CN116006183A - 一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***及方法，支护***包括灌注桩、冠梁、腰梁、第一锚杆、第二锚杆和挂网喷混凝土；沿调压井开挖边界外侧环向间隔布置灌注桩；各个灌注桩的顶部布置冠梁；在围成环形的各个灌注桩的内部，自上而下间隔布置多个腰梁。腰梁与灌注桩相交，并通过第一锚杆固定。在相邻腰梁之间的区域，在灌注桩的内部连片布置挂网喷混凝土，同时，使第二锚杆的一端浇筑于挂网喷混凝土内。本发明结构整体性好，将柔性支护和刚性支护有效结合，可用于不良地质条件下的调压井施工，有效处理不良地质条件下圆形调压井的开挖失稳问题，保证了施工期调压井的围岩稳定及安全。

Description

一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***及方法

技术领域

本发明属于水利水电工程调压井支护技术领域，具体涉及一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***及方法。

背景技术

水利水电工程调压井开挖常用的支护方法主要为喷锚支护，其在围岩条件较好的情况下较为适用，能对表层不稳定岩土体进行有效支护；当调压井处于深厚覆盖层、岩石破碎等不良地质条件中时，井壁侧向整体稳定、井壁局部稳定、井底***稳定等成为主要问题，喷锚支护已无法满足该类型调压井支护稳定的要求。确定合理有效的支护***结构，保证工程的安全、效率和经济性，是目前需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***及方法，有效解决不良地质条件下的圆形调压井井壁局部稳定、井壁整体稳定、井底***等开挖稳定问题，保证了施工期调压井的围岩稳定及安全。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***，包括灌注桩（1）、冠梁（2）、腰梁（3）、第一锚杆（41）、第二锚杆（42）和挂网喷混凝土（5）；

沿调压井开挖边界外侧环向间隔布置多个所述灌注桩（1），使各个所述灌注桩（1）围成环形结构；各个所述灌注桩（1）的顶部布置所述冠梁（2），通过所述冠梁（2），使各个所述灌注桩（1）的顶部环向连接形成整体；

在围成环形的各个所述灌注桩（1）的内部，自上而下间隔布置多个圆形的所述腰梁（3）；每个所述腰梁（3）与各个所述灌注桩（1）相交，并通过所述第一锚杆（41）实现所述腰梁（3）与所述灌注桩（1）的固定，固定方式为：沿所述腰梁（3）环向，在每两个所述灌注桩（1）之间位置布置一个所述第一锚杆（41），每个所述第一锚杆（41）与所述腰梁（3）临井侧面垂直，所述第一锚杆（41）的一端与所述腰梁（3）固定，所述第一锚杆（41）的另一端穿过所述腰梁（3）后锚入相邻两个所述灌注桩（1）之间的井壁岩土内；

在相邻两个所述腰梁（3）之间，环向间隔布置与所述第一锚杆（41）平行的所述第二锚杆（42），所述第二锚杆（42）的一端位于相邻两个所述灌注桩（1）之间位置，所述第二锚杆（42）的另一端锚入相邻两个所述灌注桩（1）之间的井壁岩土内；

在相邻两个所述腰梁（3）之间的区域，在环向的各个所述灌注桩（1）的内部连片布置所述挂网喷混凝土（5），同时，使所述第二锚杆（42）的一端浇筑于所述挂网喷混凝土（5）内，实现所述挂网喷混凝土（5）、所述灌注桩（1）和所述第二锚杆（42）的有效连接，形成支护整体。

