工艺竖井开挖、支护施工技术方案.doc
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1、工艺竖井开挖、支护施工技术方案 惠州国储500万立方米地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 工艺竖井开挖支护施工技术方案 1 编制依据 (1)合同文件; (2)地下水封石洞油库设计规范(GB 50455-2008); (3)国家石油储备地下水封洞库工程项目建设标准(试行)(NB/T 1003-2012); (4)地下水封石洞油库施工及验收规范(报批稿); (5)水工建筑物地下开挖工程施工技术规范(DL/T 5099-2011); (6)水工建筑物水泥灌浆施工技术规范DL/T5148-2001; (7)水利水电工程斜井竖井施工规范DL/T 5407-2009;
2、(8)水电水利工程施工安全防护设施技术规程(DL 5162-2002); (9)水电水利工程通用施工安全技术规程(DL/T 5370-2007); (10)施工现场临时用电安全技术规范(JGJ 46-2005); (11) 工艺竖井总平面布置图(6205002)、 出油竖井平面及断面图(6205003)、进油竖井平面及断面图(6205004)、工艺竖井纵断面开挖支护图(6205008、9、10)、工艺竖井支护图(6202011、12、13、14、15、16)、工艺竖井封塞下加固图(6205017)、竖井井口注浆加固图(6205018)、工艺竖井后注浆布置图(6205019)。 2 简述 2.1
3、 工程概况 本标段工艺竖井包括竖井6、竖井7、竖井8、竖井9,分别位于主洞室7、主洞室 8、主洞室9、主洞室10的大桩号端,布置在主洞室边墙外侧。其中竖井6、9为进油竖井,竖井7、8为出油竖井。工艺竖井采用圆形断面,截面净尺寸半径为2.5m。工艺竖井井口平台由其他标段开挖提供,井口高程位于51.9447.94之间,井底与主洞室顶部扩挖处,高程为-30.00。 本方案主要包括竖井导井施工、扩挖支护。竖井扩挖提升系统另见工艺竖井扩挖、支护安全技术措施 2.2 地质条件及支护形式 根据地质勘查资料,工艺竖井井身上部位于砂质粘性土覆盖层,砂质粘性土遇水易软化、崩解;竖井中下部岩体依次为中风化花岗岩、微
4、风化花岗岩。 惠州国储500万立方米地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 工艺竖井围岩分级及支护形式如下: 表1 工艺竖井围岩情况统计表 表2 工艺竖井支护类型 2.3 工作内容及主要工程量 开挖工程:土方明挖、石方井挖。 支护工程:锚杆、喷混凝土、钢筋网、钢拱架。 混凝土工程:井口段衬砌混凝土。 本标段工艺竖井主要工程量见表3。 表3 主要工程量表 惠州国储500万立方米地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 3 施工布置 3.1 施工道路布置 本标段工艺竖井施工区通过库区进库交通洞进入,后山连接进库交通洞的道路目前已贯通,有
5、业主修建的临时道路可以到达工艺竖井施工区。四个工艺竖井施工区已相互连通,临时道路为简易泥结石道路。道路宽度及转弯半径满足现阶段重车及吊车进入,后期卷扬机、绞车、井架进场时需连接各工艺竖井口的进库道路贯通。 3.2 施工风、水、电布置 (1)施工供风 在工艺竖井口布置2台24m3/min的螺杆式空压机供竖井扩挖、支护用风。 (2)施工供水 竖井开挖支护施工采用竖井施工生产水池供水,水池容量为40m3,采用4寸的主管输送至工作面,再用2寸的软管接至反井钻供水。 (3)施工供电 目前系统供电线路已接到竖井区,工艺竖井采用系统电进行供电,变压器(800kVA)位置设在后山进库道路下侧,距环网柜100米
