引子渡水电站调压井施工

引子渡水电站调压井施工石芭穗著1工程概况引子渡水电站位于贵州省织锦县与平坝县交界，为国家“西电东送”工程首批开工发电项目之一，装机容量3×120MW，调压井位于引子渡水电站引水发电洞上平段和压力钢管段之间，调压井深109.424m，井顶部高程为EL1140.5，井底高程为EL1031.076。调压井开挖直径以EL1080.0m为界线，EL1080.0以下开挖直径为20.5m。EL1080.0以上开挖直径为20.1m，砼衬砌完成后直径为18.5m。调压井底部有一阻抗孔，砼板厚2m，阻抗孔过水直径为6.5m。顶部锁口砼高出地面1m。进场公路从调压井井口附近通过，底部通过施工支洞、引水隧洞下游工作面可直达调压井底部。施工支洞和进场公路相连，交通便利。调压井主要工程量表项目名称单位工程量备注土石方明挖m32700石方井挖万m33.535喷砼m3697.12C20，δ=10cm锚杆（φ25）根1120L=5m砼衬砌m36197钢筋制安t721固结灌浆m21002施工方案选择引子渡水电站最大的特点就是工期短，引水发电系统总工期为27个月。调压井在今后压力钢管施工中还要作为压力钢管吊运的通道，施工工期更紧。为在确保质量、安全、进度的前提下调压井能尽快完工，为后续工作提供有利的工作条件，经认真研究，决定调压井开挖采用导井法施工，导井采用反井钻机钻孔之后扩孔形成；砼衬砌采用滑模施工，为解决滑模施工中钢筋安装跟不上滑模滑升的问题，决定采用钢筋热墩粗直螺纹形式连接；滑模施工后的工作盘经过改进作为灌浆工作盘，以减少施工投资及节省工期。3施工布置利用场区现有道路直接延伸至调压井井口，底部利用进厂公路、施工支洞作为交通道路。在调压井井口附近布置2台20m3 移动式空压机供风。主要供开挖时手风钻、喷锚机等设备用风。主管采用3″钢管，支管采用2″胶管。固结灌浆时采用一台20m3移动空压机，将空压机直接拖到调压井井口。施工用水从业主提供的供水系统引接，在调压井井口下游边坡上设置一个3m3的水池。供电从业主提供的供电线路上接取使用。配电盘放在调压井附近，调压井开挖下去以后将配电盘移到调压井井口。调压井井口采用3盏1000W的碘钨灯照明，井内也考虑采用1000W的碘钨灯进行照明，每10米布置一个，掌子面附近布置2～3个。由于调压井导井与施工支洞贯通，形成通风井，不需再配置通风排烟设备。在调压井井口周围设置截水沟及集水井，以防止地表水溜入井内，在雨季搭设防雨棚。拌和站利用进水口拌和站，砼由砼搅拌车运输，通过进场公路到调压井井口卸料。进水口拌和站检修时购买商品砼。固结灌浆制浆站布置于调压井井口。井口与施工现场采用对讲机联系，以保证作业的顺利和安全进行。4调压井施工4.1调压井开挖调压井开挖顺序为调压井明挖→导井开挖→全断面扩挖导井开挖调压井导井开挖前先进行调压井上部位的土石方明挖施工，在明挖结束后，进行调压井导井开挖施工。导井开挖先采用LBM—200型反井钻在调压井中心自上而下钻一个直径为213mm的导向孔到调压井底部，之后在调压井底部将钻头换成牙轮钻头，自下而上将钻孔扩成直径1.4m的圆形导井，再采用人工吊篮法自下而上用手风钻钻孔爆破，将导井直径扩大到4m，作为调压井全断面扩挖时的出碴井。全断面扩挖导井贯通后，进行调压井全断面扩挖施工。全断面扩挖自上而下进行，手风钻钻孔，火雷管起爆，非电塑料毫秒导爆管雷管实现微差爆破。爆破分2个台阶，台阶宽度分别为5m和3.5m左右，台阶高度相差6m，采用预裂爆破减小爆破振动对围岩的影响。