某水電站閘門井開挖支護技術

李璽

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

1 工程概況

某水電站下水庫泄洪放空洞布置在右岸，由導流洞改建而成。閘門井段位于樁號泄0+165.5-0+186.5 范圍內，高程為EL668.5 m-EL720.0 m，對應地表為山梁脊部。泄洪放空洞閘門豎井開挖高43.50 m（EL676.50 m～EL720.00 m），為矩形豎井結構，斷面尺寸17.70 m×7.70 m，其中EL720.0～EL714.0 段圍巖類別為Ⅳ類；EL714.0～EL699.0 段圍巖類別為Ⅲ類；EL699.0～EL682.5 段圍巖類別為Ⅱ類；井底漸變段EL682.5～EL676.50 圍巖類別為Ⅱ類。支護采用錨桿Φ25，梅花型布置，間排距3 m，長4.50 m，入巖4 m。噴混凝土厚10 cm，掛鋼筋網φ8@20 cm×20 cm。

2 施工布置及輔助設施

豎井施工作業之前，對豎井周圍進行布置?？諌簷C房、材料棚、值班房等，并在值班房設置登記室，對井內的施工作業人員及設備進行實時記錄，并要求所有人員進出豎井必須先行登記。沿豎井鎖口混凝土外側布置一道防護欄桿，欄桿結構見《臨邊安全防護欄桿結構圖》。

2.1 道路布置

上壩道路及閘井明挖已形成通暢道路，施工設備可直接到達閘門井工作面，施工道路為：右岸上壩道路通過L2 路壩肩段、右岸沿河道路、L2道路與場外道路相接，交通條件良好。

閘門井下部出渣線路：閘門井施工主要通過溜渣井將爆破的石渣溜至泄洪放空洞閘門井底部平洞段，通過平洞段出渣至暫存料場（道路冰凍條件下可堆存到出口明渠外側，待天氣條件允許時，集中出渣）。

目前已進入冬期施工，為保證行車安全，采取雪后人工配合反鏟及時清理積雪，避免道路凍冰，若結冰，采用反鏟配合裝載機除冰，必要時融雪劑，以確保道路的通行安全。

2.2 施工用風

閘門井擴挖周邊光面爆破孔主要采用手風鉆鉆孔，施工供風在閘門井平臺施工布置一臺21 m3/min 電動空壓機，設置儲氣罐以保證風量和風壓的穩定，空壓機和儲氣罐之間設置鋼管，儲氣罐與作用面之間供風管采用膠管。管路敷設應考慮不妨礙后續工序施工和交通運輸，并做好防炮措施。

供風站布置在閘門井平臺右側，放置空壓機的地面要硬化，空壓機建立專用設備房，管路外側纏繞保溫材料，保溫材料采用發泡泡沫保溫材料包裹，供風管路井口向下布置在巖壁上，采用膠管供風。

導井鉆孔以及擴挖主爆孔鉆孔所用的履帶式潛孔鉆為成套設備，鉆機自帶油動空壓機，通過膠管供風。

2.3 施工用水

閘門井施工主要在冬季寒冷條件下施工，負溫天氣下供水需要采用嚴格的保溫措施，為防止供水管路結冰，施工供水采用隨抽隨用，集中時間抽水，采用2 英寸水泵將河水引至閘井平臺布置的兩個水箱內，利用水箱在井口平臺儲存。供水管路采用DN30 塑料管，每次抽水后，安排專門人員將管路內水放空，將水泵從抽水點的水源內提出來，防止將管路凍壞或堵塞。

過程中施工用水主要采用熱水，在鐵水箱底部采用煤炭加熱，水箱布置與閘門井保溫蓋距離5 m以上。水箱向作業面供水同樣采用DN30 塑料管，水箱規格為：1 個22 m3和10 m3鐵水箱。

2.4 施工用電

施工用電主要采用發電機發電，主要21 m3/min 空壓機供電，照明線路，注漿機用電、熱風機用電、電焊機、噴錨機等，在閘井平臺布置一臺300 kW 和一臺50 kW 發電機，設置低壓開關柜，施工設備用電由此接出。閘井平臺各布置2個防震投光燈ZY8310 以供施工，為防止施工中突然停電，施工人員配置12～24 V手提應急燈。

