摘要：神木县供水工程4#竖井，属于沙漠风积半固定~固定沙丘区，岩层基本为风积沙层，颗粒松散，自承力小。竖井深95.69m，其中砂层厚90.09m，岩层厚5.6m。施工采用倒挂法开挖、初期支护，二次衬砌采用自下而上的方式。
关键词：竖井，薄岩层，施工方案
1、竖井设计
井内径3.5m，竖井采用冻结堵水工艺施工，冻结另外由专业冷冻企业施工。竖井衬砌材料为钢筋砼，厚300mm。为确保竖井穿越砂土覆盖层时的施工安全，在砂土层段再增加200mm的初期衬砌。
2、竖井方案
结合施工实践，该竖井采用倒挂法自上向下全断面短段开挖井壁、初期砌筑以及由下至上进行二次初期的单行作业施工方案。即井筒锁口段采用挖掘机直接挖出并浇筑临时锁口；井颈段开挖、初期衬砌采用倒挂法施工，控制段高，掘进方式为人工配风镐掘进，卷扬机提升矸石，每次段高控制在1.0米左右停止掘进，再使用金属组合模板立模、安装钢筋、吊钩、浇筑，直到进入基岩壁座；基岩段使用自上而下的正掘方式；二次衬砌使用自下而上的方式，控制段高为4.0米，浇筑混凝土，依次循环直到井口。排水使用吊泵直接排至地面。
3、施工设施布置
3.1井筒内施工设施布置
井筒内悬吊设施在布置时，依据施工及验收规范对井内各种悬吊设施之间的安全距离和各种悬吊设施与井壁之间安全距离的要求，结合竖井的具体实际进行井内各种悬吊设施的布置。
井内布置的设施为：1m³矸石吊桶一套，0.2m³长绳悬吊抓岩机一台，80DGL吊泵一台，Φ600风筒、Φ159供风管、Φ50供水管、动力电缆、通讯信号电缆、爆破电缆各1趟，双层吊盘1个，整体滑移模板2套。
3.2地面施工设施布置
3.2.1井口设施布置
竖井掘进衬砌图
为了保护井内施工安全和在井口设置必要的操作平台，所以在竖井口设置一道钢木结构的封口盘。
井盖门的开启和关闭，采用液压全自动井盖门。
靠近吊桶一侧井架边设置搅拌机拌和混凝土，配备自动计量料仓实行微机自动计量，料仓后用ZL-40轮式装载机上料，形成一套完整的机械化混凝土拌和系统。水泥库布置在搅拌机一侧，避免水泥二次倒运。
3.2.2提绞设施布置
根据井内施工设施布置，依据施工及验收规范的规定选配提绞设备。主要包括：提升机、悬吊稳车、钩头及联接装置、钢丝绳、天轮、天轮梁、井架等。
3.2.3其它施工设施布置
其它施工设施根据现场实际情况，结合使用要求，并按用电量要求（如压风机靠近变压器布置）等。
4、施工方法
4.1锁口部分施工方法
锁口部分指井口向下2.0米高的一段竖井，此段在井架和提绞设施未安装前使用机械全断面开挖到设计深度，然后再安装钢筋、立模浇筑混凝土，浇筑时应注意预留封口盘梁的位置和预埋底部吊挂钢筋，钢筋混凝土指浇筑设计图中所指范围。
4.2井颈段开挖、初期衬砌
井颈段为稳定性极差壤土状覆盖层，在这里是指竖井穿越砂层地段，所以开挖采用人工配风镐。
4.2.1出碴采用0.2m3长绳悬吊抓岩机将碴石装入1.0m3吊筒内，用10T卷扬机将碴石提到翻矸平台，经座钩自动翻矸将碴石倒入矸石仓内，由矸石仓溜放到汽车运至弃碴场。
4.2.2开挖高度取1米为一个循环，即每开挖1米高后停止开挖，整平工作面、立好底模、安装吊挂钢筋并绑扎安装井壁钢筋、立模板，对中校核调整到设计要求，报检合格后，浇筑混凝土。混凝土采用1m3底卸式吊桶将混凝土运送到井下，通过串筒将混凝土均匀的分配到模板内，边浇边捣，直至浇筑完毕，然后进行下一循环的施工，依此类方法施工到壁座底为止。
4.3基岩段开挖
基岩段采用全断面凿岩爆破法开挖，其开挖段循环进尺为1.5米，其工艺流程见下图。
具体施工方法是：测量放样采用激光向井内投点，然后用硬尺以激光点为圆心、以设计开挖炮孔各圈半径为尺长，在井内地面用油漆标定炮孔布置圈，然后再根据炮孔布置图各圈炮孔间距在圈径上画出炮孔的位置。
基岩段开挖流程图
