雷 宏

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 概 述

大渡河大崗山水電站位于四川省雅安市石棉縣挖角鄉(xiāng)境內(nèi)的大渡河中游干流上，總裝機(jī)容量為260萬(wàn)kW。引水發(fā)電建筑物由電站進(jìn)水口、4條壓力管道、地下廠房、主變室、尾水調(diào)壓室、尾水隧洞、尾閘室及尾水出口等組成。

兩條出線豎井平行布置在主變室下游側(cè)，開(kāi)直徑為9.7 m，豎井下部通過(guò)出線平洞C與主變室相連；上部通過(guò)出線平洞A、B與開(kāi)關(guān)站連接，通過(guò)廠壩聯(lián)系洞與3#隧洞相通。出線豎井上部布置在出線平洞A段兩端，出線豎井頂部結(jié)構(gòu)形式為圓弧球型穹頂，穹頂頂部開(kāi)挖高程為1 180.73 m，距離出線平洞頂拱14.98 m。出線豎井高程1 154.11 m以上立面布置情況見(jiàn)圖1。

圖1 出線豎井高程1 154.11 m以上立面布置示意圖(單位m)

出線豎井上部圍巖主要為灰白色、微紅色中粒黑云二長(zhǎng)花崗巖(γ24-1)，局部穿插輝綠巖脈。全強(qiáng)風(fēng)化花崗巖及斷層破碎帶為Ⅴ類(lèi)巖體，圍巖不穩(wěn)定；弱風(fēng)化上段花崗巖為Ⅳ類(lèi)圍巖體，圍巖不穩(wěn)定；弱風(fēng)化下段花崗巖為Ⅲ類(lèi)巖體，圍巖局部穩(wěn)定性差；微新風(fēng)化花崗巖呈次塊狀-鑲嵌結(jié)構(gòu)，以Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖為主，圍巖穩(wěn)定性差。

2 施工特點(diǎn)

根據(jù)國(guó)內(nèi)其他水電站地下洞室穹頂開(kāi)挖施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于穹頂斷面較大時(shí)采用增設(shè)一條施工支洞開(kāi)挖至穹頂頂部、再用大型設(shè)備從穹頂頂部往下分層開(kāi)挖支護(hù)的施工方法。根據(jù)大崗山出線豎井穹頂設(shè)計(jì)及實(shí)際地質(zhì)情況，所采用的施工方法具有以下特點(diǎn)：

(1)施工高度高。根據(jù)相鄰洞室的空間布置情況，難以增設(shè)一條施工支洞進(jìn)入穹頂頂部，從而增加了穹頂?shù)拈_(kāi)挖難度。

(2)開(kāi)挖斷面較小。由于穹頂為球體，斷面越小下鉆越困難且控制鉆孔深度難度大，開(kāi)挖時(shí)易造成較大的超挖。

(3)地質(zhì)條件較差。以Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖為主，開(kāi)挖易造成塌方，安全隱患大。

3 施工方案

3.1 施工開(kāi)挖程序

出線豎井穹頂總體施工程序?yàn)椋孩俪鼍€平洞A延長(zhǎng)段開(kāi)挖→②φ4 m反導(dǎo)井開(kāi)挖支護(hù)→③穹頂開(kāi)挖支護(hù)→④穹頂以下井身擴(kuò)挖支護(hù)。出線豎井高程1 154.11 m以上開(kāi)挖程序見(jiàn)圖2、3。

(1)出線平洞A延長(zhǎng)段開(kāi)挖。將出線平洞A全斷面延伸至豎井內(nèi)、直至豎井對(duì)邊井壁，出線平洞A全斷面開(kāi)挖至豎井內(nèi)，并延長(zhǎng)至豎井對(duì)側(cè)井壁位置，出線平洞A開(kāi)挖中心線長(zhǎng)度為9.7 m。延長(zhǎng)段開(kāi)挖至對(duì)側(cè)井壁最后一茬炮時(shí)要根據(jù)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)放樣，計(jì)算出每個(gè)孔的深度保證對(duì)側(cè)井壁的開(kāi)挖質(zhì)量。

