淺談豎井反導井開挖方法

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摘要：青海省海北州大通河納子峽水電站，該電站引水發(fā)電隧洞由上平段、上彎段、豎井、下彎段、引水隧洞下平段組成。其中上平段長度為236.57m，上平段后由轉彎半徑R=18.0m、轉彎角θ=87.71°的上彎段轉入豎井段，豎井段總高度39.28m，豎井段后緊接著進入轉彎半徑R=18.0m、轉彎角θ=87.71°的下彎段，最后為下平段，下平段長度為150.02m。豎井段開挖方法采用反導井法，首先進行施工放樣，然后搭設作業(yè)平臺、鉆孔、裝藥爆破、通風排煙和排險出碴。

關鍵詞：豎井反導井開挖

中圖分類號：U455文獻標識碼： A

一、工程簡況

青海省海北州大通河納子峽水電站，地處大通河上游末段，是大通河流域年調節(jié)的“龍頭”電站。該電站引水發(fā)電系統布置在大壩左岸，由進水口、引水隧洞上平段、上彎段、豎井、下彎段、引水隧洞下平段、壓力鋼管段和廠房組成。其中引水發(fā)電隧洞首端為12.0m長的漸變段，由6.0m×6.0m的矩形漸變?yōu)橹睆?.0m的圓形，上平段長度為236.57m，上平段后由轉彎半徑R=18.0m、轉彎角θ=87.71°的上彎段轉入豎井段，上彎段洞底高程為3166.54m，豎井段總高度39.28m。豎井段頂高程為3151.55m，底高程為3112.27m，豎井段后緊接著進入轉彎半徑R=18.0m、轉彎角θ=87.71°的下彎段，下彎段底高程為3091.34m，最后為下平段，下平段長度為150.02m。

二、總體施工方案

由于上平洞開挖工程量較下平洞大且圍巖破碎等因素影響，致使上平洞開挖支護施工進度滯后于下平洞開挖支護施工，因此，開工前已上報批復的“正導井法”開挖方案已不能滿足實際施工進度需要，根據工程進展和豎井段圍巖完整性好的情況，采用“反導井法”為主，“正導井法”為輔的開挖方案，具體如下：

1、下彎段底▽3091.34m～▽3097.89m段，在下平洞作業(yè)面采用傳統鉆爆法施工。

2、下彎段▽3097.89m～豎井段▽3146.55m之間采用“反導井法”(洞徑為2.5m)開挖，共分為33層每層高度為1.5m。

3、上彎段▽3166.54m～▽3151.55m段采用“正導井法”（洞徑為1.5m）開挖方案。

4、在反導井施工過程中，利用其出碴時間進行▽3166.54m～▽3151.55m段正導井的開挖。當正導井開挖至▽3151.55m時暫停正導井的開挖，待反導井開挖至▽3146.55m時，先在▽3151.55m工作面采用潛孔鉆機鉆中導孔（孔徑120mm），然后自上而下用5米鉆桿手風鉆進行鉆孔施工，將正、反導井予以貫通。

4、導洞全部貫通后，再自上而下擴挖全洞成形。

三、施工方法

1、施工放樣

反導井施工時，為控制導井軸線，在豎井底部測設四個控制點（用錨筋錨入基巖形成），將成對角的兩點均用弦線拉起，兩弦線的交點即為豎井中心點，每排鉆孔施工時，用弦線掛重錘對準該中心點，即可放出掌子面處的豎井中心點。對該四個控制點，測量人員每隔三～五排進行一次校核，當洞挖施工人員發(fā)現有異常時，可隨時要求測量人員進行檢查校核，正導井施工時，豎井軸線控制同此法。豎井高程控制采用在洞壁上設高程點，用鋼卷尺丈量的方法進行高程的傳遞。

2、鉆孔施工

導井施工時，采用一臺YT28型氣腿式風鉆機，一字型合金鉆頭進行鉆孔作業(yè)，鉆孔采用濕式鑿巖法。利用下彎段▽3091.34m～▽3097.89m段部分堆存的開挖石碴，沿洞壁一側搭設人員上下安全通道至豎井底部掌子面，下導井內采用四根長度為2.2m的φ48鋼管，扣件連接成“井”字形與導井巖壁上的8根錨桿連接，在鋼管上鋪5cm厚的木板作為施工平臺，錨桿鉆孔深度為70cm,外露30cm，使用錨固劑錨固牢靠。并利用沿井壁布設的錨桿焊接鋼爬梯形成導井內上下通道。

3、裝藥引爆

炸藥在反導井開挖時選用2#巖石乳化炸藥。反導井的掏槽孔和主爆孔均采用連續(xù)裝藥結構，用非電塑料導爆管起爆。光爆孔采用不偶合間隔裝藥結構，選用導爆索同時起爆，導井周邊孔間距為50cm。

