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4#调压室:
开挖至EL.1681.50m高程,正在进行EL.1681.5~EL.1691.0m、EL.1694.0锚索支护施工;
计划于2010年3月15日完成EL.1694.0新增预应力锚索施工。
三、调压室剩余工程项目及工程量
1、开挖(至EL.1574.2m高程)
竖井开挖支护
高度(m)
74.8
102.8
108.3
107.3
2、新增支护
除原设计系统支护外,根据现场开挖所揭示的不良地质条件,现阶段设计针对各地质条件不良部位进行加强支护,详见下表。
工程部位
新增支护
完成所需时间
备注
1#调压室EL.1637.0~EL.1664.0m北~东侧边墙
锚索(T=1500KN,L=15m)130根
40天
详见JPⅡ/C6-
200701-[2009]-142(设计于2009年11月23日下发)
2#调压室EL.1688.75~EL.1583.0m北侧边墙
砂浆锚杆(Φ28,L=6m)2247根
10天
详见JPⅡ/C6-
200701-[2009]-154(设计于2009年12月6日下发)
锚索(T=1500KN,L=15m)30根
4#调压室EL.1696.25~EL.1655.Om西侧井壁f7断层影响带及4#调压室上室南侧边墙
锚索(T=2000KN,L=25m)108根
200701-[2009]-152(设计于2009年12月3日下发)
砂浆锚杆(Φ25,L=4.5m)146根
1.5天
砂浆锚杆(Φ28,L=6m)334根
3天
1#~4#调压室竖井EL.1694.0锁口段加强支护
1#竖井锚索(T=2000KN,L=25m)4根、(T=1500KN,L=15m)20根
71天
200701-[2009]-159(此施工所需时间包括脚手架的搭设及拆除等相关施工)(设计于2009年12月23日下发,我部施工时段为2010年1月24日至2010年4月4日)
2#竖井锚索(T=2000KN,L=25m)4根、(T=1500KN,L=15m)15根
28天
3#竖井锚索(T=2000KN,L=25m)4根、(T=1500KN,L=15m)20根
31天
4#竖井锚索(T=2000KN,L=25m)4根、(T=1500KN,L=15m)12根
34天
4#调压室竖井f7断层及影响区域加强支护
砂浆锚杆(Φ25,L=4.5m)38根
1天
200701-[2010]-004(设计于2010年1月11日下发)
C25混凝土10m3
2天
Φ22钢筋0.9t
同时根据目前所揭示的地质情况,由于1#调压室竖井东北侧拐角竖直高度36.0m左右已出现裂纹,可能需对此段范围进行进一步的加强支护,且随着开挖深度的增加,预计各调压室竖井加强支护还会增加。
3、调压室下部剩余祼岩灌浆
由于受爆破振动的影响,根据爆破试验成果,距离调压室周边开挖线10m范围的裸岩灌浆前期未能施工,以及3#、4#引水隧洞末端受开挖支护的影响,目前部分裸岩灌浆只能放在竖井开挖完成后再施工,截止目前剩下的工程量如下表:
祼岩灌浆(m)
5250
2000
16450
11000
4、调压室砼衬砌及固结灌浆
竖井砼衬砌高度(m)
固结灌浆(m)
133.8
8059
高压管道及引水隧洞
末端砼衬砌(m3)
3313
3489
4783
4654
四、调整后施工组织设计
