竖井正井法与反井扩挖法施工适应性分析与研究

竖井正井法与反井扩挖法施工适应性分析与研究

张宗龙

中国水利水电第十四工程局有限公司

摘要：在社会经济快速发展的形势下，机械化、智能化技术不断深入到工程施工中，主要包括正井法与反井扩挖法以及竖向掘进机法，不同的施工工艺以及不同的环境和方案对其影响较大。基于此，本文从竖井正井法与反井扩挖法施工工艺出发，分析了竖井正井法与反井扩挖法施工适应性探究，并对优化竖井正井法与反井扩挖法的施工建议进行探讨。

关键词：正井法；反井扩挖法；优化建议

引言：在社会不断发展的过程中，工程施工技术也在不断开展，竖井开挖也在不断优化和进步，竖井截面以及深入也在不断增加，这也意味着工程施工过程中，其施工质量、安全等要求也在不断提高，已经成了工程中一项重大难题。竖井正井法和反井扩挖法是两种常见的施工方法，在不同的工程环境下具有一定的适应性。因此在实际工程中，应根据地质条件、施工要求等，以保证工程的安全、高效、质量可控。

一、竖井正井法与反井扩挖法施工工艺分析

（一）竖井正井法施工工艺分析

竖井正井法是一种以垂直方向进行施工的方法，适用于各种地质条件下的井筒建设，它主要通过钻探、爆破、掏空和支护等工序完成井筒的开挖和加固，竖井正井法施工工艺具有施工工序清晰、可控性强等优点。在施工过程中，为了确保安全，需要对竖井进行初期支护。现阶段，正经开挖法采用边挖边衬砌的方法，最大限度保证了工程施工的安全性。衬砌是为了加固竖井的结构，提供稳定的支撑，并确保竖井的使用寿命和安全性。竖井正井法施工工艺能够有效地进行竖井的开挖和衬砌工作，通过科学的施工方法和合理的设备选择，竖井正井法施工工艺能够提高施工效率，减少施工风险，并保证工程质量。

（二）反井扩挖法施工工艺分析

反井扩挖法施工方法需要进行二次扩孔。在主洞施工过程中，一旦主洞施工延伸到竖井位置，并完成联络通道的施工，就需要进入下一阶段。为了进行导孔施工，我们运用定向钻设备，顺着自上而下的方式进行操作。这种方法能够有效地开展导孔工作。随后采用反井钻机，顺着自下而上的方向进行扩孔工作，这种方式能够使竖井的设计断面更大，以满足工程需求。为了确保竖井施工的质量，我们采用自上而下钻爆法刷洗竖井。通过竖井能够将底部废渣彻底清除干净，为后续的施工工作做好准备。在达到井底后进行井身衬砌施工，这次施工将从井底开始，逐渐向上进行，这样能够保证施工的连贯性和稳定性。通过以上的施工方式，能够高效地完成反井扩挖工程。这种方法不仅能够满足工程需求，还能够保证施工质量，确保工程的顺利进行。

二、竖井正井法与反井扩挖法施工适应性探究

（一）竖井正井法优缺点

竖井正井法的一个显著优点是在上部施工面具备条件的情况下，可以进行施工，不受下平段施工的限制，这意味着即使在地下平面存在障碍或其他限制，只要上部施工面满足要求，就能够顺利进行竖井正井法的施工，这为工程的顺利进行提供了便利。竖井正井法采用的断面可以从顶部直接延伸到底部，实现全通透的效果，这种全通透的特点使得竖井正井法在地下工程中的适应性更强，无论是在矿山工程、地铁工程还是其他地下工程中，都可以使用竖井正井法来进行施工，使得地下空间的利用更加高效。在竖井施工的过程中，面临着一些困难和挑战，由于施工高度较大，并且没有形成闭合的通风回路，导致施工通风变得十分困难，这给施工人员带来了一定的不便和风险。另外，井口的提升过程也存在一些问题，出渣缓慢是一个显著的困扰，而且竖井的出渣量也相对较大，这导致了出渣工序的效率低下。这不仅延长了施工时间，而且增加了人力和物力的消耗，更为重要的是，长时间在井下进行施工的人员面临着较高的施工安全风险，由于施工环境的特殊性，人们需要时刻保持警惕，防范潜在的危险，这对施工人员的心理和体力都是一种巨大的考验。