6、,工艺竖井6、7、8、9施工用电均使用该变压器供电。 (4)施工排水 工艺竖井施工前,在竖井旁施工设置沉淀池,竖井覆盖层灌浆期间施工废水通过沉淀池沉淀后方可排出;反井钻施工期间设置二级沉淀池,施工废水经沉淀合格后排出。 3.3 施工照明 每个竖井施工区分别装设2个100W可自由调整照射范围的投光灯供竖井施工照明。 惠州国储500万立方米地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 3.4 开挖渣料处理 开挖渣料根据业主、监理指示运到粤旺公司渣场或进场施工道路左侧的堆渣场。 4 施工方案 本标段工艺竖井岩体段采用反井钻施工导井作为溜渣通道,覆盖层段12m采用人工挖孔桩方
7、式进行导井开挖,在开挖过程中对于覆盖层较差段进行喷射砼封闭;井口5m深度土方采用人工配合反铲开挖,20t自卸车运渣至业主指定弃渣场,井口5m段开挖支护完成后先进行井口环墙混凝土浇筑,再开挖覆盖层导井。5m以下土方采用人工开挖,石方开挖采用手风钻造孔,光面爆破;开挖土石方通过导井溜至主洞室内,采用20t自卸车运输至渣场。覆盖层扩挖,井身覆盖层段支护采用锚杆挂网喷混凝土联合支护,支护施工与开挖顺序进行,每层开挖结束后及时采用手风钻造锚杆孔,人工安插锚杆,注浆机注浆,采用湿喷机喷混凝土,土方段全部开挖完成后自下而上进行衬砌混凝土浇筑。待混凝土达到7d强度后进行石方段爆破开挖。 惠州国储500万立方米
8、地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 4.1 总体施工程序 工艺竖井导井施工流程图 惠州国储500万立方米地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 4.2 工艺竖井导井施工 本标段工艺竖井岩体部分采用LM-280型反井钻机进行导井施工,最后采用爆破法从上至下进行扩挖及支护。反井钻施工方法示意见附图1,反井钻施工流程工艺流程如下: 反井钻机施工工艺流程图 覆盖层部分采用人工挖孔桩方式进行导孔施工,最后采用人工扩挖方法从上至下扩挖及支护。 (1)反井钻基础施工 反井钻钻机基础尺寸5m4m(长宽),以钻孔中心为中心,直接在前期覆盖层灌浆
9、的垫层上浇筑,高度不低于70cm,混凝土上平面要平整,平整度在1.5cm范围内,施工程序为:施工放线清理基础面立模浇筑基础混凝土安装钻机。工艺竖井反井钻钻机基础结构见附图2。 (2)反井钻机安装 钻机运到现场后,进行钻机的安装和调试。 1)接通所有电机电源,进行短暂通电、观察电机转向。 2)接通钻机泵车到操作车、钻机之间进回油管路。 3)安装机械手和转盘吊。 4)钻机调平、找正。 5)安装下支撑和前后斜拉杆。 6)浇地脚螺栓孔。 惠州国储500万立方米地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 7)接通冷却水系统。 8)进行泥浆泵调试,形成水(泥浆)循环系统。 (3
10、)先导孔钻进参数 先导孔轴线是后面导井的轴线,造孔精度关系到下一步的导井反拉施工,必须认真对待。钻进参数选择主要依据地层条件,钻进部位等多方面因素确定。按下表所示参数施工,但在施工时根据不同情况予以调整。 表4 先导孔钻进参数选择 (4)开孔钻进 待主机、油泵及操作系统准备就绪,检查泥浆泵管路是否与主机相连,主油泵的循环冷却系统是否调试完成,且钻孔中心及钻孔角度经校核均准确无误后,方可开孔。开孔钻进时,采用开孔扶正器和开孔钻杆配合慢速开孔,并启动泥浆泵供水(供浆),开孔深度3m,开孔后,将开孔钻杆提出,清洗后擦上油后保存。 (4)先导孔钻进 先导孔钻进时各方面、全力配合,做到以下几点: 1)一
11、般情况下,先导孔钻进转速应高于开孔钻进转速,所以应调节动力头转速,可以用档或档,对于松软地层和过渡地层采用低钻压,对于硬岩和稳定地层宜采用高钻压。 2)离钻头下水平通道3m左右,逐渐降低钻压。 3)对于先导孔钻进返出的岩渣,必须及时清理,防止岩渣堆积,岩渣清理由反铲或由人工配合手推车共同完成,排渣按环保水保要求执行。 4)随着钻孔深度的增加,排渣渐显困难,当钻孔深度超过20m后,每钻进1根钻杆,需连续冲孔13min方可钻进。 5)先导孔钻透前和扩孔过程中,距井中心10m之内不能有人员作业,装载车等机具离扩孔中心不小于5m。 6)先导孔钻透后,停止泥浆(水)循环,保持钻机钻动,开始向孔内加清水,
