竖井开挖施工技术及其质量控制

常祖华

（重庆市乾力建筑工程有限公司　重庆市　黔江区　409000）

竖井开挖施工技术及其质量控制

常祖华

（重庆市乾力建筑工程有限公司重庆市黔江区409000）

建筑中最重要的一项建筑，在施工时要对竖井开挖施工技术严格要求，这不仅关系着经济利益也关系着人们的财产安全，人工导井施工方法对井深有一定的限制，深度越深，施工难度越大、安全隐患更多。反井钻机进行竖井及斜井的导井施工进度快、安全性高、操作简便。

水电站；竖井开挖；施工技术；质量控制

引言

近年来随着我国地铁建设的发展，越来越多的城市修建地铁。而地铁深基坑工程因地质不同具有开挖难度大、工期长、费用高及对周围环境的影响大等问题，它已经成为城市建设中一个亟待攻克的难题，面临着大规模水电站能源工程的开发和建设，大量山体开挖是不可避免的。因此，竖井开挖施工技术及其质量控制的研究具有十分重要的意义。

1　竖井开挖施工方案

1.1正井开挖

它是通过手风钻人工凿岩爆破，采用人力装碴，卷扬机提升出碴；把锁口的钢筋混凝土放到开挖线以外，即锁口后的混凝土面与开挖面齐平，并在井口混凝土面设置控制点，竖井扩挖吊线控制开挖体型尺寸，并在井口安装安全防护栏网和起吊设备结构件。它是通过多臂钻机凿岩爆破，采用抓斗提升出碴，可从上而下开挖导井，并且直径可达十几米，但是每次清碴不够干净。

1.2反井开挖

反井钻机成井法已经被广泛应用于许多水电站和矿山的施工中，竖井全风化岩及强风化岩以上地层初期支护采用工25a型钢钢架，间距0.5m+300mm厚网喷混凝土+注浆锚管联合支护，共计18.2m；中风化地层采用工16a型钢钢架，利用反井钻头直接凿成直径为φ1200mm-1600mm的导井；采用泥浆泵将高压洗井液注入钻杆内，再从钻头的排水孔压出，将石碴从钻杆与孔壁间的环行空间排至排碴槽。导孔贯通后在下平洞将导孔钻头卸下，并安装扩孔钻头，再由下向上扩孔。扩孔时的石碴经过冷却水的冲刷和自重坠落到下平洞。它主要通过爬罐从下往上钻爆成井，采用平洞机械装运爆碴，成井快，出碴时间短。

2　竖井扩挖施工技术

2.1竖井开挖机具

竖井开挖造孔适合采用向上式钻机，吊笼内需要两人操作，并且笼内要配备通讯设备与低压照明电源。平面扩挖，要下小型设备倒渣，井下有设备，占地方，且要保护设备不被砸坏，就不能全断面一次扩挖、一次喷护。每一层都分成两次钻爆，无形中增加工序，降低效率。每层都可以全断面深孔错数台一次性扩挖、一次性喷护。炮渣充分利用地形绝大部分自然溜入导井，工作效率高、爆破效果好，生产成本低，在100m2左右的竖井扩挖断面上，广泛采用这一扩挖方式。吊笼仅仅作为钻爆施工时的作业平台，为避免爆碴飞落时损坏或者掩埋吊笼，在爆破时需要将吊笼移出竖井。

图1　

2.2竖井扩挖施工

钻机开钻以后孔内的偏差无法检测和控制，只能依靠经验，不同的围岩类别采用不同的主副泵工作压力和转速，严格控制钻进速度；同时适时地掏槽孔与周边孔的偏差不能超过50mm，其它炮孔的孔位偏差不能超过100mm。为减少钻孔工作面的清碴工作量和方便爆破石碴直接落入到引水隧洞，钻孔的工作面要保持为35°左右的斜面。深孔爆破也不破坏围岩的自身稳定能力，对竖井自身稳定承载及安全支护工作非常有利，在100m2左右的竖井扩挖断面上，应首选溜斗形状错数台扩挖方式为最佳。将传爆线引到井口的安全距离内，用火雷管点火引爆；爆破后可以通过采用手风钻的供风管进行纯压式临时通风散烟，为减少洞内的烟尘，爆破后可以采取洒水降尘措施；通过增加中部施工支洞就很好的解决了钻进深度不足的问题，并且增加施工支洞所增加的额外费用与新购进口设备要经济很多。通过人工爆破扩挖虽然开挖速度不如一次性成型好，但成本要比采购新设备低很多。