1风水电布置(详见附件一般项目明细)
1.1供风
采用布置在上游调压室交通洞内K2+300处布置的140m3/min供风站,同时在上游调压室通风洞施工完成后,在其通风洞口布置80m3/min供风站以增加调压室的供风能力,将原1#~4#调压室交通洞内的风管延长至工作面供风。
1.2供水
采用布置在上游调压室交通洞内K2+300处布置的60m3水池,将原1#~4#调压室交通洞内的水管延长至工作面供水。
1.3供电
采用布置在上游调压室交通洞内K2+300处理布置的1000KVA箱式变压器,及在通风洞布置的1250KVA变压器供电将原1#~4#调压室交通洞内的用电线路延长至工作面供电。
1.4通风
采用布置在调压室交通洞处的2×
55KW轴流风机(在上室交通洞串一台55KW轴流风机),同时在上游调压室通风洞洞口、上游交通洞K2+580分别布置一台2×
55KW的轴流风机向4个调压室内压风,将原1#~4#调压室交通洞内的1.4m直径风筒延长至工作面通风。
2开挖及支护
2.1施工程序
调压室竖井部分开挖按“先导孔、再扩孔、最后扩挖”的方式进行,竖井井深按平面分区的方法自上而下开挖,根据扩挖对调压室底部岩溶灌浆影响情况要求,对竖井扩挖按高程不同分为二种情况施工,EL1696.25~EL1606.20(共90.05m)分为四区,分层高度为2m;
EL1606.20~EL1576.20(30m)共分五区,分层高度为2m。
具体开挖分层分块见图2-1。
图2-1开挖分区示意图
根据总体施工进度安排,4条调压室按顺序施工,先开挖竖井的开挖掌子面超前相邻竖井30m。
竖井开挖施工程序见图2-2。
图2-2竖井开挖施工程序图
2.2调压室竖井开挖
2.2.1导井开挖
(1)导井施工程序
根据现场的施工条件和实现资源的有效配置,拟定在整个竖井断面打一个ф560cm溜渣井,其余断面分序分层循环扩挖。
反井钻机法导井施工程序见图2-3。
钻机作业
平台施工
安装液压系统
冷却循环水箱
反井钻机基础及
循环水池的施工
由上往下钻进
Φ216mm导孔
安装反井钻机
并进行调试
拆除反井钻机
导孔贯通后,拆除导孔钻头,安装Φ1.4m扩孔钻头,由下往上进行扩孔施工
图2-3导井施工程序框图
(2)反井钻开挖导井
①反井钻机就位前首先作必须的准备工作
浇筑反井钻机基础砼,基础尺寸为6.5×
3.0m(长×
宽),砼强度为C25,用来固定反井钻机并以此作为操作平台。
施工沉渣池(容积约2m3)、洗井液池(容积约7m3)及冷却水池(容积约7m3),均紧邻反井钻机基础布置,利于导孔钻进排渣及循环供水。
②反井钻机重10.0t,用平板车运至井口平台,装载机配合卸车。
③钻机基础砼浇筑2~3天后,测量对基础平台断面找平并放出导井钻心的位置,待基础混凝土达到强度后安装反井钻机,在安装过程中按钻机中心找正钻机车的位置,保证钻机竖起后主机轴旋转中心与钻孔中心相重合,锁紧卡轨器,进行钻机的安装。
钻机调平后,用螺栓将钢垫板连接在钻架上,安装前拉杆及埋设预埋螺栓,再次调平钻机并浇筑二期砼。
④待钻机调整好二期砼达到一定的强度后,全面检查各部件安装是否准确;
然后才能开启电源,对反井钻机进行调试。
⑤钻机调试结束后正式进行Ф216mm导孔钻进。
导孔施工时采用清水(或泥浆)沿钻杆内壁压入孔内,作为排渣及冷却钻头用水。
石渣经排渣槽进入沉渣池,沉淀后人工捞至堆放位置。