钻孔采用凿岩机钻眼，将工作面按凿岩机的数量和炮孔数量分成三个作业区，采取定区、定机、定人、定位、定孔数的五定法分工负责，完成炮孔的钻凿，并由专人检查钻孔的质量，当质量达不到要求时，应及时重钻，钻孔钻完后应用木楔将钻孔堵住，避免杂物掉进钻孔造成废孔。
装药前，爆破员必须检查并确认起爆电源已断开，锁好电源箱。装药连续时，起爆电源箱必须设专人看守，且悬吊不准送电的标示牌。
为了保证各孔都能准确起爆，结合竖井施工是向下钻孔的特点，所以每孔装药前都应用高压气将孔内杂物和水吹净，所用炸药为防水性较好的2#岩石乳化炸药和塑料导爆管雷管作为传爆器，采用抗杂散电雷管作为起爆源。
为了安全起见，装药时工作面只留下少量有爆破作业资格的人员在工作面装药连线，暂不需要的机具、人员均必须撤到地面安全的地面，机具应在指定的地点存放，装药连线必须经过爆破安全员检查，合格后所有机具撤离工作面，井内所有人员都必须撤到地面安全的地方避炮，并打开井盖门，待确认井内具备起爆条件时，爆破员才能开启起爆电源控制箱，并送电起爆。当井内起爆结束后，爆破员必须马上断开起爆电源并锁好电源控制箱。
爆破完成后，即可打开通风机向井内送入新鲜空气。
安全检查在爆破通风30分钟并确认炮烟排尽后才能进行，安全检查应从上至下逐项进行，最后检查工作面，是否有残留爆炸物品和松动的围岩，对残留爆炸物品应立即清理送到井口地面爆破器材库；对松动围岩要撬干净。
出碴清底采用人工配合风镐的方式，将矸石碎碴清到吊桶内，运到地面。
竖井全断面开挖炮眼布置示意图
爆破参数及炮眼布置如下：
竖井主要经济技术指标表
竖井开挖爆破参数表
竖井全断面开挖循环时间安排表
4.4衬砌
按照短段掘砌的总体方案和整体移动式模板的高度，二次衬砌段高定为4m。衬砌方向自下而上。
当掘进到井底，按标高要求把碴扒平，铺砂层、立底模、绑扎钢筋，测量对中找平后，将整体模板移到底模上并撑牢。经质量检查合格后，接好串筒并通知地面搅拌站开始混凝土的拌和，混凝土经底卸式吊桶，再经串筒进入浇灌工作面。工作面准备好振捣机械。为保证质量，浇灌需分层对称进行，边浇边捣固，每分层厚300～400mm。
砼强度达到0.7Mpa时，方可收缩拆除模板，进行下一组混凝土衬砌。
5、辅助作业
5.1排水
竖井排水采用吊泵排水，吊泵作为竖井施工期间工作面向外排水设备，在地面布置两台稳车悬吊并作为升降之用。
5.2通风
采用轴流式风机一台。地面用Ф600mm胶质风筒接到翻矸平台，再用Ф600mm铁皮风筒将新鲜空气送到吊盘固定风筒内直至工作面。
铁皮风筒在地面使用两台稳车进行悬吊。
5.3供风
供风系统由压风机房出风口用Ф159×4.5的钢管送到井架的一角，经夹钢丝的软管与井内悬吊的Ф159×4.5的钢管相连送至工作面，工作面使用软管与用风设备相连。
5.4供水
本竖井由于深度不大，供水系统压力不高，由水泵房出口用Ф57×4.5水管接到井架内供风管处，使用软管连接井内供水管，经井内供水管送至工作面，工作面使用软管与用水设备相连。
井内供风、供水管共用两台稳车悬吊。
5.5信号、通讯
信号用声光指示，为保证井口信号统一指挥卷扬，井下来的信号必须通过井口信号转送卷扬。为保证吊桶过盘口的安全，于吊盘上设监护信号，并于井盖下40m处设置自动报警信号，防止吊桶冲撞井盖门，其供电电压不得超过127V，操作电压不得超过36V。吊盘和翻矸平台各设信号机一台，使用通讯电缆与井底、吊盘、翻矸平台、卷扬房相连。
通讯：井上、井下采用电话联系，井下电话装在吊盘下层盘上。井口信号房与卷扬采用电话联系。电话使用磁石电话机。
5.6照明
井筒工作面采用可提放的36V低压矩形罩组合灯4组，并配防水灯具，每组300W，放炮时提到吊盘上。吊盘上装5KVA封闭式变压器，并装4盏60W／36V防水照明灯。井盖门下装100W照明灯一盏。地面装4KVA照明变压器一台，专供井口和卷扬房照明用。
6、结束语
事实证明，竖井施工采用倒挂法开挖、初期支护，二次衬砌采用自下而上的方式，为确保竖井施工安全发挥了关键作用，也为竖井完工后输水隧洞提供了安全保证。 学术论文网
