直接采用1.4m小導(dǎo)井施工技術(shù)的大直徑深豎井施工

(中國水利水電第六工程局有限公司烏東德施工局，沈陽，110013)

直接采用1.4m小導(dǎo)井施工技術(shù)的大直徑深豎井施工

周鐵軍

(中國水利水電第六工程局有限公司烏東德施工局，沈陽，110013)

豎井施工在地下電站施工中應(yīng)用日趨頻繁，常見豎井包括出線豎井、引水豎井、通風(fēng)豎井等，豎井大小和施工型式多種多樣，尤其在大直徑、深豎井施工中，井下施工的安全防護(hù)、人員井內(nèi)的施工通道、材料設(shè)備等的井內(nèi)運輸及開挖循環(huán)進(jìn)尺及支護(hù)跟進(jìn)情況等環(huán)節(jié)，均存在較大安全風(fēng)險。為確保施工安全、加快施工進(jìn)度、降低成本，以金沙江烏東德水電站右岸出線豎井及右岸引水豎井為例展開研究，通過改變傳統(tǒng)方式，直接采用反井鉆機(jī)鉆設(shè)1.4m小導(dǎo)井作為溜渣井，無人工擴(kuò)挖溜渣井的施工技術(shù)，結(jié)合精細(xì)化的爆破控制、安全標(biāo)準(zhǔn)化的施工管理加快施工進(jìn)度，降低施工風(fēng)險，節(jié)約施工成本。

大直徑深豎井 1.4m小導(dǎo)井施工技術(shù) 快速施工 烏東德水電站

1 工程概況

金沙江烏東德水電站壩址右岸隸屬云南省昆明市祿勸縣，左岸隸屬四川省會東縣。電站左右岸共有12臺機(jī)組，總裝機(jī)容量10200MW，是世界級巨型水電站。烏東德水電站右岸地下電站大斷面豎井施工主要包括右岸出線豎井和右岸引水豎井，右岸出線豎井由上、下兩部分組成，中部988m高程由出線平洞及橋機(jī)室連通，其中出線豎井上段高程自1179.7m至987m，總高度為192.7m。下段高程自987m至818.15m，總高度為168.85m，出線豎井上、下段開挖直徑均為14.20m，凈斷面直徑13.00m。

右岸地下電站引水系統(tǒng)共布置6條引水隧洞，采用“單機(jī)單洞”向機(jī)組供水的方式，引水隧洞上下平段高差116.25m，采用豎井連接，上下平段、上下彎段及豎井段均為圓形斷面開挖，最大開挖斷面為15.7m。單條引水豎井開挖總高度為104.5m。

2 施工工藝流程

2.1 φ1.4m導(dǎo)井鉆設(shè)

豎井導(dǎo)井施工包括：施工準(zhǔn)備、反井鉆機(jī)就位、φ216mm導(dǎo)孔鉆進(jìn)、φ1.4m導(dǎo)井鉆進(jìn)等幾個步驟，導(dǎo)井施工程序見圖1。

圖1 導(dǎo)井施工程序

2.1.1 鉆機(jī)基礎(chǔ)施工

以出線豎井中心為中心，開挖長3m、寬3m、深度0.5m深的基坑，清理干凈基巖面后澆筑混凝土，混凝土標(biāo)號C20，澆筑深度以實際開挖深度為準(zhǔn)，鉆機(jī)混凝土基礎(chǔ)高出地面50cm，以利于施工排水?；炷辽掀矫嬉?，凸凹變化不能超過1.5cm。施工順序為：施工放線(確定開挖范圍)→開挖到基巖→清理基巖面→澆筑基礎(chǔ)混凝土→安裝鉆機(jī)。反井鉆機(jī)最大件重約10t，安裝時采用16t汽車吊配合安裝。鉆機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及形式見圖2。

