通風豎井塌孔處理施工措施探討

□王雷（遼寧省水利廳）

通風豎井塌孔處理施工措施探討

□王雷（遼寧省水利廳）

反井鉆機在擴孔施工遇到軟弱夾層或者圍巖破碎地帶時常常會伴隨著塌孔突發事故，發生塌孔一般處理方法是向塌方處灌漿，待圍巖固結后，繼續擴孔，但此種方法由于注漿深度和效果不好控制，導致工期一般比較長。文章介紹某一在建工程在擴孔時距離地表還有10m左右時發生塌孔，針對此塌孔采用放坡開挖+混凝土回填的方式進行施工，此方法便于施工、處理時間短，且混凝土換填地表軟弱巖層后能充分保證豎井成品質量。

塌孔、放坡開挖、回填混凝土

1 工程概況

遼寧某輸水隧洞工程施工五標主要位于遼寧省撫順市清原縣和鐵嶺開原市境內，輸水隧洞長35078.18m，樁號為95+806～130+884.18；為解決施工中通風、出渣等問題，隧洞沿線設4條施工支洞，分別為15#支洞、16#支洞、17#支洞及18#支洞；其中15#～17#支洞之間主洞全長15562.96m，為保障洞內空氣環境，解決各工作面長距離隧洞通風難問題，增設4個通風豎井，利用風室內通風機從地表經豎井引入新鮮風，保證洞內鉆爆施工環境達到要求。各通風豎井與主洞位置關系見圖1。

圖1 通風豎井與主洞位置關系圖

其中3#通風豎井位于16#主洞下游樁號106+000位置，總深度為164m，成洞直徑為2m，地表位于枸乃甸鄉西郊山溝，井口位置位于河灘地內且緊鄰一條長年流水的小河溝；豎井開挖采用反井鉆機成孔，于主洞內采用大車出碴并運碴至棄碴場內。

2 塌孔情況及臨時處理措施

3#通風豎井于2014年10月26日凌晨1：00發生塌孔，塌孔造成地面沉降，沉降面積約1602圓形，沉降深度2m。此時，反擴豎井已完成154m，距離地表僅剩10m左右。塌孔還造成豎井底部風室完全封堵，反井鉆機、泵站及部分鉆桿內陷塌坑，豎井施工被迫暫停。

塌孔后承包人及時上報項目部，由項目經理帶隊立即趕往現場指揮救援，塌孔范圍5m開外和底部風室均設置警戒，并加強照明，設專人24h看守；為避免井身積水后清理底碴存在安全風險，立即配置水泵進行抽水并安排專人24h看守水泵同時底部風室立即開始扒渣[1]，扒出碴量合計約310m3，初步估計，目前井口鉆頭位置已被渣土封堵，鉆桿鉆頭被卡。

3 施工方案及方法

3.1 施工方案選擇

根據現場實際情況，承包人聯合北京中煤礦山工程有限公司相關負責人初步制定兩種施工方案，再從安全、經濟、時間、資源配置等因素綜合確定最終施工方案，初步方案如下,方案一：保持鉆機姿態+地表注漿。固定鉆機，地表注漿固結下部軟巖后，利用鉆機可帶角度施工的特點，斜向上繼續完成剩余部分擴挖成井。方案二：放坡開挖+混凝土回填。先利用地錨或鋼梁固定被卡鉆頭鉆桿，防止其墜落，斷開鉆桿和主機的連接，利用吊車將主機部分移走，之后采用大型挖機放坡開挖，被卡鉆頭松開后用吊車移走鋼梁和鉆桿鉆頭，繼續放坡開挖至成型井口后，采用吊車下放直徑為3m的鋼管（直徑大于井身直徑）密貼成型井口作為混凝土模板，回填混凝土，逐層向上，直至地面。

3.2 方案比選

3.2.1 方案一

優點：避免對坍塌體造成二次擾動，固結注漿后能改善井口圍巖條件。

缺點：施工時間長，工藝復雜，注漿深度和注漿效果難以控制。

3.2.2 方案二

優點：易于實施，能保全設備，混凝土換填地表軟弱巖層，能充分保證豎井成品質量和使用期限。

缺點：深基坑放坡開挖需擴大臨時征地面積，增加抽水力度。

根據現場實際情況，以按照“最安全、最經濟、最快速和最大程度減小損失”的原則，承包人采用第二種方案實施。

3.3 施工方法

按照第二種施工方案，塌孔處理施工順序：底渣積水處理→主機拆除→固定被卡鉆桿鉆頭→放坡開挖→渣土倒運→底座鋼梁及被卡鉆桿鉆頭拆除→吊裝鋼管模板→回填混凝土→逐層滑模回填混凝土→井口防護。

