水下竖井施工方案设计

水下竖井施工综合技术方案一、工程概况与地质条件分析本工程为直径12m、深度68m的圆形水下竖井结构，采用全预制拼装管片作为永久支护体系。井口平台高程▽51.94m，井底设计高程▽-30.00m，穿越地层自上至下依次为：①素填土（厚2.5m）；②砂质粘性土（厚15m，遇水易软化崩解）；③中风化花岗岩（厚30m，裂隙发育）；④微风化花岗岩（厚18.5m，单轴抗压强度60-80MPa）。地下水位位于▽45.00m，井筒涌水量预计15m³/h，需采用"先堵后排、分区控制"的治水策略。二、施工总体部署（一）施工分区划分将井筒施工划分为三个功能区：地面作业区：布置管片预制场（面积800㎡）、泥浆处理系统（处理能力100m³/h）、提升系统（2×50t龙门吊）及混凝土搅拌站（HZS90型）井口过渡区：设置环形截水沟、双层防护平台及注浆加固区（深度5m）井下作业区：划分开挖区、支护区、排水区及出渣通道，配置水下掘进机及辅助设备（二）施工流程规划采用"先导后扩、分层支护"的施工工艺，总流程如下：井口预处理→2.导井施工→3.井筒扩挖→4.管片拼装→5.水下封底→6.二次注浆关键线路工期控制：导井施工45d→扩挖支护90d→封底施工15d，总工期180d三、关键施工技术（一）导井施工工艺反井钻施工（岩层段）选用LM-280型反井钻机，钻杆直径200mm，先导孔偏斜率控制≤0.5%采用"高压水冲气举反循环"排渣技术，工作风压0.8MPa，水流量50m³/h导井直径1.2m，钻进参数：转速8-12r/min，扭矩18-25kN·m人工挖孔（覆盖层段）采用0.8m短段开挖，每循环进尺0.5m，立即施作Φ108mm钢花管超前支护（长3m，环向间距0.5m）井壁喷射C25混凝土（厚100mm）+Φ8钢筋网（200×200mm）临时支护设置集水井（深1.5m），配置2台Φ150mm潜水泵（扬程50m）接力排水（二）井筒开挖作业岩层开挖微风化花岗岩采用"环形刀盘+截削式刀头"联合掘进，刀盘扭矩320kN·m，推进速度1.2m/d中风化岩段实施光面爆破：周边孔间距450mm，抵抗线600mm，采用Φ32mm乳化炸药（装药集中度0.3kg/m），半秒雷管分段起爆出渣系统：泥浆环流输送（密度1.2g/cm³），经地面旋流器分离后，石渣含水率≤15%特殊地层处理砂层段：采用"管棚+注浆"超前加固，Φ159mm管棚长6m，环向间距300mm，注浆材料为水泥-水玻璃双液浆（水灰比1:1，凝胶时间30s）孤石处理：采用"静态爆破+机械破碎"联合工法，膨胀剂选用HSCA-Ⅲ型，膨胀压力≥50MPa（三）支护体系施工管片拼装工艺预制管片参数：厚度400mm，宽度1.5m，混凝土强度C50，抗渗等级P12采用"错缝拼装"方式，环向螺栓M30（8.8级），扭矩控制350-400N·m止水条选用遇水膨胀橡胶（膨胀倍率≥300%），接头间隙≤2mm临时支护措施Ⅳ、Ⅴ级围岩段：Φ25中空注浆锚杆（长3.5m，间距1.0m×1.0m）+喷射C25混凝土（厚150mm）破碎带加固：采用Φ42mm小导管（长4.5m）注浆，浆液扩散半径≥1.5m，单孔注浆量2.5m³四、防水与封底工程（一）综合防水体系主动防水地表帷幕注浆：沿井口周边布置Φ130mm注浆孔，环向间距1.2m，孔深20m，形成止水帷幕管片接缝防水：设置三道防线（遇水膨胀条+丁基橡胶垫+不锈钢止水带）径向注浆：管片吊装孔作为注浆孔，注入超细水泥浆（水灰比0.8:1），注浆压力1.2MPa排水系统井壁环向盲管：采用Φ100mm透水管，坡度3%，每50m设置集水环排水设备配置：2台200m³/h卧泵（扬程80m）+4台Φ150mm潜水泵（备用）排水路线：工作面→集水井→中间泵房→地面沉淀池（三级沉淀，处理能力80m³/h）（二）水下封底施工导管法混凝土浇筑布置12根Φ250mm钢导管（壁厚8mm），环向间距2.5m，导管底口距基底250mm采用"楔形导流限位块+防水橡胶塞"装置，橡胶塞密度1.1g/cm³，极限抗压强度≥15MPa混凝土设计参数：C35P8，坍落度200±20mm，初凝时间≥6h，采用双掺技术（粉煤灰+矿粉）封底质量控制初灌量计算：V=πr²h+πR²H（r=0.125m，h=68m，R=6m，H=0.3m），确保首盘混凝土量≥8m³浇筑速度控制：提升导管速度0.3m/min，混凝土上升速度≥0.25m/h养护措施：采用水下养护剂（掺量水泥重量3%），养护期≥14d，强度达标85%后进行后续施工五、施工监测与控制（一）监测项目设置地面监测：沉降观测：沿井筒周边20m范围布设12个监测点，精度±0.1mm倾斜监测：采用全站仪三角高程法，每3d观测一次，允许倾斜值≤1/500井下监测：围岩收敛：在井深10m、30m、50m处设置测站，采用测绳法测量，预警值50mm管片应力：埋设钢筋应力计（量程200MPa），监测频率1次/d，极限值150MPa（二）风险控制措施涌水突泥防治建立"三级预警"机制：正常（<5m³/h）→预警（5-10m³/h）→应急（>10m³/h）备用注浆系统：配置2台ZJB-6型注浆泵（流量10m³/h）及速凝浆液（初凝≤3min）管片上浮控制采用"配重法"：每环管片顶部压载20t混凝土块同步注浆：注浆压力0.3-0.5MPa，注浆量为理论间隙的120%，初凝时间4-6h六、安全文明施工（一）安全防护体系井口防护：设置双层防护平台（承重≥20kN/m²），周边安装1.2m高防护栏杆及防冲击挡板井下照明：每50m设置防水投光灯（100W），照度≥50lux，备用电源连续供电≥2h应急装备：配置4台自救器（有效时间45min）、2套潜水装备及应急通讯系统（二）环保措施泥浆处理：采用"三级沉淀+压滤脱水"工艺，泥饼含水率≤35%，清水回收率≥80%噪声控制：对破碎机、空压机等设备设置隔音罩（降噪量≥25dB），昼间噪声≤70dB粉尘防治：井口设置雾炮机（覆盖半径30m），出渣车辆必须密闭运输并冲洗轮胎七、质量验收标准（一）结构验收井筒尺寸偏差：直径±50mm，垂直度≤1/1000，有效断面≥设计值95%混凝土强度：试块合格率100%，实体回弹强度≥设计值90%防水性能：渗水量≤0.2L/(m²·d)，无集中渗漏点（二）隐蔽工程验收注浆效果：钻孔取芯检查，结石体强度≥5MPa，渗透系数≤1×10⁻⁶cm/s管片安装：相邻管片错台≤5mm，环向间