关河泵站调压井施工方案

王 波

（山西省东山供水工程建设管理局 山西太原 030002）

1 工程概况

山西大水网东山供水工程关河泵站为竖井式泵站，泵站设计取水量2 266万m3/年，5台单机流量0.68m3/s水泵并联运行，水泵单机容量为3台1250kW和2台900 kW，总装机5 550 kW。泵站主要建筑物包括主厂房、变电站、隧洞、调压井、出水钢管等。

1#隧洞位于泵站出水口920 m，全长301 m，调压井位于1#隧洞中间位置，距隧洞进口133 m，为高45.4 m，半径4.7 m的圆形竖井，地面以下37.4 m，地面以上8 m。混凝土衬砌完成后，井筒半径为4.0 m。

调压井地层岩性为第四系中更新洪积（Q2pl）低液限黏土，淡红、棕色、稍湿、硬塑，结构较密实，含钙质结核。围岩厚度2～36 m，局部地段夹级配不良砂、卵石混合土层透镜体，无地下水影响，围岩土体极不稳定，围岩类别为V类，应及时进行支护和衬砌。调压井横断面见图1。

图1 调压井横断面图

2 施工方案

2.1 超前管棚施工

调压井土方开挖采用自上而下开挖，开挖前先进行超前管棚施工。先采用反循环型钻机沿开挖边线外1.0 m一周布置钻孔，孔深38.4 m，孔间距50 cm，钻孔过程中采用红黏土进行固壁，防止蹋孔。钻孔完成后及时打超前管棚，超前管棚采用单根长3 m，直径Φ78 mm的无缝钢管，钢管上梅花型布置间距10 cm的注浆孔，逐根焊接后打入钻孔内，超前管棚深入长度控制在调压井下部隧洞的顶高程以上，地面以上外露30 cm用作注浆。超前管棚施工完成后进行管棚注浆，以提高周边开挖土质的密实性和稳定性。注浆设备采用SYB60/5型注浆泵，注浆压力控制在0.1～0.3 MPa。

2.2 导井施工

下部隧洞开挖至调压井位置时做好一次支护后停止施工，导井在隧洞内位置预留在开挖掌子面顶部，采用反循环型钻机钻孔，钻至和下部隧洞垂直联通。为了后期开挖设备在井内活动方便，导井直径设为1.2 m，布置在调压井内距井壁1.5～2.0 m的位置。

2.3 调压井土方开挖

为了防止施工过程中破坏井口，首先在调压井口沿开挖边线修筑宽0.5 m、高0.5 m的混凝土锁口，再采用0.3 m3小型挖掘机配合人工从地面自上而下分层进行土方开挖，开挖土料通过导井倒入下部隧洞开挖掌子面，再通过扒渣机配合农用车通过开挖完成的隧洞运输至洞外弃渣场。井壁周边至导井口应有适当坡度，便于扒渣。调压井施工示意图见图2。

图2 调压井施工示意图

2.4 混凝土一次喷护

按照设计要求，每开挖0.8 m深采用普通18#工字钢进行钢拱架支撑，Φ8钢筋网150 mm×150 mm挂网喷20 cm厚C20混凝土，并打入土钉加固。土钉为长2.5 m的Φ48普通钢管，深入土体2.3 m，排距0.8 m，梅花型布置，环向间距1.0 m，采用YT28型气腿式钻机打入土体内。

2.5 混凝土衬砌

调压井开挖及一次支护全部完成后，为了避免和隧洞交叉施工，待完成剩余的隧洞开挖后，从隧洞内自下而上进行调压井混凝土二次衬砌。

钢筋按设计要求在加工场加工完成后，农用车运至调压井口，采用50 t汽吊吊至衬砌工作面。竖向钢筋采用直螺纹套筒连接，环向钢筋采用焊接连接。

模板采用长1.5 m，宽0.6 m的弧形定型组合钢模板，背面横向和竖向均采用18#工字钢支撑加固，四周边沿采用14#槽钢支撑并打孔，拼装采用螺栓连接，内拉支撑固定，50 t汽吊配合安装。

