淺談復雜地質情況下溜渣導井堵塞的處理方法

夏維學，陳宏偉，李萬洲

(中國水利水電第七工程局有限公司一分局，四川彭山 620860)

1 工程概述

立洲水電站廠房項目位于四川省涼山彝族自治洲木里藏族自治縣后所鄉(xiāng)呷咕村龔家溝上游側，電站采用混合式開發(fā)，樞紐工程由碾壓混凝土雙曲拱壩、壩身泄洪系統、右岸地下長引水隧洞及右岸龔家溝地面廠房組成。廠房主機間安裝3臺水輪發(fā)電機組，單機容量為115MW，壩后安裝有1臺生態(tài)機組，單機容量為10MW，電站總裝機容量為355MW。工程等別為二等，工程規(guī)模為大(2)型工程，主要建筑物為2級建筑物。

調壓井深145.95m，鎖口段開 挖 直 徑 為26.8m，鎖口段深35m。井身開挖直徑24.4m。調壓井地質條件具有復雜性和巖性極差的特點，巖層陡傾，層間結合力差，裂隙極發(fā)育，透水率大，主要以Ⅳ類和Ⅴ類圍巖為主。導井井口22m范圍為土夾石，土夾石中含大漂卵石。井深100～22m段為Ⅴ類碳質板巖，井深100m以下以Ⅳ類碳質板巖為主。

2 溜渣導井堵塞情況

調壓井開挖采用反井鉆機先施工成直徑為1.4m的溜渣井，再進行擴挖施工。為了保證汛期施工安全，對導井口采用鋼筋格柵網封閉，以防施工人員掉入導井中造成安全事故。主汛期的一場特大暴雨導致井內雨水匯集侵蝕土夾石導井段，造成土夾石導井段井壁失穩(wěn)發(fā)生坍塌，隨著井壁坍塌加劇造成安全封閉鋼筋格柵網掉入井內并卡在距井口20m處，隨著坍塌土夾石在網片格柵上的堆積，造成井口20m土夾石坍塌堵塞，在處理過程中發(fā)現網片下10m堵塞段在調壓井井身68～94m段堵塞。為此，導井堵塞為兩段，即井口高程2152～2128m段，在高程2138m處鋼筋格柵網片堵塞處高程2087～2061m段。

3 導井堵塞的處理

3.1 造孔爆破法

調壓井豎向固結灌漿施工完成后正值枯期，開始著手進行導井堵塞處理。最初分析導井堵塞為防護格柵網掉入井內造成塌方石渣在鋼筋網格上堆積堵塞導井。但在導井塌方時，施工人員看見防護網片卡塞的位置在井口下10多米處(后經證實在距井口平臺20m)，當時并不清楚井中段仍然被堵塞。根據堵塞情況判斷并經研究決定采用造孔爆破切割鋼筋防護網格柵。為了減少堵塞導井造孔工程量，先采用液壓反鏟從2152m高程下挖了4～5m，根據堵塞物情況，確定采用XY－2型地質鉆機取芯造孔，取芯孔徑為100 mm，XY－2型鉆機造孔19m，第一段堵塞段貫通后，組織實施爆破，爆破采用φ32乳化炸藥，導爆索串聯，全孔連續(xù)裝藥，孔口采用粘土袋堵塞。爆破后出現漏孔現象，堵塞段并未出現塌滑，防護鋼筋網片也未被拆除，爆破孔仍然存在，但井底部無一粒爆破物下落。造成爆破失敗的原因，主要是由于井中存在41m的空氣段，堵塞段為土夾石粘性土，爆炸作用力被空氣吸收，土夾石粘土的壓縮性造成土夾石段未被爆炸滑塌。本次爆破證明調壓井下部存在堵塞段，并探明了鋼筋防護網片的具體位置。

3.2 爆破壓氣法

采用爆破切割鋼筋防護網片失敗后，我們及時調整了處理思路，在對堵塞物進行分析后，確認爆破對上部堵塞處理效果不大，遂調整人工開挖至鋼筋防護網片處，采用氧氣乙炔氣割法拆除鋼筋防護網片。由于堵塞物為土夾石粘土，人工開挖導井深度為9m，為保證施工安全，采用樁井法進行施工，即邊開挖邊支護。為便于井內人員作業(yè)及保證施工安全，人工開挖導井仍采用圓形，直徑為100cm，采用3mm鋼板護壁，內撐φ25鋼筋環(huán)形支撐，鋼筋支撐間距為50cm，開挖石渣采用井口塔機進行起吊。為了保證施工人員安全，所有下井施工人員佩戴安全繩，安全防護繩固定在井壁錨固點上。人工開挖導井順利進行并成功拆除了鋼筋防護網片?？紤]到鋼筋防護網片下的堵塞段滑塌概率高，為保證施工人員的安全，經分析調整了后續(xù)處理方法:利用炸藥爆炸的作用使中間封閉的空氣段中的空氣膨脹，將空氣膨脹作用于上下堵塞段而導致堵塞段滑塌，達到處理貫通導井的目的。上部剩余10m仍采用XY－2型取芯鉆機進行取芯造孔。為了保證炸藥起爆，采用將炸藥綁縛在導爆索上3節(jié)為一束，通過上部堵塞段φ100的成孔進入中間段。由于下部堵塞段的長度無法判斷，為防止爆破威力過大，采用逐步加大爆破藥量的方法，實施了120kg、240kg、360 kg爆破，但多次爆破均未造成上下堵塞段貫通。分析失敗的原因主要為堵塞段中的土夾石粘土的可壓縮型導致爆破空氣膨脹的作用降低。由于導井壁巖體為Ⅴ類圍巖，為防止繼續(xù)加大爆破藥量將造成中間井壁塌滑、加劇堵塞，遂放棄了該種處理方法。調整處理方案，提出了反向爆炸處理法，即采用鉆機造孔穿過下部堵塞段，通過施放鋼絲繩到導井底部，反向提升炸藥逐步炸除堵塞而疏通導井。但由于XY－2型鉆機鉆桿達到65m時鉆桿自然撓度彎曲，無法進行造孔，造成了幾十米長的鉆桿報廢，該處理方法未能達到處理的目的。

3.3 烏卡斯沖擊處理

在綜合考慮幾次失敗的原因后，最終決定采用烏卡斯沖擊處理。根據堵塞位置，烏卡斯打樁機打樁深度能力必須超過100m。根據要求，選用了徐州海格力斯CZ－9型沖擊式鉆機。烏卡斯沖擊鉆機采用泥漿護壁，石渣隨泥漿返至泥漿沉淀池，石渣沉淀后的泥漿回到泥漿池。

本次施工進行了用粘土回填導進確保烏卡斯沖擊鉆座落在結實的地面上和不回填直接再施工的試驗，試驗結果證明:不回填同樣能達到固壁和排渣的要求，更能簡化施工，加快施工進度，降低工程造價。

4 結語

立洲水電站調壓井導井堵塞段處理經過多種處理方法的使用證明，針對該類地質條件的調壓井采用烏卡斯處理是最有效的處理方法。烏卡斯沖擊施工歷時40d。在烏卡斯施工中沒有考慮周全的是堵塞段導井貫通時沖擊錘頭慣性問題的解決，造成了貫通時沖擊錘頭在慣性的作用下連帶卷揚機上的鋼繩一道落入井底，造成了烏卡斯鉆機傾覆的安全隱患，鋼絲繩的脫落及鉆機的傾覆極易造成施工人員的傷害，在以后類似施工處理中應該對此引起高度重視。希望該導井的處理施工能為今后類似工程的處理提供一定參考。