高原水電站豎井開挖施工技術

韓建平

(中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京市 101300)

高原水電站豎井開挖施工技術

韓建平

(中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京市 101300)

結合青海省玉樹州查日扣水電站建前工程導流洞項目通氣孔及旋流豎井開挖實例，對高原缺氧地區豎井開挖制定了具體的開挖方案，利用反井鉆機開挖導井及人工擴挖相結合的施工工藝，有效的降低了豎井開挖難度，加快了施工進度，施工過程安全可靠，開挖質量合格，表明該施工方法可行，為今后類似工程提供參考。

高原高寒地區 豎井開挖 反井鉆導孔 導井開挖 人工擴孔

1. 程概況

查日扣水電站建前工程導流洞項目位于青海省玉樹州下拉秀鄉，地處青藏高原腹地，海拔3985m，區內多年平均氣溫3.7℃，極端最低氣溫－24.1℃，地處高原高寒地區，施工時嚴重缺氧，施工人員、機械效率嚴重降低。在導流洞、交通洞及泄洪洞開挖完畢后進行通氣孔和旋流豎井開挖，豎井頂部連接交通洞，豎井底部連接導流洞，中間與泄洪洞相接，通氣孔高40.04m，開挖斷面小（5.3m2），開挖時難以布置通風系統，旋流豎井高50.35m，開挖斷面較大。

2. 查日扣水電站通氣孔及旋流豎井施工

2.1 豎井施工工藝流程

豎井開挖施工工藝流程為：導孔施工→導井一次擴挖→全斷面擴挖→豎井支護

3. 導孔施工

導孔施工采用反井鉆機進行，首先通過測量精確測定豎井施工坐標，將反井鉆機就位固定，做好鉆機施工所需風、水、電等施工準備工作。

反井鉆施工分為φ216mm導孔鉆孔、φ1400mm導孔擴孔2個步驟，鉆機調試試運轉正常后進行φ216mm鉆孔施工，導孔使用牙輪鉆頭自上而下鉆進，開啟沖洗液循環系統向孔內供水，正常反水后開始鉆進。開孔時隨時調整鉆孔的角度以滿足設計要求，鉆進過程要觀察儀表，控制合理鉆壓，一般鉆壓為2-5MPa。在每根鉆桿鉆進完畢加接鉆桿時，待孔內的細碴排完后再接鉆桿繼續鉆進。

導孔鉆孔完成后進行擴孔，在豎井底部擴孔鉆頭安裝完成后開始自下而上反拉進行擴孔，擴孔開始施工時一般圍巖破壞嚴重，鉆頭周圍難以均勻受力，因此，采用副泵提供較小、均勻的動力，進尺控制在10cm/h左右。

擴孔過程也是拆鉆桿的過程，拆下的鉆桿進行必要的清理，上油戴好保護帽，鉆桿拆除時要注意鉆桿卡瓦正確擺放及自身完好程度，防止出現卡瓦突然斷裂，造成擴孔鉆頭、鉆桿脫落。

4. 導井擴挖及支護

4.1 導井擴挖施工工藝

導孔施工結束后，進行導井擴挖施工，將導孔從φ1.4m先進行一次刷井，擴大到φ2.8m，再進行全斷面擴挖和支護，一次刷井和全斷面擴挖豎向間距不超過3m。因通氣孔設計開挖斷面直徑為φ2.8m，因此可以一次刷井到設計斷面，對于旋流豎井可分兩次刷井擴挖完成。

4.2 施工方法

4.2.1 洞口開孔

在導井擴挖前，通過精確測量后，首先在豎井頂部進行洞口擴挖，擴挖深度為1m左右，本次擴挖采取“短進尺、弱爆破”的原則，保證洞碴破碎且通過導井落于豎井底部導流洞。

4.2.2 洞口混凝土護壁施工

在洞口1m深導井擴挖完成后，為防止豎井擴挖過程中豎井頂部墜物造成安全隱患，臨時制作簡易混凝土模板，在洞口澆筑混凝土護壁，護壁凈空直徑為2.8m，混凝土標號為C30以上，標高高于洞頂處路面20cm，混凝土澆筑完成后在豎井頂部安裝防護網。在洞側壁預埋φ25鋼筋爬梯，爬梯上下間距為60cm。