12、直到钻机转动平稳,扭矩变化不大时才能停钻。 7)在整个先导孔钻进过程中,不得中途出现停电、停水等情况,否则会导致卡钻等恶性事故发生。 (5)扩孔钻进 1)拆先导孔钻头接扩孔钻头 惠州国储500万立方米地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 先导孔钻透后,将扩孔钻头和先导孔钻头拆卸工具运到下井口。通过对讲机或电话上下联系,上下配合拆下先导孔钻头接上扩孔钻头。在竖井底部用卸扣器将先导孔钻头和异型钻杆换下,修平顶拱扩孔钻进范围,使之与先导孔轴线垂直。用装载机将钻头运至井底,固定钻头,下放先导孔钻杆,在形成出渣系统后,向上扩孔。 2)扩孔钻进 扩孔开孔,当扩孔钻头接好后
13、,慢速上提钻具。直到滚刀开始接触岩石,然后停止上提,用最低转速(59rpm)旋转,并慢慢给进、保证钻头滚刀不受过大的冲击而破坏。开始扩孔时,下边要有人观察,将情况及时通知操作人员,等钻头全部均匀接触岩石,才能正常扩孔钻进。在扩孔过程中,当岩石硬度较大,可适当增加钻压,反之可以减少钻压。扩孔钻进时要及时清理扩孔破碎下来的岩屑,防止下口被堵塞。 在扩孔进入覆盖层后,采用低压、慢速钻井,在砂质粘土层中停止钻机供水,在碰到孤石,采用慢速、低压钻进,钻机适量供水。在覆盖层中钻井时,竖井下方专人进行观察竖井落下石渣,遇到不正常情况,立刻停钻。 扩孔过程也是拆钻杆的过程,拆下的钻杆要进行必要的清理,上油装好
14、保护帽。 3)出渣 洞渣集中在竖井与主洞内,采用侧卸装载机配合20t自卸车出渣,出渣完成后使用反铲或人工清理工作面积渣。 4)完孔 当钻头钻至距离井口12m时,停止转进,放下钻杆,取出转头。 5)拆机 拆掉钻机的前后斜拉杆和各种油管后将主机从钻架上拆掉。最后拆除轨道。卸下泵车、油箱冷却器等分别运出。 (6)覆盖层导井施工 覆盖层为砂质粘性土加孤石,砂质粘性土遇水易软化,崩塌,反井钻机在扩挖覆盖层中需要停止供水,在遇到覆盖层中孤石时,可适量供水冷却钻头,在距离井口12m处停止反提,改用从上自下正井开挖方式。进口5m深采用挖机、人工配合开挖,剩余7m导井采用人工挖孔桩形式开挖,导井直径1.4m。采
15、用短把的镐、锹等简易工具进行人工挖土,先挖中间土,后挖周边土,遇到比较硬的岩层时,可用风镐人工凿除或静态爆破施工。垂直运土,提升系统为1t室外吊运机,吊运机基础为C20砼1.5mx1.5mx0.3m(长宽高),上下联络采用哨子、喊话;井内布置软爬梯,井内照明12v电压100W;井下1名施工人员,不超过4小时轮换一次,井口必须有不少于2名施工人员,弃土拉运至距离井口部小于10m,堆存,再统一拉运至渣场,严禁在井口周围10m范围弃土。 (7)特殊情况应对措施 1)遇到不良地质 惠州国储500万立方米地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 反井钻施工过程中,采用预灌浆
16、的方法对不良地质带进行加固后再钻进。当钻头穿越不良地质带时,提钻进行固结灌浆处理。灌浆处理时水泥浆由稀到浓(水灰比0.5:10.3:1)逐渐加大稠度,使其达到一定的扩散范围。然后重新钻进导孔,当通过绝大部分破碎带后,再将钻具提出,用水泥浆进行全孔灌浆,主要是增强不良地质带的稳定性和封堵不良地质带的涌水。 人工挖孔施工过程中,采用喷射C25砼对不良地质带进行封闭,必要时布置25、L=1m 插筋、挂网喷护;在8#竖井EL38.1EL35.9有微风化孤石,孤石厚2.2m,9#竖井EL46.2EL42.4、EL34EL28.4、EL26.2EL24.5有中风化孤石,孤石厚为3.8m、5.6m、 1.7
