摘要：神木縣供水工程4#豎井，屬于沙漠風積半固定~固定沙丘區，巖層基本為風積沙層，顆粒松散，自承力小。豎井深95.69m，其中砂層厚90.09m，巖層厚5.6m。施工采用倒掛法開挖、初期支護，二次襯砌采用自下而上的方式。
　　關鍵詞：豎井，薄巖層，施工方案
　　
　　1、豎井設計
　　井內徑3.5m，豎井采用凍結堵水工藝施工，凍結另外由專業冷凍企業施工。豎井襯砌材料為鋼筋砼，厚300mm。為確保豎井穿越砂土覆蓋層時的施工安全，在砂土層段再增加200mm的初期襯砌。
　　2、豎井方案
　　結合施工實踐，該豎井采用倒掛法自上向下全斷面短段開挖井壁、初期砌筑以及由下至上進行二次初期的單行作業施工方案。即井筒鎖口段采用挖掘機直接挖出并澆筑臨時鎖口；井頸段開挖、初期襯砌采用倒掛法施工，控制段高，掘進方式為人工配風鎬掘進，卷揚機提升矸石，每次段高控制在1.0米左右停止掘進，再使用金屬組合模板立模、安裝鋼筋、吊鉤、澆筑，直到進入基巖壁座；基巖段使用自上而下的正掘方式；二次襯砌使用自下而上的方式，控制段高為4.0米，澆筑混凝土，依次循環直到井口。排水使用吊泵直接排至地面。
　　3、施工設施布置
　　3.1井筒內施工設施布置
　　井筒內懸吊設施在布置時，依據施工及驗收規范對井內各種懸吊設施之間的安全距離和各種懸吊設施與井壁之間安全距離的要求，結合豎井的具體實際進行井內各種懸吊設施的布置。
　　井內布置的設施為：1m³矸石吊桶一套，0.2m³長繩懸吊抓巖機一臺，80DGL吊泵一臺，Φ600風筒、Φ159供風管、Φ50供水管、動力電纜、通訊信號電纜、爆破電纜各1趟，雙層吊盤1個，整體滑移模板2套。
　　3.2地面施工設施布置
　　3.2.1井口設施布置

　　
　　豎井掘進襯砌圖
　　為了保護井內施工安全和在井口設置必要的操作平臺，所以在豎井口設置一道鋼木結構的封口盤。
　　井蓋門的開啟和關閉，采用液壓全自動井蓋門。
　　靠近吊桶一側井架邊設置攪拌機拌和混凝土，配備自動計量料倉實行微機自動計量，料倉后用ZL-40輪式裝載機上料，形成一套完整的機械化混凝土拌和系統。水泥庫布置在攪拌機一側，避免水泥二次倒運。
　　3.2.2提絞設施布置
　　根據井內施工設施布置，依據施工及驗收規范的規定選配提絞設備。主要包括：提升機、懸吊穩車、鉤頭及聯接裝置、鋼絲繩、天輪、天輪梁、井架等。
　　3.2.3其它施工設施布置
　　其它施工設施根據現場實際情況，結合使用要求，并按用電量要求（如壓風機靠近變壓器布置）等。
　　4、施工方法
　　4.1鎖口部分施工方法
　　鎖口部分指井口向下2.0米高的一段豎井，此段在井架和提絞設施未安裝前使用機械全斷面開挖到設計深度，然后再安裝鋼筋、立模澆筑混凝土，澆筑時應注意預留封口盤梁的位置和預埋底部吊掛鋼筋，鋼筋混凝土指澆筑設計圖中所指范圍。
　　4.2井頸段開挖、初期襯砌
　　井頸段為穩定性極差壤土狀覆蓋層，在這里是指豎井穿越砂層地段，所以開挖采用人工配風鎬。
　　4.2.1出碴采用0.2m3長繩懸吊抓巖機將碴石裝入1.0m3吊筒內，用10T卷揚機將碴石提到翻矸平臺，經座鉤自動翻矸將碴石倒入矸石倉內，由矸石倉溜放到汽車運至棄碴場。
　　4.2.2開挖高度取1米為一個循環，即每開挖1米高后停止開挖，整平工作面、立好底模、安裝吊掛鋼筋并綁扎安裝井壁鋼筋、立模板，對中校核調整到設計要求，報檢合格后，澆筑混凝土。混凝土采用1m3底卸式吊桶將混凝土運送到井下，通過串筒將混凝土均勻的分配到模板內，邊澆邊搗，直至澆筑完畢，然后進行下一循環的施工，依此類方法施工到壁座底為止。
　　4.3基巖段開挖
　　基巖段采用全斷面鑿巖爆破法開挖，其開挖段循環進尺為1.5米，其工藝流程見下圖。
　　具體施工方法是：測量放樣采用激光向井內投點，然后用硬尺以激光點為圓心、以設計開挖炮孔各圈半徑為尺長，在井內地面用油漆標定炮孔布置圈，然后再根據炮孔布置圖各圈炮孔間距在圈徑上畫出炮孔的位置。