圖2 出線豎井高程1 154.11 m以上開(kāi)挖程序平面圖

圖3 出線豎井高程1 154.11 m以上開(kāi)挖程序立面圖

(2)φ4 m導(dǎo)井開(kāi)挖。采用自下而上的反導(dǎo)井施工程序。導(dǎo)井布置在豎井中心部位，導(dǎo)井開(kāi)挖分為6層，采用逐層開(kāi)挖支護(hù)、逐層搭設(shè)施工腳手架施工平臺(tái)施工的方式。

(3)穹頂開(kāi)挖程序分為4個(gè)大區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖，大區(qū)開(kāi)挖按順時(shí)針?lè)较?Ⅰ區(qū)→Ⅱ區(qū)→Ⅲ區(qū)→Ⅳ區(qū))開(kāi)挖，若現(xiàn)場(chǎng)圍巖情況發(fā)生變化，如巖石較破碎則調(diào)整為跳槽對(duì)稱(chēng)開(kāi)挖，以確保穹頂?shù)姆€(wěn)定。每個(gè)大區(qū)又細(xì)分為3個(gè)小區(qū)，小區(qū)開(kāi)挖按照由里至外(Ⅰ1→Ⅰ2→Ⅰ3)的程序施工。出線豎井穹頂開(kāi)挖分區(qū)情況見(jiàn)圖4、5。

(4)穹頂以下井身擴(kuò)挖在穹頂開(kāi)挖支護(hù)完成后采用自上而下的方式分層開(kāi)挖，層高3 m。井身擴(kuò)挖為保證施工人員自上而下進(jìn)入工作面的安全，將擴(kuò)挖又分為上、下半幅開(kāi)挖，按照先上半幅、后下半幅的順序開(kāi)挖。

圖4 出線豎井穹頂開(kāi)挖分區(qū)平面示意圖

圖5 出線豎井穹頂開(kāi)挖分區(qū)立面示意圖

3.2 開(kāi)挖采用的施工方法

出線豎井穹頂開(kāi)挖的重點(diǎn)、難點(diǎn)是反導(dǎo)井和穹頂?shù)拈_(kāi)挖。在開(kāi)挖施工過(guò)程中，遵循“新奧法”即“預(yù)支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破、及時(shí)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則進(jìn)行施工。

(1)φ4 m反導(dǎo)井開(kāi)挖采用人工搭設(shè)腳手架、頂部鋪設(shè)馬道板形成簡(jiǎn)易的施工平臺(tái)，YT28手風(fēng)鉆造孔，中空直眼菱形掏槽的爆破方法。導(dǎo)井開(kāi)挖層高2.5 m，進(jìn)尺2.4 m，分為6層；導(dǎo)井開(kāi)挖最后一茬炮中部孔適當(dāng)超深30 cm，基本形成掌子面近似圓弧，剩余厚度保證在50 cm左右，以利于導(dǎo)井上部穹頂?shù)拈_(kāi)挖。導(dǎo)井開(kāi)挖爆破后必須選擇有經(jīng)驗(yàn)的排險(xiǎn)人員對(duì)導(dǎo)井內(nèi)松動(dòng)的巖石進(jìn)行處理，處理完成后方能進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的施工，對(duì)導(dǎo)井內(nèi)巖石較破碎的部位及時(shí)進(jìn)行隨機(jī)噴混凝土和隨機(jī)錨桿施工，以保證施工人員的安全。

(2)出線豎井上部穹頂開(kāi)挖根據(jù)穹頂球形體同心圓同高程的原理，采用“球面控制網(wǎng)作圖法”繪制開(kāi)挖布孔圖，分區(qū)、弱爆破及多循環(huán)施工控制球面的成型。穹頂開(kāi)挖高度為2.53 m，開(kāi)挖半徑為5.913 m，開(kāi)挖分為導(dǎo)井上部穹頂中部開(kāi)挖和導(dǎo)井外側(cè)穹頂開(kāi)挖。

①導(dǎo)井上部穹頂中部開(kāi)挖。在導(dǎo)井開(kāi)挖還剩余50 cm時(shí)開(kāi)始進(jìn)行穹頂中部開(kāi)挖，采用穹頂圓心中心向心布孔的方式，共布置5排孔，一次性爆破成型，穹頂中部開(kāi)挖完成后，及時(shí)系統(tǒng)支護(hù)施工，以保證穹頂?shù)姆€(wěn)定。

