東升水電站引水系統調壓井開挖施工技術

摘要：文章論述了東升水電站引水發電系統調壓井開挖的施工程序和方法，主要采用LM-200反井鉆機進行導井開挖，導井形成后，人工自上而下用手風鉆分兩次擴挖形成設計斷面。

關鍵詞：調壓井；反井鉆機；手風鉆；人工擴挖

中圖分類號：TV674文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0037-03

1 概述

2 調壓井開挖施工程序

反井鉆機就位前首先做必須的準備工作：在進行豎井導孔開挖前，先澆筑反井鉆機基礎混凝土，基礎尺寸為6.5×3.0m，混凝土標號為C20，用來固定反井鉆機并以此作為操作平臺；施工沉渣池（容積約2m3），緊鄰反井鉆機基礎布置，利于導孔鉆進排渣及循環供漿；用鋼板焊制容積為3m3的移動水箱，主要用于主機冷卻循環供水。

鉆機基礎混凝土澆筑2～3天后，將輕型軌道鋪設在混凝土平臺上，軌距為64cm，軌道下墊枕木（20×20cm，長120cm）或I20工字鋼，每隔60～80cm墊一根，然后將鉆機吊至軌道上，調好鉆機位置，鎖緊卡軌器，豎起鉆架，安裝后拉桿，調平

鉆機。

鉆機調平后，用螺栓將鋼墊板連接在鉆架上，安裝前拉桿及埋設預埋螺栓，再次調平鉆機并澆筑二期混凝土。二期混凝土達到一定的強度后，安裝轉盤吊和翻轉架，對反井鉆機進行調試。

鉆機調試結束后正式進行Ф216mm導孔鉆進，導孔施工時先將水壓入孔內，作為排渣及冷卻鉆頭用水。石渣經排渣槽進入沉渣池，沉淀后人工撈至堆放位置。

根據導孔鉆進過程觀察反出巖屑情況，可以對地層有初步定性的分析和了解，為擴孔鉆進、孔壁維護提供參考。導孔鉆進時，如遇到裂隙、破碎帶等，可能造成卡鉆現象時，應把鉆頭和鉆桿提出孔外，盡量把孔內的水排出，然后對孔內進行灌漿加固處理，灌漿材料采用水泥漿或C15混凝土，并根據實際情況加入適量的早強劑，待達到一定強度后重新進行鉆進。隨著導孔鉆進，為控制鉆孔傾斜度在要求范圍內，每鉆進2～3節鉆桿需加一節導正鉆桿，根據以往施工經驗導孔鉆進速度應控制在10～15m/d。

導孔鉆透地層后，用卸扣器將導孔鉆頭和異型鉆桿換下，大致修平下平洞頂拱的擴孔鉆進范圍。用吊車或裝載機將鉆頭運至導孔下方，將上下提吊塊分別同鉆頭、導孔鉆桿固定，上下提吊塊用鋼絲繩連接，提升導孔鉆桿，使鉆頭離開地面約20cm，然后固定鉆頭，下放導孔鉆桿，拆去上下提吊塊，連接擴孔鉆頭，擴孔鉆頭直徑為1.4m。

換接擴孔鉆頭后，慢速上提鉆具至滾刀開始接觸巖石，用最低轉速旋轉，并慢慢提升，保證鉆頭滾刀不受過大的沖擊而破壞，等鉆頭全部均勻接觸巖石，再進行正常擴孔。

如巖石硬度較大，可適當增加鉆壓，反之減小鉆壓。擴孔時如發現排矸不暢、壓力不穩、鉆頭激烈晃動等情況，可能是大塊矸石落到刀盤磨擠刀具所致，此時應將刀具下放一定距離，高速旋轉，將渣石甩掉再繼續擴孔。