优选的，所述灌注桩（1）的桩头破除后，露出的钢筋伸入到所述冠梁（2）内，并与所述冠梁（2）内的钢筋连接固定。

优选的，所述腰梁（3）的钢筋与所述灌注桩（1）的钢筋进行有效连接固定。

优选的，所述第一锚杆（41）的一端伸入所述腰梁（3）内，并与所述腰梁（3）内部的钢筋有效连接固定。

优选的，所述第一锚杆（41）和所述第二锚杆（42）上下平行等长度设置。

本发明还提供一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***的方法，包括以下步骤：

S1，圆形调压井开挖前，沿圆形调压井开挖边界外侧，按照设计间隔，进行钢筋混凝土钻孔灌注桩，完成灌注桩（1）的施工；

S2，灌注桩（1）施工完成后，破除各个所述灌注桩（1）顶部桩头混凝土保留钢筋；在所述灌注桩（1）的顶部进行所述冠梁（2）的施工，使所述灌注桩（1）顶部钢筋伸入所述冠梁（2）内，通过所述冠梁（2），使各个所述灌注桩（1）的顶部环向连接形成整体；

S3，冠梁（2）施工完成后，开挖圆形调压井，开挖过程中对井壁进行挂网喷混凝土（5）支护，挂网喷混凝土（5）与灌注桩（1）有效连接，并在设计位置设置第二锚杆（42）；

S4，圆形调压井开挖至设计高程后，沿井壁间隔设置环向的腰梁（3），腰梁（3）与灌注桩（1）连接在一起，并在设计位置设置第一锚杆（41）。

本发明提供的一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***及方法具有以下优点：

本发明提供的适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***及方法，该结构整体性好，将柔性支护和刚性支护有效结合，可用于不良地质条件下的调压井施工，有效处理不良地质条件下圆形调压井的开挖失稳问题，保证了施工期调压井的围岩稳定及安全。

附图说明

图1为本发明提供的适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***的纵向剖面图；

图2为图1沿A-A的剖面图；

图3为图1沿B-B的剖面图。

其中：

1---灌注桩；2---冠梁；3---腰梁；41---第一锚杆；42---第二锚杆；5---挂网喷混凝土。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种适用于深厚覆盖层、岩石破碎等不良地质条件下圆形调压井的支护***，可以有效解决不良地质条件下圆形调压井的井壁浅表层失稳、井壁整体失稳、井底***等开挖失稳问题，本发明保证了施工期调压井的围岩稳定及安全。

参考图1、图2和图3，本发明提供的适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***，包括灌注桩1、冠梁2、腰梁3、第一锚杆41、第二锚杆42和挂网喷混凝土5；

沿调压井开挖边界外侧环向间隔布置多个灌注桩1，使各个灌注桩1围成环形结构；各个灌注桩1的顶部布置冠梁2，通过冠梁2，使各个灌注桩1的顶部环向连接形成整体；具体实现上，灌注桩1的桩头破除后，露出的钢筋伸入到冠梁2内，并与冠梁2内的钢筋连接固定。

在围成环形的各个灌注桩1的内部，自上而下间隔布置多个圆形的腰梁3；具体的，腰梁3的钢筋与灌注桩1的钢筋进行有效连接固定。

每个腰梁3与各个灌注桩1相交，并通过第一锚杆41实现腰梁3与灌注桩1的固定，固定方式为：沿腰梁3环向，在每两个灌注桩1之间位置布置一个第一锚杆41，每个第一锚杆41与腰梁3临井侧面垂直，第一锚杆41的一端与腰梁3固定，第一锚杆41的另一端穿过腰梁3后锚入相邻两个灌注桩1之间的井壁岩土内；具体的，第一锚杆41的一端伸入腰梁3内，并与腰梁3内部的钢筋有效连接固定。

在相邻两个腰梁3之间，环向间隔布置与第一锚杆41平行的第二锚杆42，第一锚杆41和第二锚杆42可以上下平行等长度设置。第二锚杆42的一端位于相邻两个灌注桩1之间位置，第二锚杆42的另一端锚入相邻两个灌注桩1之间的井壁岩土内；

在相邻两个腰梁3之间的区域，在环向的各个灌注桩1的内部连片布置挂网喷混凝土5，同时，使第二锚杆42的一端浇筑于挂网喷混凝土5内，实现挂网喷混凝土5、灌注桩1和第二锚杆42的有效连接，形成支护整体。

