韓建平

(中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京市 101300)

高原水電站豎井開挖施工技術(shù)

韓建平

(中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京市 101300)

結(jié)合青海省玉樹州查日扣水電站建前工程導(dǎo)流洞項(xiàng)目通氣孔及旋流豎井開挖實(shí)例，對(duì)高原缺氧地區(qū)豎井開挖制定了具體的開挖方案，利用反井鉆機(jī)開挖導(dǎo)井及人工擴(kuò)挖相結(jié)合的施工工藝，有效的降低了豎井開挖難度，加快了施工進(jìn)度，施工過程安全可靠，開挖質(zhì)量合格，表明該施工方法可行，為今后類似工程提供參考。

高原高寒地區(qū) 豎井開挖 反井鉆導(dǎo)孔 導(dǎo)井開挖 人工擴(kuò)孔

1. 程概況

查日扣水電站建前工程導(dǎo)流洞項(xiàng)目位于青海省玉樹州下拉秀鄉(xiāng)，地處青藏高原腹地，海拔3985m，區(qū)內(nèi)多年平均氣溫3.7℃，極端最低氣溫－24.1℃，地處高原高寒地區(qū)，施工時(shí)嚴(yán)重缺氧，施工人員、機(jī)械效率嚴(yán)重降低。在導(dǎo)流洞、交通洞及泄洪洞開挖完畢后進(jìn)行通氣孔和旋流豎井開挖，豎井頂部連接交通洞，豎井底部連接導(dǎo)流洞，中間與泄洪洞相接，通氣孔高40.04m，開挖斷面小（5.3m2），開挖時(shí)難以布置通風(fēng)系統(tǒng)，旋流豎井高50.35m，開挖斷面較大。

2. 查日扣水電站通氣孔及旋流豎井施工

2.1 豎井施工工藝流程

豎井開挖施工工藝流程為：導(dǎo)孔施工→導(dǎo)井一次擴(kuò)挖→全斷面擴(kuò)挖→豎井支護(hù)

3. 導(dǎo)孔施工

導(dǎo)孔施工采用反井鉆機(jī)進(jìn)行，首先通過測(cè)量精確測(cè)定豎井施工坐標(biāo)，將反井鉆機(jī)就位固定，做好鉆機(jī)施工所需風(fēng)、水、電等施工準(zhǔn)備工作。

反井鉆施工分為φ216mm導(dǎo)孔鉆孔、φ1400mm導(dǎo)孔擴(kuò)孔2個(gè)步驟，鉆機(jī)調(diào)試試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后進(jìn)行φ216mm鉆孔施工，導(dǎo)孔使用牙輪鉆頭自上而下鉆進(jìn)，開啟沖洗液循環(huán)系統(tǒng)向孔內(nèi)供水，正常反水后開始鉆進(jìn)。開孔時(shí)隨時(shí)調(diào)整鉆孔的角度以滿足設(shè)計(jì)要求，鉆進(jìn)過程要觀察儀表，控制合理鉆壓，一般鉆壓為2-5MPa。在每根鉆桿鉆進(jìn)完畢加接鉆桿時(shí)，待孔內(nèi)的細(xì)碴排完后再接鉆桿繼續(xù)鉆進(jìn)。

導(dǎo)孔鉆孔完成后進(jìn)行擴(kuò)孔，在豎井底部擴(kuò)孔鉆頭安裝完成后開始自下而上反拉進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔開始施工時(shí)一般圍巖破壞嚴(yán)重，鉆頭周圍難以均勻受力，因此，采用副泵提供較小、均勻的動(dòng)力，進(jìn)尺控制在10cm/h左右。

擴(kuò)孔過程也是拆鉆桿的過程，拆下的鉆桿進(jìn)行必要的清理，上油戴好保護(hù)帽，鉆桿拆除時(shí)要注意鉆桿卡瓦正確擺放及自身完好程度，防止出現(xiàn)卡瓦突然斷裂，造成擴(kuò)孔鉆頭、鉆桿脫落。

4. 導(dǎo)井?dāng)U挖及支護(hù)

4.1 導(dǎo)井?dāng)U挖施工工藝

導(dǎo)孔施工結(jié)束后，進(jìn)行導(dǎo)井?dāng)U挖施工，將導(dǎo)孔從φ1.4m先進(jìn)行一次刷井，擴(kuò)大到φ2.8m，再進(jìn)行全斷面擴(kuò)挖和支護(hù)，一次刷井和全斷面擴(kuò)挖豎向間距不超過3m。因通氣孔設(shè)計(jì)開挖斷面直徑為φ2.8m，因此可以一次刷井到設(shè)計(jì)斷面，對(duì)于旋流豎井可分兩次刷井?dāng)U挖完成。

4.2 施工方法

4.2.1 洞口開孔

在導(dǎo)井?dāng)U挖前，通過精確測(cè)量后，首先在豎井頂部進(jìn)行洞口擴(kuò)挖，擴(kuò)挖深度為1m左右，本次擴(kuò)挖采取“短進(jìn)尺、弱爆破”的原則，保證洞碴破碎且通過導(dǎo)井落于豎井底部導(dǎo)流洞。