②導(dǎo)井外側(cè)穹頂開(kāi)挖。開(kāi)挖均為向心扇形方向布孔，盡可能按照球面切線方向布置炮孔，按照炮孔深度不大于1.2 m、間距不大于60 cm的原則布孔。對(duì)于頂部光爆孔，為方便其開(kāi)鉆而考慮技術(shù)性超挖20 cm。為方便后續(xù)井身的開(kāi)挖下鉆，穹頂開(kāi)挖至起拱線下1.5 m。穹頂擴(kuò)挖均采用人工搭設(shè)腳手架上至工作面，排險(xiǎn)及清渣人員必須從未開(kāi)挖側(cè)上去且必須選擇有經(jīng)驗(yàn)的排險(xiǎn)人員，以保證其施工時(shí)的安全。出線豎井穹頂開(kāi)挖布孔情況見(jiàn)圖6、7。

圖6 出線豎井穹頂開(kāi)挖布孔平面布置圖

3.3 針對(duì)特殊部位采用的施工方法

出線豎井穹頂圍巖以Ⅳ、Ⅴ類(lèi)為主，圍巖穩(wěn)定性差，易發(fā)生掉塊和塌方。除采用常規(guī)的施工方法外，還采取了超前錨桿和超前小導(dǎo)管等超前支護(hù)措施。

(1)超前錨桿。

穹頂部位開(kāi)挖遭遇斷層及巖脈時(shí)很容易造成塌方，而且施工人員又無(wú)法躲避，安全風(fēng)險(xiǎn)非常大。針對(duì)穹頂部位及斷層優(yōu)先采用超前錨桿進(jìn)行支護(hù)；當(dāng)中部穹頂開(kāi)挖剩余50 cm厚度時(shí)預(yù)先對(duì)穹頂部位進(jìn)行超前錨桿施工，以保證穹頂頂部的穩(wěn)定，此部位錨桿直接向心造孔。兩側(cè)穹頂超前錨桿沿開(kāi)挖輪廓線以10°～15°外插角向開(kāi)挖面前方安裝錨桿，形成對(duì)前方圍巖的預(yù)錨固，在提前形成的圍巖錨固圈的保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖、出渣等作業(yè)。超前錨桿長(zhǎng)度根據(jù)導(dǎo)井開(kāi)挖尺寸選用φ25、L=4.5 m(中部穹頂部位，錨桿造孔深度為5 m)和φ25、L=3 m(兩側(cè)穹頂部位，錨桿在穹頂開(kāi)挖線以外提前施工)。

圖7 出線豎井穹頂開(kāi)挖布孔立面布置圖

(2)超前小導(dǎo)管。

針對(duì)穹頂頂部開(kāi)挖揭露巖石破碎、裂隙發(fā)育而選用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿施工。選用φ42有縫鋼管，管長(zhǎng)3.5 m。在管段中間部分(頭部0.2 m，尾部1.5 m范圍除外)，梅花形鉆φ8的出漿孔，孔距0.2 m；用麥斯特錨桿注漿機(jī)壓注水泥漿。

4 結(jié) 語(yǔ)

大崗山水電站出線豎井穹頂施工的關(guān)鍵在于反導(dǎo)井和穹頂?shù)拈_(kāi)挖。反導(dǎo)井開(kāi)挖必須選擇有經(jīng)驗(yàn)的施工人員對(duì)井內(nèi)危石及松動(dòng)巖塊進(jìn)行處理，并及時(shí)進(jìn)行隨機(jī)支護(hù)施工，以確保施工安全。穹頂開(kāi)挖首先應(yīng)做好穹頂頂部的超前支護(hù)施工，在確保穹頂穩(wěn)定的條件下再采用“球面控制網(wǎng)作圖法” 繪制布孔圖，分區(qū)、弱爆破及多循環(huán)施工控制球面的成型。目前，該出線豎井穹頂開(kāi)挖支護(hù)嚴(yán)格遵循“新奧法”順利完成，開(kāi)挖過(guò)程中未出現(xiàn)塌方等安全事故，超挖均控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，取得了較好的效果。

作者簡(jiǎn)介:

雷 宏(1979-)，男，湖南衡陽(yáng)人，工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作.