上80m段孔深4m，下部孔深逐渐减小到2-3m ，以减小爆破振动对下部围岩的影响。全断面扩挖8m深后进行调压井开挖锁口施工，锁口完成后再继续向下扩挖。施工人员通过搭设在调压井边壁的螺旋形钢梯上下，设备、材料吊运用卷扬机吊篮吊运。出碴导井开挖时的石碴凭自重落到调压井底部，经施工支洞利用装载机和20T自卸汽车运出。全断面扩挖的石碴用人工扒碴，经导井溜至调压井底部，然后经施工支洞利用装载机和20T自卸汽车运出，弃至指定碴场。支护工程该地区岩层薄、强度低，偶有夹泥、溶洞，对于边壁的稳定极为不利。为保证施工安全，调压井开挖时严格按照新奥法的施工程序组织施工。支护面紧跟爆破作业面，利用脚手架钢管制作简易、可移动的施工平台，作为锚杆、排水孔及喷砼施工的平台，每茬炮扒碴完毕后即进行支护。这样既减少了搭架子工作量，又节约了工期、减少了工程投资。4.2调压井砼衬砌滑模结构调压井采用液压调平内爬式滑升模板。为便于加工，提高复用率，有足够的强度、刚度，整个滑模设计为钢结构。滑模装置主要由模板、围圈、操作盘，提升架、辅助盘、支撑杆（俗称“爬杆”），液压系统等几部分构成。滑模结构示意图在保证质量的前提下，为降低成本，滑模模板采用P3015普通模板组成，为脱模方便，模板按一定锥度设计，上口直径大于设计井径2cm。围圈主要用来支撑和加固模板，使其形成一个圆筒形整体。围圈采用上、下两道，上围圈距模板上口30cm，下围圈上面距模板下口45cm，上、下两道围圈间距75cm，围圈与模板的连接采用L50×50×5短角钢（20cm）相联，角钢一端打φ12.5mm孔，与模板竖筋上的孔用M12×50螺栓相联，另一端与围圈焊接，围圈支于提升架的横担上。提升架是滑升模板与工作盘的联系构件，主要用与支撑模板、围圈、滑模工作盘，并且通过安装于其顶部的千斤顶支撑在支撑杆（爬杆）上，整个滑模荷载将通过提升架传递给支撑杆。根据经验，选用“F”型提升架，用单根16#槽钢作立柱，并根据荷载，摩擦力，按偏心受拉构件进行验算。 操作盘（工作盘）是滑模的主要受力构件之一，也是滑模施工的主要工作场地。各构件除满足强度要求外，还应有足够的刚度。操作盘支撑于提升架的主体竖杆上，通过提升架与模板连接成一体，并对模板起着横向支撑作用。为了保证安全节省材料，减轻结构自重，采用轻型桁架梁辐射结构，中间与直径4m，高3m的鼓圈相连，桁架之提升架端以φ25mm圆钢与鼓圈下部相连，形成鼓型结构。为增加桁架的整体稳定性，用∠75×75×8角钢以同心圆的形式在桁架上、下各加固4圈加强筋，盘面铺板采用δ=50mm木板，盘面必须保持平整。为便于施工人员随时检查脱模后的砼质量，及时修补砼局部缺陷，扒出预埋件，以及及时对砼表面进行洒水养护，操作盘下方约2.7m处悬挂一辅助盘。辅助盘设计为环行，栈道式，盘宽1.0m，两边设护栏，以φ25圆钢悬吊于桁架梁和提升架下。支撑杆的下段埋在砼井壁内，上段穿过液压千斤顶的通心孔，承受整个滑模荷载，将其传递给井壁，并作为井壁竖筋的一部分存留在井壁内。液压系统由19台HM-100型滑模液压滑模千斤顶、高、低压油管及附件组成，组装前检查管路通畅，耐压符合要求，无漏油等情况。钢筋施工滑模施工的特点是钢筋绑扎、砼浇筑、模板滑升平行作业，连续进行，互相适应。调压井竖向钢筋为φ12圆钢，采用绑扎连接；环向钢筋为φ28螺纹钢，不允许绑扎连接。为解决滑模施工中φ28钢筋焊接安装速度跟不上滑模滑升需要的问题，环向钢筋采用钢筋镦粗直螺纹形式连接，解决了钢筋安装速度较慢的问题。