（二）竖井反井扩挖法施工优缺点

经过导井贯通后，竖井施工的通风条件得到了显著改善，形成了自然通风回路，这一改进极大地提高了爆破施工的效率，特别是在扩大施工规模时，可以更好地实现深孔光面爆破。利用爆破技术将岩石直接引导至下方隧道，有效提升了废渣的排出和底部清理速度，从而大大加快了钻井的进程，值得一提的是，这一方法还能通过减少提升设备规模和节约吊泵等临时排水设备的使用，从而降低成本，这一创新技术的应用将为竖井施工带来巨大的经济效益。然而，竖井反井扩挖法施工还需要重视以下几点内容，在进行主洞施工时，必须确保竖井位置的准确性，这个过程中，非常重要的一点是不能缩减通风距离，以保障施工人员的安全。而在反井贯通之后，仍然需要进行正井的扩挖，并且安装一套能够提升吊挂设备和设施功能的设备，随着竖井的不断深入，反井钻孔很容易出现偏斜的问题，这给施工带来了更大的困难，导井溜渣的过程也存在着堵井的风险，而对于堵井的处理则面临着一系列的困难。此外，在导井溜渣过程中，要注意防止堵井的风险，并且要有应对堵井的应急措施。

（三）竖井正井法与反井扩挖法施工适应性

正井法和反井法是两种常见的竖井施工工艺和技术。正井法主要应用于高速公路、铁路和地铁等工程项目，而反井法则常用于煤矿和水利等工程项目中，目前，采用竖向掘进机法和施工设备等因素对施工效果起着重要作用。然而，大直径竖向掘进机的成功施工案例尚未出现，该技术目前仍处于研发阶段，尽管目前尚未有大直径竖向掘进机的成功施工案例，但随着技术的不断发展和创新，相信这一领域将取得突破。通过加强研发和合作，可以进一步完善竖向掘进机的技术，实现大直径竖井的高效施工，并为相关工程项目的顺利进行提供有力支持。

（四）竖井正井法与反井扩挖法施工的影响因素

竖井正井法和反井扩挖法是两种常用的施工方法，用于地下工程中的井筒开挖，施工过程受到的影响因素较多，主要有以下几个方面。（1）地质条件是影响竖井正井法和反井扩挖法施工的关键因素之一。地质条件主要包括地层的稳定性、地下水位、地下水含量、土壤类型等，如果地层稳定性较差，存在较大的地质灾害风险，施工难度和风险将增加，地下水位和含水量高的情况下，施工过程中可能会遇到水涌和泥水喷射等问题，需要采取相应的措施来应对。（2）施工技术是影响施工的关键因素之一。包括钻机的选择和性能、钻具的选择和设计、井壁支护措施等，合理选择和应用施工技术，能够提高施工效率，减少施工风险。（3）施工环境也会对竖井正井法和反井扩挖法施工产生影响。施工环境包括周边建筑物、地下管线等，如果周边建筑物比较密集或地下管线较多，施工空间会受到限制，需要采取相应的保护措施。（4）施工安全是施工过程中最重要的因素之一。在竖井正井法和反井扩挖法施工中，要注意施工人员的安全防护，采取合理的施工措施，避免事故的发生。

