淇南水電站調(diào)壓井開(kāi)挖施工及安全管理

劉劍平，朱志文

(汝城縣水利局，湖南汝城424100)

1 工程概況

淇南電站位于湖南省汝城縣南洞鄉(xiāng)境內(nèi), 在漚江一級(jí)支流淇江下游,是魚子口電站和老坡口電站梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第二級(jí)電站，電站裝機(jī)容量2×9 000 kW，最大水頭57 m。樞紐由引水壩、無(wú)壓引水隧洞、末端調(diào)壓井、壓力鋼管、發(fā)電廠房構(gòu)成。調(diào)壓井開(kāi)挖直徑12 m,調(diào)壓井中心底部高程404.16 m，井頂為半徑6 m的半球型，頂部高程為441.427 m，總高度達(dá)37.3 m，井筒435.427 m高程處設(shè)1個(gè)直徑2.4 m的平洞作為通氣孔(見(jiàn)圖1)。調(diào)壓井至出口的山坡高程475～426 m，上覆殘坡積厚3～6 m，隧洞巖性為寒武系中組=.2-1淺變質(zhì)石英砂巖及板巖，呈強(qiáng)～弱風(fēng)化。石英砂巖較堅(jiān)硬完整，板巖較軟弱破碎，軟弱薄層板巖約占25%。巖層產(chǎn)狀：N30°～40°W·SW∠48°～55°，與洞向(S77°W)交角較大,節(jié)理較發(fā)育，巖石較破碎。

該水電站開(kāi)挖直徑12 m，高度達(dá)37.3 m的調(diào)壓井對(duì)于縣一級(jí)水利部門組建的設(shè)計(jì)施工管理項(xiàng)目部來(lái)說(shuō)是第一次遇到，且施工設(shè)備較簡(jiǎn)陋、資金較薄弱。經(jīng)業(yè)主項(xiàng)目部和施工項(xiàng)目部反復(fù)討論研究后，決定采用人工導(dǎo)井兩次擴(kuò)挖的方法較好地解決了調(diào)壓井施工開(kāi)挖及襯砌問(wèn)題。

圖1 調(diào)壓井剖面結(jié)構(gòu)

2 施工流程安排

電站樞紐7 005 m的無(wú)壓引水主隧洞貫穿后，開(kāi)始考慮調(diào)壓井的施工。調(diào)壓豎井主要遵循“先導(dǎo)井后擴(kuò)挖”的方法，即調(diào)壓井上部通氣孔施工→球冠型穹頂一期開(kāi)挖→導(dǎo)井開(kāi)挖→利用導(dǎo)井漏渣進(jìn)行穹頂二次擴(kuò)挖成型→井筒的二次擴(kuò)挖成型→井筒混凝土襯砌。

2.1 通氣孔平洞施工

調(diào)壓井設(shè)置于引水主洞的末端，井筒435.427 m高程處設(shè)計(jì)了1個(gè)直徑2.4 m的平洞作為通氣孔，全長(zhǎng)35 m。因此先把直徑為2.4 m的通氣孔平洞開(kāi)挖至豎井球冠型拱端位置，通氣孔為下一步穹頂開(kāi)挖起到了排煙和出渣通道作用。通氣孔平洞施工爆破鉆孔深度為2.5 m，循環(huán)進(jìn)尺2.0 m，采用光面爆破，孔距50 cm。由于斷面較小，采用人工和拖拉機(jī)出渣。

2.2 豎井穹頂?shù)拈_(kāi)挖

通氣孔開(kāi)挖至豎井中心位置后即安排穹頂中心一期開(kāi)挖，穹頂巖性為寒武系中組=.2-1淺變質(zhì)石英砂巖及板巖，呈弱風(fēng)化上部。穹頂半徑6 m，穹頂部分開(kāi)挖工程量達(dá)723 m3，人工出渣的工程量和難度較大。為減少穹頂人工出渣工程量，決定穹頂先形成總高度為4.5 m、頂部半徑2 m的小穹頂，待導(dǎo)井貫穿后再進(jìn)行穹頂?shù)亩跀U(kuò)挖；這樣可以大大減少人工出渣量，縮短施工強(qiáng)度和工期。穹頂擴(kuò)挖采取由內(nèi)往外分層沿徑向鉆爆開(kāi)挖的方法。為保證球缺內(nèi)表面成形光面效果,遵循“短進(jìn)尺、弱爆破、少擾動(dòng)” 的原則。

