水布垭左岸深覆盖层防淘墙采用宽竖井施工技术

水布垭左岸深覆盖层防淘墙采用宽竖井施工技术水布垭水利枢纽由混凝土面板堆石坝、溢洪道、右岸地下式电站和放空洞等建筑物组成，溢洪道位于左岸，由引水渠、控制段、泄槽(含挑流鼻坎)和下游消能防冲段防淘墙总长度851.35m，由三部分组成，即左岸段、上游横向段和右岸段，其中左岸段和上游横向段由葛洲坝集团基础工程有限公司承建。左岸段以导流洞消力池尾坎和左导墙交汇处L0为起点，向下游沿大崖高边坡及大岩淌滑坡坡脚布置，至下游防淘墙设计顶高程一般为▽200.0m，底高程在冲刷坑最深的部位为▽1结构，墙厚一般为3m，最大厚度4.5m左岸防淘墙位于坝址峡谷口处大崖沱深潭，左岸为大崖边坡和大岩淌滑坡。溢洪盆系上统写经寺组（D3x）等岩性软弱的地层。岩体完整性差，风化较强烈，P1ma及最深达60m。冲刷区存在褶皱，有断层发育。从帷幕灌浆钻孔和竖井开挖揭露的地质情况看，左岸段平均揭露覆盖层厚25m，基岩面呈两端高中间低的谷形，其基岩面上部为第四系堆积体坡积物，含孤石、大块性质脆，强度高，且夹有风化砂；下部岩层为铁质石英砂岩夹中至厚层含钙质泥岩夹层、多呈互层，石英砂岩性质脆、强度高，钙质泥岩夹层遇水易泥化崩解，开挖时易产生较大范围的塌方等现象，岩层极不稳定；整体上，施工区围岩风化强烈，岩石破碎且夹有泥化夹层，部分表现为砂岩与泥岩互层。施工区岩层表现为不完整基岩，断序号井号覆盖层厚度(m)15.9518.65竖井底高程(m)排水情况3/h)40地质情况井深15.95～18.95m为泥岩,18.95m以下为铁质砂岩,岩石破碎,与泥岩互层。井深18.65～48m为泥岩及铁质砂岩与泥岩互层,层厚20～60cm左右,下游侧开挖至40m深处发生塌方，塌方量10m3左右，并出现大量涌水，出水量约70L/min。1212井深23～28.0m为泥岩与铁质砂岩互层；28～32m为铁质砂岩，岩石破碎；32～37m为铁质石英砂岩，3323.26164.78强度高、岩性较脆，钻70～80cm需要17小时,消耗50个钻头；37～43m又为铁质砂岩与泥岩互层，层厚20～60cm，部分砂岩风化成砂。井深25.2～28.0m为铁质砂质与泥岩互层；28.0~4425.66169.5638m为铁质砂岩、强度高,钻70～80cm需要17小时,消耗50个钻头。井深11～21m为铁质砂,21.6～29.5m为风化砂岩，55175.30岩石破碎，29.5～33m为砂岩与泥岩互层，钻进速度慢,经常出现卡钻、埋钻现象。根据原招投标和设计文件，防淘墙开挖和砼浇筑均通过短竖井进行施工。短竖井始向上分层开挖、浇筑混凝土，开挖长度不超过20m，分层厚度为3m。随着防淘墙施工分层逐步上升，需拆除施工竖井衬砌混凝土，然后再进行混凝土浇筑，使之与防淘墙连为一体。按此方案，前期防淘墙施工较为顺利，尤其是地质情况相对较好的上游左岸防淘墙地层复杂，地质条件差，开挖和浇筑施工过程中多次发生掉块、塌方且在墙体施工部位有大量渗水，开挖施工时掉块、塌方、冒顶现象频繁发生，成洞条件极差，安全隐患极大。采用钢支撑支护（间距0.6m）任务重,施工难度也极大，防并经设计单位同意，在左岸防淘墙L3~L5段由原设计的通过短竖井由下向上的平洞开挖浇筑砼方案修改为宽竖井方案，即将墙体划分以宽竖井为结构的分块单元，由上向下开挖、衬砌（下部岩石条件好的，可将衬砌混凝土改为挂网喷锚支护）后，由下向上浇筑砼。这样进行竖向开挖和浇筑墙身砼，可以减少施工安全隐患，加快防淘墙施工进度。其它部位仍采用先前的通过短竖井水平按宽竖井方案施工后，墙厚由3m、4m改为4.5m，宽竖井的分块宽度根据原防淘墙分块宽度确定，最大宽度不宜超过12.0m。因此左岸防淘墙L3~L5段宽竖井共布置26个（见图2左岸防淘墙宽竖井平面布置图序施工，即第一序宽竖井开挖完后立即进行墙身砼浇筑，砼浇筑到一定高程后进行第二序宽竖井开挖施工和砼浇筑，最后再进行第三序宽竖井的开井，宽6＃、7＃、8＃、10＃、12＃、15＃、16＃、18＃、20＃、24＃竖井作为二序 开挖完成 钢支 开挖完成 钢支撑安装 测量放样下一开挖、护壁循护壁砼衬砌排水或支护处理井身开挖、出渣提升系统安设下一开挖、护壁循护壁砼衬砌排水或支护处理井身开挖、出渣提升系统安设墙顶石渣回填下序墙体浇筑墙体砼浇筑完成下墙顶石渣回填下序墙体浇筑墙体砼浇筑完成下浇筑循环墙身第层浇筑埋件安设钢筋制安 基面清理 两端衬砌砼拆除山体侧衬砌砼凿毛施工测量采用全站仪进行。