在施工过程中,如果出现塌孔、返水较小、不返水等异常情况,则需要拌制泥浆,用泥浆护壁及堵塞溶洞和裂隙。
必要时要暂停钻井,取出钻杆后用水泥砂浆进行固结灌浆。
随着导孔钻进,为控制钻孔倾斜度在要求范围内,每钻进2~3节钻杆需加一节导正钻杆。
导孔施工时配置TBW850/50泥浆泵(850L/min)一台和用于输送循环冷却水的潜水泵2台。
⑥导孔钻透地层后,在竖井下方用卸扣器将导孔钻头和异型钻杆换下,大致修平平洞顶拱的扩孔钻进范围。
用吊车或装载机将φ140cm钻头运至导孔下方,将上下提吊块分别同钻头、导孔钻杆固定,上下提吊块用钢丝绳连接,提升导孔钻杆,使钻头离开地面约20cm,然后固定钻头,下放导孔钻杆,拆去上下提吊块,连接扩孔钻头。
在扩孔钻头未全进入钻孔时,为防止钻头剧烈晃动而损坏刀具,应使用低钻压、低转速,待钻头全部钻进时,方可加压钻进。
⑦反井钻机自下而上开挖φ140cm导井,开挖时应控制提升力,防止轴力过大折断钻杆等事故发生。
2.2.2导井扩挖
导井扩挖见竖井开挖附图。
为方便溜渣、避免导井堵塞,拟定将导井扩大至Ф5.6m。
首先利用安装在EL.1696.25m高程的8t卷扬机提升吊笼,人工在吊笼内用手风钻钻L=1.3m环向辐射水平孔,钻孔施工时吊笼采用Ф42钢管与导井井壁支撑,使吊笼相对稳定以利造孔施工。
辐射状炮孔呈水平状,排距0.7m,扩挖炮孔开口孔距为0.31m,扩挖每层14个孔,4排孔一个循环。
爆破孔采用非电毫秒雷管起爆网络,引爆采用电雷管起爆,爆破一次进尺4.2m。
一个循环需20小时,进尺4.2m,月进尺95m。
导井扩挖炮孔布置见图2-4。
图2-4导井扩挖布孔图
辐射孔钻爆扩挖后,把Ф1.4m导井扩挖成Ф5.6m的溜渣井。
导井扩挖石渣用4.5m3装载机+20t自卸汽车出渣,运往模萨沟渣场。
2.2.3调压室竖井扩挖
(1)竖井扩挖程序
调压室竖井扩挖程序见框图2-5。
图2-5导井施工程序框图
(2)竖井锁口段扩挖施工
由于调压室锚索布置终高程为EL1691,调压室上室开挖顶高程EL1691.50,为了避免由于荷载长期作用,引发井口岩石松动,在调压井扩挖期间,我部拟对EL1696.25~EL1691.50段井口进行锁固处理,具体方案如下:
①EL1696.25~EL1691.50调压室锁口段(4.75m)开挖尺寸按设计开挖轮廓线向外侧扩大40cm施工,由于差动式调压室竖井开挖跨度较大,且开挖断面呈不规则形状,所以在开挖过程中遇到较破碎岩石、裂隙或不利结构面、Ⅲ类及以上围岩时先预留40cm保护层开挖后,再进行保护层开挖;
同时为保证原设计锁口锚杆的支护厚度,故将原设计的锁口锚杆相应的向外侧偏移40cm,偏移后的锁口锚杆的其余支护参数不变,且期工程量所做的增减以实际发生工程量为准,扩挖过程中每进行完一个循环的开挖,锚杆支护及开挖面5cm的C25混凝土素喷跟进,以保证已扩挖岩面的稳定性。
开挖支护完成后按方案配筋图对锁口段进行钢筋制安,在钢筋制安过程中双层钢筋与岩壁锚杆通过焊接固定,且钢筋的搭接均采用焊接,严格控制焊接质量,具体参数详见《调压室锁口支护示意图》。
②按设计立模,进行C25砼浇筑施工,立模浇筑过程中,模板牢固平整,严格控制混凝土浇筑的质量;
同时为了防止在竖井开挖施工过程中EL1696.25地面上石块等物体掉入竖井,影响施工安全,故在扩挖面内侧沿井周突出高20cm,宽20cm的混凝土挡板,此部分混凝土跟锁口混凝土同时浇筑,具体详见《1#调压室锁口支护示意图》。
