水电站调压井挖掘技术

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本文作者：路川作者单位：浙江仙居抽水蓄能电站监理部

1概述

1.1工程概况

受地形条件的限制，调压井位于引水系统中部（引水隧洞末端）条形山脊内，为露天水室式调压井，由竖井和上室（梯形露天水池）构成。竖井深175m，上室顶高程1788m，底高程1780m，竖井底板高程1605m。上室底板衬砌内径为24m，竖井开挖内径7.2m，衬砌成型内径6.0m。

1.2工程地质条件

调压井附近条形山梁场地相对开阔，具备布置开敞式调压井的地形地质条件，场地基岩裸露，调压井均位于石炭系下统肯特敏组层凝灰岩、斑岩、玢岩、凝灰角砾岩中。以地表井口为0+000m，向下至0+132m井筒处于弱风化、弱～强卸荷带内，侧向埋深较浅，岩体破碎～较破碎，围岩IV～V类为主，成井条件差；0+132m至竖井底部岩石微风化～新鲜，岩体较破碎～完整性差，局部稳定性差，围岩III类为主。

2开挖施工

竖井扩挖施工采用中深孔钻进，全断面一次光面爆破施工；柳工0.3m3反铲挖掘机结合人工将工作面渣石清至井底，由装载机装车外运；锚喷支护作业紧跟工作面；在调压井上口布置桁架梁和龙门架井架，负责提升和悬吊设施布置，布置一台JD2-25卷扬提升，悬吊0.5m吊桶提升，负责人员和设备上下。

2.1设施选型和布置

在调压井上口布置“∏”型桁架梁和6m高龙门架工字钢井架（桁架梁用∠100×10和∠75×7角钢焊制，龙门架用18工字钢焊制）负责提升和悬吊设施的布置和安装，利用一台JD2-25卷扬悬吊0.5m3吊桶提升，负责人员上下和工器具及材料上下。JD2-25卷扬机牵引力5000kg，绳径15毫米，容绳量300米，吊桶上下采用有稳绳运行，稳绳选用Ф12.5mm钢丝绳，上端固定在龙门架上，吊盘用两台10吨卷扬悬吊，钢丝绳选用6×19-Ф24.5。该吊盘为锚喷支护作业的工作平台和钻爆施工的保护盘；井内布置一趟Ф100mm压风管、一趟Ф48mm供水管，井内布置一趟照明电缆，一趟供电电缆，一趟通讯信号电缆，均固定在井壁锚杆上，所有管线延伸和拆除利用吊盘进行；为保证井下安全施工，井口设钢筋护栏和安全网。调压井上平台作为施工总平面布置，除开挖设施布置外，在调压井上口广场内布置一套压风系统：布置1台21m3空压机和1台12m3；生产用房等。

2.2施工顺序

调压井开挖采用钻爆法施工，在上段30m扩挖时，在井壁上固定爬梯，施工人员沿爬梯上下，施工用管线，电缆等均为软管敷设，固定在井口锚筋上，放炮时拆除，以防崩坏，待井筒施工30m以上时，进行井筒开挖设施的安装，形成提升和悬吊系统，为快速施工创造条件。

2.3扩挖

2.3.1开挖爆破设计

调压井开挖采用全断面光面爆破，一次成井的施工方法，采用中深孔爆破，工作面选用7台YT—28风钻同时打眼，炮眼深度2.5m，炮眼利用率按85%计，每茬炮进尺2.2m。

2.3.2爆破条件

扩挖断面：Ф24m，Ф7.2m；围岩类别：IV～V类130，Ⅲ类45m；炮眼直径：Ф42mm；炸药类型：乳化炸药Ф35×350×400；雷管类型：非电毫秒管。

2.4防止导井堵井及出现堵井时疏通措施

2.4.1防止中导井被堵塞措施

第一，合理布置炮眼密度，为了保证井筒的光面爆破效果同时由于中间导井直径较小，为防止堵井事故发生，要在合理范围内增加炮眼数量，周边空间距布置间距为400～500mm，辅助孔和崩落孔炮眼间排距控制在600～700mm之间，采用多段位微差爆破，增加爆破后岩石自身挤压破碎作用，以便减少最大粒径，防止堵井。第二，爆破结束后要对爆破效果进行详细检查，对爆破产生的较大块体要及时进行处理，当块体大于导井直径1/3时容易出现堵井现象。人工清渣应注意观察风流情况，及时发现导井是否被堵塞。

