引水工程竖井施工方案

引水工程竖井施工综合技术方案一、工程概况本工程为大型引水系统控制性工程，采用垂直竖井布置形式，设计总深度540米，开挖直径8.5米，衬砌后内径6.0米。竖井上部连接引水调压井（高度97米），下部通过弯段与引水隧洞衔接，构成"调压井+竖井"同轴结构体系。工程区域地形复杂，右岸通过既有公路形成施工通道，左岸经交通洞作为物料运输线路。主要工程量包括：竖井开挖及支护4800立方米，钢筋混凝土衬砌3200立方米，钢衬安装1200平方米，混凝土强度等级C30，抗渗等级W8，设计运行内水压力10.2兆帕。施工总工期控制在240天内，采用"自上而下、分层开挖、同步支护、整体衬砌"的施工策略，配置700米级竖井掘进机及配套智能控制系统，实现全过程机械化作业。二、地质条件分析2.1地层岩性特征根据地质勘察数据，竖井穿越地层主要为燕山期花岗岩，岩体完整性系数0.7-0.85，饱和抗压强度120-180兆帕，局部达到200兆帕以上。自上而下划分为三个工程地质段：0-100米：强风化带，节理裂隙发育，岩体破碎，渗透系数1×10⁻³厘米/秒，属Ⅳ类围岩，需重点加强支护100-400米：中风化带，中粗粒结构，裂隙间距1.5-3.0米，属Ⅲ类围岩，稳定性中等400-540米：微风化带，致密块状结构，单轴抗压强度＞150兆帕，属Ⅱ类围岩，完整性好但存在高地应力2.2水文地质条件地下水位埋深15-30米，主要发育三层含水层：上层滞水：分布于强风化带，受大气降水补给，涌水量5-10立方米/小时裂隙承压水：赋存于中风化带，主要通过两组共轭节理网络渗透，最大涌水量达50立方米/小时岩溶水：在K2+300处探测到体积约80立方米的溶洞，充填物为粉质黏土夹碎石2.3不良地质预测施工期需重点防范三类地质风险：岩爆：400米以下微风化段存在高地应力，实测最大主应力达35兆帕，具备发生中等岩爆条件，需采取超前应力释放措施涌水：250米及480米高程存在两条富水断层，预测单点最大涌水量60立方米/小时，需配置大功率排水系统溶洞：已探明3处规模溶洞，其中K3+150处溶洞高度达8米，需进行超前地质预报和预处理三、施工总体部署3.1施工分区规划地面作业区：布置竖井掘进机主机库、混凝土搅拌站（HZS120型）、钢材加工场、材料仓库及临时办公区，占地面积约8000平方米。搅拌站配置双卧轴强制式搅拌机，生产能力120立方米/小时，满足高峰期混凝土需求。井口作业区：安装700米级智能门式起重机（最大起重量50吨）、稳车群（8台JZ-10/800型）及环形轨道，设置自动卸渣系统和混凝土中转仓。井口周边设置2米高防护栏杆，安装视频监控系统和声光报警装置。井下作业区：划分掘进作业面、支护作业面、出渣通道及辅助设施区，配置三层作业平台（掘进平台、支护平台、衬砌平台），各平台间通过液压升降系统连接，实现同步作业。3.2施工流程规划采用"四同步"施工流程：超前地质预报→开挖作业→初期支护→出渣运输同步进行围岩监测→支护参数调整→施工工艺优化动态循环钢筋加工→模板安装→混凝土浇筑→养护作业流水施工地面控制→井下执行→数据反馈→智能调整闭环管理关键线路工期控制：施工准备阶段：30天（含设备安装调试）竖井开挖阶段：120天（平均日进尺4.5米）衬砌施工阶段：60天（日滑升高度6米）设备拆除及验收：30天3.3资源配置计划主要施工设备配置：竖井掘进机：1台（刀盘直径8.6米，配备22个液压驱动滚刀）液压抓岩机：2台（斗容0.5立方米，提升速度60米/分钟）混凝土喷射机：2台（湿喷工艺，生产能力8立方米/小时）滑模系统：1套（液压自动调平，配置16台10吨千斤顶）排水系统：三级排水，总排水能力150立方米/小时通风系统：压入式通风，主风机功率110kW，风筒直径1.2米劳动力组织：管理及技术人员：25人（含地质、测量、机电专业工程师）掘进作业队：40人（分3班，每班12小时）支护作业队：30人（含喷锚、钢筋、模板专业班组）机电保障队：15人（负责设备维护及自动化系统运行）辅助作业队：20人（含运输、排水、通风等辅助工作）四、开挖与支护施工4.1开挖施工工艺开挖方式选择：0-100米强风化段：采用机械破碎+人工修