③调压室锁口段施工时按照竖井扩挖时分区分层施工,每层开挖完成后立即进行锚杆、素喷砼施工,上述工序未完成时严禁进行下层开挖施工。
为提高施工进度及效率,在井口扩挖及混凝土浇筑过程中同时进行20T龙门吊轨道梁的安装施工,根据龙门吊设计的尺寸及要求,在轨道梁安装处(即距开挖轮廓中心线两侧各9.5m处布置两根跨度为27.21m的轨道梁)向下开挖一个长宽高为120cm*120cm*150cm的基坑,在基底底部打Ф25@80cm,入岩3.0m,外露1.5m的锚杆,用混凝土找平后进行基础预埋件的安装,预埋件与基底锚杆牢固焊接,后进行轨道梁的吊装、固定及基座混凝土的浇筑,最后进行轨道梁轨道、栏杆等附属结构的安装。
具体详见《调压室竖井锁口段开挖支护施工方案》。
(2)竖井扩挖
竖井扩挖自上而下分区分层循环进行,采用手风钻和潜孔钻钻孔、周边光面爆破、乳化炸药非电毫秒起爆、1.4m3反铲扒渣、喷锚网紧跟支护的方法施工。
扩挖出渣在井底洞内进行,用4.5m3装载机+20t自卸汽车出渣;
由于差动式调压室竖井开挖跨度较大,且开挖断面呈不规则形状,所以在开挖过程中遇到较破碎岩石、裂隙或不利结构面、Ⅲ类及以上围岩时周边1-2m进行控制爆破。
①分区分层
井身按平面分区、竖向分层的方法自上而下开挖,竖井井深按平面分区的方法为EL1696.25~EL1606.20(共90.05m)分为四区;
EL1606.20~EL1576.20(30m)共分五区,通过分区,可实现“钻孔爆破、出渣、支护”交替平行作业。
井身开挖分层高度为4.5m,分区分层情况见图2-6。
图2-6井身开挖分区分层图
②井身扩挖施工方法(EL1696.25-EL1606.20)
A.钻孔爆破
井身周边3排采用YT-28手风钻造垂直孔,孔径Φ42mm,光爆孔孔距0.50m,孔深3m,装φ22mm、2#乳化炸药,非电微差毫秒雷管分两段起爆,主爆孔采用潜孔钻钻孔,孔距1.75~2.16m,排距1.96~2.37m,孔深6m,Φ32乳化炸药,非电毫秒雷管孔间微差起爆。
炸药单耗控制在0.76kg/m3左右,循环进尺4.5m。
网路参数:
上述爆破网路采用孔间微差起爆,孔间微差25ms,排间微差75ms。
为减小光爆孔的同段起爆药量,将同段爆破孔数多的分两段起爆。
以控制单响装药量,减少爆破振动对竖井的影响。
Ⅰ、Ⅱ分区内爆破孔数为268个,具体爆破孔布置见图2-7,Ⅲ、Ⅳ分区内爆破孔数为288个,具体爆破孔布置见图2-8。
具体爆破参数见附图。
图2-7Ⅰ、Ⅱ分区爆破孔布置图
图2-8Ⅲ、Ⅳ分区爆破孔布置图
B.出渣
a.竖井内出(扒)渣
爆破后,采用1.4m3反铲向溜渣井内倒渣。
在开挖期时,反铲留在井内并自制防护罩加以防护,以确保在爆破过程中飞石对反铲造成损坏;
为防止堵塞溜渣井,应控制向井内扒渣的强度,并且将溜入井底的石渣及时运走,井内尽量少存石渣。
b.井底平洞出渣
井底平洞用4.5m3装载机+20t自卸汽车出渣,经9#支洞、东引1#(或2#)施工支洞运往模萨沟渣场。
③井底扩挖施工方法
井底系指井下洞洞顶以上4m厚的部位,为防止井底坍塌事故发生,井底不宜采用平面开挖,应采取立面开挖,即围绕溜渣井逐步开挖扩大,钻孔深度4m,进行孔间微差爆破,爆后用气焊切割井底洞临时支护锚杆。
2.3调压室支护
(1)支护型式
采取临时支护与永久支护相结合的方式进行支护,支护型式为喷锚网紧跟支护+预应力锚索滞后施工。
