出线竖井方案比选专题报告

出线竖井方案比选专题报告#2)考虑到竖井的规模巨大，地质条件复杂，对于水电工程来说，尚未有规模2工程地质条件2.1地震与构造稳定性溪洛渡坝址区位于莲峰断裂、峨边─金阳断裂和马边─盐津隐伏断裂三条断裂所围限的雷波─永善三角形块体之中南部。块体南北长80km，东西宽40km，溪洛渡坝区的地震危险性主要来自块体东侧马边地震带的波及影响。据国家地震局对溪洛渡水电站进行的地震危险性分析成果，坝址区地震基本烈度为Ⅷ度，相应的基岩水平峰值加速度为0.18g，垂直加速度取水平向的0.65倍。出2.2左岸出线竖井的工程地质条件2.2.1左岸出线竖井场地的基本地质条件及稳定性左岸出线场布置在象鼻子沟上游侧的堆积体斜坡上，前缘地面高程大致在865～880m高程，地形坡度为5°~10°。出线场轴线与地下厂房轴线斜交，方古滑坡堆积体(delQ)：主要由三叠系紫红色砂页岩和石灰岩块碎石组成，下主滑面主要沿宣威组底部铁铝质粘土岩、粉细砂岩发育，钻孔揭示主滑带厚泥组成，颗粒成分以砂粒为主(74.8％)，天然含水量8.3～8.5％。滑面倾向山内(3°~5°)和下游(4°~7°)，总体产状N20区内堆积体顶面平缓，前缘斜坡总体坡度30°~38°;现残存的底滑面长550～900m，以2°~6°缓倾山内；滑体内地下水位较低，滑带物质结合，后缘地表无变形及错落台坎等。该段堆积体整体是稳定的。场地外侧865～840m高程边坡较缓，840m高程以下边坡已按1：1.25坡比进行了削坡及支护处理，2.1.2左岸出线竖井岩土体物理力学参数表1冰川、冰水堆积体物理力学试验成果表表2左岸出线竖井土体室内力学性试验成果试制样控制条件压缩试验(0.1~0.2MPa)直剪试验(天然快剪)残剪试验验干密度含水率压缩系数压缩模量凝聚力摩擦角凝聚力摩擦角dωaVESCφC’3%MPa-1MPaMPaMPa0.1819.090.0290.02322.30.2217.810.0210.0100.3454.980.0170.0140.1997.910.0220.017体2.50.1350.03527.50.022体2.30.07020.00.03030.00.017表3左岸出线竖井岩土体物理力学参数建议值表0(g/cm3)Eo(MPa)f’’(MPa)0.5～1.00.55～0.600.35～100.52.2.3左岸出线竖井的工程地质条件与评价竖井直径为8.6m，竖井深度463.5m，底高程376.5m，在高程614m处设置了一表41＃、2＃出线竖井上段地层简表地层代号1＃竖井2＃竖井厚度／深度高程(m)厚度／深度高程(m)洪积体（plQ3）24/2484133/33832冰川、冰水堆积体(fglQ+glQ)55/7978642/75790古滑坡堆积体体（delQ21）36/11575051/126739P2x砂页岩9/1247417/13373214层玄武岩26/15071525/15870613层顶部紫红色凝灰岩6/1567097/16570013层玄武岩43/19966642/20765812层玄武岩52/25161444/2516141＃、2＃出线竖井上段地层基本一样，遇到的工洪积堆积体（plQ3）：厚度24～33m，主要由含碎砾石低液限粘土组成，结中分布段易产生井壁垮塌，应有较强的工程处）：以2～6cm为主，部分为钙质接触式胶结，结构稍密～中密。物性指标ρ=2.06g/cm3，天然含水率w=5.952m古滑坡堆积体（delQ21）：厚度36～51m，由三叠系紫红色砂页岩和石灰岩湿密度ρ=1.94g/cm3，天然含水率w=2.45mm颗粒含量1024.72%,土体天然快剪摩擦角27～30°。该层成层性较好，地层层面倾角10m，雨季地下水较丰富。