狭小地下空间引水竖井大直径反井钻机一次成型施工技术研究

【目的】反井钻机已成为竖井开挖的首选工法，但在复杂狭小地下空间内大直径反井钻机施工技术尚不成熟。【方法】以以礼河水电站复建工程新建引水竖井工程为背景，提出了一种狭小地下空间内大直径反井钻机一次成型施工技术，并采用三维数值计算论证了工艺的可行性，最终将研究成果在工程中得到示范应用。【结果】研究结果表明，反井钻机一次成型施工减少了爆破作业工序，能够显著提高施工效率；新工艺施工过程中顺利稳定无异常，围岩稳定、变形均匀、变形量小，4.5 m引水竖井支护结构的最大主应力、最小主应力均小于混凝土结构极限强度限值。【结论】随着国内外类似工程项目的增多，提出的狭小空间内大直径反井钻机一次成型施工技术具有广泛的推广应用价值。     

复杂支护结构软弱地层深竖井施工过程仿真分析

在软弱地层中修建深竖井工程存在围岩失稳坍塌与支护结构破坏等施工安全风险,而合理可靠的开挖支护施工方案是软弱地层深竖井工程施工期围岩稳定与支护结构安全的重要保障。针对某抽水蓄能电站软弱地层排风深竖井工程,建立考虑其复杂支护结构体系的施工全过程仿真分析模型,分析设计开挖支护方案下软弱地层围岩-支护结构体系的应力变形状态,并对施工期围岩稳定性与支护结构安全性进行了评价。在此基础上,通过对比不同开挖层厚、不同衬砌施作时机条件下的软弱地层围岩-支护结构体系施工力学性态,给出针对设计开挖支护方案的合理调整建议。     

厚堆积层中大型竖井的开挖施工技术

一座水电站的大型出线竖井深度488.5 m,断面直径14.0 m,采用矿井法正向开挖方案,施工的关键是做好井口防护,控制爆破,监测井壁土层的变形,及时用锚杆加固及注浆,再衬砌井壁混凝土。     

溪洛渡水电站主变竖井的开挖与支护施工

溪洛渡水电站主变竖井深度超过200m,其开挖与支护是整个水电站建设的一个共性问题。根椐围岩条件,确定施工程序、开挖和支护施工方法、爆破参数等,并进行测量控制,具有深井竖井施工的普遍性。     

渗流-应力耦合作用下的临库竖井开挖数值分析

竖井式地下泵站是引水工程中获取优质水源的必要手段,临库竖井特殊的地质环境,成为制约其安全施工的重要因素。针对临夏州引黄济临工程竖井式一级取水泵站,利用FLAC~(3D)有限差分软件模拟竖井的开挖过程,对比分析了渗流-应力耦合及非耦合作用下竖井应力变形规律。结果表明,在临界浸润面处,井壁变形值最大,且井口位移与井底中心回弹量均随着竖井开挖深度增大而增大。渗流-应力耦合作用时,竖井井壁围岩受力变形均处于较为不利的状态,在竖井开挖完成时井底出现应力值突变。因此在实际施工过程中,考虑渗流-应力耦合作用下的竖井变形更为准确。     

穿黄隧洞工程竖井反导洞开挖施工质量控制

穿黄河隧洞竖井开挖工程是南水北调东线穿黄河工程的关键控制性项目,存在着水下石方开挖较深、竖井石方开挖渗(涌)水、岩层破碎、施工降排水难度大、施工扰民、场地窄小、交通不便等施工难点.通过采取预注灌浆、控制爆破、消能缓冲、安全监测、调整反导洞竖井开挖施工方法等措施,解决了工程施工中各个难题,取得了良好的效果.     

