達(dá)岱水電站引水隧洞調(diào)壓井與豎井開挖支護(hù)施工技術(shù)

文/吳華 中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司 湖北宜昌 443002

達(dá)岱水電站引水隧洞調(diào)壓井與豎井開挖支護(hù)施工技術(shù)

文/吳華 中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司 湖北宜昌 443002

本文以達(dá)岱河水電站引水隧洞豎井與調(diào)壓井開挖支護(hù)為例，來探討地下洞室中如何利用反井鉆機(jī)施工形成斜井與垂直井的施工工藝。

引水隧洞調(diào)壓井與豎井開挖支護(hù)；反井鉆機(jī)；施工工藝

1、概述

1.1工程概況

調(diào)壓井與豎井設(shè)計(jì)方案如下：

（1）調(diào)壓井：為阻抗式調(diào)壓井，位于5號(hào)施工支洞上游。井筒開挖深度82.4m，標(biāo)準(zhǔn)開挖直徑19.40m，阻抗管開挖直徑6.60m。

（2）豎井位于5號(hào)施工支洞與6號(hào)施工支洞之間，開挖斷面為圓形，開挖直徑為9.8m，由上彎段、豎井段和下彎段組成，上、下彎段軸線長(zhǎng)度37.72m，豎井段35.7m，總計(jì)全長(zhǎng)為110.9m。

1.2地形、地質(zhì)條件

圍巖以IV類為主，巖性以砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖的水平巖層，裂隙發(fā)育，裂面普遍夾有泥質(zhì)，圍巖總體穩(wěn)定性較差，局部屬不穩(wěn)定圍巖。

2、施工布置

2.1主要施工道路

施工時(shí)通過場(chǎng)內(nèi)施工道路及支洞通道進(jìn)行運(yùn)輸棄渣、施工設(shè)備及材料。棄渣分別運(yùn)送至對(duì)應(yīng)支洞外棄渣場(chǎng)。風(fēng)、水、電利用原有平洞開挖時(shí)形成的體系施工，其中在調(diào)壓井及豎井下口下游處邊墻處分別設(shè)置沉砂池和集水井，增加排水管，抽取反擴(kuò)時(shí)流下來的冷卻水。

反井鉆機(jī)進(jìn)行導(dǎo)井施工，提升系統(tǒng)不考慮出渣，只考慮豎井?dāng)U挖時(shí)施工人員上下及小型施工設(shè)備、材料的運(yùn)輸，因此調(diào)壓井采用25T汽車吊，豎井采用卷揚(yáng)機(jī)配合吊籃。

3、調(diào)壓井、豎井開挖支護(hù)施工方案及工藝流程

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，按開挖方式來分調(diào)壓井、豎井可分為上下彎段開挖支護(hù)和豎井段開挖支護(hù)。上下彎段施工工藝與平洞施工一樣，因此本文不再做講解。

3.1豎井段施工方案及工藝流程

3.1.1施工方案

首先利用反井鉆機(jī)進(jìn)行導(dǎo)孔施工，再采用Φ1.5m反井?dāng)U孔鉆頭擴(kuò)孔形成導(dǎo)井。最后采用人工手風(fēng)鉆鉆爆，由上至下將導(dǎo)井?dāng)U挖至設(shè)計(jì)斷面。

導(dǎo)孔鉆進(jìn)時(shí)破碎巖屑由循環(huán)液帶至井口沉淀池中，沉淀后人工挖裝采用15t自卸車運(yùn)至棄渣場(chǎng)。反井?dāng)U孔及導(dǎo)井?dāng)U挖過程中所產(chǎn)生的石渣采用側(cè)卸裝載機(jī)配合15t自卸車出渣，全部分別經(jīng)5#、6#施工支洞運(yùn)出。

3.2施工工藝流程

反井鉆機(jī)導(dǎo)井施工工藝流程：鉆機(jī)安裝調(diào)試→正向鉆取導(dǎo)孔→安裝擴(kuò)孔鉆頭→反向鉆取導(dǎo)井→拆除鉆機(jī)。

在導(dǎo)井開挖結(jié)束后，調(diào)壓井、豎井?dāng)U挖工藝流程：測(cè)量放樣→鉆孔→裝藥爆破→通風(fēng)散煙、散塵→安全處理→出渣→支護(hù)→轉(zhuǎn)入下循環(huán)。

4、調(diào)壓井、豎井段開挖支護(hù)施工工藝

本文重點(diǎn)介紹利用反井鉆機(jī)進(jìn)行豎井開挖施工工藝，因此對(duì)擴(kuò)挖工藝只做簡(jiǎn)單的描述。

4.1反井鉆開挖導(dǎo)井

4.1.1安裝調(diào)試

反井鉆機(jī)基礎(chǔ)澆筑達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行安裝，并調(diào)試鉆機(jī)各種性能。作業(yè)時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一8m3水池，水池中間設(shè)一隔墻，將水池平分為沉淀池和清水池。鉆機(jī)基礎(chǔ)和水池之間通過深30cm水溝連接，導(dǎo)孔施工出現(xiàn)的回水，細(xì)沙、石渣沿此溝回流至沉淀池。