4.2.2 洞口混凝土護(hù)壁施工

在洞口1m深導(dǎo)井?dāng)U挖完成后，為防止豎井?dāng)U挖過程中豎井頂部墜物造成安全隱患，臨時(shí)制作簡(jiǎn)易混凝土模板，在洞口澆筑混凝土護(hù)壁，護(hù)壁凈空直徑為2.8m，混凝土標(biāo)號(hào)為C30以上，標(biāo)高高于洞頂處路面20cm，混凝土澆筑完成后在豎井頂部安裝防護(hù)網(wǎng)。在洞側(cè)壁預(yù)埋φ25鋼筋爬梯，爬梯上下間距為60cm。

4.2.3 架設(shè)卷?yè)P(yáng)機(jī)

根據(jù)施工情況卷?yè)P(yáng)機(jī)一般采用3-5t慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)，具備斷電制動(dòng)的功能。采取措施將卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在豎井軸線正上方。卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩通過卷?yè)P(yáng)機(jī)動(dòng)滑輪后重合于豎井中心線。

4.2.4 測(cè)量控制

將測(cè)量導(dǎo)線引控制點(diǎn)到井口附近，用于豎井中心線放樣。井下用鋼尺拉距離放樣，并用全站儀定期檢查垂球的精度。

4.2.5 鉆孔及一次擴(kuò)挖

配備直徑1.5m的吊藍(lán)，吊籃可以運(yùn)輸施工機(jī)械、材料，且有封閉導(dǎo)井的作用，吊籃固定于卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩下掛鉤。擴(kuò)挖前用吊籃將導(dǎo)井封閉，避免施工時(shí)人員、機(jī)械、碎石墜落。擴(kuò)挖自下而上進(jìn)行，吊籃降落到位后，施工人員通過洞壁爬梯到達(dá)作業(yè)處，用氣腿式鑿巖機(jī)改裝后進(jìn)行垂直向下鉆孔，一次擴(kuò)挖鉆孔直徑為φ 2.8m。鉆孔時(shí)孔深為1.5m為宜，每次爆破深度為1.2m左右。

4.2.6 全斷面擴(kuò)挖及支護(hù)

為保證井壁擴(kuò)挖質(zhì)量且減少安全隱患，對(duì)于旋流豎井而言，全斷面擴(kuò)挖與一次擴(kuò)挖交替進(jìn)行，豎向間距不能超過3m，采用光面爆破，每次爆破深度不宜超過1.5m。每擴(kuò)挖2個(gè)循環(huán)后，將上部成型斷面進(jìn)行錨桿、噴射混凝土支護(hù)，錨噴支護(hù)時(shí)，待吊籃將導(dǎo)井封閉后施工，噴射混凝土作業(yè)面距豎井頂部深度小于20m時(shí)，將噴錨機(jī)安放在豎井上方洞口外，噴錨機(jī)將混凝土料通過管道直接送達(dá)作業(yè)處，超過20m時(shí)，為防止管道堵塞，可以另行加工直徑為φ1.5m的運(yùn)料斗，將噴錨料及噴錨機(jī)運(yùn)至作業(yè)處進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)。

4.2.7 裝藥與起爆

將火工材料用吊藍(lán)運(yùn)到作業(yè)面，人工裝藥連線，孔內(nèi)用毫秒雷管連接并用電雷管起爆。

4.2.8 出碴

爆破完成人工將爆破面進(jìn)行扒碴排險(xiǎn)后，用吊籃將導(dǎo)井封閉，用裝載機(jī)配合自卸車在導(dǎo)流洞出碴，在豎井下方出碴時(shí)，豎井內(nèi)不準(zhǔn)進(jìn)行施工作業(yè)。

5 防堵井措施

5.1 在擴(kuò)挖過程中，為了防止石碴堵井的發(fā)生，應(yīng)采取以下措施：

5.1.1 合理布置炮孔密度，合理裝藥，炮孔間排距不大于50cm，爆破后松碴粒徑不大于50cm。

5.1.2 用毫秒雷管合理分段位延期爆破，避免爆炮后石碴集中擠壓堵井。

5.1.3 導(dǎo)井下口堆碴距井口距離小于2m時(shí)應(yīng)及時(shí)出碴，避免堆碴堵井。

5.1.4 人工在井內(nèi)扒碴時(shí)，注意觀察導(dǎo)井內(nèi)風(fēng)向及氣流情況，防止堵井后繼續(xù)下碴，致使導(dǎo)井全部堵死，無法處理。

5.1.5 豎井下部導(dǎo)流洞出碴次數(shù)按不堵塞下部集碴區(qū)導(dǎo)井孔口的排炮數(shù)為原則，以多堆碴為好，減少出碴次數(shù)，可加快施工進(jìn)度。

6結(jié)論

6.1 查日扣導(dǎo)流洞豎井開挖施工中，豎井開挖過程及結(jié)果體現(xiàn)了反井鉆機(jī)開挖導(dǎo)井結(jié)合人工擴(kuò)挖施工方法的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，可供類似工程參考。

6.2 反井鉆機(jī)開挖導(dǎo)井結(jié)合人工擴(kuò)挖的豎井開挖方案，可以明顯降低施工難度，減少施工危險(xiǎn)性，縮短工期，節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6.3 在高原高寒缺氧地區(qū)，此方案可以最大限度的克服高原地區(qū)施工人員缺氧效率降低、施工機(jī)械效率下降的問題，做到了“安全、優(yōu)質(zhì)、高效”的施工特點(diǎn)。

[1]SL172-2012小型水電站施工技術(shù)規(guī)范

[2]DL-T5407-2009水電水利工程斜井豎井施工規(guī)范

TU75

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1007-6344（2015）12-0269-01