滑模一边滑升一边安装钢筋，竖向钢筋按照下料长度错开接头正常安装，水平钢筋安装超前砼面0.5m。砼施工在调压井顶部设一1500mm×1200mm的钢桁架梁，做注浆工作盘悬吊梁及安装固定中心线，安装导向轮，悬挂下料管之用。梁上分别设拔杆和挂吊篮，材料、设备由卷扬机通过拔杆吊运，人员由吊篮上下。砼入仓由ф159钢管做成的溜管及铁皮溜桶入仓。为避免高度过高造成砼分离，在溜管和溜桶间设管状缓冲器。砼浇筑前自上而下用清水冲净井壁上的粉尘，拆除开挖施工时留下的螺旋形钢梯。阻抗孔板及其上部的倒角采用p3015钢模板及木模板立模浇筑，上部井桶采用滑模浇筑。滑模施工严格遵守分层分片对称浇筑砼，每层砼厚度宜为30cm，与模板上口平时进行滑升。砼振捣采用插入式振捣器，经常变换振捣方向，避免直接震动钢筋、爬杆及模板，振捣棒插入深度不得超过下层砼内5cm。滑升前该层砼必须振捣完毕，滑升后再进行下一层砼的下料、平仓、振捣，不得滑升后再振捣。模板滑升时禁止振捣。 砼初次浇筑和模板初次滑升按以下步骤进行：第一次浇筑10cm厚减半骨料的砼，接着按分层厚度30cm浇筑2层，厚度达到70cm时，开始滑升3~5cm，检查脱模的砼是否合适。第四层浇筑后滑升5cm，继续浇筑第五层又滑升10~15cm，第六层浇筑后滑升20cm，若无异常现象，便可进行正常浇筑与正常滑升。滑模的初次滑升要缓慢进行，在此过程中对液压装置、模板结构以及有关设施在负载条件下作全面的检查，发现问题及时处理，待一切正常后方可进行正常滑升。施工转入正常滑升后，保持连续施工，并根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑厚度。调压井施工按正常滑升每次间隔时间1小时，控制滑升15cm。日滑升高度控制在3~3.6m。滑升过程中，设专人观察和分析砼表面情况，确定合适的滑升速度。滑升过程中有专人检查千斤顶上升情况，观察爬杆上的压痕和受力状态是否正常，检查井筒中心线和滑模操作盘的水平度。当砼脱模后即进行砼表面修整及砼养护工作。砼表面修整在滑模辅助盘上进行，一般用抹子在砼表面做原浆压平或修补，如表面平整亦可不做休整。在滑模辅助盘上设洒水管喷水对井壁进行养护。4.3灌浆施工调压井砼衬砌完毕后将滑模工作盘适当改造，作为调压井固结灌浆的工作盘。工作盘的升降由卷扬机完成。人员上下仍由滑模施工时的吊篮运送。在调压井底部挖一直径为1.5m、深为1.0m的集水坑，将污水集中起来，用污水泵将污水抽出洞外集中排泄。对于井壁残留的浆液污痕、底板沉淀的积渣、淤泥，配备专门人员定期进行清理。制浆站布设在井口处，向井内供浆。设备为1台ZJ-400型高速搅拌机。在制浆站旁边用杉杆搭设了一个能承受30t水泥的储料台存放水泥。钻孔采用4台手风钻钻孔，灌浆采用1台JJS-2B型搅拌槽，1台SGB6-10型灌浆泵，直接对灌浆孔进行施灌。手风钻及JJS-2B型搅拌槽、SGB-10型灌浆泵均放在工作盘上。灌浆施工固结灌浆孔采取环间分序、环内加密的方法分两个次序施工，Ⅰ、Ⅱ序孔间隔布置，呈梅花型。固结灌浆钻孔在预留的灌浆管中钻进进行施工，孔深深入围岩5m，排距3.0ｍ，每断面12孔，钻孔垂直于井壁。一序孔施工自下而上进行，一序孔施工完毕后自上而下进行二序孔施工。二序孔施工完毕后进行自下而上进行检查孔施工。检查合格后把设备吊出，将工作盘放到调压井底部拆除。 钻孔按照固结灌浆的顺序进行钻孔，边打边灌。该环固结孔施工完毕后将工作盘提升，进行下一环施工。