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1、地下储气库深竖井大断面洞室开挖施工工法1、前言竖井施工距今已有十分成熟的施工经验，如何保证施工安全、施工质量及保证施工进度是施工中的一大难题。竖井于连接巷道中部，直径为7m,深89.5m,采用正井法进行施Xo在水电施工中，竖井工程普遍采用反井法进行施工，首先施工导井，然后正井进行扩挖。百兆瓦先进压缩空气储能示范项目-储气库建造工程不具备反井法施工条件，且采用反井施工成本较高，相比于整个工程工期紧张的开挖工期而言，采用正井、全断面开挖施工方法，只需将竖井井口处理完成即可开始施工，正井全断面开挖施工在每次爆破时可将井身一次爆破成型，工作面空间相对较大，具备机械施工条件，同时采用了四改型井架，中心回
2、转式抓岩机等提高了施工效率，节约工期。目前此工法已成功应用于百兆瓦先进压缩空气储能示范项目中，经济效益和社会效益显著，可以为以后更多类似工程提供借鉴和指导。2、工法特点2.1 竖井开挖、出渣等，采用2JK-3*L5P提升绞车，装渣采用中心回转式抓岩机，渣桶采用4方的吊桶。2.2 采用正井进行施工，上口仅需布置一套提升吊挂设施和设备，百兆瓦先进压缩空气储能示范项目-储气库建造工程竖井开挖正井全断面开挖施工在每次爆破时可将井身一次爆破成型，工作面空间大，具备机械施工条件，提高了施工效率，节约工期。2.3 自上而下正井法开挖竖井，稳盘作为作业平台，施工过程中可不仅可用作作业平台，同时也是安全防护，防
3、止出渣过程中石渣掉落等风险，安全有保障，造价相对较低，组织配合简便。2.4 竖井施工中，井口还采用了封口盘，不仅保证了井上施工人员的安全，同时也保证了溜槽出渣时井下人员的安全。2.5 采用抓岩机装渣相较于反铲出渣，减少了反铲反复吊运及安全防护工作；以及采用人工钻孔，减少了伞钻设备的投入，降低了施工成本。3、适用范围本工法适用于井筒直径为58%深度100nI200m的竖井的施工。4、工艺原理利用正井法全断面开挖施工的方法，在每次爆破时可将井身一次爆破成型，工作面空间相对较大，具备机械施工条件。竖井开挖支护采用2JK-3*1.5P提升绞车，装渣采用中心回转式抓岩机，渣桶采用4方的吊桶。四改型井架，
4、主要用于天轮，溜槽等的支撑作用。井架可使吊桶提升至一定的高度，溜槽同时安装在井架上，溜槽上端设置挂钩，挂住吊桶底部，随着吊桶起落，即可实现卸渣，出渣更为便捷快速。中心回转式抓岩机斗容为0.6m3,采用0.6m3的反铲在竖井内施工，相对空间较小,无法发挥其全部效率，采用小反铲，施工效率低下，综合考虑，本工法采用0.6m3的中心回转式抓岩机，其效率高，且中心回转式抓岩机直接固定在稳盘上，出渣完成后无需吊出井内，也不影响井下施工采用正井法进行施工，石渣全部通过提升机向上进行提升，人员在井底施工，尤其在卸渣过程中，掉落的石渣对井下人员可能造成极大的伤害，本工法对井口进行了防护，制作了一个直径8m的封口
5、盘，中间设置可向上开启的封闭门，平时开启通风，卸渣时将其关闭，完全避免了落石伤人，卸渣过程中，井底施工人员依旧可正常进行施工，提高施工效率。5、施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程竖井开挖施工工艺流程如下图5.1-1所示。5.2 操作要点竖井开挖施工一般的工艺详见图5.1-1竖井开挖施工工艺流程图，竖井全断面开挖采用手风钻机进行造孔，掌子面出渣采用0.64中心回转式抓岩机出渣，绞车提升系统吊运至井口，顺着溜槽倒入渣场，再使用装载机运输至回填场地，具体操作要点如下：5.2.1开挖准备首先进行井架，提升机等基础浇筑。提升机基础剖面图安装完成后，对提升机进行运行调试，全部合格后，开始提升机试运
6、行及负载运行，规定运行时间内及负载内保证一切参数全部正常后，投入使用。然后利用提升机将洞内风、水、电准备就绪，施工人员、机具准备就位，竖井进入开挖状态。5.2.2测量放线洞内导线控制网测量采用全站仪配水准仪进行。施工测量红外线激光定位技术放样。测量作业由专业人员实施，每排炮后进行井身中心线进行复核，并根据爆破设计参数点布孔位，并用红色喷漆进行标记。开挖断面测量在喷混凝土前进行，测量间距3m。测量控制点埋设牢固隐蔽，作好保护，防止机械设备破坏。5.2.3钻孔作业钻工严格按照测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线和测量布孔进行钻孔作业。各钻工分区、分部位定人定位施钻。技术人员现场旁站，便于及时发现和解决