當擴孔鉆頭距基礎2.5米時，降低鉆壓慢速鉆進，并觀察有無異常現象，如有及時處理，直至鉆頭露出地面。擴孔鉆進速度控制在每天10m左右為宜。

3.2 豎井人工一次擴挖施工

考慮到反井鉆機形成的導井直徑比較小，直接進行正井擴挖容易造成導井堵塞。因此在導井形成后，首先自上而下進行一次人工擴挖，使導井直徑達到φ6.0m，再自上而下進行二次擴挖成設計斷面。人工一次反井擴挖采用10t卷揚牽引吊籠進行材料、工具的運輸、人員的通行，并作為作業平臺。施工供風、供水管線從調壓井上部接引，沿導井井壁每隔5m作一短錨桿，錨桿入巖深0.5m，外露10cm，把管線固定在錨桿上。施工照明采用電纜懸垂供應到掌子面。吊籠上下運行時，人工進行照明電纜的收放。上下通訊除采用電鈴外，還在吊籠和卷揚機操作平臺之間安設對講門鈴電話作為輔助通訊工具。電鈴電纜和對講門鈴電話電線相對固定在照明電纜上，由施工人員隨吊籠一起收放或安設特殊裝置自動收放。因為豎井一次擴挖基礎基礎工作面是反井鉆機擴挖鉆頭研磨形成的，工作面比較光滑穩定，并且穿過的斷層帶圍巖較好，所以對工作面不需要先進行支護。

3.3 豎井人工二次擴挖施工

二次擴挖開始正式前，首先進行井口25m深度范圍內的二次擴挖施工，人員利用爬梯進行交通，之后進行鎖口混凝土襯砌及安裝提升系統，之后正式由上而下進行豎井的二次擴挖施工，第二次擴挖至設計

邊線。

豎井二次擴挖使用10t卷揚機牽引吊籠進行材料、工具的運輸和人員的通行。二次擴挖施工供風采用DN50鋼管供應，沿井壁固定在錨桿上，掌子面前10m采用軟管供風。施工用電采用電纜供應，沿井壁固定在錨桿上。施工通訊仍采用信號電鈴和對講門鈴電話兩種通訊方式，電鈴電纜和對講門鈴電話電線仍懸垂在空中，由上下施工人員手工收放或安設特殊裝置自動收放。

二次擴挖時，首先使用安全井蓋把導井完全覆蓋，防止人員、工具或材料等墜落。施工前，施工人員使用安全帶和安全繩把人體相對固定在支護錨桿上。二次擴挖采用Y24手風鉆造孔，孔深2.5m，循環進尺2.2m，豎井周邊光面爆破。爆破采用Ф32巖石炸藥，火雷管爆破。爆破前把電爐絲和火雷管綁在一起，電爐絲電線引到井口專用配電箱內，配電箱由專人看管，爆破前待人員和材料完全撤離豎井后才可以合閘點火。爆破為保證施工質量，周邊孔要適當加密，并減少藥量，根據實際爆破效果及時調整爆破參數。每次爆破完成后，錨噴支護及時跟進。

長錨桿施工采用100B輕型潛孔鉆機鉆孔，孔徑76mm，短錨桿施工采用手風鉆，孔徑42mm，垂直巖面水平鉆設，采用注漿機注漿后，人工插入錨桿。采用SP-6D混凝土噴射機噴射混凝土。噴層厚度5～8cm，由下而上先凹后凸螺旋式噴射。待錨噴支護完成后才能進行下一循環施工。為了減少扒渣工作量，掌子面開挖成漏斗狀。

為保證豎井開挖施工質量，控制豎井開挖超挖量，在豎井上部安裝激光投點儀，作為開挖放樣控制基礎。

施工時注意布孔避開巖石節理面，同時在常規掘進施工時，注意記錄和觀察巖石結構的走向、裂隙、滲水等情況，及時進行排水孔、隨機錨桿的施工。在具體施工過程中，備足進行系統和臨時支護施工的各種材料，如鋼支架等，同時組織落實施工人員。另外還根據地質資料及現場施工情況，制定預見性的施工技術措施，做到有條不紊。

豎井二次擴挖采用人工進行扒渣，通過導井溜渣至井座段，ZLC50G（3.0m3）側卸裝載機配15t自卸車出渣，自引水隧洞洞及2#施工支洞運到2#

渣場。

4 結語

反井鉆機在豎井開挖施工中的應用十分廣泛，采用反井鉆機施工不但可以加快施工速度，還可以降低工程造價。

作者簡介：林長新（1967-），男，中國水利水電建設工程咨詢西北公司工程師，研究方向：水利水電工程施工。

（責任編輯：周加轉）