4、通風排煙

反導井施工時，在下平段末端近豎井部位設一臺吸出式5.5km通風機，向外排出煙塵，在豎井內用13m3空壓機對掌子面進行通風，將煙塵壓到豎井底部，經該部位的吸出式風機抽出洞外；正導井用空壓機向工作面通風后，將煙塵壓出豎井內。當豎井導洞貫通后，下平洞經豎井與調壓井形成一條自下而上的自然風道，通風條件很好，故豎井擴挖時不再考慮人為通風的措施。

5、施工照明

在反導井底部安裝兩臺移動鏑燈，向上照明，放炮前，撤到洞外。作業(yè)人員全部配置礦用頭燈，并配給兩把大光率強光手電，即可滿足施工要求。

6、出碴

反導井開挖的洞碴直接落入豎井底部下平洞內，人工使用長竹竿對爆破后掌子面進行安全處理，經現場帶班人員和安全員共同確認安全后，在下平洞使用裝載機配兩臺自卸汽車出碴，運至棄渣場。上導井出碴方法是：采用人工配合機械出渣，由1t快速卷揚機配0.25m3吊罐提渣，至出井高程后人工輔助直接卸料入15t自卸汽車內，經上平段，沿1#臨時施工道路運輸至上游棄渣場。

四、施工安全保證措施

1、在進行全斷面擴挖時，必須用鋼護欄封閉好導井口，并將鋼護欄固定以防止松動。鐵護欄未安設或未固定完畢，嚴禁進行鉆孔施工。

2、在洞內進行施工作業(yè)時，洞壁上需設插筋，施工人員將安全繩一端固定于插筋上，一端拴在自身腰部。施工人員只有將安全繩正確系好后，才可開始施工。

3、進行下導井鉆孔施工時，在施工人員進入工作面之前，必須先開動空壓機通風30分鐘以上，確認工作面已將煙塵排除干凈后，施工人員才能進入工作面。在施工人員開始進入工作面直至撤出工作面為止，不得停止空壓機供風，以保證工作面有新鮮空氣補給。當施工人員在進入工作面的途中，認為工作面煙塵尚未排除干凈或無足夠新鮮空氣，可返回安全地帶，延遲進入工作面的時間。

4、下導井爆破后，要開動13m3空壓機，向豎井工作面供風，以排除豎井內的煙塵，并同時開動下平洞內的吸出式風機，通風30分鐘以上并確認已將下平洞內煙塵排除干凈后，出碴人員才能進洞出碴。但豎井通風仍應繼續(xù)進行2小時以上，以切實保證將洞內的煙塵排除干凈，尤其當豎井施工至20m以上時，還要適當延長通風時間。

5、進入豎井工作面進行施工時，必須有二人以上，否則不得進入洞內進行施工。

6、每排炮施工后，安全員要帶領豎井洞挖施工人員對已開挖段進行安全處理，清除松動巖石，當確認安全后，才能進行下道工作施工。

7、上、下導井當有任一工作面在從事爆破作業(yè)時，另一工作面均需撤離所有人員，不得在工作面內從事任何作業(yè)。

8、在進行上導井出碴時，在洞底掌子面以上2m高度的洞壁上打入插筋，上鋪木板，用鐵絲將其固定在錨筋上，形成保護棚（約占導井斷面的一半）。出碴人員用吊罐裝好碴后，躲入保護棚下，上面的人員才能提起土筐進行出碴，且用吊罐裝碴時，只能裝滿罐的3/4裝滿，以防石碴太滿容易掉落。

9、豎井內施工人員必須按規(guī)定正確戴好安全帽，才能進入工作面施工。

10、在上平洞部位進行上導井進行出碴的人員必須系好安全繩進行作業(yè)。出碴過程中，要隨時將掉落在豎井口的石碴清理干凈，以防其掉入豎井內。

11、豎井內有人作業(yè)時，在豎井上部上平段部位派人進行值班，同時在上平段近豎井部位的明顯位置懸掛警示牌，提示井下有人作業(yè)、嚴禁閑雜人員出入。

12、供照明的絕緣電纜應經常檢查表面有無破損，發(fā)現破損的地方必須予以更換。

五、 結束語

青海納子峽水電站引水發(fā)電隧洞豎井段采用反導井開挖方法，在安全措施到位、圍巖現狀較好的條件下，減小了出碴難度，加快了施工進度，經業(yè)主、設計及監(jiān)理驗收，均滿足設計要求。為以后的隧洞豎井段的施工積累了豐富的施工經驗。