7、现场技术问题。每排炮由工程技术人员按“平、直、齐”的要求进行检查，做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个铅直断面上；为了减少超挖，周边孔的外偏角控制在设备所能达到的最小角度。光爆孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm,其它炮孔孔位偏差不得大于IOCnu炮孔孔径、孔深、孔斜满足爆破要求，炮孔经现场技术人员检验合格后，方可装药爆破。5.2.4装药、联线、起爆装药前用高压风冲扫孔内，炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，由考核合格的炮工严格按批准的钻爆设计进行施作，装药严格遵守爆破安全操作规程。装药：爆破孔采用中32mm药卷装药，周边孔采用导爆索串联1/232mm药卷间隔装药,炸
8、药采用乳化炸药。爆破：爆破网络采用毫秒微差孔内延时网络，电子雷管引爆。5.2.5通风散烟及除尘开挖施工过程中一直启动通风设备通风，利用已形成的排风系统进行排烟除尘，保证在放炮后规定时间内将有害气体浓度降到允许范围内。爆破散烟结束后，对开挖面爆破渣堆洒水除尘。竖井开挖初期钻爆深度小于15m时，排烟采用自然通风方式进行。开挖深度超过15m时，爆破后采用通风机排烟。5.2.6安全处理由专职安全员全过程监控。爆破后，用反铲（或人工）清除掌子面及周边残留的危石及碎块，保证进入人员及设备的安全，岩面破碎洞段在进行安全处理后，可先喷一层5cm厚混凝土,出渣后再次进行安全检查及处理。在施工过程中，经常检查已开
9、挖井身段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。5.2.7出渣及清底出渣是制约开挖进度的关键因素，出渣效率高，施工进度快，提升设备采用2JK-3*1.5P的提升机，抓渣设备采用中心回转式抓岩机，提高效率的同时，制作封口盘用于出渣时的防护，在卸渣过程中，井下施工人员依然可以正常施工。5.2.8围岩支护每排炮开挖结束后，对稳定性差的局部岩体及时进行随机锚喷支护和系统支护，围岩好的地段系统锚杆、挂网及喷混凝土可滞后开挖作业施工。IV类围岩做好超前锚杆支护、超前小导管等支护，必要时预注浆措施。5.2.9灌浆止水对竖井井壁渗水段，采用水灰比为0.5：1水泥浓浆进行浆灌浆止水工作，针对部分渗水量较大的部位
10、，采用水玻璃+水泥浆双溶液进行灌浆止水。6、材料与设备6.1 主要材料实施本工法所需主要材料见下表6.I-Io主要材料表序号名称型号规格单位数量备注1水泥P042.5t5002水玻璃/t1006.2主要设备实施本工法所需主要设备及工具见下表6.2-lo主要施工机械设备、工具表序号名称型号规格单位数量备注1手风钻YT-28台122空压机24m3min台33中心回转式抓岩机0.6m3台14绞车2JK-3*1.5P台15轴流通风机255kW台26喷锚机PZ-5台27潜污泵50QW20-40-11.2.5台18潜污泵50QW20-15-1.5台19潜污泵50QW20-7-0.75台17、质量控制1.1
11、 施工质量的优劣关键在于施工过程中的质量控制，建立包括材料采购、验收、储存；施工过程质量自检、互检、专检；隐蔽工程验收及涉及安全和功能的抽查检验等各项质量检验的检验制度，通过各种质量检验，及时对施工质量水平进行测评，寻找质量缺陷和薄弱环节，并制订措施，加以改进，使质量处于完全受控状态。.2技术管理措施1.建立以技术负责人为核心的，包括测量员、资料员在内的技术管理体制。7 .根据工程特点和施工规范，制定安全、合理、经济的技术方案指导施工。8 .深入现场，在施工现场及时发现问题，解决问题。9 对施工中的特殊部位及难点、重点、关键点，应重点编写施工技术措施。10 施工中遇到的设计问题及时与设计单位进
12、行联系。11 积极与设计单位联系，优化设计方案，使之更符合工地实际情况。12 随着工程的开展，根据要求，确定所需资料的全部内容，在工程施工中进行认真的收集、填写、整理。7. 3关键工序质量控制措施1 .所有测量设备必须检验合格才能使用，控制测量采用全站仪做导线控制网，测量作业由富有经验的专业人员进行测量放线、复测。2 .开挖断面测量误差不大于IOcm,相对于中线的误差不大于5cm,断面间距为5m,对起伏较大、变径或转弯段适当增加测绘断面。3 .钻孔和爆破作业由经考核合格的爆破员负责。4 .钻孔的测定和开孔质量符合下列要求：（1）钻孔孔位依据测量定出的中线、腰线及开挖轮廓线确定。（2）周边孔在断