2.5 通訊

豎井擴挖時，井上井下的通訊通過對講機進行聯系，現場配對講機10部。

3 閘門井開挖支護施工

3.1 閘門井施工規劃

泄洪放空洞閘門井施工，在下部平洞開挖結束后進行，豎井采用先貫通導井，后全段面自上而下（正井）擴挖的施工方法。

導井施工采用深孔爆破法，在上部（EL717.00 m 平臺）將孔深40.50 m的豎井導井爆破孔全部鉆孔完成，然后自下而上分段后退爆破成井，最終形成直徑3 m的溜渣導井。豎井擴挖在溜渣導井形成后開始，自上而下（正井法）分層進行爆破開挖，3 m一個作業循環，翻渣采用50 t吊車將反鏟（PC120型）吊入豎井作業面，利用反鏟將爆破石渣翻入溜渣導井，出渣完成后利用吊車再將反鏟吊至井外，開始支護施工，支護施工時，采用格柵式頂蓋將導井封閉，保證人員在上部施工安全；出渣：采用ZL-50 裝載機在下部平洞段裝渣，裝載機端出洞口后，在泄槽段裝車，自卸汽車拉運至暫存料場。

具體施工工藝流程為：豎井石方明挖（▽720.00 m 平臺修整）→鎖口段3 m開挖（EL717.00 m～EL720.00 m）→鎖口段支護→豎井導井開挖（EL717.00 m～EL676.50 m）→豎井導井擴挖（EL717.00 m～EL676.50 m）→豎井鉆爆擴挖（周邊光面爆破，井底清渣→井身支護，循環施工至井底▽676.50 m高程）。

3.2 支護施工

豎井在開挖施工中，井壁的圍巖穩定是安全施工的關鍵。圍巖由于地質構造運動及自然風化等原因，本身節理切割，裂隙發育的現象較為普遍，加上爆破振動破壞，井壁圍巖有可能成為不穩定巖體。因此，豎井施工過程中，應對豎井井壁進行及時支護施工，每1 個擴挖爆破循環后，應立即進行系統支護以確保施工安全。

對于裂隙面較大、存在斷層、巖石條件較大的情況，立即聯系業主、監理、設計溝通是否增加隨機錨桿，保證開挖支護的安全。

3.3 錨桿施工

錨桿注漿采用“先注漿后插錨桿”的程序，采用YT-28型手風鉆鉆孔，GZJB型液壓雙液注漿泵注漿。

3.3.1 材料

錨桿施工材料主要有：水泥、砂、水泥砂漿。

3.3.2 錨桿施工程序

錨桿施工程序為：測量定孔位→鉆孔→清洗鉆孔→注漿→錨桿插入→孔口固定→孔口處理→檢測。

3.3.3 錨桿施工方法

3.3.3.1 測量定孔位根據施工圖布置的鉆孔位置進行孔位測量定位，由技術人員和鉆工配合完成，按設計孔位用紅漆標出。3.3.3.2 鉆孔

①采用手風鉆鉆孔。其孔位誤差、孔深誤差、鉆孔偏差角度等按規范要求進行控制。②錨桿孔按施工圖紙布置的鉆孔位置進行，其孔位偏差應不大于100 mm，孔深偏差值不大于50 mm。③鉆孔結束后，要進行清洗鉆孔，將孔壁清理干凈后方可進入下一道工序。

3.3.3.3 錨桿的注漿

①錨桿注漿的水泥砂漿配合比，水泥：砂，1：1～1：2（重量比）；水泥：水，1：0.38～1：0.45；在規定的范圍內通過試驗選定。②采用GZJB型液壓雙液注漿泵注漿，灌漿時，要注意從里往外注漿，直到鉆孔全部灌滿。

3.3.3.4 錨桿安裝

人工配合鉆機將加工好的錨桿插入孔內，必要時用沖擊錘快速壓入。在砂漿凝固前，不得敲擊、碰撞和拉拔錨桿。

3.3.3.5 質量檢查

砂漿錨桿注漿密實性檢測：單項或單元工程的整體抽檢率宜不低于錨桿總數的10%，重要部位或重要功能的錨桿宜全部檢測。錨桿注漿密實度應滿足現行規范的要求。

3.4 掛網支護

鋼筋網采用φ8 圓鋼，間、排距均為200 mm；鋼筋在材料堆放場內調直，為便于運輸，將鋼筋切斷，切斷長度不宜小于5 m，吊車向閘門井施工作業面運輸，施工現場進行安裝，鋼筋網沿巖面鋪設，留出保護層，用焊接法把鋼筋網與錨桿連接在一起。

