成品料仓竖井群布置及开挖施工方案探究

'成品料仓竖井群布置及开挖施工方案探究【摘要】小湾水电站孔雀沟人工砂石加工系统规模大，且成品仓储量要求调节能力大，本文针对场地狭窄，地形陡竣，地质条件复杂的情况介绍了成品竖井群的布置方案，重点针对成品料仓竖井群的布置特点、施工环境、地质情况等因素，采用了不同的施工工艺进行竖井开挖施工，以确保制约本系统能否提前一年投产最关键的项目——成品料仓竖井群的施工按期完成。开挖施工过程中，在确保成品料仓竖井群的安全及整体稳定的同时，加快施工进度。采用的施工方法主要有反导井施工法、深孔分段爆破导井施工法、导井辐射孔扩挖法。【关键词】成品料仓竖井群；布置特点；导井施工；方案研究一、概述6 成品料仓竖井群布置及开挖施工方案探究【摘要】小湾水电站孔雀沟人工砂石加工系统规模大，且成品仓储量要求调节能力大，本文针对场地狭窄，地形陡竣，地质条件复杂的情况介绍了成品竖井群的布置方案，重点针对成品料仓竖井群的布置特点、施工环境、地质情况等因素，采用了不同的施工工艺进行竖井开挖施工，以确保制约本系统能否提前一年投产最关键的项目——成品料仓竖井群的施工按期完成。开挖施工过程中，在确保成品料仓竖井群的安全及整体稳定的同时，加快施工进度。采用的施工方法主要有反导井施工法、深孔分段爆破导井施工法、导井辐射孔扩挖法。【关键词】成品料仓竖井群；布置特点；导井施工；方案研究一、概述6 小湾水电站孔雀沟石料场开采及左岸砂石料加工系统工程（以下简称左砂系统）承担全部双曲拱坝混凝土和部分水垫塘、坝肩处理混凝土所需砂石料的生产任务，混凝土总量855.53×104m3。成品料仓分碎石仓、粗砂仓、细砂仓，总堆容按满足混凝土浇筑5～7天的调节量设计，其中：粗骨料仓为四个，分别存放特大石、大石、中石和小石，容积为4×12500m3；粗砂仓三个，因采用干法生产，容积为3×9600m3；细砂仓三个，容积为3×11200m3，总容积为112400m3。二、成品料仓设计1．地质条件。（1）地形地貌。成品料仓布置地段地形不完整，位于瓦斜路沟两侧，岸坡地势较陡，地形坡度一般为35°～45°，冲沟部位相对较平缓，沟内多分布有第四系坡积物，坡积层相对较厚，一般为2m～6m，瓦斜路沟沟内有长年流水。（2）地质构造。布置地段分布的变质岩层呈单斜构造，产状一般为N65°～90°W，NE∠50°～70°。由于经受多期构造活动，断裂构造比较发育，主要为断层（F）、小断层（f）、挤压面（gm）及节理（J）。（3）物理地质现象。风化。布置地段岩体风化以表层均匀风化为主，主要受地形、构造、岩性和卸荷等因素的控制。卸荷。因河谷深切，地形相对高差较大，岸坡地势较陡，局部直立，因此，岸坡浅部岩体普遍存在卸荷现象，根据卸荷程度分为强卸荷岩体和卸荷岩体两类。山梁部位卸荷深度较冲沟部位大。6 2．工艺布置。结合该地段的地形地貌及地质结构条件，因场地狭窄，且强风化岩层及沟心处堆积体较厚，最深处达到30m左右，同时地下水位埋深较深，10个成品料仓在工艺布置上全部采用地下竖井的形式，按三组呈反“F”型布置，第一组设置4个竖井，分别为特大石、大石、中石和小石4个粗骨料仓，编号为1＃～4＃，竖井顶部高程为1292.5m，竖井底部1222m高程设D1D2双胶带机输送廊道；第二组、第三组各设置3个竖井，编号为5＃～7＃、8＃～10＃，分别为粗砂仓和细砂仓，第二组竖井顶部高程为1293m，底部1227m高程设D4胶带机输送廊道，第三组竖井顶部高程为1287m，底部1225m高程设D3胶带机输送廊道。D3和D4两胶带机输送廊道分别与D1D2双胶带机输送廊道贯通，形成成品砂石料输送线。三、开挖施工1．施工程序。成品竖井群呈三线布置，且相对集中，其开挖施工程序先底部廊道→上部明挖→导井→锚筋桩锁口→竖井开挖及初期支护。底部廊道贯通形成出渣通道和便于导井施工，上部明挖至设计基岩面便于明井砼和锁口锚筋桩的施工，同时为导井施工和竖井扩挖创造条件。成品竖井群施工重点和难点体现在导井施工上。6 2．导井施工。导井施工一般可采用反井钻机法、深孔分段爆破法(漏斗爆破法)、反导井施工法。