圖2 出線豎井二段反井鉆機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

2.1.2 循環(huán)水池施工

反井鉆機(jī)作業(yè)時，導(dǎo)孔鉆進(jìn)需水5m3/h～10m3/h，用于循環(huán)排渣，冷卻反井鉆機(jī)液壓系統(tǒng)；擴(kuò)孔鉆進(jìn)需水15m3/h，用于冷卻液壓系統(tǒng)和擴(kuò)孔鉆頭。在反井鉆機(jī)基礎(chǔ)附近砌筑長約3m，寬2m，深1.0m的沉淀池和清水池各1個，用于反井鉆機(jī)導(dǎo)孔鉆進(jìn)排渣及循環(huán)供水。

2.1.3 φ216mm導(dǎo)孔及φ1.4m導(dǎo)井施工

反井鉆機(jī)基礎(chǔ)、循環(huán)水池等施工以及反井鉆機(jī)的安裝、調(diào)試完成后，進(jìn)行φ216mm導(dǎo)孔鉆設(shè)，導(dǎo)孔完成后將反井鉆機(jī)鉆頭替換為直徑1.4m的反擴(kuò)鉆頭，從下至上將導(dǎo)孔擴(kuò)大為1.4m的導(dǎo)井。

2.2 豎井安全生產(chǎn)技術(shù)保障

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)化的本質(zhì)安全設(shè)計方案

豎井標(biāo)準(zhǔn)化的本質(zhì)安全設(shè)計方案主要包括井口平臺的混凝土硬化、標(biāo)準(zhǔn)的防護(hù)欄桿設(shè)置、井口提升系統(tǒng)的布置及安全警示標(biāo)志等。

(1)豎井上井口平臺采用C20混凝土進(jìn)行場平硬化。平臺臨邊及豎井井口等部位全部采用標(biāo)準(zhǔn)化欄桿進(jìn)行防護(hù)。護(hù)欄留有進(jìn)人門以方便人員、材料設(shè)備進(jìn)入，在防護(hù)欄桿上掛放安全警示牌。

(2)豎井提升系統(tǒng)主要包括中控室、井口封閉系統(tǒng)、載物提升系統(tǒng)、防墜式載人提升系統(tǒng)、井內(nèi)吊盤系統(tǒng)等。

圖3 豎井提升系統(tǒng)

①中控室：共布置6臺卷揚機(jī)，其中3臺JM10型卷揚機(jī)中2臺用于懸吊井內(nèi)工作吊盤，1臺用于井內(nèi)吊運反鏟；2臺JM5型卷揚機(jī)中1臺用于載人吊籠提升，1臺用于載人吊籠穩(wěn)繩張緊；1臺JM1型卷揚機(jī)用于反鏟下放孔蓋板的開閉；配置1套中控操作臺集中控制井口提升系統(tǒng)，保證升降動作的安全可靠。

②井口封閉系統(tǒng)：井口采用型鋼焊制井口盤將豎井井口全封閉，井口盤中央預(yù)留反鏟吊物孔及載人吊籠預(yù)留孔，預(yù)留孔周邊布置防護(hù)欄桿及踢腳板，預(yù)留孔以外的井口盤滿鋪3mm厚鋼板，保證井口雜物無法掉入豎井內(nèi)。井口盤上部布置有主副提升井架及工作吊盤吊點定滑輪，井口盤共布置兩道雙I50b工字鋼主受力梁，滿足反鏟行走、工作吊盤懸吊的荷載要求，保證豎井內(nèi)施工人員的安全。

③載物提升系統(tǒng)：由中控室內(nèi)布置的1臺10t卷揚機(jī)通過井口8m高的提升井架及井口盤的預(yù)留孔進(jìn)行反鏟、材料等的井內(nèi)運輸，井架下方的鋼絲繩上布置有限位裝置，防止卷揚機(jī)過卷。

④載人提升系統(tǒng)：由中控室內(nèi)布置的1臺5t卷揚機(jī)通過吊籠提升井架懸吊防墜式載人吊籠，載人吊籠在突然斷繩時可通過防墜器將吊籠?？吭诜€(wěn)繩上，保證承載人員的生命安全。