3.4.1 掛網施工工序

掛網施工工序為：網片加工→掛網錨筋孔鉆孔→安裝錨筋→網片安裝→下一道工序。

3.4.2 持網支護施工

①在指定部位進行噴射混凝土前布設鋼筋網，鋼筋網的間距為200 mm×200 mm，鋼筋采用直徑為φ8 mm。②鋼筋現場加工。③為避免噴射混凝土過程中鋼筋網松動移動，采用短錨筋或已有錨桿焊接固定鋼筋網。

3.5 噴混凝土施工

初期支護噴射混凝土設計厚10 cm，設計強度為C20，噴射混凝土配合比的設計應滿足：強度符合設計要求、不發生管路堵塞、能向上噴射至設計厚度的要求。

3.5.1 施工機具

混凝土原料采用JSZ350 拌和機進行拌和，噴混凝土采用GSP-D干濕兩用混凝土噴射機進行，采用干噴法，施工供風用閘門井平臺的21 m3電動空壓機提供。空壓機及拌和機均搭設保溫棚。

3.5.2 噴射混凝土施工

為利于噴射混凝土與巖面之間的粘結，噴射混凝土施工前，用高壓風將作業面的泥土、粉塵及浮渣等清理干凈，坡面清理經驗收合格后進行噴射混凝土施工。

混凝土拌合、運輸、噴射：①噴射混凝土料在保溫棚內拌制干料，按設計配比配料、拌料。②噴射施工應自下而上分段進行，噴射機人工將干拌料投入進料斗，并加入水泥用量4%的速凝劑，持續投料，連續噴射。③噴混凝土采用干噴法，運輸至施工現場，噴頭與受噴面應盡量垂直，距離控制在約0.80 m，分層完成噴射混凝土，每一噴層噴4～5 cm 厚。④噴射分層和間歇時間：混凝土分層噴射時，后一層噴射應在前一層混凝土終凝后進行，但也不宜間隔過久。若終凝1—2 h 后再進行噴射，應用風水清洗混凝土表面，以利層間結合。

3.5.3 養護

混凝土噴射完成后須保證豎井內溫度≥5 ℃，防止混凝土受凍影響后期強度。利用布置的熱風機持續對封閉的豎井進行加熱，保證豎井溫度滿足規范要求。

4 安全保證措施

4.1 井口防護安全措施

①鎖口確保圍巖穩定。采用在井口結構支護線外設置現澆混凝土進行豎井鎖口。②上井口周圍設置不低于1.20 m的圍欄，并設置30 cm高的踢腳板，對井口周邊進行封閉，以防止雜物掉入井內。③上井口設專人24 h 監護，同時設置施工警示牌或隔離帶，與施工無關人員不得靠近井口周邊施工區。④開挖面與支護面的距離小于3 m，以確保圍巖穩定。⑤豎井施工盡可能避免立體作業。

4.2 開挖施工安全措施

①開挖導井和擴挖時，應及時出渣，不應使石渣堆積致使下井口被堵塞。②一旦發生堵進，首先應查清堵塞段距下井口的高度，采取安全可靠的措施進行疏通。施工人員不得從豎井下部進入堵塞段工作面處理堵井。③扒渣人員必須系好安全帶或安全繩防止墜落；施工人員必須佩戴安全防護用品，照明充分。④對未支護的圍巖要每天進行檢查清橇；擴挖應控制爆巖塊度，以防下渣時堵井，井下出渣時，必須將導井口封閉。⑤貫通前的幾排炮的施工方式，應根據專門的安全措施進行施工，最后的一排炮循環應留渣支撐巖壁，以確保作業人員的安全。⑥下序鉆孔作業前要對未支護段井壁圍巖進行檢查和安全處理，經檢查確認安全后，用防護蓋對導井口進行封閉，同時對上部井口進行封閉后，才能進行鉆孔施工；鉆孔、裝藥結束后，實施起爆作業前，將導井防護珊拆除并運至安全部位。

5 結語

文章以某水電站為例對閘門井開挖支護施工進行詳細分析，施工過程嚴格按照施工程序進行，保證施工材料質量、嚴格施工安全保證措施，保證閘門井開挖支護施工質量。開挖結束后，開挖質量得到業主、設計和監理一致好評，為以后在閘門井開挖支護施工積累了新的施工經驗。