2.2.1 控制放樣

穹頂開(kāi)挖放樣儀器采用徠卡TCR—402全站儀，調(diào)壓井中心坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以穹球圓心為坐標(biāo)0點(diǎn)的施工坐標(biāo)，這樣就可以通過(guò)測(cè)點(diǎn)的平距和高差算出徑向距離，根據(jù)徑向距離控制開(kāi)挖面上每一點(diǎn)的超欠挖情況。

2.2.2 穹頂開(kāi)挖和錨噴支護(hù)

鉆孔采用YT—28氣腿式手風(fēng)鉆，鉆孔直徑為φ42 mm，鉆孔采取徑向鉆孔，深度2.5 m左右并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)隨機(jī)調(diào)整，進(jìn)尺為2 m。爆破采用φ32 mm銨銻粉狀巖石藥卷炸藥，連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)；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(shí)現(xiàn)微差爆破，電力分段起爆。

穹頂?shù)亩螖U(kuò)挖均以徑向鉆孔，以2 m的進(jìn)尺分層逐漸形成球面。施工中注意表面修整和松動(dòng)巖石的除險(xiǎn)，穹頂錨噴支護(hù)隨開(kāi)挖進(jìn)行，開(kāi)挖中及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行錨固和封鎖；錨噴支護(hù)采取隨機(jī)錨桿、系統(tǒng)錨桿、網(wǎng)片、噴護(hù)組成。錨桿直徑φ25、長(zhǎng)度3.5 m、 系統(tǒng)錨桿長(zhǎng)6 m，鋼筋網(wǎng)片φ8、網(wǎng)格間距15 cm×15 cm，噴C20混凝土厚度10～15 cm。

2.3 調(diào)壓井導(dǎo)井開(kāi)挖

穹頂一期開(kāi)挖完成后進(jìn)行調(diào)壓井導(dǎo)井開(kāi)挖，由于施工條件限制，不便布置反井鉆機(jī)設(shè)備，綜合考慮導(dǎo)井適宜工作面及人工開(kāi)挖及出渣工程量控制最小，選擇導(dǎo)井開(kāi)挖直徑為φ1.2 m。導(dǎo)井開(kāi)挖分別對(duì)自上往下挖和自下往上挖兩種方案做了比較，從上往下挖只能人工卷?yè)P(yáng)機(jī)出渣，效率較低；而自下往上挖則出渣快，但需錨桿搭建工作平臺(tái)和掛梯，缺點(diǎn)是安全控制難、排煙難。綜合比較兩種方案，最終選擇自上往下挖的方案。導(dǎo)井采用光面爆破，進(jìn)尺為2 m，崩落孔采用φ32 mm藥卷，周邊孔采用φ25 mm藥卷，崩落孔等間距布置；周邊孔的孔距采用50 cm，抵抗線與孔距之比控制在1.0。作業(yè)人員上下井內(nèi)施工作業(yè)采取掛梯和安全繩，爆破后的排煙通風(fēng)采取上部一次排煙和風(fēng)布帶伸入井底二次排煙。導(dǎo)井?dāng)嗝嫘。什捎萌斯ぞ頁(yè)P(yáng)機(jī)吊渣，水平運(yùn)輸采用拖拉機(jī)通過(guò)通氣孔運(yùn)往洞外。

2.4 主井筒擴(kuò)挖施工

導(dǎo)井貫穿到發(fā)電主洞后便可以進(jìn)行穹頂和井筒擴(kuò)挖，井筒以地面和導(dǎo)洞為凌空面控制每次2 m進(jìn)尺進(jìn)行逐層擴(kuò)挖到豎井最大直徑φ12 m。主井筒擴(kuò)挖采用光面爆破，周邊孔距采用50 cm等間距布置，采用φ32 mm藥卷，抵抗線與孔距之比控制在1.2。利用導(dǎo)井漏渣到主洞后再利用ZL—50裝載機(jī)及渣土車出渣，施工效率大大提高。