2.4.2出现堵井时疏通措施

第一，一旦发现堵井事故，必须认真观察堵塞部位，分析堵塞原因和堵塞长度以便采取措施，及时处理，堵井部位如在导井上口处，一般是由于爆破产生大块造成，利用吊盘悬挂安全带，根据具体情况，人工将浮渣清理一部分，尽可能找出堵井的大块石，打眼或埋炸药包，进行爆破处理。第二，堵井部位如在导井下部，一般是由于出渣不及时或容渣量不够产生的，待井底部出完渣后，利用长杆举炸药包，将药包固定在堵塞部位起爆，利用爆破冲击波震动使其下落，该工作危险性较大，必须将洞底人行通道进行安全处理，从洞口一侧向上爬，以防渣石突然下落，造成事故。第三，人工清渣，必须认真观察风流情况，防止堵井后继续下渣，致使导井全部堵死，无法处理。

2.4.3控制超挖及出现欠挖时的处理措施

第一，严格按爆破图表要求进行布孔，周边孔位置根据测量放线进行定位，严格控制钻孔方向和钻孔角度，保证孔底均匀一致，控制在允许超扩范围内。第二，周边孔为光面爆破设计，对装药结构严格要求，采用导爆索间隔装药，以确保成型尺寸和半孔率要求。第三，采用分区域定人定钻的岗位责任制，钻手负责本区域钻孔及装药联线，以保证爆破效果。半孔率、超欠挖、进尺同本人效益挂钩。

3支护施工

3.1锚杆施工

第一，锚杆的钻孔、注浆、安装工作。采用YT-28手风钻钻孔，孔位、孔轴方向应满足施工要求。造孔完成后，采用风水枪联合进行清孔。第二，锚杆的施工应严格按施工图纸和招标文件技术要求进行操作。钻孔符合设计和技术规范要求，或现场技术管理人员及监理工程师指示位置进行，砂浆配合比采用监理批准的配合比，锚杆达到设计深度，注浆饱满，在砂浆凝固前，不得敲击，碰撞和拉拔描杆，以及放炮震动影响锚杆质量；

3.2挂网及喷砼

第一，挂网规格、范围、间距、搭接符合图纸和有关指示要求；挂网采用φ8钢筋，网格间距为15cm，挂设的网片尽可能贴近岩面并与岩面间距不小于3cm，每隔2m与附近的锚杆焊接牢固，保证挂网质量。第二，钢筋网片利用吊桶下放，吊盘上布置电焊机，进行固定和焊接。第三，当喷射砼区域周围的空气湿度小于85%时，喷射砼终凝2小时后，应洒水养护，养护时间一般为7天。

4安全措施

针对竖井施工，要坚持文明施工，严格井口管理制度，谨防井筒坠物，加强井筒施工管理，以防片帮脱裤事故发生；加强提升悬吊钢丝绳的定期检查，谨防断绳事故发生；搞好爆破施工管理，严格爆破警戒。认真开展“三工序”作业制，检查上工序，保证本工序，服务下工序，使工程全部处于良好受控状态，实现安全生产；施工现场的布置符合防火、防爆等规定和文明施工要求，现场道路平整、坚实，保持畅通，危险地点设置标识牌。

5结语

本施工项目开挖时段为2009年10月1日至2009年11月15日，竖井扩挖20h一个循环，循环进尺2.2m，月平均扩挖进尺70m/月，上池开挖时间为15天，施工措施合理，组织得当，仅用2个半月完成调压井施工。