固结灌浆孔单孔钻进结束后进行钻孔冲洗，灌浆前采用压力水冲净孔内的岩粉、杂质，直至回水澄清10min后结束，冲洗压力为该孔段最大灌浆压力的80%但不超过1.0MPa；冲洗后按总孔数的5%进行简易压水试验，压力为0.3MPa。灌浆采用孔口封闭纯压式灌浆法，单孔灌浆。灌浆前设置岩体及砼抬动变位监测孔，在灌浆过程中进行观测和记录，每5～10min读数一次。如果岩体变位大于2mm、砼变位大于0.5mm时，立即降低灌浆压力，直至岩体和砼的变形在上述范围之内。灌浆压力为0.5Mpa。浆液起始水灰比采用0.8：1，依次为0.7：1、0.6：1三个比级，当某一比级水灰比的注入量已达300L时，灌浆压力及注入量均无明显变化时，浆液加浓一级；当注入量大于30L/min时，根据具体情况越级变浆；当灌浆压力保持不变，注入量均匀减小时，或当注入量保持不变，压力均匀上升时，均不得改变水灰比。在规定压力下，注入率小于0.4L/min时，继续灌注30min，灌浆结束。固结灌浆孔在该部位的灌浆结束3d后进行压水试验检查，检查孔的位置由设计和监理根据施工情况现场布设确定，数量不超过灌浆总孔数的5%，采用单点法全孔一段压水，压水压力为0.3MPa。压水检查孔的标准为q≤3Lu，其孔段合格率应在80%以上。其余孔段的透水率值不超过规定值的50%，且不集中为合格。此外灌浆后由第三方检测岩体的静弹性模量，要求灌浆后岩体的静弹性模量不小于15Gpa，断层裂隙地段不小于10Gpa。灌浆孔灌浆和检查孔检查结束后，排除孔内的积水及污物，用“压力灌浆封孔法”封孔，将砼段的钢管用M30砂浆封堵且压实抹平,并且将预埋的钢管用电焊割除。封孔灌浆水灰比为0.5：1，压力为该孔段最大灌浆压力。不良地质段处理在固结灌浆施工中，有6个孔遇到灌浆耗浆量较大的溶洞，施工时采用灌注0.5:1浓浆或砂浆或加入适量外加剂、间歇、待凝等方法进行处理。由于吸浆过大，施工期间报经设计、监理和SD411联营体技术部同意作了暂停处理；之后我方提出了扩大孔径，灌注水泥砂浆处理方案，报经设计、监理和SD411联营体批准，最后达到了灌浆处理效果，满足了工程质量要求。5.质量安全措施(1) 经理部成立后建立建全了质量安全管理体系及质量安全管理制度，明确了经理部领导及各部室的职责。在进行施工设计时同时设计质量安全工作，在安排施工生产任务的同时安排质量安全工作，在总结生产工作的同时总结质量安全工作。(2)各单项施工开工以前，由技术部会同质量安全部对施工单位进行施工技术交底、质量安全要求及措施交底。(3)对入场职工进行入场教育及培训考核，做到不合格人员不上岗。对职工经常进行安全知识宣传教育，加强职工安全意识。(4)按照国家的劳动保护法给现场作业人员配备相应的劳保用具，进入施工区的工作人员必须佩戴安全帽。(5)施工现场设专职安全员及专职质检员，24小时跟班作业，发现不和格现象及时整改，并赋予专职安全员和专职质检员一定的权力。(6)载人、载物的垂直升降系统必须由专人指挥，专人使用，定期检查、维护。特殊工种由持有相应证件的专人施工。(7)严格质量、安全奖罚条例。6结语引子渡水电站引水发电洞调压井2001年5月16日开工，2002年4月12日完工，满足了压力钢管2002年5月利用调压井下钢管的要求，为压力钢管安装提供了有力的时间保证。因施工设计方案得当，管理完善，组织得力，施工过程中未发生一起重伤及重伤以上事故，施工质量优良，受到了业主和监理单位的一致好评。施工中采用了反井钻机、滑模、钢筋热墩粗直螺纹连接、砼缓冲器等新技术、新工艺，并取得了一定的成果。