混凝土采用商品混凝土，浇筑坍落度控制在7～9cm，配合比采用二级配，混凝土灌车运输，长臂输送泵输送混凝土经溜筒漏斗入仓，四周均匀上升，平铺法分层浇筑，每层厚度不大于40 cm，人工平仓振捣。每层混凝土衬砌厚度为2.0 m，各层之间施工缝采宽30 cm，厚1.0 mm紫铜止水为防水，建基面做好人工凿毛。

3 安全施工措施

1）在调压井口修筑混凝土锁口，并在周围修建排水沟、截水沟，防止雨季地表水流入井内。在井口边设置1.4 m高的防护栏，0.35 m高的挡脚板。

2）调压井口设置检验合格的电动葫芦吊篮上下人员，井内设置爬梯，作为停电应急使用。提升设备和钢丝绳按照《水利水电工程施工通用安全技术规程》的有关规定执行，定期进行检查、保养、维修、更换。

3）每层开挖完成后必须认真处理浮石和井壁。导井被堵塞时，严禁在导井口位置或导井内处理，防止石渣坠落砸伤。

4）吊车应配有专门司机和信号员，其他人员不得随便指挥和操作。

5）调压井和平洞贯通后，严禁调压井和平洞同时施工。调压井施工时，底部严禁站人，并在调压井底部设置防护网或防护棚，避免坠物砸伤。

4 进度、投资和安全分析

4.1 进度方面

原设计方案超前管棚，每2.0 m打一环，每环耗时2 d，累计耗时40 d，且工序衔接、原材料入场、施工设备更换、施工人员轮换等将耗费更多时间。本方案实际超前管棚（注浆）施工共25 d完成，且一次施工完成，节省工序衔接时间。

施工单位投标原施工方案中，出渣方式采用调压井内0.3 m3小型挖掘机装开挖料入吊罐料斗中，通过井口10 t门机吊至井外自卸汽车，再运至弃渣场。实际本施工方案出渣方式变为：先打直径1.2 m的导洞，再自上而下采用小挖掘机配合人员进行开挖，通过导洞倒入下部平洞，平洞内采用扒渣机和农用汽车运至洞外弃渣场。

采用门机吊罐出渣，每罐吊运速度为15 min，每罐运输量为1.5 m3，每天出渣约60 m3，且吊罐出渣与土方开挖不能同时进行，每一个循环1.2 m的土方开挖及一次支护工期需要2 d。本方案出渣方式采用导洞和平洞出渣，实际施工强度为完成一个循环1.2 m的土方开挖及一次支护需要1 d，较原投标出渣方案节省约一半时间。

4.2 投资方面

原设计中，超前管棚每2.0 m高打一环，环向间距0.5 m，每环共57根，每根长3.0 m，共需1 160根，长3 480 m。实际施工中，采用本施工方案从地面自上而下一次性钻孔打进，深入地下38.4 m，间距0.5 m，共57个钻孔需无缝钢管约2 050 m，比原设计少1 274 m长，节省超前管棚支护（灌浆）投资约35万元。本出渣方案省去调压井口门机、钢丝绳和吊罐等吊装设备，减少门机司机、信号员等特种作业人员，减少施工资源投入。

4.3 安全方面

门机、吊罐、钢丝绳等吊装设备的投入，既增加施工资源投入，又增加起重运输方面的安全生产危险源，且多一道施工工序，就多一个安全隐患。

综上所述，本施工方案在工期上节省了每道工序的超前管棚施工时间和吊罐出渣时开挖等待时间；在投资上节省了管棚钢管材料费，且减少了门机、吊罐、门机操作人员、人工开挖人员等的投入；在安全方面，减少了吊装设备、钢丝绳等危险源，避免了安全事故的发生。

5 结束语

本文从调压井工程项目的超前管棚、导井、土方开挖、一次支护和混凝土二次衬砌等各道施工工序，详细介绍了调压井的实际施工方案，并重点通过超前管棚施工和出渣方式的施工方案与常规的设计施工方案进行比较，总结出了进度快、投资少、安全隐患少的调压井施工方案。