调压室顶拱支护参数:
顶拱采用φ28,T=120KN,L=6m和φ32,T=120KN,L=8m两种机械涨壳式预应力中空注浆锚杆交错布置,间排距1.5m,挂φ8,@15×
15cm钢筋网,喷C25混凝土、δ=15cm;
边墙和端墙采用φ28,L=6m和φ32,L=9m普通砂浆锚杆交错布置,间排距1.5m,挂φ8,@15×
15cm钢筋网,喷C25混凝土、δ=15cm。
调压室竖井支护参数:
采用φ25,L=4.5m和φ28,L=6m普通砂浆锚杆交错布置,间排距1.5m,挂φ8,@15×
T=1500KN,L=15m无粘结预应力锚索,间排距4.5m。
(2)支护时间
喷锚网支护施工应紧跟开挖面,在每个区扒渣完成后立即按设计要求的支护方式进行锚杆支护,破碎段在爆破撬挖后立即先喷5cm厚砼以封闭岩面。
在每一层完成二个区的开挖扒渣和锚杆支护完成后,立即进行挂钢筋网,每层扩挖及锚杆、挂网完成后进行喷砼施工。
由于预应力锚索施工周期较长,对竖井扩挖也有极大的影响,为了减少竖井扩挖和锚索施工的干扰,拟定在竖井锚喷同时进行锚索造孔、下锚及灌浆施工,锚索张拉在下个循环支护时再时行。
(3)支护施工方法
①锚杆施工
锚杆孔深小于6m的采用YT-28手风钻造孔,孔深大于6m的采用YG40导轨式凿岩机配FJZ25A钻架进行钻孔。
钻孔完毕后将孔内吹净后经验收合格后插入杆体,锚杆制作在加工厂将注浆管、排气管、止浆器、垫片、托板等附件安装好,运至现场后进行安装,最后用专用注浆机进行注浆。
对其预应力锚杆达到张拉要求时,采用拉伸板、扭力扳手等机具对其预应力锚杆进行张拉。
②喷砼施工
根据合同规定,喷砼料从布置在EL1560平台的高线混凝土系统提供合格的成品料,采用6m3砼罐车运输至工作面,调压室顶拱采用湿喷台车进行施喷,竖井采用溜筒将成品混凝土送至工作面,再用湿喷机进行人工施喷。
喷砼前先用高压水清扫岩面,并埋设控制喷射砼厚度的标志。
喷射作业应紧跟开挖工作面,砼终凝至下一次循环放炮时间不应少于3小时。
喷射砼终凝2小时后即开始喷水养护,并且不少于14天。
调压室溜渣井贯通后井内风较大,要重视喷砼养护。
③钢筋网施工
将加工厂预先加工好的钢筋网片运至现场后,在施工现场进行人工铺设,并与锚杆、插筋等焊接,铺设时应留有保护层,并保证搭接长度。
④预应力锚索施工
1)锚索参数
锚索预应力的级别为1500KN级,深度为15m。
2)锚索结构
本工程全部采用无粘结预应力锚索。
无粘结预应力锚索其结构特点是在每根钢绞线的自由段表面涂有防腐剂和润滑剂,并套有塑料套管,使钢绞线与被锚固岩体不发生粘结。
因而整个自由段全长能够长久地保存传递应力,并可随时调整预应力的大小,取得最佳的锚固效果。
1500KN预应力锚索,选用11股直径为Ф15.24mm的高强低松驰度钢铰线,钢铰线公称抗拉强度为1860MPa。
预应力锚索由内锚固段、自由段和外锚固段组成,见图2-9所示。
图2-9预应力锚索结构示意图
3)施工工艺流程
预应力锚索的施工工艺,见图2-10。
图2-10预应力锚索施工工艺流程
4)施工方法
A.在竖井扩挖和打锚杆孔时,按4.5m的间距、9m的排距打φ100mm,孔深1.0m的孔,在孔内安置型钢,型钢长3.5m,入岩1.0m,做为搭设悬空脚手架的支撑架,采用φ50脚手架管搭设锚索施工工作平台,工作平台宽2m,在操作层满铺5cm厚木板,以便于钻机、小型材料堆放和人员行走。