需钻爆开挖，遇块石架空或结合差的部位，易出现块二叠系宣威组（P2x）：厚度7~9m，岩性褐黄色粉砂岩、铝土质粘土岩，岩色凝灰岩，厚度6~7m，岩性软弱，为Ⅴ类围岩，开挖后遇水软化易发生塑性变硬，较完整，结构面主要为层间、层内错动带，2.3右岸出线竖井的工程地质条件2.3.1右岸出线竖井场地的基本地质条件及稳定性二坪开挖平台高程870m，呈长条状顺江展布，钻孔揭示堆积体厚60～70m，2.3.2右岸出线竖井岩土体物理力学参数表5右岸出线竖井岩土体物理力学参数建议值表类型0(g/cm3)f’’(MPa)2.350.5～0.60.5～1.00.55～0.600.32.85～102.52.3.3右岸出线竖井的工程地质条件与评价径为8.6m，竖井深度463.5m，底高程376.5m，在高程607m处设置了一个水平表63＃、4＃出线竖井上段地层简表地层代号4＃竖井3＃竖井厚度／深度高程(m)厚度／深度高程(m)冰川、冰水堆积体(fglQ+glQ)56/5681459/59古滑坡堆积体体（delQ）6/628086/65805P2x砂页岩7/698017/7279814层玄武岩22/9177922/9477613层顶部紫红色凝灰岩5/967736/10077013层玄武岩41/13773341/14172912层玄武岩91/22864290/23163911层玄武岩63162810层玄武岩14/25361714/2566149层玄武岩10/2636077/2636073＃、4＃出线竖井上段地层基本一样，遇到的工程地质问题相同，现由上至）：率w=5.952mm颗粒含量700.075mm粉粘粒含量11土体天然快剪摩擦角30～33°。该层部分具架空结构，可灌性好，有少量位约距基岩5m左右。需钻爆开挖，遇架空结构、大孤石或砂层时，易出现跨塌古滑坡堆积体（delQ）：残留厚度0～6m，由二叠系宣威组砂页岩组成，岩石较软，破碎，可灌性较好。土体天然快剪摩擦角27.5～30°。二叠系宣威组（P2x）：厚度约7m，岩性褐黄色粉砂岩、铝土质粘土岩，岩3左右岸出线竖井总体布置3.1总体设计方案及边界条件在溪洛渡水电站可研设计完成后，根据电力系统对电站要求的变化（由可研气体（SF6）绝缘金属封闭输电线路（简称GIL），单回GIL最大输送容量达到2)根据目前的接入系统条件，左岸电厂#1和#2引出线洞及右3)根据枢纽布置的需要和目前的设计成果，选择左岸电厂地面出线场的高4)由于竖井的上下端需要分别根据地面出线场选址和主变洞定位。竖井上5)本电站引出线洞竖井内建筑布置方案应以机电专业的设备布置方案为依《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90、《建筑内部装修设计防火规范》此对其提升高度和提升重量要求均较高。由于目前世界上一次性提升高度超过6)根据全厂通风系统设计，引出线洞需要承担部分正常排风的功能。此外度为9300m，计算出的右岸出线竖井发热量为75.5万(kcal/h)，左岸出线竖井3.2出线竖井总体布置方案考虑到出线竖井内部功能要求，竖井在各高程的通道布置以及诸如通风、消左、右岸主变压器洞（500kV开关站）各通过两条500kV引出线洞与地面输道、电缆廊道和上坝交通洞，上垂直段电梯可达上坝电站500kV配电装置选用气体绝缘全封闭组合电器（G上平段均与对应过坝交通洞连接。连接地下厂房10kV厂用电系统和坝区10kV左岸引出线洞上段竖井的下端出口以及下段竖井的上端出口在614.00m高1)上段竖井的下端应考虑各制造厂的设备条件，满足因各2)下段竖井的上端应考虑设备的吊装要求。