三、优化竖井正井法与反井扩挖法施工的建议

（一）加强地质勘探和监测

地质勘探是施工前必不可少的一项工作，通过详细的地质勘探，可以了解地层情况、地下水位以及其他相关信息，为后续施工提供重要参考。在勘探过程中，需要进行地质钻探、地质勘测和地质调查等活动，以获取准确的地质数据。地质勘探的主要目的是识别地质灾害隐患和安全风险，地质灾害如地滑、崩塌、地震等可能会给施工过程带来严重的影响，甚至危及施工人员的安全。因此，在施工前进行详细的地质勘探可以及时发现潜在的地质灾害隐患，为施工方采取相应的防控措施提供依据。此外，地质勘探还可以帮助确定合适的施工方法和工程方案，不同地层和地质条件对施工具有重要影响，因此在施工前进行详细的地质勘探可以为选择合适的施工方法提供科学依据，通过了解地下水位等信息，提高工程施工安全。在施工过程中，实时监测也是必不可少的，通过使用各种监测设备，如地下水位监测仪、地震监测器等，可以对施工现场的地质情况进行实时监测。

（二）合理利用施工方案

优化竖井正井法与反井扩挖法施工的关键在于选择合理的施工方案，对于竖井正井法施工，首先是选取合适的井型，根据具体情况选择圆形、方形或其他形状的井型，以最大程度地满足工程需要。其次是合理设计井壁支护结构，根据地质条件和工程要求，选择适当的支护方式，如钢筋混凝土井壁、井筒衬砌等，以确保施工过程的安全和井壁的稳定。此外，还应合理选择施工设备和工艺，如选用合适的钻机和井下设备，以提高施工效率和质量。对于反井扩挖法施工，应根据具体情况选择适当的反井结构，如盖板式、支撑式或其他形式的反井结构，以满足工程需要。还需要根据具体情况，选择合适的施工方法，如先挖后扩、先扩后挖等，以提高施工效率和质量。

（三）加强施工现场管理

在优化竖井正井法与反井扩挖法施工过程中，加强施工现场管理也是非常重要的，应建立科学的施工计划和管理制度，以确保施工过程的顺利进行。施工计划应合理安排施工顺序和时间，考虑到各项工作的依赖关系和优先级，从而确保施工进度和质量达到预期目标。为了保证施工操作的规范和安全，还需要强化工作人员的专业素养以及综合水平，这就需要加强对施工人员的培训和管理，其培训目标应包括对施工工艺和操作规程的培训，以及安全意识和应急处理的培训。只有施工人员具备必要的安全知识和专业技能，才能有效地避免施工过程中的意外事故和质量问题。同时，施工现场应建立相应的管理制度，包括安全检查、工作票管理、材料验收等，进一步保证施工过程的安全和质量。在施工现场管理中，还应加强对施工设备和材料的管理，材料的采购和验收应按照相关标准进行，避免使用质量不合格的材料。比如，水泥材料一般可以存放3个月，超过3个月则需要对其进行检验，进而保证材料的质量。

（四）注重环境保护和安全管理

竖井正井法与反井扩挖法施工过程中，应注重环境保护和安全管理，在施工过程中，需要采取有效的措施来减少对周边环境的影响，特别是在噪音、粉尘和振动方面。可以使用降噪设备来减少噪音污染，采取喷雾降尘措施来减少粉尘产生，以及使用减振装置来减少振动传递，这样可以有效地保护周围的居民和生态环境。同时，施工过程中的安全管理也是非常重要的，需要制定详细的安全操作规程，确保工人按照规程进行施工，遵守安全操作流程。此外，还需要提供必要的安全设施和防护措施，如安全帽、防护眼镜、防护手套等，以确保工人的人身安全。在施工过程中，确保施工现场的整洁和秩序，定期进行安全检查和隐患排查，及时解决存在的安全隐患，确保施工过程中的安全。

结论：综上所述，竖井正井法和反井扩挖法是两种常见的施工方法，用于地下工程中的井施工。竖井正井法是一种常用的井施工方法，主要适用于需要建设深井或井壁较薄的情况，这种方法施工简单、操作方便，适应性较广。反井扩挖法主要适用于需要建设大直径井的情况，这种方法施工难度较大，需要使用专业设备和技术，但可以建设出较大直径的井。随着地下工程的发展，对井施工的要求也在不断提高，竖井正井法和反井扩挖法在适应性和发展前景方面都具有较大潜力，并在未来得到更多的应用和改进。

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