⑤井內(nèi)工作吊盤系統(tǒng)：由中控室內(nèi)的2臺10t卷揚機(jī)通過井口盤上的2個提升定滑輪提升井內(nèi)的工作吊盤，吊盤中央預(yù)留5m×5m的反鏟下放孔，吊盤自重約10t，主要作用為堆放材料設(shè)備、風(fēng)水電管線的檢修續(xù)接及保證吊盤下方施工人員的安全。吊盤通過卷揚機(jī)可在井內(nèi)上下移動，爆破時將吊盤提升至距工作面30m的位置進(jìn)行爆破安全避讓。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化的施工程序

豎井導(dǎo)井施工→豎井全斷面開挖支護(hù)完成30m→提升系統(tǒng)制作與安裝→提升系統(tǒng)驗收→投入豎井開挖支護(hù)使用→豎井后續(xù)全斷面擴(kuò)挖施工。

為防止爆破飛石破壞井口提升系統(tǒng)，待豎井全斷面開挖支護(hù)完成30m后，再進(jìn)行提升系統(tǒng)安裝，安裝后組織相關(guān)參建單位驗收，同時進(jìn)行吊籠防墜器模擬試驗及載人吊籠荷載試驗，驗收合格后投入使用。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)化的安全生產(chǎn)管理體系

(1)下發(fā)豎井安全生產(chǎn)相關(guān)制度

施工局下發(fā)《豎井升降系統(tǒng)作業(yè)安全管理要求》、《下井須知》、《下井操作規(guī)程》、《卷揚機(jī)操作規(guī)程》等制度，并將制度主要內(nèi)容在現(xiàn)場采用標(biāo)識牌的形式進(jìn)行展示，做到安全制度人人心中有數(shù)。

(2)井口設(shè)置專職信號指揮人員

在井口白、夜班各配置1名專職信號指揮人員，負(fù)責(zé)豎井操作室及井內(nèi)人員的信號溝通傳遞工作。同時配置1～2名專職文明施工人員，主要負(fù)責(zé)井口周圍石渣、雜物等清理工作，并對爆破后進(jìn)行灑水降塵，防止井口雜物意外落入豎井內(nèi)傷人。

(3)下井、上井人員實行簽到制度并召開班前會

施叔青的小說中，這樣有能力自立卻選擇依附于男性的角色有很多，在不同文化之間搖擺不定的女性角色也有很多，這些合一的體現(xiàn)在了李愫的身上，施叔青對于這類女性總有著同情也包含批判，這種困境不僅僅出現(xiàn)在這樣一群特殊群體的女性中，更存在于當(dāng)下社會，而只有群找到自己的文化落腳點，擁有女性的主體意識，才不會在生活中迷失。

所有下井、上井人員在下、上井前進(jìn)行簽到，明確下、上井時間及人員數(shù)量。

(4)信號指揮采取雙保險

所有上、下井的人員及設(shè)備在上、下井時，首先由上下井口信號工發(fā)出電鈴及燈光信號，標(biāo)準(zhǔn)的電鈴信號為“一聲停，二聲上，三聲下”。同時采取對講機(jī)二次確定的雙保險措施，鈴聲響完后，由井口的專職信號傳遞人員通過對講機(jī)的形式進(jìn)行二次確認(rèn)后再進(jìn)行提升作業(yè)。

(5)建立日常檢查制度

每班作業(yè)人員下井前，由專職安全員對整個提升系統(tǒng)進(jìn)行檢查，檢查項目包括：卷揚機(jī)、防墜器、鋼絲繩、載人吊籠、大盤等。施工局安全部對提升系統(tǒng)實行每周大檢查制度，發(fā)現(xiàn)隱患，立即整改。

(6)對導(dǎo)井進(jìn)行封閉

導(dǎo)井除在溜渣時敞開外，其余時間均采用蓋板進(jìn)行封閉，防止井內(nèi)作業(yè)人員發(fā)生墜落。

(7)一炮一支護(hù)制度

豎井施工實行一炮一支護(hù)制度，爆破后及時聯(lián)系設(shè)計地質(zhì)人員進(jìn)行地質(zhì)編錄，并組織參建各方進(jìn)行驗收，驗收后及時進(jìn)行支護(hù)施工，噴混凝土完畢6h～8h即可進(jìn)行下一循環(huán)的開挖施工。