13、面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不大于50mm,其他炮孔孔位的偏差不得大于100mm。（3）炮孔的孔径、孔斜、孔深符合监理工程师批准的钻爆设计要求。(4)炮孔的孔底落在爆破图规定的平面上。(5)炮孔经检查合格后，方可装药爆破。5 .炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接，符合监理工程师批准的钻爆设计的要求。6 .光面爆破效果达到以下要求：(1)残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布。(2)炮孔痕迹保存率：硬岩不少于85%,中硬岩不小于60%,较破碎和破碎岩石不小于20%o(3)孔壁完整程度：相邻两孔间的岩面平整，光面爆破无明显的爆破裂隙；预裂爆破肉眼不易发现爆破裂隙。7 .在开挖过程
14、中进行的钻孔、爆破和支护作业完成后，需经监理工程师检查和检验合格后，方可进行下道工序的作业。8、安全措施8 .1根据国家颁布的各项安全规程，编印一套适合于本工程的安全防护规程手册。8. 2经常性地认真开展三级安全教育和技术培训，保证特殊工种人员持证上岗。8.3 严格现场安全管理。各现场施工点设有专职安全员，负责整个现场施工全过程的安全管理。做好安全检查，及时整改安全隐患，不断完善和规范安全防护设施。8.4 认真贯彻执行国家颁布的劳动保护法，进入施工现场必须配戴好所必需的安全防护用品。8.5 做好电器设备和建筑物的防雷、接地设计与安装工作，并定期进行检查，确保系统防雷安全；针对系统用电设备的特点
15、，制订系统用电设备的操作、运行、维护、保养规程和安全规程。8.6 认真贯彻执行消防法，在施工现场，仓库、生活区等配置适量的消防和灭火设备器材并明确责任人，定期进行检查保养，确保本项目消防安全。8.7 对于危险作业或操作，设立专门安全监督岗，在危险地点附近设置醒目的标志，提醒工作人员注意。8.8 爆破材料的运输、存储、加工、现场装药、爆破网络连接、起爆及瞎炮处理，必须严格遵守爆破安全规程的有关规定。爆破材料符合使用条件和国家规定的技术标准。每批爆破材料使用前进行性能检验。9、环保措施9. 0.1生产废水处理1 .生产废水必须经处理，并合理回收循环利用，废水排放应符合国家和地方的法律、法规及有关行
16、业的设计规范。2 .废水中的污染物主要是悬浮物(SS)、砂等，工艺上选择以物化法为主的处理工艺。经处理后的水，水质指标执行污水综合排放标准(GB8978T996)中的二级排放标准,其指标如下：悬浮物(SS)：200mgLo3 .工地不设置混凝土搅拌站，采用商品混凝土。喷射混凝土用砂石和易引起粉尘的细料等，采用封闭式料棚贮存，保证不扬尘。4 .采取措施洒水降尘，配备洒水设备及指定专人负责。在风季，要洒水降尘，特别是在有沙尘暴的时候，洒水降尘显得尤为重要。9. 0.2防尘、噪音防护1 .优先选用电动机械，对工地上使用的搅拌机、空压机等噪音比较大的机械设置噪音降噪装置，控制施工噪音，确保离开施工作业
17、区现场边界40m处噪音小于70dB,撞击噪音最大不超过90dB,施工期间噪音均低于50dB,夜间施工无噪音，以免干扰施工地段附近居民休息。2 .施工场界噪声按建筑施工场界噪声限值(GB12523-90)的要求控制。3 .采取措施，保证在各施工阶段尽量选用低噪声的机械设备和工法。并且在满足施工要求的条件下，尽量选择低噪声的机具。4 .在距居民较近的施工现场，对主要噪声源如空压机、吊机等采用有效的吸声、隔音材料施做封闭隔声或隔声屏，使其对居民的干扰降至规定标准。5 .确定施工场地合理布局、优化作业方案和运输方案，保证施工安排和场地布局考虑尽量减少施工对周围居民生活的影响，减小噪声的强度和敏感点受噪
18、声干扰的时间。建立必要的噪声控制设施，如隔声屏障等。6 .自备发电机时将作隔声处理，在有电力供应时不使用自备发电机。10、效益分析随着压缩空气储能，抽蓄等储能行业的不断发展，竖井施工依旧面临巨大难题。本工法成功解决了一些工期紧，施工任务重的深竖井的施工，在保证施工质量的同时保证了施工进度，达到了节约成本、提高效益、降低人工成本、缩短工期，在工程技术人员科学研究、精心施工，掌握并改进了竖井施工工艺技术，本工法解决深大竖井开挖施工的问题。为我国水电行业中深竖井开挖施工做出了典范，其在施工的安全上、开挖质量上、进度上均得到了保障并为以后类似工程提供相关施工经验的效果。另一方面提高了项目经营效益并获得了参建各方的一致好评，具有较广泛的推广应用前景。