整，配备液压破碎锤和扒渣机100-400米中风化段：采用光面爆破+机械出渣，炮孔利用率控制在90%以上400-540米微风化段：采用竖井掘进机全断面开挖，刀盘转速1.2-2.5转/分钟爆破参数设计（中风化段）：周边孔：直径42mm，孔距50cm，装药集中度0.25kg/m，采用空气间隔装药掏槽孔：直径50mm，孔深3.5米，采用楔形掏槽，装药集中度0.8kg/m循环进尺：3.0米，单循环爆破方量58立方米，炸药消耗量210kg出渣系统：采用"抓岩机+吊桶+自卸汽车"运输系统，吊桶容积3立方米，提升速度80米/分钟井口设置自动卸渣装置，与自卸汽车对接，实现连续出渣出渣能力控制：正常情况下80立方米/小时，高峰期可达120立方米/小时4.2支护施工技术初期支护体系（按围岩类别差异化设计）：Ⅳ类围岩段（0-100米）：喷射混凝土：C25，厚度15cm，分两层施作锚杆：Φ25中空注浆锚杆，长度4.5米，间距1.0×1.0米钢筋网：Φ8@150×150mm，双层布置钢拱架：I20型钢，间距0.8米/榀Ⅲ类围岩段（100-400米）：喷射混凝土：C25，厚度10cm锚杆：Φ22砂浆锚杆，长度3.5米，间距1.5×1.5米钢筋网：Φ8@200×200mm，单层布置Ⅱ类围岩段（400-540米）：喷射混凝土：C25，厚度8cm局部锚杆：Φ20自进式锚杆，长度3.0米，间距2.0×2.0米（仅在裂隙密集区布置）特殊地质段处理：岩爆预防：采用超前应力释放孔（直径100mm，深度10米，间距2米），配合高压水喷射弱化围岩涌水处理：实施"堵排结合"，局部采用Φ108管棚注浆（水泥-水玻璃双液浆），配合集水井排水溶洞处理：对探明溶洞采用"先充填后开挖"方案，充填材料为C15混凝土+碎石（比例1:3）五、衬砌施工技术5.1钢筋混凝土衬砌施工工艺：采用整体滑模施工，自下而上连续浇筑，滑模设计高度2.4米，配置16台液压千斤顶同步提升。模板系统：面板：6mm厚钢板，表面镀铬处理，保证混凝土外观质量支撑结构：型钢骨架，刚度满足规范要求（挠度≤1/400）调平系统：自动液压调平装置，水平偏差控制在±5mm内附着式振捣器：每2米布置1台，功率1.5kW，频率50Hz混凝土施工：配合比设计：水泥:砂:石:水=1:1.85:3.2:0.45，掺加粉煤灰（替代率20%）和高效减水剂运输方式：地面搅拌站→混凝土输送车→井口下料溜管→分料盘→入仓，溜管设置缓冲装置浇筑工艺：分层对称浇筑，每层厚度30cm，振捣时间20-30秒，确保密实养护措施：采用喷淋养护+保湿覆盖，养护时间不少于14天，混凝土强度达到设计值70%前不得受荷5.2钢衬安装施工在竖井底部30米范围及弯段衔接处设置钢衬，材质为Q345R钢板，厚度20mm，采用工厂预制、现场拼装工艺。安装流程：钢衬分节预制（每节长度6米），工厂内完成防腐处理（喷砂除锈+环氧煤沥青涂层）井下运输采用专用吊装设备，单节重量控制在15吨以内安装采用"由下至上、逐节组对"方式，环缝焊接采用埋弧自动焊，纵缝采用手工电弧焊焊接完成后进行无损检测（UT检测Ⅰ级合格），并进行水压试验（试验压力1.5倍设计压力）密封处理：钢衬与混凝土之间设置缓冲层（30mm厚沥青木板），环缝处安装遇水膨胀止水条，确保水密性。六、施工辅助系统6.1排水系统采用三级排水方案：一级排水：工作面排水，设置2台Φ150mm潜水泵（扬程600米，流量50立方米/小时）二级排水：中部集水井（250米高程），配置2台Φ200mm离心水泵（扬程300米，流量80立方米/小时）三级排水：井口排水系统，设置2台Φ250mm多级离心泵（扬程600米，流量100立方米/小时）排水管路采用Φ200mm无缝钢管，每50米设置固定支架，确保管路稳定。