2.3 豎井全斷面開挖控制

2.3.1 開挖方法

φ1.4m導(dǎo)井?dāng)U挖完成后，自上而下進(jìn)行豎井全斷面擴(kuò)挖，采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔，鉆孔深度2.3m，預(yù)計循環(huán)開挖高度2m，開挖一層支護(hù)一層，豎井井口段擴(kuò)挖完成約3m后，沿井壁先施工鎖口錨桿及鎖口混凝土，以穩(wěn)固表層松散圍巖，噴混凝土后待強(qiáng)6h～8h進(jìn)行下一循環(huán)的爆破施工，采取“短進(jìn)尺、勤支護(hù)”的施工工藝，每循環(huán)進(jìn)尺2m～2.5m，每月開挖進(jìn)尺控制在25m～30m。

2.3.2 爆破設(shè)計

出線豎井二段全斷面擴(kuò)挖采用手風(fēng)鉆鉆垂直孔裝藥爆破，鉆孔孔徑為φ42mm，中間鉆設(shè)崩落孔，周邊鉆設(shè)光爆孔，崩落孔等間距布置，最小抵抗線與孔距之比控制在1.0～1.2之間，光爆孔的孔距以(10～15)d控制(d為孔徑)，擬采用50cm左右，最小抵抗線與孔距之比控制在1.0～1.3之間。崩落孔采用φ32mm藥卷，裝藥系數(shù)取0.5～0.8；為保證光爆效果，周邊孔采用φ25mm細(xì)藥卷，裝藥量不大于200g/m。炮孔堵塞長度一般在0.7～1.0抵抗線之間，且不小于50cm，堵塞材料選用黃泥和砂子的均勻混合料。爆破采用非電毫秒塑料導(dǎo)爆管串、并聯(lián)形成爆破網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)微差爆破，磁電雷管起爆。

施工過程中周邊光面爆破孔，采用紅外激光定位技術(shù)精確放樣，準(zhǔn)確標(biāo)出周邊光爆孔的孔位及方向。所有的周邊孔均在設(shè)計輪廓線上開孔，鉆孔略向外傾斜2°～3°，各鉆孔之間保持平行，孔底落在同一高程上。在施工中不斷優(yōu)化爆破設(shè)計，提高爆破效率。出線豎井二段全斷面擴(kuò)挖鉆孔布置及網(wǎng)絡(luò)連接圖4、爆破設(shè)計參數(shù)見表1、表2。

圖4 全斷面擴(kuò)挖鉆孔布置及網(wǎng)絡(luò)連接

表1 出線豎井第二段各段位爆破參數(shù)

表2 出線豎井第二段爆破設(shè)計主要技術(shù)參數(shù)

2.3.3 導(dǎo)井防護(hù)

豎井全斷面擴(kuò)挖時設(shè)置安全井蓋封閉φ1.4m導(dǎo)井井口，安全井蓋采用12#槽鋼焊制成“米”字型骨架，采用φ16mm@10cm鋼筋網(wǎng)焊接于槽鋼上形成，井蓋通過井內(nèi)的工作吊盤懸吊于井內(nèi)，鉆孔施工時吊盤下落，使安全井蓋下落至φ1.4m導(dǎo)井井口，將井口封閉。在爆破時采用井口提升裝置將工作吊盤及安全井蓋提升至距開挖面30m距離，豎井下部出渣及工作面鉆孔時下落至工作面將導(dǎo)井井口封閉。

3 施工操作要點

圍繞如何規(guī)避大直徑、深豎井施工中，井下施工的安全防護(hù)、人員井內(nèi)的施工通道、材料設(shè)備等的井內(nèi)運輸及開挖循環(huán)進(jìn)尺及支護(hù)跟進(jìn)等環(huán)節(jié)存在的較大安全風(fēng)險；采取1.4m小導(dǎo)井作為溜渣井，如何嚴(yán)格控制巖塊粒徑等問題。在施工過程中采取了精細(xì)化爆破設(shè)計、嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施、標(biāo)準(zhǔn)化的安全生產(chǎn)技術(shù)。

