瀑布沟水电站放空洞检修闸门井施工技术

黄敏吾

【摘 要】文章介绍了瀑布沟水电站放空洞检修闸门竖井施工的关键技术,开挖采用反井钻机技术,闸门井一期混凝土及门槽二期混凝士均采用液压滑模施工. 【期刊名称】《安徽水利水电职业技术学院学报》 【年(卷),期】2011(011)004 【总页数】4页(P24-26,84)

【关键词】反井钻机技术;液压滑模;施工 【作 者】黄敏吾

【作者单位】中国水利水电第十一工程局,河南郑州450001 【正文语种】中 文 【中图分类】TV74

瀑布沟水电站放空洞检修闸门井深126 m，开挖断面9 m×15 m，为大断面超深竖井，施工难度大，开挖采用反井钻机技术，闸门井一期混凝土及门槽二期混凝土均采用液压滑模施工，工程质量、进度均取得了满意的效果。 1 放空洞检修闸门井开挖施工 1.1 闸门井开挖程序

开挖程序是：反井钻机导孔施工→导孔扩挖 →竖井扩挖。利用LM－200反井钻机从上至下钻直径0.27 m的导孔，钻至下部平洞后，再用反井钻机扩成1.2 m的

导孔；然后用手风钻从上而下扩孔为直径为3 m的中心导井，然后自上而下采用钻爆法进行竖井扩挖。 1.2 导井施工

（1）导孔施工。先进行中心导孔施工，导孔钻进结束直接转入扩孔施工，自下而上进行上扩孔施工，利用下部出碴系统出碴，形成直径1.2 m导孔。

（2）导井扩挖。在井口梁施工完成后进行，利用井口布置提升和悬吊设施，采用中深孔钻进，自上而下对导孔进行扩挖，其直径为3.5 m。

为避免溜渣时堵孔，爆破时采用浅孔小炮，孔深1.2 m，间排距0.65 m×0.8 m。人工将工作面石渣通过导井清至井底，由装载机装自卸汽车外运。 1.3 全断面扩挖及支护

上部扩挖时，在井壁上固定爬梯，施工人员沿爬梯上下，施工用管线，电缆等均为软管敷设，固定在井口锚筋上，待井筒施工30 m以上时，进行凿井设施的安装，形成提升和悬吊系统，为全面施工创造条件。

竖井扩挖采用全断面光面爆破，一次成井的施工方法，布置4台手风钻进行钻孔，炮眼深度3.3 m，每茬炮进尺3 m。

挂网及喷混凝土作业同锚杆施工，也在吊盘上进行操作，喷混凝土作业采用地面搅拌站拌料，井口布置一台混凝土喷射机，通过井内悬吊的Φ 75 mm钢管下料，井下吊盘上布置喷，进行喷混凝土作业。 2 放空洞检修闸门井混凝土施工

一期混凝土衬砌厚度为120 cm～200 cm；二期侧轨及正反轨共6个，且正反轨为阳角，门槽及二期混凝土施工也采取了滑模浇筑施工。 2.1 竖井一期混凝土滑模系统设计

（1）滑模体。滑模体骨架采用型钢焊接、组装成的钢桁架；滑模采用6 mm厚钢板，并焊L 50×5角钢作为加劲肋，与围圈间采用螺栓连接。

（2）滑模提升系统。采用液压千斤顶提供滑升动力，提升架采用18槽钢制作成“F”型提升架，选用HM－100型液压千斤顶，设计承载能力100 kN，行程30 mm，计算承载能力按50 kN计。液压控制台为ZYXT－36型自动调平液压控制台。高压：主管选用φ 16 mm；支管选用φ 8 mm，利用直管接头和6（5）通接头同控制台和千斤顶分组相连形成液压系统。支撑杆采用φ 48×3.5脚手架管，经计算需要克服的滑升阻力为58.3 t，需要支撑杆12根，考虑安全系数后确定采用14台千斤顶。

（3）辅助系统。混凝土面处理和洒水养护的作业平台，滑模控制测量等装置。 中心测量利用重垂线测量，观察模体的水平位移，在井口梁上挂重垂线进行观测。同时，在滑模体四周共布置4根重垂线进行监测脱模井壁的垂直度。

水平测量利用水准管原理，在模体上布置透明胶管进行水平度观测。滑模施工布置图如图1所示。 图1 滑模施工布置图

2.2 竖井二期混凝土滑模系统设计

二期混凝土滑模施工采用吊滑方案，固定千斤顶的提升架不再设置在滑模体上，而设置在门槽顶部平台上，支撑杆仅作为提升滑体之用，支撑杆不埋入二期砼内，利用已安装好的门轨作为滑模体的运行轨道。由于门楣的设置，滑模体设计为装配可调式，滑模体在垂直于水流方向的长度可调，而沿水流方向的部份滑模体为装配式，在过门楣时，可将其折除，而过门楣后，再将其安装。

滑模体仍为钢桁架，采用P 3015定型小钢模作模板，用螺柱固定于主桁架上；采用25工子钢作为提升架；液压操作系统选用YKT—36型滑模专用液压控制台，千斤顶选用穿芯式HG—10滑模专用液压千斤顶，滑模体设8台，内穿φ 50×3.5无缝钢管作提升杆。 2.3 滑模施工

