２０１３年第１期 （第４１卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．１．２０１３ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （ＴｏｔＭ Ｎｏ．４１） 文章编号：１００７—７５９６（２０１３）０１—０２４２—０３ 磨盘山水库输水隧洞竖井施工措施 崔 强 （哈尔滨市磨盘山水库管理处，黑龙江五常１５０２００） 摘要：磨盘山水库供水洞穿过右岸山体，进口距坝轴线上游约２００ ｍ，隧洞设计全长 １ ３８３．９ Ｉｎ，洞径３．２０ Ｉｎ，桩号为ＧＳ０＋０００～ＧＳ１＋３８３．９，其中ＧＳ０＋０００～ＧＳ１＋ ０７３．９段为钢筋混凝土衬砌；ＧＳ１＋０７３．９～１＋３８３．９段为钢板混凝土衬砌段，该段洞 身大部分地段地质为泥夹块石，富含水，围岩不稳定，成洞条件很差。为加快供水洞 施工进度，在供水洞ＧＳ１＋０７３．９段增设竖井，可以增加两个工作面，缩短工期。 关键词：竖井；岩石级别；施工进度；输水隧洞；磨盘山水库 中图分类号：ＴＶ５５４ 文献标识码：Ｂ １ 工程概况 ２竖井施工 磨盘山水库是以为哈尔滨市供水为主，并结合 ２．１ 竖井位置选择及工程布置 下游防洪、灌溉等综合利用的控制性水利枢纽工程， 竖井井口位置根据地形、地质情况，首先要选定 位于拉林河干流上游五常市沙河子镇沈家营村上游 在坚硬的基岩上，避开滑坡体，以保证竖井井身稳 １．８ ｋｍ附近。¨ 定；其次，竖井口要避开挑水沟，以保证竖井口安全。 供水洞穿过右岸山体，进口距坝轴线上游约 供水洞竖井井口定在紧临山体坡脚台地上，地面标 ２００ １３ｑ，隧洞设计全长１３８３．９ ｍ，洞径３．２０ ｍ，桩号为 高Ｈ＝３２３．０ ｍ，竖井轴线与供水洞轴线斜交点里程 ｍ，净空长 ＧＳ０＋０００～ＧＳ１，其中ＧＳ０＋０００～ＧＳ１＋０７３．９为钢 在供水洞１＋０５０处。竖井深度Ｈ＝３２．１×宽＝４．８ ｉｎ×３．６ ｍ。竖井开挖断面为矩形，井口 筋混凝土衬砌；ＧＳ１＋０７３．９～１＋３８３．９段为钢板｝昆 为５６０ ａｍ ｘ６８０ ａｍ，井身为４３０ ｃｍ×５５０ ｃｍ，竖井平 凝土衬砌段，该段洞身大部分地段地质为泥夹块石， 导开挖断面为马蹄形，上总数Ｒ＝１．８ ｒｌｌ的半圆，下 富含水，围岩不稳定，成洞条件很差。洞挖原设计为 部为３６０ ｃｍ ｘ２５０ ａｍ矩形。 圆形，后变更为马蹄形断面，成｝同洞径３．２０ ｍ。地面 ２．２竖井井口施工 高程在３００．００ ｍ～４３０．００ ｍ。 利用挖掘机或推土机推出表层浮土或者松渣， 供水洞施工期间，经黑龙江省地质调查院对供 形成一个施工台阶，在台阶平面上按拟定井口坐标 水洞岩石级别重新进行鉴定，洞内岩石由原ｘＩ级变 放大样。按施工要求，明挖井口，形成５．６ ｍ ｘ 更为ＸＩＩＩ—ＸＩＶ级。岩石级别增加，带来了施工难 ６．８ ｍ ｘ２ ｍ矩形抗，按要求绑扎井口笼式钢筋，笼式 度，开挖速度变慢，直接影响工程进度。为加快供水 钢筋采用ｔｐ２０螺纹钢，间距均为２０ ｃｍ，竖向筋采用 洞施工进度，经现场各方研究决定，在供水洞ＧＳ１＋ （ｐ２０圆钢，同井身护筋同号，竖向筋施工间距２０ｃｍ。 ０６３段增设竖井，可以增加两个工作面，缩短工期。 ［收稿日期］２０１２－＿０１—１４ ［作者简介］崔强（１９８０一），男，黑龙江双城人，工程师。 ２４２－－－・—— 崔强：磨盘山水库输水隧洞竖井施工措施 第１期 井口笼式钢筋形成后，按尺寸浇注竖井锁口圈混凝 ２．６竖井井底抽水措施 土，锁口圈采用Ｃ２０混凝土，浇注尺寸按图示。