　　基巖段開挖流程圖
　　鉆孔采用鑿巖機鉆眼，將工作面按鑿巖機的數量和炮孔數量分成三個作業區，采取定區、定機、定人、定位、定孔數的五定法分工負責，完成炮孔的鉆鑿，并由專人檢查鉆孔的質量，當質量達不到要求時，應及時重鉆，鉆孔鉆完后應用木楔將鉆孔堵住，避免雜物掉進鉆孔造成廢孔。
　　裝藥前，爆破員必須檢查并確認起爆電源已斷開，鎖好電源箱。裝藥連續時，起爆電源箱必須設專人看守，且懸吊不準送電的標示牌。
　　為了保證各孔都能準確起爆，結合豎井施工是向下鉆孔的特點，所以每孔裝藥前都應用高壓氣將孔內雜物和水吹凈，所用炸藥為防水性較好的2#巖石乳化炸藥和塑料導爆管雷管作為傳爆器，采用抗雜散電雷管作為起爆源。
　　為了安全起見，裝藥時工作面只留下少量有爆破作業資格的人員在工作面裝藥連線，暫不需要的機具、人員均必須撤到地面安全的地面，機具應在指定的地點存放，裝藥連線必須經過爆破安全員檢查，合格后所有機具撤離工作面，井內所有人員都必須撤到地面安全的地方避炮，并打開井蓋門，待確認井內具備起爆條件時，爆破員才能開啟起爆電源控制箱，并送電起爆。當井內起爆結束后，爆破員必須馬上斷開起爆電源并鎖好電源控制箱。
　　爆破完成后，即可打開通風機向井內送入新鮮空氣。
　　安全檢查在爆破通風30分鐘并確認炮煙排盡后才能進行，安全檢查應從上至下逐項進行，最后檢查工作面，是否有殘留爆炸物品和松動的圍巖，對殘留爆炸物品應立即清理送到井口地面爆破器材庫；對松動圍巖要撬干凈。
　　出碴清底采用人工配合風鎬的方式，將矸石碎碴清到吊桶內，運到地面。
　　
　　
　　豎井全斷面開挖炮眼布置示意圖
　　爆破參數及炮眼布置如下：

　　豎井主要經濟技術指標表

　　豎井開挖爆破參數表
　　
　　豎井全斷面開挖循環時間安排表

　　
　　4.4襯砌
　　按照短段掘砌的總體方案和整體移動式模板的高度，二次襯砌段高定為4m。襯砌方向自下而上。
　　當掘進到井底，按標高要求把碴扒平，鋪砂層、立底模、綁扎鋼筋，測量對中找平后，將整體模板移到底模上并撐牢。經質量檢查合格后，接好串筒并通知地面攪拌站開始混凝土的拌和，混凝土經底卸式吊桶，再經串筒進入澆灌工作面。工作面準備好振搗機械。為保證質量，澆灌需分層對稱進行，邊澆邊搗固，每分層厚300～400mm。
　　砼強度達到0.7Mpa時，方可收縮拆除模板，進行下一組混凝土襯砌。
　　5、輔助作業
　　5.1排水
　　豎井排水采用吊泵排水，吊泵作為豎井施工期間工作面向外排水設備，在地面布置兩臺穩車懸吊并作為升降之用。
　　5.2通風
　　采用軸流式風機一臺。地面用Ф600mm膠質風筒接到翻矸平臺，再用Ф600mm鐵皮風筒將新鮮空氣送到吊盤固定風筒內直至工作面。
　　鐵皮風筒在地面使用兩臺穩車進行懸吊。
　　5.3供風
　　供風系統由壓風機房出風口用Ф159×4.5的鋼管送到井架的一角，經夾鋼絲的軟管與井內懸吊的Ф159×4.5的鋼管相連送至工作面，工作面使用軟管與用風設備相連。
　　5.4供水
　　本豎井由于深度不大，供水系統壓力不高，由水泵房出口用Ф57×4.5水管接到井架內供風管處，使用軟管連接井內供水管，經井內供水管送至工作面，工作面使用軟管與用水設備相連。
　　井內供風、供水管共用兩臺穩車懸吊。
　　5.5信號、通訊
　　信號用聲光指示，為保證井口信號統一指揮卷揚，井下來的信號必須通過井口信號轉送卷揚。為保證吊桶過盤口的安全，于吊盤上設監護信號，并于井蓋下40m處設置自動報警信號，防止吊桶沖撞井蓋門，其供電電壓不得超過127V，操作電壓不得超過36V。吊盤和翻矸平臺各設信號機一臺，使用通訊電纜與井底、吊盤、翻矸平臺、卷揚房相連。
　　通訊：井上、井下采用電話聯系，井下電話裝在吊盤下層盤上。井口信號房與卷揚采用電話聯系。電話使用磁石電話機。
　　5.6照明
　　井筒工作面采用可提放的36V低壓矩形罩組合燈4組，并配防水燈具，每組300W，放炮時提到吊盤上。吊盤上裝5KVA封閉式變壓器，并裝4盞60W／36V防水照明燈。井蓋門下裝100W照明燈一盞。地面裝4KVA照明變壓器一臺，專供井口和卷揚房照明用。
　　6、結束語
　　事實證明，豎井施工采用倒掛法開挖、初期支護，二次襯砌采用自下而上的方式，為確保豎井施工安全發揮了關鍵作用，也為豎井完工后輸水隧洞提供了安全保證。       學術論文網