3.3.1 底渣積水處理

采用PC220型挖掘機扒渣，50型裝載機配合自卸汽車出渣，保證井底不封堵和積水，同時增加水泵數量和功率，增大洞內水泵抽排水能力。風室靠主洞端利用渣堆作臨時擋護，防止墜物傷害。

3.3.2 主機拆除

由于鉆桿鉆頭卡死，必須將鉆桿與主機分離，將鉆機反轉，松開與主機連接的鉆桿（若不能松開第一節鉆桿，則必須采用氣焊切割斷開），之后采用70t吊車將主機部分移走，吊車進場前要平整場地以滿足吊車支立的必要條件。

3.3.3 固定被卡鉆桿鉆頭

主機移走后，采用100t汽車吊固定底座鋼梁和被卡鉆桿鉆頭。

3.3.4 放坡開挖

采用PC220型挖掘機先挖出一條探洞，探明鉆頭下部塌體情況（包括范圍、深度等），再按照坍塌體深度和范圍確定放坡開挖范圍，由于該段圍巖無自穩能力并伴有滲水，放坡開挖地面下0～10m應≥1：1，地面下10～15m應≥1：1.50，大面積開挖前，應根據測算完成需擴征的地界，并做好防護措施。

3.3.5 渣土倒運

由于施工場地局限，放坡開挖出的渣土，采用裝載機配合自卸汽車倒運至臨近的16#棄渣場，回填時再返回二次倒運。

3.3.6 底座鋼梁及被卡鉆桿鉆頭拆除

當開挖至被卡鉆桿鉆頭露出后，采用100t吊車將底座鋼梁連同鉆桿鉆頭一起吊出拆裝，開挖過程中，隨時注意鉆頭活動情況，可增加必要的固定措施，防止二次擾動使鉆桿鉆頭墜落。

3.3.7 吊裝鋼管模板

放坡開挖至硬巖段成井井口后，采用70t吊車將直徑的3m，高度≤1.50m的鋼管或混凝土管吊放置于井口，底部采用水泥砂漿密封。

3.3.8 回填混凝土

鋼管模板安裝到位后，采用混凝土罐車從16#洞拌和站運輸C25混凝土至現場，利用長溜槽一次澆注至鋼管模板頂部，采用75kW汽油發電機提供混凝土振搗用電。

3.3.9 逐層滑模回填混凝土

待初次澆注混凝土等強后，在混凝土平臺上支立滑模，按1～1.50m層高控制，逐層將混凝土澆注至地面。

3.3.10 井口防護

為保證地表井口處無物體墜落，于地面以上設置高3m，厚0.20m，C25鋼筋混凝土套管防護，頂部加蓋鋼筋網片封閉，Φ8網眼間距3cm×3cm，同時為避免雨季降水影響，加蓋防雨棚遮擋。

4 安全保證措施

建立健全安全生產保證體系,設立專職安全員,全面落實安全生產制度和規程[2]。

人員必須集中精力，鉆具需要立懸或擺放時，必須牢固墊穩，塌體附近的機械設備加強穩固，操縱崗位不得離人；放坡開挖必須嚴格按照合理的坡比進行開挖，挖掘機要設合理站立平臺；井口操作開始前，必須通知井底作業人員，并在井底風室兩端設置警戒，注意墜物。

5 結語

3#豎井塌孔處理共歷時18d，處理完成后洞內通風效果顯著改善，且豎井結構穩定，未出現二次坍塌。事實證明放坡開挖結合混凝土回填不論是從工期還是從安全、經濟角度考慮均做到了最優。

[1]王克.青山嘴水庫泄洪隧洞豎井施工中塌方處理初探[J].四川水利發電，2008(2)：98-103.

[2]孫西振.旋挖鉆成孔在鉆孔灌注樁中的應用[J].江淮水利科技，2014(2)：46-48.

（責任編輯：韋詩佳）

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2016-05-18