。锚杆施工工序主要包括：钻孔、孔深检测、钻孔清洗、灌注砂浆和安设锚杆等。第三次扩挖时对已开挖出的岩面在钻设爆破炮孔时同时钻设锚杆孔。锚杆安装采用先注浆后插杆的方式进行施工，注浆机注浆，人工安插锚杆，并在锚杆达到10一定强度后在监理工程师的监督下，做锚杆抗拉拔试验。锚杆的安装可根据实际地质情况施工。除需增加随机锚杆外，遇到裂缝或地质断层，在征得设计、监理工程师的许可下，可调整钻孔方向、角度，使锚杆方向尽量与地质结构面正交。其他详细的锚杆施工工序在《锚杆施工措施》中均有详细的规定，在此就不再赘述。2.2.2喷砼施工根据设计图纸，220KV电缆出线竖井井壁等部位需素喷5～10cm厚的混凝土（喷砼厚度视岩石条件，由监理工程师指定）。喷护前，先对施喷混凝土的部位进行验收，清洗岩石表面，并须在岩石面湿润的状态下，进行喷护作业。施工时应严格按照监理工程师批准的配合比调配混凝土，并保证喷射混凝土的强度。施工时，喷射料由搅拌机拌制，拌制均匀后，用混凝土搅拌罐车运至工作面，卸入混凝土泵的集料斗内，由吊罐吊至喷射机受料斗中，待喷射机下到井中后，再由人工手持喷射机喷头进行喷护作业。喷射机可随操作平台深入井下作业。根据实际地质情况，对于地质条件恶劣的地段可由监理工程师决定是否进行挂网喷护。素喷混凝土及挂网喷混凝土的具体技术要求在以往上报的主变洞、厂房等系列施工措施中均有详细规定，可参阅，此处不再赘述。2.3.排水孔的施工该竖井中有300个直径为φ50，L＝4.5m，α＝10°以及4个直径为φ50，L＝3.5m的排水孔。考虑到施工的便利，系统排水孔可在全断面开11挖完成后，再用手风钻换φ50钻头逐个钻设，并在喷砼前安装排水管或保护处理。同时设计图中在EL108.4高程有φ100的