应满足具有一定包装长度的设3)在上平段的竖井开口布置处电梯、楼梯及人员进出通道的安排，应与竖4)由于竖井内需要进行加压送风，因此正常排风通道的设置以及加压送风根据溪洛渡水电站地下厂房结构特点，全厂通风系统进风竖井作为主厂房的进风通道，进厂交通洞作为主变洞及出线竖井的进风通风兼主厂房事故排风通道；主变洞专用排风竖井，主要承担母线洞、电缆道、GIS层及主变旁的电气房间排风及兼作主变搬运道事故排烟通道；2个出线竖井为自然进风、机械排风的通风方式。2个出线竖井总风量为41.223.3左、右岸出线竖井及出线场施工现状4出线竖井井内布置根据我院此前收集的资料以及三峡总公司组织技术交流会上收集到的信息，竖井的布置主要应考虑AZZ、ABB和SIEMENS等三家制造厂的产品特点。4.1两回出线竖井（#1～#3竖井）布置4.1.1井内布置井内功能分区主要分为管道（GIL）井、电梯井、4.1.2气流组织、SF6气体排放及加压送风高程，高度237.50m；上段电梯运行高度从614.00高程至865.00高程，高度4.1.4初步荷载要求为251m，单根管道垂直部分总重量约为18单根管道垂直部分总重量约为18.5t，竖井内管道母线的总重量为6×18.5=下竖井内所有GIL的重量全部施加在竖井上端的井壁上；4.1.5对竖井的其它要求为保证高压电气设备的正常运行，管道井和4.2三回出线竖井（#4竖井）布置全厂仅#4竖井内布置了三回GIL，参见附图。4.2.1井内布置井内功能分区主要分为管道（GIL）井、电梯井、4.2.2气流组织、SF6气体排放及加压送风4.2.4初步荷载要求单根管道垂直部分总重量约为18.5t，竖井内管道母线的总重量为9×18.5=4.2.5对竖井的其它要求同#1～#3竖井。4.3平洞布置、交通及运输4.3.1#1～#3出线洞平洞布置段竖井的加压送风机房。加压送风管道暂定布置在4.3.2对平洞的其它要求5衬砌结构设计5.1基岩衬砌结构设计5.1.1支护设计支护设计以充分发挥围岩本身的自承能力为原④实行动态支护设计，根据开挖揭示的地质情况，对），5.1.2衬砌结构设计5.1.3排水、防潮及细部构造设计5.1.4工程量左右岸出线竖井基岩段的开挖支护工程量见下表:单位平硐2＃左平硐竖井2#左竖井左岸总量洞挖量m372137855148321363343533C25喷混凝土量m3236257774711C25衬砌量m3361724179735衬砌钢筋量t289779挂网钢筋量t67锚杆φ28，L=6m@1.5*1.5根6567154271锚杆φ25，L=4.5m@1.5*1.5,外露50cm根3283577566942135预应力锚杆φ32，L=9m@1.5*1.5根@1.5*1.5,外露50cm根排水孔φ48：L=4m@3m*3mm647707224220575653间、排距3.0mm343934396879橡胶止水m253253755回填灌浆m2935C25钢纤维喷混凝土厚m3360326687单位3＃右平硐4＃右平硐3＃右竖井4#右竖井右岸总量洞挖量m36172641215942214050547C25喷混凝土量m32022504C25衬砌量m35266539912338衬砌钢筋量t421432987挂网钢筋量t5145锚杆φ28，L=6m@1.5*1.5根561220922655093锚杆φ25，L=4.5m@1.5*1.5,外露50cm根2812547预应力锚杆φ32，L=9m@1.5*1.5根@1.5*1.5,外露50cm根排水孔φ48：L=4m@3m*3mm550328833727247间、排距3.0mm5007513410141橡胶止水m361361822回填灌浆m280083883C25钢纤维喷混凝土厚m36346185.2左岸覆盖层衬砌结构设计类型)f975.2.1一衬结构设计①考虑圆筒与底板用伸缩缝脱开，不考虑底①侧向土压力A1③外水压力A3④地震力A4①基本组合：A1+A3施工A1+A2+A3地震A1+A3+A4（4）圆形竖井井壁厚度计算:a：井筒的稳定计算包括两部分：施工期井筒的b:施工期井筒的稳定计算只考虑井筒衬砌与覆盖层间的井筒稳定不满足设计要求，故需在井筒上设c：初拟每隔20m沿井筒四周浇筑混凝土壁座。