（1）施工准备。滑模施工前必须做好各项准备工作包括：滑模组装、调试，井壁处理、测量放线、井内悬吊系统形成、混凝土下料系统形成等。

（2）钢筋安装。加工好的钢筋及其它材料用5 t卷扬机悬吊吊笼下放到操作盘，施工人员由5 t卷扬机悬吊吊笼上、下滑模操作盘。

（3）混凝土拌和、运输入仓。滑模施工用混凝土由地面搅拌站提供，由混凝土罐车运送至井口平台，经受料斗、下料钢管、混凝土缓冲器输至滑模操作平台，通过设置在操作平台的分料溜槽均匀入仓。

（4）浇筑滑升。滑模施工顺序如下：下料→平仓振捣→滑升→钢筋绑扎→下料。 正常滑升每次间隔按2 h，控制滑升高度30 cm，日滑升高度控制在3.5 m左右，要求混凝土的固身凝固时间（混凝土入仓至达到脱模强度要求的时间）为6～8 h。 3 竖井施工关键技术探讨 3.1 开挖采用反井钻机施工

利用LM－200反井钻机先形成1.2 m直径的先导孔，再扩挖成直径3 m的导孔，然后进行全断面施工，反井钻机仅12天时间就完成了128 m深的先导孔施工，提高了施工效率、也减少了安全风险。

反井钻机施工的关键是偏斜控制和根据地质情况选择合适的参数。

做好钻机的固定是控制钻进偏斜的关键，固定的好坏直接影响到成井的质量，如工作中钻机发生偏移，会严重降低钻进速度，严重时能够对钻头造成损坏。必须严格按照钻机基础设计图施工基础，浇灌混凝土必须达到设计标号；稳钻时，所有紧固件必须逐一检查紧固，钻进过程中，应时刻注意钻机工作状况，经常检查主要紧固件，发现松动及时处理。

用短钻杆、低轴压、慢钻速开孔，直至第一根稳定钻杆全部进入导孔后，可酌情加大轴压并提高钻速，在钻进深度超过后，再按正常参数钻进导向孔开孔使用导向器；开钻前短钻杆必须与钻头连接丝扣拧紧；开钻前短钻杆处可安一根稳定器，以后在

各处安一根稳定器

在钻进过程中密切注意岩层的变化，在不均质岩层中钻进应作低轴压钻进，钻进速度要缓慢均匀。

3.2 大断面超深竖井滑模技术

（1）竖井一期混凝土施工采用分体式液压滑模施工技术。由于竖井断面有几次变化，为保证施工中滑模体的快速改装，将需要改装部分设计为分体式。

井筒结构在749.00、855.00的截面变化，要求滑模在该部位进行改装。滑模施工过程中，在高程747.30门槽部位处预埋钢板埋件，以支撑改装后底部模板。当滑模体模板上平面正常滑升施工至高程749.00时，滑模体停止滑升，将需要改装的部分模体与整体滑模结构分离，同时将分离的部分滑模体作为井筒结构变化部分的底模板支撑并在高程749.00布设改装部位的底模板，与高程747.90处钢板埋件进行焊接加固。然后再进行正常滑模混凝土浇筑施工。 在井筒高程8.40～855.00部位的结构变化采用木模板堵设。

当滑模混凝土浇筑至高程855.00后，停止混凝土浇筑，滑模体仍正常滑升施工，直至滑模体全部提空，滑模体锁牢后，将辅助盘提升至高程855.00，形成一封堵平台，然后在855.00平台进行上部滑模体的改装施工。改装完成后再进行井筒上部结构的滑模施工，混凝土浇筑至高程865.00后停止，滑模体继续滑升直至提空再进行滑模体的整体吊装拆除。

（2）混凝土垂直输送缓冲器。由于竖井高度为136 m，如何保证混凝土下料到工作面，混凝土不产生离析，保证较好的和易性是施工的一大难点。

在施工中，采用了混凝土缓冲器，以保证混凝土的质量。缓冲器示意图如图2所示。

图2 混凝土缓冲器示意图

混凝土缓冲器布置形式为“U”型结构，通过布置在底部的柔性缓冲材料（提前浇

筑混凝土）使混凝土下到工作面后能够重新进行拌合，使在下落过程中产生分离的粗细骨料、浆液等能够重新进行搅拌，有效的减少成品混凝土的分类现象，满足浇筑要求。

（3）闸门井二期滑模爬杆连接设计

在混凝土二期浇筑中，支撑设备采用了爬杆，支撑杆不埋入二期砼内，利用已安装好的门轨作为滑模体的运行轨道。支撑杆仅作为提升滑体之用，并可回收利用。 在爬杆连接中采用了套连结构，两钢管对接连接时采用在钢管内套小直径钢管连接，连接时均在连接钢管上钻孔，套管连接的两头采用2种不同连接方式，上部连接采用内穿圆钢焊接固定（死连接），下部连接采用内穿螺栓连接（活连接），在千斤顶提升时，在提升到没1根钢管的顶部时，可以将上部露出的钢管螺栓拆除，以重复利用，减少了材料的浪费。 4 结束语

瀑布沟水电站放空洞工程检修闸门井为大断面深竖井，地质条件差，高差大，结构复杂，开挖及浇筑施工难度大，在深竖井开挖中采取了反井钻机施工，取得较好的施工进度和施工质量；在一期、二期混凝土施工中，采用了滑模施工，对混凝土下料设备及工艺进行了改进，使混凝土浇筑质量得到了保证，同时提高了施工效率。 [参考文献]

【相关文献】

[1]DL／T 07－2009，水电水利工程斜井竖井施工规范[S].

[2]DL／T 5201－2004，水电水利工程地下工程施工组织设计导则[S]. [3]JGJ 195－2010，液压爬升模板工程技术规程[S].