水電站調壓井挖掘技術

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本文作者：路川作者單位：浙江仙居抽水蓄能電站監理部

1概述

1.1工程概況

受地形條件的限制，調壓井位于引水系統中部（引水隧洞末端）條形山脊內，為露天水室式調壓井，由豎井和上室（梯形露天水池）構成。豎井深175m，上室頂高程1788m，底高程1780m，豎井底板高程1605m。上室底板襯砌內徑為24m，豎井開挖內徑7.2m，襯砌成型內徑6.0m。

1.2工程地質條件

調壓井附近條形山梁場地相對開闊，具備布置開敞式調壓井的地形地質條件，場地基巖裸露，調壓井均位于石炭系下統肯特敏組層凝灰巖、斑巖、玢巖、凝灰角礫巖中。以地表井口為0+000m，向下至0+132m井筒處于弱風化、弱～強卸荷帶內，側向埋深較淺，巖體破碎～較破碎，圍巖IV～V類為主，成井條件差；0+132m至豎井底部巖石微風化～新鮮，巖體較破碎～完整性差，局部穩定性差，圍巖III類為主。

2開挖施工

豎井擴挖施工采用中深孔鉆進，全斷面一次光面爆破施工；柳工0.3m3反鏟挖掘機結合人工將工作面渣石清至井底，由裝載機裝車外運；錨噴支護作業緊跟工作面；在調壓井上口布置桁架梁和龍門架井架，負責提升和懸吊設施布置，布置一臺JD2-25卷揚提升，懸吊0.5m吊桶提升，負責人員和設備上下。

2.1設施選型和布置

在調壓井上口布置“∏”型桁架梁和6m高龍門架工字鋼井架（桁架梁用∠100×10和∠75×7角鋼焊制，龍門架用18工字鋼焊制）負責提升和懸吊設施的布置和安裝，利用一臺JD2-25卷揚懸吊0.5m3吊桶提升，負責人員上下和工器具及材料上下。JD2-25卷揚機牽引力5000kg，繩徑15毫米，容繩量300米，吊桶上下采用有穩繩運行，穩繩選用Ф12.5mm鋼絲繩，上端固定在龍門架上，吊盤用兩臺10噸卷揚懸吊，鋼絲繩選用6×19-Ф24.5。該吊盤為錨噴支護作業的工作平臺和鉆爆施工的保護盤；井內布置一趟Ф100mm壓風管、一趟Ф48mm供水管，井內布置一趟照明電纜，一趟供電電纜，一趟通訊信號電纜，均固定在井壁錨桿上，所有管線延伸和拆除利用吊盤進行；為保證井下安全施工，井口設鋼筋護欄和安全網。調壓井上平臺作為施工總平面布置，除開挖設施布置外，在調壓井上口廣場內布置一套壓風系統：布置1臺21m3空壓機和1臺12m3；生產用房等。

2.2施工順序

調壓井開挖采用鉆爆法施工，在上段30m擴挖時，在井壁上固定爬梯，施工人員沿爬梯上下，施工用管線，電纜等均為軟管敷設，固定在井口錨筋上，放炮時拆除，以防崩壞，待井筒施工30m以上時，進行井筒開挖設施的安裝，形成提升和懸吊系統，為快速施工創造條件。

2.3擴挖

2.3.1開挖爆破設計

調壓井開挖采用全斷面光面爆破，一次成井的施工方法，采用中深孔爆破，工作面選用7臺YT—28風鉆同時打眼，炮眼深度2.5m，炮眼利用率按85%計，每茬炮進尺2.2m。

2.3.2爆破條件

擴挖斷面：Ф24m，Ф7.2m；圍巖類別：IV～V類130，Ⅲ類45m；炮眼直徑：Ф42mm；炸藥類型：乳化炸藥Ф35×350×400；雷管類型：非電毫秒管。

2.4防止導井堵井及出現堵井時疏通措施

2.4.1防止中導井被堵塞措施

第一，合理布置炮眼密度，為了保證井筒的光面爆破效果同時由于中間導井直徑較小，為防止堵井事故發生，要在合理范圍內增加炮眼數量，周邊空間距布置間距為400～500mm，輔助孔和崩落孔炮眼間排距控制在600～700mm之間，采用多段位微差爆破，增加爆破后巖石自身擠壓破碎作用，以便減少最大粒徑，防止堵井。第二，爆破結束后要對爆破效果進行詳細檢查，對爆破產生的較大塊體要及時進行處理，當塊體大于導井直徑1/3時容易出現堵井現象。人工清渣應注意觀察風流情況，及時發現導井是否被堵塞。

