小型机具在水工隧道大直径竖井施工中的应用

摘要：针对摩洛哥王国大型机械设备供应困难的现状，采用小型机具进行直径8.2m、深度66m的水工隧道平衡竖井开挖；采用拉升式滑动模板进行竖井衬砌，达到保证质量、安全、工期、节约投资的目的，取得了良好的施工效益。为同类工程施工提供了参照经验。

关键词 ：小机具、导井法开挖；拉升式滑模；混凝土灌注

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

摩洛哥王国Tanafnit-EL Borj水电整治工程三标段平衡竖井开挖直径8.5m，成型直径7.5m，深度66m；竖井穿过的围岩主要为Ⅲ～Ⅳ类玄武岩。国内同类工程主要采用大型设备施工。针对国际工程的地区经济状况，经过方案比较采用小型机具、按照导井法开挖。钢筋混凝土衬砌采用15t手动葫芦拉升滑动模板施工。设备投入小，方法简便、可行，取得了良好的施工效益。

1导井法开挖

根据现场机械提升能力，采用先在竖井中部开挖直径2m的导井，采用激光垂准仪进行竖井中线控制和测设。导井开挖采用YT-28风钻打眼，炮眼直径42mm，深度1.0～1.2m，掏槽炮眼采用“四眼中空”布置，采用φ30的乳化炸药爆破，半秒电雷管起爆。爆破后，人力清理石碴装入箕斗， 3t卷扬机提升自制轨行式箕斗出碴。施工工艺流程如下。

开挖完成后，立即进行喷射混凝土初期支护。

导井内布置见图1：

图1

开挖进尺2m/天。

2竖井扩大

导井开挖与引水隧道贯通后，从井口自上而下进行竖井扩大开挖。人员施工采用自制的作业平台覆盖导井范围，主要施工设备与导井施工相同。开挖循环进尺控制在1.8～2.0m。以风钻打眼，采用梯阶爆破进行开挖炮眼布置，开挖炮眼采用φ30的乳化炸药连续装药，周边眼采用φ20的小药卷间隔装药，6g/m导爆索传爆，半秒电雷管起爆。开挖的石碴进入引水隧道内，采用ZL-120型立爪装碴，S-8梭矿运输至弃碴场。

开挖完成后，对井壁进行SWELLEX系统锚杆和网喷混凝土支护。支护完成后进入下循环。扩大开挖进尺3～4m/天。

3 衬砌施工

竖井衬砌厚度35cm，配置单层钢筋网片，与隧道连接部分设置了“颈缩”隔板，隔板中部留φ130cm的调压阀安装孔。根据设计情况，为了防止竖井衬砌与隧道衬砌施工干扰，先采用支架法完成竖井“颈缩”隔板。而后，安装滑模进行竖井衬砌施工。

3.1 滑模设计、加工

根据以往的施工经验和现场情况，采用手动葫芦拉升式滑动模板。滑模高度为120cm，竖向收坡按照5%设置，上口直径为7508mm，下口直径为7496mm，与设计直径7500mm的误差在规范允许范围内。

滑模工作平台为4×4m的矩形型钢框架，上、下工作平台均分成四片加工，拼装采用M14螺栓连接。框架梁采用HE120B型钢，辐射梁采用轻型100工字钢，外钢环采用∠100×100×8角钢，焊接成单片绗架。模板与外钢环之间采用M14螺栓连接。具体见图2、图3。

图2

图3

3.2 滑模拼装

采用汽车吊将滑模分片吊装到竖井内，按照测设位置依次就位，采用螺栓拼装。先拼装滑模平台后安装模板，最后安装进行辐射梁连接系。

3.3滑模提升

3.3.1滑模提升体系

滑模的提升以固定在井口的型钢横梁为支点，通过悬挂在横梁下的4个150kN手动葫芦分次提升。手动葫芦的上端悬挂在提升钢丝绳上，下端通过钢丝绳套与滑模上工作平台的四个交叉点相连。手动葫芦最大提升高度10m，考虑提升作业的安全要求，按照8m为一个施工段进行滑模提升作业，每个施工段完成后，调整手动葫芦与提升横梁之间的起重钢丝绳长度，而后安装钢筋、灌注混凝土、滑模重新开始滑升，进入下一个施工段作业。见图4。

井口3t卷扬机主要进行钢筋及各种小型材料的运输。人员上下使用开挖阶段设置的爬梯（随着滑模提升逐步拆除）。

图4

3.3.2滑模施工

滑模工作平台上设置进行钢筋安装的脚手架，高度6m，以保证钢筋安装与混凝土灌注交叉进行。

混凝土采用自动计量混凝土搅拌站拌制，坍落度为16~20cm，满足混凝土输送泵的施工要求。通过安装在隧道内的混凝土输送泵输送入仓，水平分层灌注，分层厚度30cm，ZP-50型插入式混凝土振动器振捣密实。模板内混凝土高度达到80~90cm时停止灌注，等待初次灌注的混凝土达到初凝强度后开始滑模提升。根据现场情况，平均气温25℃时，混凝土初凝时间为3.5h；平均气温20℃时，混凝土初凝时间为4.5h；平均气温15℃时，混凝土初凝时间为5.5h。

滑模提升时，4个手动葫芦同步拉紧，提升30cm后停止。再灌注混凝土等待下一提升时间，依次循环。

衬砌每个阶段（8m）的施工时间为3天。中间调整钢丝绳位置时间为1.5天。

4结论

4.1通过摩洛哥王国Tanafnit-EL Borj水电整治工程三标平衡竖井的施工，表明小型设备进行大直径竖井施工的施工方法是可行的。

4.2在施工工期不紧张的情况下，采用此施工方法可以取得良好的施工效益。

参考文献：

[1]. 任存峰、郑光明.正导井开挖法在中小深度竖井开挖中的应用 [J].中国水运（下半月），2012.z1

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[3]. 魏存兰.竖井混凝土衬砌滑模设计及施工技术 [J].铁道建筑技术，2009.8