锁口 竖井井底水源主要有地下渗水和施工用水。在 圈混凝土竖向筋底部要预留≥５０ ｄ长度，做为竖井 竖井底靠风水管设２ ｍ×２ ｍ×１．２ ｍ出碴槽兼集水 护壁筋接头。锁口圈混凝土高度初步定为２ ｍ，其实 井，利用４５ ｋＷ高压泵抽排到洞外。 际高度要按施工地质情况定，锁口圈混凝土基面尽 量置于基岩面上，以防竖井井口下沉，表面要高出地 面２５ ｃｍ，防止地表水或杂物掉入竖井。竖井口根据 周边水流情况，安砌片石混凝土排水沟，形成排水系 洞室开挖采取“短进尺，弱爆破，强支护，早封 闭”１２字方法进行。 ３竖井洞室施工 统，确保洪水不冲涮竖井井口。 ２．３竖井提升设备施工方法 首先在竖井口架立龙门吊，龙门吊骨架采用 ｑ￣１５０钢管焊接，设计尺寸为：１０ ｍ 平＿ｆⅡ ．｝－——————————— 。 图１ 竖井提升设备施工设计简图 竖井提升采用５ ｔ电动定向葫芦，利用２８号工字 钢作横梁，把弃碴从竖井提升后横走到出碴位置，利 用自卸汽车弃碴。 ２．４竖井井身施工 竖井井深３２．１ ｍ，采用全断面竖向开挖，非电起 爆，周边眼采用预裂爆破。￣Ｔ２８凿岩机钻眼，人工 出碴，５ ｔ电动葫芦卷扬机提升。井壁施工ｔｐ２２、Ｌ＝ ３０ ｍ锚杆，设护壁筋‘ｐ２０，竖筋和水平间距１５ ＣＩ＇／１，竖 筋每节长度为１．８ ｍ，上节与下节用电焊连接，护壁 Ｃ２０混凝土厚３５ ｅｍ。竖井护壁混凝土每１．５ ｍ高度 衬砌一组。在竖井一侧设槽钢梯做人行通道。 ２．５竖井井口防洪安全 由于竖井口处山洪冲刷影响带，须沿井口弃碴 场周边浆砌片石挡墙，确保洞口安全，洞口位置高程 高出沟底２ ｍ，并备砂袋防洪使用。 ３．１竖井至进口ＧＳ０＋０００～ＧＳ１＋０７３．９段施工 竖井至进口ＧＳ０＋０００～ＧＳ１＋０７３．９段岩石质 量较好，开挖采用自上而下分层分区阶梯状开挖，对 局部较坚硬岩体和孤石采用人工手持风钻打眼，弱 一＿Ｔ ＿＿｝ 一 爆破解体。分层喷锚支护，分层高度５～８ ｍ，一般情 况下每６ ｍ一级，开挖一级支护一级。 ３．２竖井至出口ＧＳ１＋０７３．９～１＋３８３．９段施工 供水洞ＧＳ１＋０７３．９—１＋３８３．９段岩石由原ｘＩ 级变更为ＸＩＩＩ～ＸＩＶ级。供水洞设计为‘ｐ ３．９ ｍ圆 形，局部地段挂网喷护。如果按设计圆形洞室施工， 对成洞地质条件差的洞室开挖需采取拱架支撑作初 期支护手段，由于圆形断面施工，其支撑腿不能直 立，应力分散，起不到支撑的作用。为此，供水洞竖 井至出口段开挖断面自圆心以下改变为矩形，才能 使拱架支撑腿直立起到支撑的作用，开挖断面上部 成半圆形，开挖半径由１．９５ ｍ增加至２．２ ｍ，预留支 撑拱２０ ｃｍ和５ ｃｍ拱顶沉降值，下部矩形尺寸为 １．９５ ｍ ｘ４．４ ｍ。 该段洞室洞身穿越浅埋沟谷，埋深１５～２０ ｍ不 等，洞顶覆岩体厚度薄，岩石属强风化下限，节理发育， 岩层破碎，地表有３—５ ｍ富含水透水层，洞室开挖后 裂隙水丰富，为减少爆破震动，缩短初期支护时间，洞 室采用上下半断面微台阶施工方法，即：圆心以上到 拱顶为上半断面，开挖高度２．２ ｍ，开挖底宽度４．４ ｍ， 呈半径２．２ ｍ的半圆形，下半断面开挖高度１．９５ ｍ，宽 ４．４ ｍ呈矩形，上下半断面台阶相距３～５ ｍ。 ３．２．１上半断面施工 上半断面施工必须遵循“短进尺，弱爆破，强支 护，早封闭”原则施工，其施工流程为：超前锚杆一开 挖一架支撑拱一连接钢筋一喷护混凝土。 １）超前锚杆施工。在格栅拱拱背，沿径向５～ ．．．．——２４３．．．．