反井钻机法：利用反井钻机在竖井中心从上至下先施工φ216mm的导孔至竖井底部廊道，在廊道内安装反井钻头，再从下至上按施工要求，钻设φ1.4m～φ2.0m的导井。其优点为：适用于深度较大的竖井，施工速度快，精度相对高，偏差小。缺点为：竖井顶部要有足够大的操作平台；要有运输道路通往井台；如遇到Ⅳ、Ⅴ类岩体时，导井成井困难，且精度差，同时造价较高。深孔分段爆破法(漏斗爆破法)：采用地质钻(潜孔钻)在竖井中心从上至下垂直钻设5个φ115mm的深孔，一次钻透到竖井底部的廊道，钻孔偏差要求控制在1%以内，然后从下至上分梯段进行爆破，形成φ2.0m的导井。其优点在为：造孔、装药工作面全在井外，提高了施工安全性，适合围岩情况较差的竖井施工。缺点为：竖井顶部要有布置地质钻(潜孔钻)的操作平台；要有运输道路通往井台，钻孔精度要求高。反导井施工法：直接从竖井底部的廊道内向上施工，采用手风钻从下至上钻爆施工，人员上下靠钢爬梯进行。其最大的优点是：只要下平洞一个工作面，不需井顶工作面。缺点是安全性差，造孔装药全在井内，自下而上施工强度大，作业环境差。在遇到围岩条件较差的竖井时，施工安全难以保证。故采用此方案时，一定要选择围岩情况较好的竖井进行施工，否则易发生安全事故。（1）反导井施工工艺。在1＃～4＃6 ，5＃、6＃、8＃七个竖井的导井开挖采用反导井工艺，这些竖井围岩情况相对较好，较易成井，施工安全能够保证。导井开挖断面为2.0m×2.0m，从下往上进行钻孔爆破，在竖井底部采用搭设爬梯的方法进行导井的施工。导井开挖前，在井口2m×2m以外设置两排φ25mm，L=4.5m锁口锚杆（梅花形布置），并在开始2个循环（约3m），将整个导井全断面素喷5cm厚C20砼进行封闭，确保施工安全。进尺1个循环后，约进洞1m左右，开始在竖井内两侧壁布置承重工作锚杆，该锚杆规格为Φ32，L=1.0m，外露0.2m，每隔0.8m布置一层，作为钻孔平台的承重支点。操作平台用钢管焊接成一个1.8m×1.8m的方形框架，每次钻孔前，从下至上先将该框加连接到承重锚杆，然后在其上铺设已加工好的木板形成操作平台。每次爆破前将工作平台拆除，下次循环时再重新拼装。因开挖高度较大，在上升至10m左右位置，设置一个休息平台，平台高度2m，宽度1m，长度2m，可放置部分设备及材料，在靠导井一边设置栏杆，防止人员及材料坠落发生安全事故。如遇地质条件较差地段，及时进行初期支护，初期支护以随机锚杆及素喷5cm厚砼封闭为主（随机锚杆：Φ25，L=1.5m；），随机锚杆从下往上进行钻孔，孔向垂直岩层，将危石固定。（2）深孔分段爆破法。7＃、9＃、10＃竖井在8＃山梁外侧，围岩风化严重，导井安排在后期进行施工，此时顶部平台已分别开挖至设计高程，并出露出基岩面。为加快竖井导井施工进度，采用深孔分段爆破法工艺进行导井的开挖。导井断面2m×2m，在竖井中心布置五个孔，采用100B潜孔钻造孔，孔径为φ115mm，从顶部平台(1265m高程、1271m高程)一次钻透至底部的廊道，再从下至上按2.5m一个梯段进行爆破，从而形成的导井。导井开挖均采用φ90药卷，每节药卷长度34cm，重2.5kg，共装药12节，计30kg。爆破梯段为2.5m，方量为10m3，平均单耗为3kg/m3。爆破时采用单孔单响，用高段位非电雷管延时起爆，先爆中心孔，形成爆破漏斗，为周边孔的爆破提供临空面，中心孔装药4节，堵塞1.2m，装药量为10kg，爆破漏斗方量约2.7m3，单耗为3.7kg/m3；其余4个周边孔起爆时已形成临空面，故适当减小药量，每孔装药2节，堵塞1.0m，装药量为5kg，爆破方量约7.5m3，单耗为2.67kg/m3。其堵塞方法为：自井顶放一尼龙绳至下平硐拴上水泥纸，在顶部用力拉紧，下堵孔段用砂袋封堵，从上进行装药后，再从上采用细砂或水袋封堵，确保爆破效果和防止飞石。采用该方法时，必须确保钻孔精度。在实际施工过程中，采用潜孔钻造孔，精度无法保证，给装药爆破带来较大的难度及危险性。在条件允许情况下，造孔应采用地质钻以确保造孔精度，对导井的爆破质量和效果会有较极的提高。6'