高原水電站豎井開挖施工技術(shù)

韓建平

(中鐵十六局集團第一工程有限公司，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)流洞項目通氣孔及旋流豎井開挖實例，對高原缺氧地區(qū)豎井開挖制定了具體的開挖方案，利用反井鉆機開挖導(dǎo)井及人工擴挖相結(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 人工擴孔

1. 程概況

查日扣水電站建前工程導(dǎo)流洞項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)，施工時嚴重缺氧，施工人員、機械效率嚴重降低。在導(dǎo)流洞、交通洞及泄洪洞開挖完畢后進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?。?.3m2），開挖時難以布置通風(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)井一次擴挖→全斷面擴挖→豎井支護

3. 導(dǎo)孔施工

導(dǎo)孔施工采用反井鉆機進行，首先通過測量精確測定豎井施工坐標，將反井鉆機就位固定，做好鉆機施工所需風(fēng)、水、電等施工準備工作。

反井鉆施工分為φ216mm導(dǎo)孔鉆孔、φ1400mm導(dǎo)孔擴孔2個步驟，鉆機調(diào)試試運轉(zhuǎn)正常后進行φ216mm鉆孔施工，導(dǎo)孔使用牙輪鉆頭自上而下鉆進，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。開孔時隨時調(diào)整鉆孔的角度以滿足設(shè)計要求，鉆進過程要觀察儀表，控制合理鉆壓，一般鉆壓為2-5MPa。在每根鉆桿鉆進完畢加接鉆桿時，待孔內(nèi)的細碴排完后再接鉆桿繼續(xù)鉆進。

導(dǎo)孔鉆孔完成后進行擴孔，在豎井底部擴孔鉆頭安裝完成后開始自下而上反拉進行擴孔，擴孔開始施工時一般圍巖破壞嚴重，鉆頭周圍難以均勻受力，因此，采用副泵提供較小、均勻的動力，進尺控制在10cm/h左右。

擴孔過程也是拆鉆桿的過程，拆下的鉆桿進行必要的清理，上油戴好保護帽，鉆桿拆除時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，造成擴孔鉆頭、鉆桿脫落。

4. 導(dǎo)井擴挖及支護

4.1 導(dǎo)井擴挖施工工藝

導(dǎo)孔施工結(jié)束后，進行導(dǎo)井擴挖施工，將導(dǎo)孔從φ1.4m先進行一次刷井，擴大到φ2.8m，再進行全斷面擴挖和支護，一次刷井和全斷面擴挖豎向間距不超過3m。因通氣孔設(shè)計開挖斷面直徑為φ2.8m，因此可以一次刷井到設(shè)計斷面，對于旋流豎井可分兩次刷井擴挖完成。

4.2 施工方法

4.2.1 洞口開孔

在導(dǎo)井擴挖前，通過精確測量后，首先在豎井頂部進行洞口擴挖，擴挖深度為1m左右，本次擴挖采取“短進尺、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 洞口混凝土護壁施工

在洞口1m深導(dǎo)井擴挖完成后，為防止豎井擴挖過程中豎井頂部墜物造成安全隱患，臨時制作簡易混凝土模板，在洞口澆筑混凝土護壁，護壁凈空直徑為2.8m，混凝土標號為C30以上，標高高于洞頂處路面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)卷揚機

根據(jù)施工情況卷揚機一般采用3-5t慢速卷揚機，具備斷電制動的功能。采取措施將卷揚機固定在豎井軸線正上方。卷揚機鋼絲繩通過卷揚機動滑輪后重合于豎井中心線。

4.2.4 測量控制

將測量導(dǎo)線引控制點到井口附近，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 鉆孔及一次擴挖

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

4.2.6 全斷面擴挖及支護

為保證井壁擴挖質(zhì)量且減少安全隱患，對于旋流豎井而言，全斷面擴挖與一次擴挖交替進行，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。每擴挖2個循環(huán)后，將上部成型斷面進行錨桿、噴射混凝土支護，錨噴支護時，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，將噴錨機安放在豎井上方洞口外，噴錨機將混凝土料通過管道直接送達作業(yè)處，超過20m時，為防止管道堵塞，可以另行加工直徑為φ1.5m的運料斗，將噴錨料及噴錨機運至作業(yè)處進行噴射混凝土作業(yè)。

4.2.7 裝藥與起爆

將火工材料用吊藍運到作業(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行扒碴排險后，用吊籃將導(dǎo)井封閉，用裝載機配合自卸車在導(dǎo)流洞出碴，在豎井下方出碴時，豎井內(nèi)不準進行施工作業(yè)。

5 防堵井措施

5.1 在擴挖過程中，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時應(yīng)及時出碴，避免堆碴堵井。

5.1.4 人工在井內(nèi)扒碴時，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)了反井鉆機開挖導(dǎo)井結(jié)合人工擴挖施工方法的特點和優(yōu)勢，可供類似工程參考。

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

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、施工機械效率下降的問題，做到了“安全、優(yōu)質(zhì)、高效”的施工特點。

[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

B

1007-6344（2015）12-0269-01