—— ２０１３年第１期 （第４１卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．１．２０１３ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４１） １０。外插角施工超前锚杆，超前锚杆采用‘ｐ２２，Ｌ＝ ２．５ ｍ螺纹钢施工，环向拱顶９０。园弧间距０、２５ ｍ， 其余园弧间距０．５ １ＴＩ，每循环施工锚杆２２根。 作面，具体步骤为： １）首先完成供水洞洞身回填灌浆、固结灌浆、接 触灌浆、钢板防腐、混凝土模板拆除、洞身修补、清渣 ２）开挖。上半断面开挖采用手持风钻钻眼，周 的工作。 边眼光面爆破，每次开挖进尺≤１．２ ｍ。 ２）钢轨铺架，确定轨面标高。 ３）钢护筒吊装：钢护筒分为３节，每节长１．５ ｉｎ， ３）格栅支撑拱施工。格栅支撑拱采用７５ 工字 钢加工或者用‘ｐ２２螺纹钢筋制成格栅花拱，纵向间 在洞内进行焊接，与钢筋混凝土连接处采用木模 隔０．８ ｍ设一榀，每榀拱架由３段拼装而成，每段拱 封堵。 架长２．４ １ＴＩ，每段拱架两端用Ｈ＝８ｍｍ厚钢板加工成 ４）钢筋制安：钢筋为双层 ２０的螺纹钢，间距 连接板，用４组‘ｐ１６螺栓连接，每一榀格栅拱架按施 工规范要求架立后，两边各设两根‘ｐ２２，Ｌ＝２．５ ｍ锁 脚锚杆固定，格栅拱沿周边间隔０．５ ＩＴＩ设纵向连接 筋，连接筋采用Ｗ２２螺纹钢焊接，每两榀格栅拱为一 组，喷护Ｃ２０混凝士２０ ｃｍ厚封闭，再施工下一开挖 循环。 ４）出碴。由于上半断面空问小，施工工序繁杂， 只宜采用人工出碴到下半断面。 ３．２．２下半断面施工 下半断面施工工艺流程为开挖一出碴一架立支 撑腿一喷护混凝土。 １）开挖。下半断面开挖掌子面，距上半断面开 挖掌子面距离３～５ ＩＴＩ为宜，以利于上半断面人工出 碴。下半断面开挖采用手持风钻钻眼，周边眼光面 爆破，每次进尺≤２ ｍ。 ２）出碴。下半断面前５０ ＩＴＩ出碴采用装载机直接 出碴，开挖５０ ｎｌ后采用跟头式扒碴机配２．５ ｔ自卸车 出碴。 ３）架立拱架支撑腿施工。下半断面开挖出碴后 立即施工格栅拱支撑腿，支撑腿长２．２ ＩＴＩ，上部设 ＝８ ｍｍ厚钢板连接板，下部焊接Ｈ＝１０ ｍｍ厚钢板 作支撑板，以提高整个支撑拱承载力，每榀支撑腿施 工两根‘ｐ２２，Ｌ＝２．５ ｍ螺纹钢筋作锁脚锚杆。 ４）喷护混凝土施工。喷护混凝土采用潮喷机， 喷护Ｃ２０混凝土，喷护厚度２０ ｃｍ。 ４竖井回填封堵施工 考虑竖井作为供水洞洞身回填灌浆、固结灌浆、 接触灌浆、钢板防腐、混凝土模板拆除的施工人员、 施工材料进出口，留６．１ ＩＴＩ钢筋混凝土不浇筑作为工 ３８ ｃｍ；环向筋间距２０ ａｍ，分为两个半圆，待每节钢 护筒定位后进行钢筋制安。 ５）混凝土浇篥：混凝土标号为Ｃ２５，边墙厚 ８０ ｃｎｌ，拱顶中心厚２４５ ｃｍ，由竖井进料一次性浇纂； 在浇纂混凝土前，预埋２根 ４０的钢管且高出混凝 土顶面１５ ｃｍ作为排水用。 ６）竖井回填：待混凝土强度达到９０％以后开始 回填，回填前为减小填料对混凝土的冲击力，在距混 凝土拱顶１００ Ｃｎｌ处加一排钢轨（１６ ｋｇ／ｍ），横向长 ４４０ｃｍ，与井壁锚杆焊接；纵向间距１００ ｃｍ。首先采 用人工回填２００ ａｍ厚黏土，然后再回填隧道弃渣。 竖井混凝土回填断面图见图２。 Ｌ ４ ４ 图２竖井混凝土回填断面图 参考文献： ［１］黑龙江省水利水电勘测设计研究院．哈尔滨市磨盘山水 库初步设计报告［Ｒ］．哈尔滨：黑龙江省水利水电勘测设 计研究院，２００５． ［２］肖青春．某隧洞竖井施工［Ｊ］．西部探矿工程，２０１０ （１１）：１９９—２０２．