溪洛渡电站左岸导流洞进口闸门竖井开挖技术

溪洛渡水电站左岸导流洞闸门竖井最大开挖跨度为34 m,竖井所在位置的地质情况变化大,岩石条件差,主要位于Ⅲ～Ⅳ类围岩区,且施工工期紧张,给竖井开挖提出了难题。施工中根据不同的施工条件,按不同部位采用不同的施工方法,首先采用反井钻机开挖导井,然后按不同断面尺寸,多次分层进行扩挖,每层下挖深度在2.5～3.0 m;随下挖深度下降,地质条件发生变化,竖井开挖调整为中间部位采用深孔梯段爆破,四周预留4 m保护层手风钻下挖,最后一层采用一次性开挖贯通,爆破深度约为11 m。竖井全断面扩挖时,采用“一掘一支”的开挖支护原则,支护随开挖逐层进行。     

杨房沟水电站左岸坝肩高陡边坡开挖变形特征及稳定性分析

针对杨房沟水电站左岸坝肩高陡边坡开挖施工情况,采用三维数值分析方法,深入开展施工期边坡开挖变形响应特征及稳定性分析评价工作。计算发现:边坡上部开挖潜在变形或失稳区域主要分布于开口线邻近部位,与开挖揭露的断层组合后存在一定的局部失稳风险,开挖主要改变开挖范围及其附近边坡岩体的稳定性,基本不对开挖影响区以外岩体的稳定性造成明显影响;开挖中上部以垂直向的卸荷回弹变形为主,边坡开挖整体变形量值处于相对较低的水平。计算及分析方法对类似高边坡工程的开挖施工设计有一定的借鉴作用。     

软岩地层竖井开挖及支护施工技术

头屯河水库隧洞竖井岩性为砂岩与泥岩互层,围岩介于强风化和弱风化地层之间,抗压强度低,遇水时易崩解软化和泥化。在井口部位采用挖掘机配合液压破碎锤进行全断面分层开挖技术;在井身部位采用钻机密集造孔、风镐人工小断面开挖技术;在井底与隧洞连接段部位采用钻机密集造孔,小药量、多频次爆破方法开挖技术。围岩采用钢筋挂网锚喷支护技术,并通过合理的施工组织和规范化施工作业,使开挖、出渣和支护顺利实现,可为类似工程施工提供一定的经验和借鉴。     

高地应力环境下深埋竖井施工稳定性控制研究

深埋且围岩状况复杂条件下竖井开挖存在较大的风险。为保证竖井稳定，提出采用先导孔进行泄压的施工措施，并采用三维数值仿真模型对开挖过程进行分析。研究发现，对于Q5级别围岩，工作面稳定性在埋深400 m情况下较差，应采取必要的超前支护措施。先导孔的存在会使得应力向先导孔处集中，能够降低竖井周边的围岩压力和喷射混凝土应力，具有泄压作用。     

坪头水电站1~#竖井的开挖与支护

坪头水电站1#竖井总高度为102.2 m,开挖直径为5.6 m,所处地层为微风化至强风化的细晶白云岩,为Ⅲ~Ⅳ类围岩,极易产生塌方、掉块。通过对1#竖井这种复杂地质条件下开挖与支护施工的方法研究与实践,探索了竖井的导井法施工、开挖前回填灌浆与开挖中的喷锚支护、钢支撑加强支护,对塌方区域采取模喷、回填浇筑等处理方法,总结出对极其复杂地质条件下的竖井开挖与支护分别采取预固结灌浆、锚喷支护、钢支撑加固以及模喷、回填浇筑的综合施工方法。     

高地应力区层状围岩斜竖井施工爆破数值模拟

为了解决层状围岩爆破开挖断面难成形以及层状围岩在爆破开挖时的超、欠挖的问题,运用三维有限元的分析方法,对布仑口-公格尔水电站斜竖井围岩进行了数值模拟分析.通过对掌子面周边围岩观测点数据分析,得出地应力对爆破震动的一些影响,以及层状围岩圆形断面隧洞最危险的破坏发生区和爆破震动波的传播规律,并对层状围岩圆形隧洞爆破超挖给出具体的建议,为层状围岩爆破开挖的施工和设计提供了参考思路和依据.     