17、m,孤石处理主要采用静态爆破,爆破后人工凿除。 2)遇到较大天然裂隙及断层情况 在施工过程中,若遇到较大天然裂隙,同时大量钻进液流入地层时: 采用反井钻机钻孔,用水泥浆液灌注后待凝,预固结完成后再进行钻进。 3)遇到卡钻情况 在施工过程中,遇到破碎带、断层时,容易卡钻,首先应保持冲洗液的畅通,然后采用扭、顶、压等方法活动钻具,逐步提升钻机。然后缓慢钻进,直到钻机正常运行后按正常钻进速度控制。 4)遇到钻具旋转困难 在施工过程中,若发现钻具旋转困难时,有可能遇到裂隙或者岩层塌落,此时应把钻具边旋转边提到一定高度,再慢速向下扫孔直至正常进钻。 在反拉过程中,若发现钻具排渣不畅,钻头激烈晃动,压力不
18、稳,钻进困难时,有可能大块石掉落在刀盘上所致,此时将刀具放下一定距离。并多次高速旋转,将大石块从刀盘上甩掉。 (8)特殊处理工艺措施 先导孔钻进过程中,随时观测、分析钻进情况及返出岩屑的情况,判断围岩类型及岩石的完整性。如果遇类围岩或不良地质段,先采用优质膨胀土配制泥浆进行护壁,并加大泥浆循环量,确保顺利成孔。在泥浆护壁效果不佳时,采取以下的施工预案为灌浆固壁。 1)泥浆护壁 反井钻机的主要辅助设备是循环泵,循环泵作为导孔钻进时进行洗井液循环。据不同的地质条件,洗井液可采用泥浆或清水,泥浆作洗井液时除了有将岩屑带到孔外的作用,还对地层有一定的支护作用,泥浆相比清水有明显的固壁作用,但施工工艺相
19、对复杂。通过对地质资料的分析,上段地层主要为砂质粘性土覆盖层,采用泥浆作为洗井液,可以起到泥浆护壁的作用;钻进深度较深,且翻渣较为困难时,采用泥浆作为洗井液,即可有效防止堵钻,也利于控制偏斜。 惠州国储500万立方米地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 泥浆用特制膨润土和水配置而成,配置泥浆密度值1.2kg/L,控制泥浆的失水量在10mL左右,使其具有一定的切力,初步拟定泥浆配置参数见下表5,根据实际施工导孔渗水情况作相应调整。 表5 泥浆配置参数表 泥浆在使用过程中会受到污染,性能发生变化,则需要及时补充新浆液,以达到所需的泥浆参数。为使用泥浆作为洗井液,配
20、置1台泥浆泵,1.5m3泥浆搅拌机。 2)固壁灌浆 在导孔钻进过程中,对破碎带地层、孔内较大渗水量地层段进行必要的处理,根据钻进过程观察,导孔钻进到这些地层时,加大泥浆循环量,将断层中泥质、碎屑部分冲洗较为干净后,提钻进行灌浆处理,然后重新钻进导孔。 固壁灌浆施工工艺流程 钻至特殊地层段提钻镶铸孔口管下放注浆管安装孔口封闭器灌浆待凝及检查下钻继续钻进。 灌浆方法 采用单循环纯压式灌浆,安装方式为单流量计纯压式灌浆管路。灌浆压力通过回浆阀门调节控制。灌浆时由稀浆逐渐增大稠度(水灰比0.5:10.3:1),使其达到一定的扩散范围,当通过全部影响带后,再将钻具提出,用稀浆0.5:1进行全孔灌浆,主要
21、起到增强地层稳定性和封堵部分地层涌水。在灌浆过程中对注入量大、孔口不返浆时采用间歇、限流、浓浆等办法处理。 段次、段长、灌浆压力 A 段次:根据钻孔扫钻进的实际特殊情况,最后来确定固壁灌浆。 B 段长:根据钻孔扫钻进的及岩石断层的实际情况确定段长,有特殊情况随时起钻进行固壁灌浆。 C 孔深小于40m时,灌浆压力取0.20.8 MPa;孔深大于40m时,灌浆压力为1MPa。 原材料及配合比 A 固壁灌浆采用P.0.42.5普通硅酸盐水泥,膨润土等。 B 在试验室拌掺速凝剂灌浆配合比:水灰比0.5:1,速凝剂掺量为7%,室内终凝时间12h,施工现场终凝时间72h方可以开钻。 惠州国储500万立方米
22、地下水封洞库项目地下工程-储油洞罐(0301单元)第标段 施工技术方案 4.3 工艺竖井扩挖施工 4.3.1 锁口开挖 在导井贯通后进行导井扩挖,锁口部分基坑土方开挖时采用挖掘机开挖,机械开挖时,先挖中间部位,依据设计图纸锁口尺寸预留1520cm采用人工修整,保证成形质量、侧壁土体稳定性。 4.3.2 锁口初期支护 (1)开挖后采用人工按设计要求对四周进行修整成形。 (2)竖井1.5m井口开挖完成后,首先浇筑井口环墙混凝土。 4.3.3 测量放样 测量放样内容:竖井中心线、井底高程、设计轮廓线、钻孔孔位等内容。测量放样主要采用全站仪,由测量人员实施,在井口锁口砼施工完成后,在井壁布置3个铅垂,
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