4.1.2正向鉆孔施工

鉆機(jī)安裝調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)一切正常后方可開孔。開孔鉆進(jìn)時(shí)，必須利用開孔扶正器和開孔鉆桿配合慢速開孔，并開啟泥漿泵供洗井液和冷卻用水。

離鉆透下平洞3m左右，應(yīng)逐漸降低鉆壓，導(dǎo)孔鉆透后，停止泥漿循環(huán)，但鉆機(jī)不能停轉(zhuǎn)，開始向孔內(nèi)加清水，直到鉆機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，扭矩變化不大時(shí)才能停鉆。

對(duì)于導(dǎo)孔鉆進(jìn)返出的巖渣，必須及時(shí)清理，防止巖渣堆積。

4.1.3安裝擴(kuò)孔鉆頭、反導(dǎo)井施工和鉆機(jī)拆除

導(dǎo)孔鉆透后，用反鏟進(jìn)行底部孔口排險(xiǎn)，并進(jìn)行初噴。拆下導(dǎo)孔鉆頭接上擴(kuò)孔鉆頭。

當(dāng)擴(kuò)孔鉆頭接好后，慢速上提鉆具，直到滾刀開始接觸巖石，然后停止上提，用最低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并慢慢給進(jìn)、保證鉆頭滾刀不受過大的沖擊而破壞，給進(jìn)一停下，等刀齒把凸出的巖石破碎掉，再繼續(xù)給進(jìn)。開始擴(kuò)孔時(shí)，下邊要有人觀察，將情況及時(shí)通知操作人員，等鉆頭全部均勻接觸巖石，才能正常擴(kuò)孔鉆進(jìn)。在擴(kuò)孔過程中，當(dāng)巖石硬度較大，可適當(dāng)增加鉆壓，反之可以減少鉆壓。鉆孔鉆進(jìn)時(shí)要及時(shí)清理擴(kuò)孔破碎下來的巖屑，防止下口被堵塞。

鉆頭距基礎(chǔ)2.5m時(shí)，降低鉆壓慢速鉆進(jìn)，認(rèn)真觀察基礎(chǔ)周圍是否有異?，F(xiàn)象，如果有，要及時(shí)采取措施處理。慢慢的擴(kuò)孔，直至鉆頭露出地面。

完孔后，將擴(kuò)孔鉆頭牢固懸掛，將鉆架主機(jī)等設(shè)備拆下，然后將鉆頭提出孔外，再將泵車、油箱等拆裝整理、運(yùn)輸出洞外。

4.2調(diào)壓井、豎井?dāng)U挖及支護(hù)

豎井、調(diào)壓井分兩次擴(kuò)挖，第一次擴(kuò)挖直徑為4米，第二次直接擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)斷面。第一次擴(kuò)挖每次井挖深度3米，采用人工向溜渣井處扒渣，為保證施工安全需增加臨時(shí)支護(hù)措施，井壁噴護(hù)5cm厚的C20砼，支護(hù)工作應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)；第二次擴(kuò)挖每次井挖深度3米，豎井為人工扒渣。調(diào)壓井上半部30m采用25T汽車吊小型反鏟至井內(nèi)向溜渣井扒渣，下半部受吊車鋼絲繩長(zhǎng)度限制采用人工扒渣。

調(diào)壓井、豎井?dāng)U挖之前需對(duì)井口布置Φ25鎖口錨桿，然后圍繞井口澆筑C20混凝土進(jìn)行加固并兼擋水，并預(yù)埋Φ25鋼筋用作防護(hù)欄桿。

擴(kuò)挖過程中必須對(duì)每一排炮后斷面進(jìn)行測(cè)量放線，由熟練鉆工按照測(cè)量及爆破參數(shù)鉆孔作業(yè)，合理規(guī)劃裝藥。爆破后應(yīng)先對(duì)工作面進(jìn)行安全檢查處理后再進(jìn)行噴護(hù)作業(yè)。

結(jié)語：

反井鉆機(jī)施工的關(guān)鍵在于導(dǎo)孔鉆孔質(zhì)量，施工過程中應(yīng)針對(duì)不同的圍巖類別，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施不同的工作壓力、轉(zhuǎn)速和適時(shí)裝配穩(wěn)定鉆桿進(jìn)行控制；在每根鉆桿鉆進(jìn)結(jié)束后，上下提升鉆頭，待孔內(nèi)的石渣排完后再接鉆桿鉆進(jìn)。

另外擴(kuò)挖過程需根據(jù)地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖方法、循環(huán)進(jìn)尺、鉆孔機(jī)具、爆破器材和爆破效果，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。如在軟弱地層中，開挖循環(huán)進(jìn)尺恪守“短進(jìn)尺，弱爆破，強(qiáng)支撐，勤觀察”的原則。