液壓破碎錘在閘門豎井開挖施工中的應(yīng)用

羅 毅， 巫 文 忠

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 況

紅石巖堰塞湖整治工程位于牛欄江下游河段，左岸地處云南省昭通市巧家縣境內(nèi)，右岸地處昭通市魯?shù)榭h境內(nèi)，壩址距上游小巖頭水電站廠房約23 km(河道距離，下同)，距下游天花板水電站取水壩約17 km。紅石巖堰塞湖整治工程的任務(wù)為消除2014年8月3日云南魯?shù)?.5級地震造成的堰塞湖可能引發(fā)的洪水等次生災(zāi)害，以及供水、灌溉、發(fā)電等。該工程總裝機容量為201 MW(3×67 MW)，泄洪沖沙放空洞閘門井為地下埋藏式，閘門井深度為92.84 m，開挖斷面為15.3 m×8.8 m。

泄洪沖沙放空洞閘門井井身上部位于曲靖組D2q中層狀夾薄層狀白云巖中，巖層傾角為20°左右，結(jié)構(gòu)面以層面為主，陡傾角裂隙少量發(fā)育，圍巖以Ⅲ、Ⅳ類為主；井身中下部位于上巧家組(O2q3)弱風(fēng)化黑色炭質(zhì)頁巖、紫紅色粉砂巖中，巖層傾角為20°左右，結(jié)構(gòu)面以層面為主，陡傾角裂隙少量發(fā)育，局部位于地下水以下，圍巖以Ⅳ、Ⅴ類為主。

2 施工中的重點、難點問題分析

(1)受“8.3”云南魯?shù)?.5級地震影響，圍巖裂隙普遍張開，出露的炭質(zhì)頁巖遇水泥化，導(dǎo)致開挖支護施工難度增大。

(2)閘門井井身如何采取以“液壓破碎錘破碎開挖為主，松動爆破為輔”的開挖方式。

3 施工方案的實施

3.1 反井鉆機導(dǎo)井施工

該工程選用LM-200型反井鉆機進行施工。施工前，先在鉆機施工范圍澆筑C25混凝土基礎(chǔ)平臺，待混凝土達到一定強度后架設(shè)反井鉆機，反井鉆機先向下施工直徑216 mm的導(dǎo)孔，打穿閘門井后換直徑1.2 m鉆頭開始反提施工，直到完成直徑1.2 m導(dǎo)井施工后拆除反井鉆機。

3.2 采用液壓破碎錘擴挖井身段

根據(jù)前期反井鉆機施工地質(zhì)勘查情況得知，泄洪沖沙洞閘門井井身段含有大量的炭質(zhì)頁巖層，圍巖穩(wěn)定性差，安全隱患突出。因此，在施工方案選擇中盡量減少對井壁的擾動，以降低安全風(fēng)險。若采用傳統(tǒng)爆破作業(yè)，直徑1.2 m的導(dǎo)井容易堵井，故決定對直徑1.2 m的導(dǎo)井不進行擴挖。經(jīng)綜合考慮后決定主要采用液壓破碎錘進行破碎開挖，局部人工配合處理。井身段開挖分左右半幅兩個區(qū)域施工，支護跟隨開挖同時進行，開挖自上而下，井身出渣選用挖機扒渣。

3.2.1 開挖施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→測量放線→液壓破碎錘破碎開挖(局部輔以松動爆破)→排險→出渣。

3.2.2 開挖施工工藝流程實施情況

(1)測量放線。

測量采用全站儀作導(dǎo)線控制網(wǎng)至閘門井內(nèi)，然后采用激光指向儀引至井內(nèi)工作面進行測量放樣。測量由專業(yè)的人員認(rèn)真實施，測量儀器必須經(jīng)過鑒定后方可使用，開挖后及時進行檢查，確保測量控制工序的質(zhì)量。

(2)液壓破碎錘破碎開挖。

液壓破碎錘擴挖井身段，破碎錘施工先從井口開始，由內(nèi)向外逐步進行破碎開挖，先開挖左半幅(或者右半幅)，再開挖右半幅(或者左半幅)。為有效控制開挖質(zhì)量，每循環(huán)進尺控制在1～1.2 m，測量人員每循環(huán)進行斷面尺寸檢查，及時處理欠挖。在井身段開挖過程中局部遇巖石硬度較硬、液壓破碎錘無法破碎開挖時，采取松動爆破對該部位巖石進行爆破，然后對其進行開挖。液壓破碎錘開挖單循環(huán)用時1 d，若采用傳統(tǒng)鉆爆法開挖單循環(huán)需用時2 d，兩相比較，破碎錘開挖單循環(huán)提前1 d完成。

(3)排 險。

破碎開挖完成后，由有經(jīng)驗的施工安全員對開挖面進行檢查，發(fā)現(xiàn)井壁有松動巖塊時及時用液壓破碎錘進行處理。

(4)出 渣。

開挖完成后，挖機液壓破碎錘換裝1 m3挖斗，換裝過程需要45 min左右，然后配合人工進行扒渣，渣料經(jīng)導(dǎo)井落至井底、再用3 m3側(cè)裝式裝載機裝入25 t自卸汽車運至指定棄渣場。

4 施工效果

開挖質(zhì)量：由于傳統(tǒng)鉆爆開挖的方式受人為因素影響較大，對于炭質(zhì)頁巖等不良地層采用以“液壓破碎錘破碎開挖為主，人工配合”的開挖方式相比較傳統(tǒng)鉆爆方式井壁巖面平整、井壁超欠可控。

施工安全：對炭質(zhì)頁巖等不良地質(zhì)條件采用液壓破碎錘破碎大幅度降低了對周圍圍巖的破壞和擾動，在實際開挖過程未發(fā)生塌方，施工期的安全得到了有效保證。

施工工期：利用液壓破碎錘破碎開挖相比傳統(tǒng)鉆爆開挖單循環(huán)節(jié)省工期1 d，同時減少了導(dǎo)井?dāng)U挖的施工環(huán)節(jié)，進而節(jié)省工期20 d。開挖工期的節(jié)省為閘門井混凝土襯砌奠定了堅實的基礎(chǔ)。

經(jīng)濟效益：節(jié)省了火工材料用品和人工鉆爆時間，直接經(jīng)濟效益與傳統(tǒng)鉆爆方法相比，單循環(huán)節(jié)省施工成本0.6萬元。

5 結(jié) 語

該泄洪沖沙洞閘門井采用以“液壓破碎錘破碎開挖為主，人工配合”的開挖方式取得了良好的效果，在減少人力投入的條件下，施工進度得到了提高，同時安全可控，從而為后續(xù)同類地質(zhì)條件的閘門豎井開挖積累了寶貴經(jīng)驗。