溶洞对岩质边坡爆破开挖的影响研究

为探究岩质边坡溶洞对爆破开挖施工的影响,以六盘水—黄果树高速公路一标段岩质高边坡开挖为例,整个边坡开挖工程中综合采用了浅孔控制爆破、深孔控制爆破和静态破碎剂综合施工,同时采用静态预裂和阻抗消能的方法,降低了边坡开挖施工风险。使用有限元对岩质边坡斜孔爆破进行数值模拟,研究结果表明:爆破对岩体边坡中溶洞外侧岩体动应力较小,外侧岩体不易破碎;若溶洞外侧岩体破碎,可以在溶洞区域减小药量进行爆破,避免产生大量飞石。     

富水砂层大直径深竖井开挖稳定性有限元分析

某输水隧洞盾构接收竖井具有开挖直径大、深度深、砂层水位高的特点,对开挖过程中竖井结构受力和变形提出更高的要求。笔者以该竖井工程为研究对象,采用有限元分析方法模拟了竖井的施工过程,研究了竖井地下连续墙及地层在开挖过程中的位移、应力规律。分析结果表明:竖井开挖完成后,地表最大隆起为39.50 mm,出现在井口附近;地层最大隆起为41.60 mm,出现在井底地层。地下连续墙最大水平位移为2.79 mm,出现在竖井顶部,地下连续墙顶部水平位移计算值与实测值吻合较好。地下连续墙最大拉应力为1.13 MPa,未超过混凝土标准抗拉强度,表明盾构接收竖井开挖稳定性良好。笔者分析方法及结果可供类似工程参考。     

我国水电竖井开挖技术应用简介

为解决水电站竖井开挖施工难度大这一难题，我国的水电建设者们克服诸多困难，不断学习、借鉴、研究、应用新的施工方法和技术，已使竖井开挖方法和设备从正井人工吊殖开挖发展到人工反井溜矿法、人工配合机械的反井吊罐法、反井爬罐法，而后又发明了劳动强度较低的一次钻孔反井分段爆破法和反井钻机开挖方法等，从而使施工进度大大提高。目前，竖井施工长度已达１６０余米，斜井导井施工长度已达４０００多米。     

引黄入晋工程地下泵站电缆井施工设计

引黄入晋工程地下泵站电缆井采用反井钻机开挖导井，潜孔钻机钻孔爆破扩井，滑模衬砌的一套竖井施工方法。它是今后大型水电工程竖井施工配套技术发展的方向。     

紫坪铺工程F3断层大断面隧洞施工中塌方机理的数值仿真分析研究

针对紫坪铺工程导流洞软弱破碎围岩稳定性问题，分析了#1导流洞F2断层处塌方形成的机理，分析表明，造成塌方的几个主要因素是：岩体参数，施工顺序和水的影响，对各因素对围岩结构的应力、变形的影响进行了有限元数值仿真分析，结果表明，软弱破碎岩体中大断面隧洞（室）开挖爆破施工中，开挖使围岩宏观物理力学参数急剧降低是导致塌方的主要原因之一：开挖中强调用新奥法及时支护限制围岩发生松动变形原则尤为重要；地下水的影响导致岩体物理力学参数降低，渗透水压力的变化进一步恶化了岩体的应力状况，也是导致软弱岩体大断面开挖中塌方的原因。     

周宁抽水蓄能电站下水库右岸边坡稳定性分析

针对周宁抽水蓄能电站下水库右岸岩质高边坡开挖施工,采用三维离散元数值分析方法,深入开展施工期边坡开挖变形响应特征及稳定性分析评价。分析结果表明:边坡开挖引起的坡体变形量值很小,以卸荷回弹变形为主,典型部位的开挖变形量值总体在10 mm以内;开挖后边坡不存在整体稳定问题,边坡潜在危险区域主要是开口线附近的强卸荷岩体,局部存在块体失稳风险,是施工中需要重点关注的问题,可适当控制爆破药量、加强支护。     

华安水电站扩建工程调压井开挖与初期支护施工技术

全风化层和强风化层中大断面竖井开挖和初期支护是一项复杂施工技术.华安水电站扩建工程调压井总深88.5m,上井全风化、强风化层厚度达52.5m.根据现场施工条件,采用分层分区控制爆破开挖,综合多项初期支护措施进行初期支护成功的解决了施工难题,上部边坡及井身的变形观测显示,围岩和边坡稳定.     

软弱围岩隧道施工力学特性研究

结合某公路隧道工程，通过有限元数值模拟对全断面法、台阶法以及CRD法共3种不同开挖条件情况进行仿真分析。通过对比得到CRD法开挖引起的地表沉降可降低7.4%,引起的围岩应力变化最小。CRD法适用于围岩破碎、裂隙发育围岩的最优施工方法。围岩变形过大时，增加管棚和锚杆支护能够有效的提高整个支护体系和围岩体系强度。