4.2.3 架設卷揚機

根據施工情況卷揚機一般采用3-5t慢速卷揚機，具備斷電制動的功能。采取措施將卷揚機固定在豎井軸線正上方。卷揚機鋼絲繩通過卷揚機動滑輪后重合于豎井中心線。

4.2.4 測量控制

將測量導線引控制點到井口附近，用于豎井中心線放樣。井下用鋼尺拉距離放樣，并用全站儀定期檢查垂球的精度。

4.2.5 鉆孔及一次擴挖

配備直徑1.5m的吊藍，吊籃可以運輸施工機械、材料，且有封閉導井的作用，吊籃固定于卷揚機鋼絲繩下掛鉤。擴挖前用吊籃將導井封閉，避免施工時人員、機械、碎石墜落。擴挖自下而上進行，吊籃降落到位后，施工人員通過洞壁爬梯到達作業處，用氣腿式鑿巖機改裝后進行垂直向下鉆孔，一次擴挖鉆孔直徑為φ 2.8m。鉆孔時孔深為1.5m為宜，每次爆破深度為1.2m左右。

4.2.6 全斷面擴挖及支護

為保證井壁擴挖質量且減少安全隱患，對于旋流豎井而言，全斷面擴挖與一次擴挖交替進行，豎向間距不能超過3m，采用光面爆破，每次爆破深度不宜超過1.5m。每擴挖2個循環后，將上部成型斷面進行錨桿、噴射混凝土支護，錨噴支護時，待吊籃將導井封閉后施工，噴射混凝土作業面距豎井頂部深度小于20m時，將噴錨機安放在豎井上方洞口外，噴錨機將混凝土料通過管道直接送達作業處，超過20m時，為防止管道堵塞，可以另行加工直徑為φ1.5m的運料斗，將噴錨料及噴錨機運至作業處進行噴射混凝土作業。

4.2.7 裝藥與起爆

將火工材料用吊藍運到作業面，人工裝藥連線，孔內用毫秒雷管連接并用電雷管起爆。

4.2.8 出碴

爆破完成人工將爆破面進行扒碴排險后，用吊籃將導井封閉，用裝載機配合自卸車在導流洞出碴，在豎井下方出碴時，豎井內不準進行施工作業。

5 防堵井措施

5.1 在擴挖過程中，為了防止石碴堵井的發生，應采取以下措施：

5.1.1 合理布置炮孔密度，合理裝藥，炮孔間排距不大于50cm，爆破后松碴粒徑不大于50cm。

5.1.2 用毫秒雷管合理分段位延期爆破，避免爆炮后石碴集中擠壓堵井。

5.1.3 導井下口堆碴距井口距離小于2m時應及時出碴，避免堆碴堵井。

5.1.4 人工在井內扒碴時，注意觀察導井內風向及氣流情況，防止堵井后繼續下碴，致使導井全部堵死，無法處理。

5.1.5 豎井下部導流洞出碴次數按不堵塞下部集碴區導井孔口的排炮數為原則，以多堆碴為好，減少出碴次數，可加快施工進度。

6結論

6.1 查日扣導流洞豎井開挖施工中，豎井開挖過程及結果體現了反井鉆機開挖導井結合人工擴挖施工方法的特點和優勢，可供類似工程參考。

6.2 反井鉆機開挖導井結合人工擴挖的豎井開挖方案，可以明顯降低施工難度，減少施工危險性，縮短工期，節約成本，經濟效益顯著。

6.3 在高原高寒缺氧地區，此方案可以最大限度的克服高原地區施工人員缺氧效率降低、施工機械效率下降的問題，做到了“安全、優質、高效”的施工特點。

[1]SL172-2012小型水電站施工技術規范

[2]DL-T5407-2009水電水利工程斜井豎井施工規范

TU75

B

1007-6344（2015）12-0269-01