故本工程中采用双锥形壁座.②壁座计算:），）；5.3.2二衬结构设计0.4m。经抗滑稳定验算及局部受压验算5.3右岸覆盖层衬砌结构设计#竖井覆盖层段长约65m，覆盖层从上至下分别为冰川、冰水堆积体(fglQ+glQ)；，ρ量量f’0.4~0.45~0.5~0.50~6677①考虑圆筒与底板用伸缩缝脱开，不考虑底①侧向土压力A1③外水压力A3④地震力A4①基本组合：A1+A3施工A1+A2+A3地震A1+A3+A4（4）圆形竖井井壁厚度计算:a：井筒的稳定计算包含两个部分：施工期井筒b:施工期井筒的稳定计算只考虑井筒衬砌与覆盖层间的c：初拟每隔20m沿井筒四周浇筑混凝土壁座。故本工程中采用双锥形壁座.②壁座计算:）；0.4m。经抗滑稳定验算及局部受压验算5.4覆盖层衬砌整体结构处理5.4.1整体连接设计②左岸洪积体（plQ3）段可灌性差，覆盖层承载力及③冰川、冰水堆积体和古滑坡堆积体段可灌性好，拟弯曲内凸。因此，覆盖层段采用壁后注浆，注浆5.4.2防渗、防潮及排水设计段施工期和运行期的井壁稳定，基本能够解决土建先期项目2#井（边挖边衬）方案2（地连墙）方案3（沉井）方案4（冻结法）（边挖边衬）方案2（地连墙）方案3（沉井）方案4（冻结法）土方明挖(m3)土方洞挖(m3)1634917014163491634917490181541749017490混凝土预制桩（L=20m）6060606060606060一衬混凝土C60(m3)394727233947422229984222二衬混凝土C60(m3)一衬钢筋(t)335218335359240359二衬钢筋(t)止水(m)32893289328932893519351935193519接缝灌浆(m2)45934593459345934914491449144914地连墙混凝土(m3)31123112地连墙钢筋(t)389389沉井混凝土(m3)沉井钢筋(t)9898项目单位3#井（覆盖层段）4#井（覆盖层段）方案1（边挖边衬）方案2（地连墙）方案1（边挖边衬）方案2（地连墙）土方明挖m3土方井挖m39547105511067011759衬砌混凝土（C60)m33647432138304537钢筋t270477283500接触灌浆m26258292665293069止水m22802218238123026施工方案探讨6.1国内施工方案概述地连墙施工的主要限制条件是若地层中大孤石含量较多，则给造孔带来较大困差的地层进一步恶化。国内工程实例有铜街子电站沉井最大尺寸达25m×10m，6.2左岸出线竖井覆盖层施工方案分析6.2.1左岸出线竖井工程特点混凝土及两层钢筋混凝土衬砌联合支护，喷钢纤维混凝土厚度0.1m，一次衬砌第二层为冰川、冰水堆积物（fgl+glQ21厚度42～55m，成分比较单一，主要2～6cm为主，部分为钙质接触式胶结，结构稍密～中密。该层具架空结构，可差，易出现跨塌现象，自稳时间短；第三层为洪积物（plQ3厚度24～33m，可对周边土体产生不利影响。