在具体实现上，具有以下设计特点：

灌注桩1布置于调压井开挖边界外侧，环向间隔布置，灌注桩1直径、间隔距离、深度可根据围岩特性、结构受力、施工工艺等特点确定，灌注桩1应在调压井开挖前完成施工；

冠梁2设置于灌注桩1顶部，冠梁2轴线应与灌注桩1布置中心线一致；冠梁2将灌注桩1在顶部进行环向连接，灌注桩1的桩头应破除使其钢筋伸入冠梁2并与其钢筋进行连接，冠梁2应在灌注桩施工完成后、调压井开挖前完成施工；

腰梁3沿灌注桩1自上而下间隔布置，与灌注桩1相交，腰梁3钢筋应与灌注桩1的钢筋进行有效连接，腰梁1通过第一锚杆41固定于井壁岩土，腰梁3应在开挖至设计高程或间距后进行施工，满足设计强度后进行下一步施工工序；

第一锚杆41应伸入腰梁3并与其钢筋有效连接，第一锚杆41应按照设计深度锚入井壁岩土；第二锚杆42布置与腰梁3之间的灌注桩1桩间，其端部应与挂网喷混凝土5有效连接，按照设计深度锚入井壁岩土；

挂网喷混凝土5布置于腰梁3之间，钢筋网应与灌注桩1、腰梁3、第二锚杆42有效连接，形成支护整体。

本发明还提供一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***的方法，包括以下步骤：

S1，圆形调压井开挖前，沿圆形调压井开挖边界外侧，按照设计间隔，进行钢筋混凝土钻孔灌注桩，完成灌注桩1的施工；

S2，灌注桩1施工完成后，破除各个灌注桩1顶部桩头混凝土保留钢筋；在灌注桩1的顶部进行冠梁2的施工，使灌注桩1顶部钢筋伸入冠梁2内，通过冠梁2，使各个灌注桩1的顶部环向连接形成整体；

S3，冠梁2施工完成后，开挖圆形调压井，开挖过程中对井壁进行挂网喷混凝土5支护，挂网喷混凝土5与灌注桩1有效连接，并在设计位置设置第二锚杆42；

S4，圆形调压井开挖至设计高程后，沿井壁间隔设置环向的腰梁3，腰梁3与灌注桩1连接在一起，并在设计位置设置第一锚杆41。

下面以采用了本发明技术方案的某常规水电站工程为例结合附图进一步说明：

某常规水电站工程，开挖直径为27m，开挖深度60m。根据钻孔勘探资料，调压井围岩上部为残坡积碎块石土和凝灰岩砂，覆盖层厚16m，中部为全风化凝灰岩砂，厚度约47m，底部岩体为强风化凝灰岩。开挖规模和地质条件的复杂性对常见开挖支护方案（包括喷锚、灌浆、沉井、排桩和连续墙等方案）均提出了挑战。因此在本调压井开挖过程中设置本发明提供的新型的支护***：

沿开挖边界外侧每间隔8°设置1根直径0.8m的钢筋混凝土的灌注桩1，桩长62m；

灌注桩1的顶部设置一根环形的冠梁2，冠梁2截面尺寸为高1m×宽0.8m，将灌注桩1在顶部连接在一起；

沿井壁自上向下，每4m设置一根腰梁3，腰梁3截面尺寸为高0.5 m×宽0.5m，将灌注桩1在设计高程连接在一起；

沿腰梁3间隔设置长度为6m的Ф22的第一锚杆41，第一锚杆41锚入井壁岩土体；

腰梁3之间井壁设置挂网喷混凝土5，对灌注桩1之间岩土体进行支护，挂网喷混凝土5与灌注桩1有效连接，同时通过长度6m的Ф22第二锚杆42锚入井壁岩土体，钢筋网规格为Ф6@15cm×15cm，喷混凝土厚0.2m。