2.4.2出現堵井時疏通措施

第一，一旦發現堵井事故，必須認真觀察堵塞部位，分析堵塞原因和堵塞長度以便采取措施，及時處理，堵井部位如在導井上口處，一般是由于爆破產生大塊造成，利用吊盤懸掛安全帶，根據具體情況，人工將浮渣清理一部分，盡可能找出堵井的大塊石，打眼或埋炸藥包，進行爆破處理。第二，堵井部位如在導井下部，一般是由于出渣不及時或容渣量不夠產生的，待井底部出完渣后，利用長桿舉炸藥包，將藥包固定在堵塞部位起爆，利用爆破沖擊波震動使其下落，該工作危險性較大，必須將洞底人行通道進行安全處理，從洞口一側向上爬，以防渣石突然下落，造成事故。第三，人工清渣，必須認真觀察風流情況，防止堵井后繼續下渣，致使導井全部堵死，無法處理。

2.4.3控制超挖及出現欠挖時的處理措施

第一，嚴格按爆破圖表要求進行布孔，周邊孔位置根據測量放線進行定位，嚴格控制鉆孔方向和鉆孔角度，保證孔底均勻一致，控制在允許超擴范圍內。第二，周邊孔為光面爆破設計，對裝藥結構嚴格要求，采用導爆索間隔裝藥，以確保成型尺寸和半孔率要求。第三，采用分區域定人定鉆的崗位責任制，鉆手負責本區域鉆孔及裝藥聯線，以保證爆破效果。半孔率、超欠挖、進尺同本人效益掛鉤。

3支護施工

3.1錨桿施工

第一，錨桿的鉆孔、注漿、安裝工作。采用YT-28手風鉆鉆孔，孔位、孔軸方向應滿足施工要求。造孔完成后，采用風水槍聯合進行清孔。第二，錨桿的施工應嚴格按施工圖紙和招標文件技術要求進行操作。鉆孔符合設計和技術規范要求，或現場技術管理人員及監理工程師指示位置進行，砂漿配合比采用監理批準的配合比，錨桿達到設計深度，注漿飽滿，在砂漿凝固前，不得敲擊，碰撞和拉拔描桿，以及放炮震動影響錨桿質量；

3.2掛網及噴砼

第一，掛網規格、范圍、間距、搭接符合圖紙和有關指示要求；掛網采用φ8鋼筋，網格間距為15cm，掛設的網片盡可能貼近巖面并與巖面間距不小于3cm，每隔2m與附近的錨桿焊接牢固，保證掛網質量。第二，鋼筋網片利用吊桶下放，吊盤上布置電焊機，進行固定和焊接。第三，當噴射砼區域周圍的空氣濕度小于85%時，噴射砼終凝2小時后，應灑水養護，養護時間一般為7天。

4安全措施

針對豎井施工，要堅持文明施工，嚴格井口管理制度，謹防井筒墜物，加強井筒施工管理，以防片幫脫褲事故發生；加強提升懸吊鋼絲繩的定期檢查，謹防斷繩事故發生；搞好爆破施工管理，嚴格爆破警戒。認真開展“三工序”作業制，檢查上工序，保證本工序，服務下工序，使工程全部處于良好受控狀態，實現安全生產；施工現場的布置符合防火、防爆等規定和文明施工要求，現場道路平整、堅實，保持暢通，危險地點設置標識牌。

5結語

本施工項目開挖時段為2009年10月1日至2009年11月15日，豎井擴挖20h一個循環，循環進尺2.2m，月平均擴挖進尺70m/月，上池開挖時間為15天，施工措施合理，組織得當，僅用2個半月完成調壓井施工。