宽竖井开挖前，根据测量控制点，测放宽竖井开挖轮廓线，测设宽竖井断面中心线与衬砌混凝土四周角点，并通过悬挂悬垂线控制宽竖井井口人工开挖，人工出渣。锁口钢筋现场加工成型，钢筋连接竖向筋采用套筒连接，水平筋采用铅丝绑扎；砼人工立模，人工浇筑。锁口下接断面与井身开挖断面相同。为了防止▽208m平台水流入竖井，▽208m锁口四周浇0.2提升导向绳等，作为进出设备物资、作业人员及出渣使宽竖井井架采用龙门钢架结构，高度6.0m。井架安放在宽竖井锁口砼上轴轮左右轮距与钢盖板上设置的轨道宽度相同，前后轮距以适合不能偏小，载人罐笼采用钢筋笼结构，出渣料斗卷扬机采用3～5t规格，布置于距井口6～8m的混凝土基础上，用M30、长0.8m的地脚螺栓连接固定。卷扬导向采用，焊接于龙门架顶部横梁上的定滑轮，钢丝绳牵引螺栓锚固在底层井壁上，上端固定在宽竖井井架上，活动钢盖板上设置出渣车行走轨道，待料斗箱吊到井口时，再放到钢盖板出渣车行走轨道上，然后人工推至井台附近弃渣堆积地点堆积或由装载机，配自卸汽车及时转运宽竖井在覆盖层开挖施工主要采用风镐、三角耙及小药量爆破，遇保护层开挖采用人工辅以风镐进行开挖；在开挖过程中遇有岩石层时采用钻爆解决，但爆破不能对宽竖井衬砌砼造成破坏，爆破参数通过试验确定。开挖采用分层开挖，一般每层掘进2.0m左右，出渣、修理断面后，立即进行衬砌混凝土浇筑。开挖断面在保证竖井净断面尺寸的前提下，确保竖井钢出渣利用0.3m3料斗人工装箱，由设在井口3～5t卷扬垂直提升至井口，通过卸料施工期间宽竖井内如有渗水要及时疏导和引按设计要求，宽竖井护壁采用C20钢筋混凝土衬砌，厚度50cm，钢筋双向双层布内预埋止水，埋设在衬砌砼部分止水采用油毛毡进行包裹，以利于避免今后衬砌砼的钢筋在加工厂制作，通过井口提升系统吊运至作业面现场安装。竖向钢筋采用套与下层钢筋连接。安装一序宽竖井的钢筋时，上下游端侧靠两个角处要预留钢筋头，具本方法是将钢筋头直接打入二序开挖的土层范围内或将钢筋头弯成900角伸入到一序宽竖井的衬砌砼以外或紧贴二序宽竖井的开挖面，预留钢筋头的长度按两端的锚固长度不小于30～35d(d为钢筋直径)确定，并使节头要按要求错开。二序宽竖井钢筋制未预留钢筋头的部位在二序宽竖井施工时，用手风钻打孔将二序宽竖井的每根横向钢而不走样且保证浇筑时不漏浆。模板在竖井中按设计模板配板图拼装、加固，并预埋钢筋作竖井爬梯安装时使用。模板支撑采用钢管十字支撑，并设斜支撑增加模板整体性。模板之间的接缝必须平整严密，分层施工时，逐层校正下层偏差，使模板下端无铺设碎石和砂层垫层，并将缝隙堵塞，防止漏浆。通过人工从模板上部预留的缺口入仓，混凝土下落高度不大于2.0m。采用ZP18软轴土隔离，便于衬砌砼的拆除。另外在护壁砼浇筑时，井壁一侧平行预埋间距为0.3m、深入支护砼0.5m的Φ20锚筋，将来作为混凝土浇筑完成后，强度达到2.5MPa以上时才能拆除模板，拆模后及时养护，养必须严格遵守先支撑后开挖的原则。钢支撑端头在衬砌砼表面设置厚度不小于10mm的钢板作封头端板，钢板与支撑杆件必须满焊。钢支撑构件的连接采用焊接。横向钢支撑的型式、数量及间距需通过井壁稳定计算确定，按设计要求布设。钢支撑材料的垂在每一层浇筑之前，要将靠山侧衬砌砼面凿毛，二序和三拆除应通过试验论证不会对防淘墙造成危害。衬砌砼拆除后衬砌砼凿毛或拆除后，将散落在建基面上的碎石、杂物与衬砌砼钢筋制安相同，墙体钢筋也在加工业面现场安装。竖向钢筋采用套筒连接或焊接，横向钢筋采用若在覆盖层内按原分块结构完整的水平施工一层，不能保证单元块的宽竖井最底层砼浇筑按施工缝处理，布设墙体砼防左岸防淘墙L3~L5段已于2006年11月6日全部浇筑到设计高程，从施工进度上看，由于材料运输、混凝土入仓的施工较为方便，且减少了塌方处理对工期的影响，所以施工总体进展顺利，工期比原计划提前半个月完成。从质量、安全上看，由于将覆盖层地下平洞分层开挖改为竖井槽挖，浇筑由地下洞室浇筑变为明浇，便于施工测量和现场控制，且由于支护和衬砌及时，施工过程中掉块、塌方极少发生，安全性高。浇筑后从安全监测数据分析结果来看，防淘墙墙体稳定，未发生位移和变形；从监理质量评定结