6.2通风系统采用压入式通风方式：地面设置2台110kW轴流风机（一用一备），风筒选用Φ1.2米阻燃风筒布风筒悬挂于井壁一侧，每10米设置刚性支撑架，接口处采用双反边连接井下风量保证：工作面风量不小于3m³/min·人，风速控制在0.25-6m/s6.3提升运输系统物料提升：主提升机：JKZ-3.2/15.5型，提升能力50吨，最大提升速度8m/s辅助提升机：2台JZ-10/800型稳车，负责人员和小型物料运输提升容器：3立方米吊桶2个（一备一用），人员罐笼1个（限载12人）信号系统：采用PLC控制的声光信号系统，设置"提升、下降、停车、紧急停车"四种信号井口与井下各作业面设置视频监控和对讲系统，实现可视化调度提升机配备多重保护装置（过卷保护、超速保护、过载保护等）七、质量控制措施7.1测量控制体系建立"地面控制网→井口控制点→井下作业面"三级测量控制网：地面采用全站仪按二等三角测量精度建立平面控制网井口设置3个强制对中观测墩，作为井下测量基准井下采用激光指向仪（精度±5″）和重锤投点法（垂准误差≤1/20000）进行定位监测频率：开挖阶段：每循环监测1次支护阶段：每天监测1次衬砌阶段：每滑升5米监测1次特殊地段（断层、溶洞）：加密至每2小时监测1次7.2混凝土质量控制原材料控制：水泥：选用P.O42.5R水泥，进场温度≤60℃骨料：采用级配良好的花岗岩碎石（5-20mm连续级配），含泥量≤1%外加剂：采用聚羧酸系高效减水剂，掺量1.2%，氯离子含量≤0.02%施工过程控制：坍落度控制：入仓坍落度180±20mm，每小时检测1次温度控制：采用双掺技术（粉煤灰+矿粉）降低水化热，入模温度≤28℃抗裂措施：设置膨胀加强带（掺加UEA膨胀剂，掺量8%），每100米设置1道质量检测：抗压强度：每50立方米留置1组试块，同条件养护试块与结构同条件养护抗渗性能：每200立方米留置1组抗渗试块，试验压力1.2MPa，恒压8小时无渗漏外观质量：表面平整度≤5mm/2m，蜂窝麻面面积≤0.5%，无露筋、裂缝等缺陷八、安全保障措施8.1重大危险源管控建立危险源辨识、评估、控制闭环管理体系，重点管控：岩爆防治：超前地质预报：采用地质雷达和声波测试，预测岩爆可能性解危措施：对高应力区实施超前钻孔卸压（孔径100mm，孔深10米，间距2米）防护措施：作业人员佩戴防冲击头盔，工作面设置钢性防护棚高处作业安全：作业平台：采用钢结构整体平台，设置1.2米高防护栏杆和18cm高挡脚板安全带：全员配备双钩五点式安全带，平台满挂安全网临边防护：井口周边设置2米宽环形走道，安装防护栏杆和防坠落装置8.2安全管理体系组织保障：成立安全生产领导小组，项目经理任组长，配备专职安全员5名实行安全风险抵押金制度，与各施工班组签订安全责任书建立"班前安全讲话、班中安全检查、班后安全总结"三查制度应急管理：编制专项应急预案（涌水、岩爆、火灾等），每季度组织1次应急演练井下设置应急避难硐室（配备氧气、食品、通讯设备），距离工作面≤50米建立应急通讯系统（有线电话+对讲机+应急广播），确保通讯畅通8.3职业健康防护通风除尘：采用高效除尘器（除尘效率≥95%），粉尘浓度控制在2mg/m³以下噪声控制：高噪声设备设置隔音罩，作业人员佩戴耳塞（噪声≤85dB）照明系统：井下采用LED防爆灯具，照度满足：工作面≥100lux，通道≥50lux医疗保障：现场设置医务室，配备急救设备和常用药品，与就近医院建立绿色通道九、施工进度计划9.1关键节点控制施工阶段起止时间工期（天）关键任务施工准备第1-30天30设备安装调试、场地平整、技术交底上部开挖第31-60天300-150米开挖及支护，日进尺5米中部开挖第61-150天90150-400米开挖及支护，日进尺2.8米下部开挖第151-190天40400-540米开挖及支护，日进尺3.5米衬砌施工第161-220天60钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑设备拆除第221-240天20施工设备拆除、场地清理、验收准备9.2进度保障措施资源保障：备用关键设备（如掘进机刀盘、液压系统），确保故障时48小时内恢复技术保障：成立技术攻关小组，解决施工难题，优化施工参数制度保障：实行周进度考核与奖惩制度，延误超3天启动预警机制天气应对：编制雨季施工专项方案，储备防雨、排水物资十、环境保护措施10.1施工废水处理设置三级沉淀池（总容积500立方米），废水经处理达标后排放混凝土养护采用节水型喷淋系统，提高水资源利用率油料库房设置防渗池（渗透系数≤10⁻⁷cm/s），防止油料泄漏污