2.3扩挖循环作业

钻通以后测得实际的偏斜率为1.03%，略大于允许偏差1%，但是通过计算在这种情况下，导孔的边壁和竖井边壁基本重合，没有超出竖井设计开挖断面，认为导孔质量合格，可以进行反钻扩孔。土方开挖前必须严格按工程监测的要求进行，并做好各种不同类型的监测点布置，做好资料的收集工作。坑内的管线结合施工做好拆改或悬吊方案。光爆处理井壁打注浆插筋，就满足了竖井工程的安全。但光爆残留半孔壁上有裂纹，或进行过二次欠挖处理。就破坏了表层围岩的自身稳定，应薄喷混土3～5cm，防止岩碴散落伤人。

2.4反井钻机导井法

反井钻机导井法主要利用反井钻机钻进原理：由电机带动液压马达，利用液压动力将扭矩传递给钻具系统，带动钻具旋转，并向上、下升降，采用镰齿盘形滚刀破岩，滚刀在钻压的作用下沿井底滚动，从而对岩石产生冲击，挤压和剪切作用，使其破碎。导孔施工时排碴：采用泥浆泵将高压洗井液注入钻杆内，再从钻头的排水孔压出，将石碴从钻杆与孔壁间的环行空间排至排碴槽。导孔贯通后在下平洞将导孔钻头卸下，并安装扩孔钻头，再由下向上扩孔。扩孔时的石碴经过冷却水的冲刷和自重坠落到下平洞。

反井钻机导井法施工由于不需要爆破、钻进速度快、效率高、比其它施工方法工期缩短很多，且施工人员不需留在井内施工，安全性较好等特点。结合本工程的实际情况：①工程工期相对比较紧张；②本工程为竖井深度大；③业主建议使用反井钻机导井法进行施工。最后确定本工程使用反井钻机导井法施工。

3　质量保证措施

3.1工程测量质量控制措施

（1）施工准备完成后，用全站仪测量放样，确定竖井位置。人工配合挖机开挖锁口到设计深度后，及时封闭开挖井壁、绑扎锁口段钢筋、支设模板浇筑混凝土。高程1512-竖井底部采用重锤法控制竖井中心线。测量作业由富有经验的专业人员进行测量放线、复测。

（2）竖井开挖放样以轴线控制，每次爆破后进行开挖掘进细部放样，掌子面上除标定中心，开挖轮廊线。竖井施工循环进尺为不超过1榀钢架的距离，每开挖一个循环就必须进行支护，确保施工安全。施工竖井底设置集水坑和料斗坑，作为左右线洞内渗水的蓄积处和作为料斗的起落处。

（3）竖井开挖结束后，竖井自上而下开挖，并及时进行初期支护，及时按照设计施作支撑，开挖到底后及时进行封底混凝土施工。

3.2开挖爆破质量控制措施

（1）严格按照招标技术规范、设计图纸、通知和监理工程师的指示进行施工；

（2）对参与爆破的有关人员，必须持证上岗；

（3）在钻爆过程中，断层破碎带除常规的缩短进尺，控制装药量外，关键在于合理的设计周边眼部位的钻眼、装药参数和装药结构，尽可能维护开挖轮廓线以外围岩的原始状态；

（4）必须严格地进行控制爆破实验和监测，优化各项具体参数，确保开挖质量和被保护对象的安全；

（5）根据不同被保护对象的具体特性，保护围岩的自身稳定，要从开挖过程做起。钻爆过程不破坏围岩的自身稳定，是竖井安全支护的关键所在，也是竖井工程安全的关键所在。最好按照设计尺寸开挖和支护，避免额外开挖增大断面引起不安全因素和产生额外的费用。在竖井的开挖中切忌一开始就抢进度，应该在中、下部地质条件好时靠抓施工组织与管理抢进度。

4　结束语

施工技术人员从开挖到支护再到洞内观测及特殊地质围岩较差洞段的处理，编制合理的施工方案及采取有效技术措施，进行了周密的部署及预防，从而很好地保证了施工人员及工程安全。为了保证溢洪道的有效施工，工作人员都在加大努力，不断的改进技术方法，希望能为水电站能按期投入使用创造了有力的条件。

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U453.4

A

1673-0038（2015）41-0041-02

2015-7-24

常祖华（1965-），男，工程师，大专，从事土木工程工作。