抽水蓄能電站斜井和平洞施工關鍵技術

翁凱樂

中國水利水電第三工程局有限公司 陜西 西安 710000

1 斜井施工技術發展與應用

1.1 早期斜井施工技術 早期斜井工程重要使用兩種技術:一般防井法與吊艙防井法。(1)一般反井法。它一般用作最高點小于60米的鉆井。巖石爆破通過人工安裝，階梯與鋪路平臺展開。常用的防井方法工序復雜，通風條件差，安全性差，成本高，勞動強度強，材料損耗高，隧道掘進速度慢。該法不適宜于不穩定地層施工。(2)吊罐反井法。沿防反井鉆一個或是兩個全臺高度的中心孔，孔直徑為100到150毫米。起重設備水平加裝于反導井的水平位置，鋼絲繩通過中心孔和懸掛吊罐相連，工人把掛吊罐加裝于工作面之上。在掛吊罐之上完工鑿巖與充電操作之后，減少掛吊罐，接著展開爆破與熔渣。懸掛式井底法的優點是隧道掘進速度快，效率高，木材損耗小，工作條件可接納。適用在最高點超過100米的平穩或是平穩巖層的豎井或是斜井開挖。

1.2 爬罐反井施工技術 爬罐反井施工技術，即國外阿列克馬克油輪施工技術，最先沿著軌道爬上坦克到工作面，工人在攀爬罐的鉆井平臺之上工作，并在爆破時，把攀登罐擺放在上部平坦車道之中。期間爬罐用帶齒輪的發動機升降，齒輪沿帶齒條的導軌移動。。攀登罐法的施工長度相對比較大。不過，依據以往的施工經驗，如果斜井工程長度超過200米的時候，無法采光與分散煙霧，施工條件也相對于比較差，安全控制也比較的艱難。

1.3 反井鉆機鉆孔施工技術 反井鉆機的鉆井技術發生于20世紀50年代到60年代，重要用作美國與德國的采礦工程領域。在20世紀80年代引進中國的煤礦與地下項目，水電項目在20世紀90年代起引進。因為其設備簡單，施工速度快，安全可靠等特點，該技術獲得了急速的推廣。目前，使用國產防鉆設備建設的最為長斜井工程是惠州電廠蓄能電站斜井。在國外鉆井平臺的實踐之中，直徑為3。

2 抽水蓄能電站長斜井和平洞施工技術的實際應用

2.1 工程概況 電廠蓄能電站地處某省一個縣，總裝機容量作為1800兆瓦，由6臺單機300兆瓦機組構成。引水系統布局在三孔六機斜井軸之中。主要建筑物有導流隧洞，壓力管道之上的平面部分，壓力管道之上的斜井，壓力管道之中的平洞，壓力管道之下的斜井，壓力管道之下的平洞。上斜井軸的長度為387米，下斜井軸的長度為392米，坡度為55°，截面作為馬蹄形，直徑為6.0米。

2.2 抽水蓄能電站長斜井開挖施工方案比選 長斜井的開挖重要使用阿利馬克爬罐與反鉆井鉆機兩種施工方案。阿利馬克爬罐施工指南的進展慢，安全性風險高。該反井鉆機施工成本低，成效快，但是超過200米之后導孔的坡度無法掌控。建設項目分析之后，國內采用的坦克攀爬施工方案(重要是:西龍池，寶泉，十三陵，呼和浩特電廠等項目的斜井開挖方案，并且參照了北京中煤礦石有限公司的反井定向鉆井技術。同時，融合經濟投資情況，確認了反向鉆井平臺和攀爬水槽施工相互融合的技術方案。

方案一:采用反向鏜床于斜井軸頂部鉆一個直徑為Ф216mm的通風孔，依據反向鉆機的效率與坡度確認施工長度大約為150-180米；自斜井軸的頂部向前挖掘攀爬罐大約為200-230米，直至它和防鉆設備結構的通風孔貫通。提高攀爬罐的通風與煙霧問題，并且繼續挖掘完井。

方案二:在斜井軸(120m)的上中部，增加了施工支撐孔，斜井分成兩部分展開挖掘，上部由反向鉆井鉆孔。在上部，采用防鉆設備鉆出通風孔與攀登罐以此挖掘導向井。

方案三:交叉鉆機216mm導孔與爬罐開挖導向段同時為為2.4m×2.4m導流井。在斜井軸中間對接后，通過攀爬罐加裝反井鉆機的1.4米反鉆鉆頭，并且通過反向鉆機拓展上部井。爬罐拆毀移至其他斜井施工。反井鉆機對于鉆機坡度有比較高要求，優點是速度快，安全性風險低。

歷經分析與論證，考量到鏜床與攀爬罐的效率，攀登罐200米之后的施工環境是不好。120米反向鉆井鏜床對于斜井上部下通風孔的影響。最后確認方案:(1)上斜井使用第二種方案，通過完備的施工支撐孔，延長反井鉆機與爬坡槽的施工水平，提升挖掘效率；(2)因為下斜井沒施工支撐孔，防鉆井鉆機的第一個功能是為爬罐獲取通風孔，以此提升施工效率。方案三為備選方案。

2.3 平洞施工工藝及控制措施

2.3.1 錨桿鉆機的應用 目前，地下洞室開挖與支護施工通常由制作小車之上的司鉆展開鉆孔手鉆。頂拱之中的錨固件無法保證垂直在巖面，并且大多數錨桿不合乎設計要求。在修建山洞的鉆孔螺栓的時候，人員站于洞穴的圍巖下面。在電廠蓄能電站的地下洞室的構造之中引進了錨桿鉆機。它可任何角度鉆孔，以此保證任何部件的螺栓角度合乎設計要求，并且因為操作員與鉆孔部件相距一定距離，操作員站在相當安全的地方操作鉆機。確保了施工人員的安全性，鉆井效率高，鉆井質量也獲得保證。

2.3.2 地下洞室道路采用干硬性混凝土及時硬化 在大多數地下洞穴的建設過程之中，會有滲水甚至有大量的水。污水泄露，需大量的人力物力展開清理，但是仍然不能符合文明施工的要求，仍然存在非常大的安全隱患。在地下洞穴的施工的時候，建立干硬質混凝土墊。洞穴的地板歷經清潔，接著由干硬的混凝土鈣化。在后期，它將節省時間與勞動力，提升安全性與文明建設水平，并且減少安全性風險。

簡而言之，斜井蓄電站項目的挖掘融合了當前國內項目的優點，并且側重在攀爬罐的通風問題。使用結合支撐孔，防鉆設備與爬升箱結構的施工方案，提升了工作效率。提高工人的工作環境是社會發展的需要，值得為這些項目提供參考。