本发明提供的适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***及方法，该结构整体性好，将柔性支护和刚性支护有效结合，可用于不良地质条件下的调压井施工，有效处理不良地质条件下圆形调压井的开挖失稳问题，保证了施工期调压井的围岩稳定及安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***，其特征在于，包括灌注桩（1）、冠梁（2）、腰梁（3）、第一锚杆（41）、第二锚杆（42）和挂网喷混凝土（5）；

沿调压井开挖边界外侧环向间隔布置多个所述灌注桩（1），使各个所述灌注桩（1）围成环形结构；各个所述灌注桩（1）的顶部布置所述冠梁（2），通过所述冠梁（2），使各个所述灌注桩（1）的顶部环向连接形成整体；

在围成环形的各个所述灌注桩（1）的内部，自上而下间隔布置多个圆形的所述腰梁（3）；每个所述腰梁（3）与各个所述灌注桩（1）相交，并通过所述第一锚杆（41）实现所述腰梁（3）与所述灌注桩（1）的固定，固定方式为：沿所述腰梁（3）环向，在每两个所述灌注桩（1）之间位置布置一个所述第一锚杆（41），每个所述第一锚杆（41）与所述腰梁（3）临井侧面垂直，所述第一锚杆（41）的一端与所述腰梁（3）固定，所述第一锚杆（41）的另一端穿过所述腰梁（3）后锚入相邻两个所述灌注桩（1）之间的井壁岩土内；

在相邻两个所述腰梁（3）之间，环向间隔布置与所述第一锚杆（41）平行的所述第二锚杆（42），所述第二锚杆（42）的一端位于相邻两个所述灌注桩（1）之间位置，所述第二锚杆（42）的另一端锚入相邻两个所述灌注桩（1）之间的井壁岩土内；

在相邻两个所述腰梁（3）之间的区域，在环向的各个所述灌注桩（1）的内部连片布置所述挂网喷混凝土（5），同时，使所述第二锚杆（42）的一端浇筑于所述挂网喷混凝土（5）内，实现所述挂网喷混凝土（5）、所述灌注桩（1）和所述第二锚杆（42）的有效连接，形成支护整体。

2.根据权利要求1所述的一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***，其特征在于，所述灌注桩（1）的桩头破除后，露出的钢筋伸入到所述冠梁（2）内，并与所述冠梁（2）内的钢筋连接固定。

3.根据权利要求1所述的一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***，其特征在于，所述腰梁（3）的钢筋与所述灌注桩（1）的钢筋进行有效连接固定。

4.根据权利要求1所述的一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***，其特征在于，所述第一锚杆（41）的一端伸入所述腰梁（3）内，并与所述腰梁（3）内部的钢筋有效连接固定。

5.根据权利要求1所述的一种适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***，其特征在于，所述第一锚杆（41）和所述第二锚杆（42）上下平行等长度设置。

6.一种权利要求1-5任一项所述的适用于不良地质条件下圆形调压井的支护***的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，圆形调压井开挖前，沿圆形调压井开挖边界外侧，按照设计间隔，进行钢筋混凝土钻孔灌注桩，完成灌注桩（1）的施工；

S2，灌注桩（1）施工完成后，破除各个所述灌注桩（1）顶部桩头混凝土保留钢筋；在所述灌注桩（1）的顶部进行所述冠梁（2）的施工，使所述灌注桩（1）顶部钢筋伸入所述冠梁（2）内，通过所述冠梁（2），使各个所述灌注桩（1）的顶部环向连接形成整体；

S3，冠梁（2）施工完成后，开挖圆形调压井，开挖过程中对井壁进行挂网喷混凝土（5）支护，挂网喷混凝土（5）与灌注桩（1）有效连接，并在设计位置设置第二锚杆（42）；

S4，圆形调压井开挖至设计高程后，沿井壁间隔设置环向的腰梁（3），腰梁（3）与灌注桩（1）连接在一起，并在设计位置设置第一锚杆（41）。

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