3.1 精細(xì)化的爆破設(shè)計

在進(jìn)行豎井開挖前，采取精細(xì)化爆破措施，制定詳細(xì)的爆破設(shè)計，并在施工過程中不斷總結(jié)優(yōu)化爆破參數(shù)。豎井開挖面采用垂直爆破，所有炮孔均采用手風(fēng)鉆造孔，小孔徑、小藥量、毫秒微差，環(huán)向分段爆破，由內(nèi)及外，從小圈到大圈分段爆破，嚴(yán)格控制巖石粒徑。

3.2 嚴(yán)格的質(zhì)量管理

開挖中采取逐孔測量放樣、逐孔檢測孔向、孔深，采用定人、定機(jī)、定責(zé)的質(zhì)量管理辦法，做到對造孔、裝藥、爆破等每道工序嚴(yán)格監(jiān)控，同時，采取“一炮一總結(jié)、一炮一考核”的質(zhì)量控制方法，對鉆爆工藝流程進(jìn)行規(guī)范化控制，確保爆破質(zhì)量達(dá)到要求，同時保障豎井安全穩(wěn)定。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化的安全生產(chǎn)技術(shù)

大斷面、深豎井施工中井內(nèi)的材料設(shè)備運輸、人員施工通道、開挖循環(huán)進(jìn)尺及支護(hù)跟進(jìn)等環(huán)節(jié)均存在較大的安全風(fēng)險。豎井施工過程中采取行之有效的本質(zhì)安全方案和過程嚴(yán)格的控制，以降低豎井施工安全風(fēng)險。在豎井施工中全面推行“豎井安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化施工技術(shù)”，保證豎井施工過程中人員、材料設(shè)備運輸、開挖支護(hù)等各環(huán)節(jié)的本質(zhì)安全。包括：標(biāo)準(zhǔn)化的井口提升系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化的施工方法和作業(yè)流程、標(biāo)準(zhǔn)化的安全監(jiān)督管理體系。

4 結(jié)語

采取1.4m導(dǎo)井直接全斷面擴(kuò)挖的施工技術(shù)，避免二次擴(kuò)挖的安全風(fēng)險，且節(jié)約布置導(dǎo)井提升系統(tǒng)和人工二次擴(kuò)挖溜渣井的時間及成本，達(dá)到了加快施工進(jìn)度、節(jié)約成本的目的，積累了施工經(jīng)驗，取得了一定的成果：

(1)直接采用1.4m導(dǎo)井作為溜渣井，導(dǎo)井不再采用人工進(jìn)行二次擴(kuò)挖，避免人工井內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)挖存在的安全風(fēng)險，更大地保證施工安全；

(2)直接使用1.4m小導(dǎo)井作為溜渣井進(jìn)行施工，井內(nèi)導(dǎo)井口小，直接采用小孔徑粗鋼筋網(wǎng)對導(dǎo)井井口進(jìn)行全封閉，導(dǎo)井井口防護(hù)簡單省時；

(3)采取包括中控室、井口封閉系統(tǒng)、載物提升系統(tǒng)、載人提升系統(tǒng)、井內(nèi)吊盤系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)化的本質(zhì)安全設(shè)計方案、標(biāo)準(zhǔn)化的施工流程及標(biāo)準(zhǔn)化的安全管理體系，確保豎井施工的本質(zhì)安全；

(4)加快施工進(jìn)度、節(jié)約成本。直接采用反井鉆機(jī)鉆設(shè)1.4m導(dǎo)井作為溜渣井，無人工擴(kuò)挖溜渣井的施工工序，節(jié)約了布置導(dǎo)井提升系統(tǒng)和φ4m溜渣井?dāng)U挖的工期；

(5)全斷面擴(kuò)挖時，通過精細(xì)化的爆破設(shè)計、嚴(yán)格的質(zhì)量控制，保證巖塊粒徑滿足要求；采用1.4m小導(dǎo)井作為溜渣井，不僅增加了施工作業(yè)平臺面積，又降低了溜渣井防護(hù)的難度，更大程度地保障了施工安全。

TV554

B

2095-1809(2017)06-0092-05

周鐵軍(1973.03-)，男，河北玉田人，中國水利水電第六工程局有限公司西南分局、新疆分局局長，工程師，主要從事水利水電工程建設(shè)。