并在脚手架管外侧挂安全防护网。
B.测量定位
准确放出锚索孔的位置,并作好标记,并进行统一编号。
C.钻孔及洗孔
选用MGY30型潜孔钻机,及φ150钻头钻孔。
为保证钻孔轴线与设计值一致,在冲击器上加扶正器。
钻到破碎地带时,可能会发生坍孔、卡钻,此时应退出钻具,进行固结灌浆。
待凝期内,该锚孔施工钻机不得作任何位置变动。
待凝4小时后,继续扫孔钻进。
钻进施工过程中必须对钻进速度、孔内情况等进行详细记录。
完整孔段钻进后,采用风水联动冲洗,至孔口回水澄清,无岩屑延续5~10min,即可结束;
破碎孔段洗孔方法通过现场试验确定。
D.固结灌浆
对破碎带或渗水量较大的围岩段应进行固结灌浆;
为保证预应力锚索质量,建议在钻孔过程中,增加“自上而下分段灌浆”工序。
浆液水灰比使用5:
1,3:
1,2:
1,1:
1,0.8:
1,0.6:
1,0.5:
1七个比级。
灌浆压力,按设计规定值。
E.扫孔及清孔
固结灌浆结束后,使用压缩空气吹净灌段以上孔段内的浆液,待凝4h后,使用同级钎头扫孔。
终孔后,采用水和压缩空气冲净孔内岩粉、岩屑,然后用高压风吹出孔内积水。
F.锚索制作
锚头选用OVM15-11锚具,钢绞线选用符合ASTMA416—90a标准的1860MPa高强度低松弛无黏结钢绞线。
锚索的加工在钢筋厂进行,首先按设计长度用铰线切割机下料。
之后剥去内锚段的塑料套管,用清洗剂和热水清洗干净。
编索在组装平台上进行,将隔离架﹑止浆环等和钢铰线组装好,逐段装入波纹管并安装端帽。
G.锚墩施工
锚索安装完成后进行锚墩的浇筑,锚墩顶面尺寸24×
24cm,同时安装锚垫板和导向管,在外锚头钢制保护罩安装就位后,人工灌注M2O砂浆使其钢制保护罩回填密实。
H.锚索的安装
安装时在孔口锚杆上安一导向滑轮,用20t龙门吊车提升到孔口后人工配合将锚索送入孔内,之后固定安装帽。
I.灌浆
水泥浆选用ZJ-400高速搅拌机拌制,100/3.5砂浆泵灌浆。
灌浆有锚固段注浆和自由段注浆。
浆液由P.O42.5#水泥和水拌制而成,水灰比0.36,膨胀剂添加量为水泥用量的6%。
灌浆时内外两根灌浆管同时进行有压连续灌浆,使浆液充满全孔。
J.张拉锁定
灌浆达到强度后开始张拉。
张拉分两步,先单根张拉,再整体张拉。
单根张拉采用YDC240Q型液压千斤顶,先张拉锚具中心部位钢绞线,然后张拉锚具周边钢绞线,按照间隔对称分序进行。
一个张拉循环完毕,再进行下一个张拉循环,直至达到设计荷载。
由ZB4-500S超高压油泵驱动,千斤顶主要参数,详见表2-11。
表2-11张拉千斤顶主要参数表
型号
额定压力Mpa
张拉力KN
行程mm
质量kg
穿心孔径mm
用途
YDC240Q
50
240
200
18.2
18
单根张拉
单根张拉预拉力50KN,对称循环张拉,整体张拉时按0-25%-50%-75%-100%-115%-125%分级加载,加载速率40KN/min,每两分钟记录位移量。
停止张拉并保持20min,记录钢铰线的徐变增加值,若小于2mm,则用夹片锁定。
若大于2mm,继续观察,并详细记录,分析原因后按要求处理。
锚索应力基本稳定后,应对锚索进行补偿张拉,补偿张拉程序同张拉程序第四循环张拉。
K.封孔及外锚头的保护
张拉锁定后,用砂轮切割机割去多余的钢铰线(外露1
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