1＃、2＃出表6-11＃、2＃出线竖井上段覆盖层地层简表地层代号1＃竖井2＃竖井深度（m）高程(m)深度（m）高程(m)洪积体（plQ3）2484133832冰川、冰水堆积体(fglQ+glQ)7978675790古滑坡堆积体体（delQ21）7507396.2.2施工方案比选表6-2左岸覆盖层不同施工方案实适用性简表△√√△××6.2.3全长预灌方案深孔预固结灌浆，再从上至下分层开挖形成井筒，井筒上部5m图6-1深孔预固结灌浆孔位布置图转钻机钻进，灌浆采用TBW200/20灌浆泵进行施工。由于覆盖层上部24~33m洪积物地层可灌性差，浆液可能难以灌进，但本一期混凝土浇筑与开挖平行作业，每开挖两层即浇筑混凝土，全部开挖及1个月。井筒开挖及一衬混凝土综合进尺按20m/月考虑，则开挖及一衬工期须6.2.4地下连续墙加预灌方案施工，上部80m采用地连墙施工，地连墙从上至下依次穿越洪积物、冰川冰水46m（2#预固灌完成后在固结圈及地连墙保护下进行井筒开挖，预固段开挖地连墙外径12.8m，井圈沿环向布置两圈灌浆孔，第一圈距地连墙外边线地连墙段直接将地连墙作为水工一衬结构，设计厚度1.0m，地连墙轴线半图6-2地连墙槽段布置图地连墙造孔主要采用CZF-1200和CZF-1500型冲击反循环钻机，地质条件混凝土浇筑采用泥浆下直升导管浇筑，导管开浇顺序为自低处至高处。导地连墙段井筒分层全断面开挖，层高1.5m，开挖采用挖掘机挖土，出渣采挖及一衬混凝土浇筑完成后再从下至上浇筑二期混凝土。混凝土均采用滑模施6个月。井筒开挖及一衬混凝土综合进尺按20m/月考虑，则开挖及一衬工期须6.2.5沉井加预灌方案上部40m采用沉井法施工，沉井从上至下依次穿越洪积物及薄层冰川冰水堆积在井口平台上对井圈外围实施深孔预固结灌浆钻孔，开钻高程865m，孔底高程布置30个灌浆孔。上部不灌浆部位采用跟管法钻进，下部超前预沉井法施工段施工平台高程865m，下沉底高程825m，沉井总高度40m。单挖及一衬混凝土浇筑完成后再从下至上浇筑二期混凝土。混凝土均采用滑模施6.2.6冻结法施工结加固，再从上至下开挖导井，完成后再分层扩挖形成井筒，开挖平行作业，开挖及一衬混凝土浇筑完成后再冻结孔穿越整个覆盖层直达基岩底板，施工平台高程865m，主孔钻至玄武冻结孔井心W1井壁图6-3冻结孔位布置图牙轮钻头和金刚石取芯钻头，对于漏浆严重的地层先用粘土粒和水泥浆充填加钢无缝钢管，冻结管接头采用内衬管对焊焊接。设置一个冻结站，装备4台LG120CAB280氨螺杆压缩机组，其中1台备用。在低温工况下（冷却水温度28一期混凝土浇筑与开挖平行作业，每开挖两层即浇筑混凝土，全部开挖及根据冻结孔布置及工程量计算，冻结造孔须按20m/月考虑，则须6.5个月，二衬混凝土浇筑时间2个月。综上考虑，竖井表6-3左岸覆盖层不同施工方案工程量表项目2#井全长预灌地连墙加预灌沉井加预灌全长冻结全长预灌地连墙加预灌沉井加预灌全长冻结621062106210680468046804固结灌浆（m）62104050680424844644448292491335钢纤维（kg）2026122181锚杆Φ25L=3m6062182796小导管注浆（m）4600300050403440小导管（kg）836725475457916833476257地连墙造孔（m）63356335地连墙砼浇筑（m）沉井砼浇筑（m3）503503冻结钻孔（m）44644788冻结（m）446447886.2.7左岸出线竖井推荐施工方案6.3右岸出线竖井覆盖层施工方案6.3.1右岸出线竖井工程特点用3＃、4＃出线竖井连接，出线井#净断面为直径Φ10的圆形断面，竖井深度进行研究。覆盖层段永久衬砌为两层钢筋混凝土衬砌，一次衬砌厚度0.5m，二（fgl+glQ21厚度50～60m，成分比较单一，主要由玄武岩块碎石夹角砾砂层组成，粒径差别较大，内夹少量孤块石，碎石粒径以2～6cm为主部分为钙质接表6-43＃、4＃出线竖井上段