2.5 豎井混凝土支護(hù)

豎井的混凝土襯砌支護(hù)采用拱架木模沿井壁由下往上逐層現(xiàn)澆，井筒襯砌壁厚為1 m，每倉(cāng)澆筑高度1.5 m，模板采用錨筋固定。混凝土輸送采用HBTS50—13—75輸送泵，1 h理論輸送量為50 m3。倉(cāng)面澆筑中考慮到減少泵管的水平移動(dòng)頻次考慮采用斜層澆筑法，插入式振搗器振搗。

3 安全管理

豎井洞挖作業(yè)嚴(yán)格參照《水工建筑物地下開(kāi)挖工程施工規(guī)范》(SL 378—2007)，法人項(xiàng)目部成立了專門的安全管理科，專職人員配合施工單位安全員和監(jiān)理共同監(jiān)督管理。在這次施工中重點(diǎn)在以下幾方面做好安全管理工作，確保了零事故：

(1)人的因素第一，廣泛進(jìn)行安全生產(chǎn)教育，增強(qiáng)全員安全生產(chǎn)意識(shí)和自我防護(hù)意識(shí)，所有施工人員和管理人員都要明確各自的安全責(zé)任。參加豎井開(kāi)挖施工的有關(guān)技術(shù)人員、管理人員、作業(yè)人員必須接受地下工程施工安全教育后方可上崗。專職安全人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡視，發(fā)現(xiàn)違規(guī)必須及時(shí)制止和處理。每周召開(kāi)安全生產(chǎn)工作會(huì)議，針對(duì)安全生產(chǎn)工作中存在的問(wèn)題和各種安全隱患提出解決方案，并落實(shí)到責(zé)任人、限期整改，將各種不安全因素消除在萌芽狀態(tài)。

(2)施工作業(yè)前總工程師組織進(jìn)行技術(shù)交底，安全工程師做安全技術(shù)交底工作，班組長(zhǎng)按要求做好記錄和交接工作。參與施工項(xiàng)目有關(guān)施工、技術(shù)、質(zhì)檢、安全、測(cè)量人員應(yīng)了解施工特點(diǎn)、施工方法、施工質(zhì)量、施工安全和工期進(jìn)度計(jì)劃要求，并對(duì)施工方法、施工程序和措施等做到心中有數(shù)。

(3)爆破操作人員做到持證上崗，嚴(yán)格遵守《爆破安全規(guī)程》和國(guó)家規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行爆破作業(yè)。

(4)每次爆破后掌子面松動(dòng)巖塊的撬挖和開(kāi)挖區(qū)域殘余由專人清理后，應(yīng)根據(jù)圍實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行錨護(hù)?；炷羾娚涔ぷ髑?，采取水幕綜合防塵措施，降低粉塵濃度。當(dāng)井下進(jìn)尺達(dá)15 m以下時(shí)，為防止排煙不充分，作業(yè)人員必須備有氧氣袋，以免因氧氣不足造成窒息。

(5)施工設(shè)備、工器具建立了安全生產(chǎn)定期和不定期檢查制度。洞內(nèi)照明、工作面的工作燈應(yīng)采用36 V安全電壓，做好絕緣檢查，保證施工人員的安全。專業(yè)電工經(jīng)常對(duì)用電線路進(jìn)行安全檢查、測(cè)試，定期測(cè)試開(kāi)關(guān)、接地電阻的接觸和安全情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正。風(fēng)水管線應(yīng)敷設(shè)上墻規(guī)范，做到平順、穩(wěn)固、可靠。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)淇南電站調(diào)壓井開(kāi)挖襯砌施工的實(shí)踐，較好地解決了較大直徑和高度在人工開(kāi)挖施工中遇到的難題，且以較弱的施工條件有效地解決了人工出渣難度，以較省的投資提前46 d實(shí)現(xiàn)了竣工目標(biāo)，確保了施工中的安全。