越南松邦4水電站調(diào)壓井開挖施工措施研究

楊金玲

摘要：本文針對調(diào)壓井開挖三種方案的備選，提出了很好的解決方案。對同類工程有很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：調(diào)壓井;開挖; 施工措施

Abstract: This paper puts forward a good solution on the three selection scheme of surge shaft excavation, which provides reference for the similar projects.

Keywords: surge shaft; excavation; construction measures

中圖分類號: TV74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

1.概述

1.1 工程概況

松邦 4水電站調(diào)壓井位于水電站引水發(fā)電隧洞2#支洞和壓力鋼管段之間，井筒開挖深度117.7m。井筒開挖分為上下兩部分，上井筒深度34.5m(EL.188.0m-EL.222.5m),鎖口段開挖半徑10.9m、10.1m，其余部分開挖半徑9.1m；下井筒深度83.2m（EL188.0m-EL104.8m），開挖半徑2.5m。

1.2調(diào)壓井主要工程量

調(diào)壓井石方井挖11000 m3、支護(hù)（M300噴 砼10cm)4000 m2，錨 桿（φ25、φ32）1600m、B40網(wǎng)片4000 m2、M200R28混凝土73 m3和構(gòu)造鋼筋9t。

2.施工布置

2.1施工供風(fēng)

調(diào)壓井?dāng)U挖時(shí)，在井口附近布置2臺24m3空氣壓縮機(jī)，用D50鋼管接入井下，再接D50膠管、風(fēng)岔、D30膠管。

2.2 施工通風(fēng)

上井筒僅34.5m無需通風(fēng)，下井筒施工通風(fēng)計(jì)劃使用自然通風(fēng)，如自然風(fēng)速不滿足規(guī)范要求則采用軸流風(fēng)機(jī)壓風(fēng)，軸流風(fēng)機(jī)布置于EL222.5m平臺。

2.3施工用水

水箱：在就近溪溝采用漿砌石筑堰，用D50鋼管引水至EL222.5m 60m3水箱；再用D30塑料管將水引至工作面。如溪溝水流不足，則從廠房水箱抽水至調(diào)壓井水箱。

2.4施工排水

利用調(diào)壓井EL.222.5m平臺周圍已有的排水溝，井口周圍澆有鎖口圈梁，可以防止地表水溜入井內(nèi)。井內(nèi)隨機(jī)布置集水坑，利用排水管將井內(nèi)積水排出。

2.5施工用電

利用調(diào)壓井EL.222.5m平臺附近的T13變壓器為工作·面供電。并配備350KW柴油發(fā)電機(jī)以保障停電狀況下施工的正常進(jìn)行。

2.6 施工防火

在調(diào)壓井EL222.5m平臺和EL188.0m平臺各放置3瓶干粉滅火器用于施工防火。

2.7施工道路

2.7.1上通道

D6道路為調(diào)壓井施工的上通道，直接連接至調(diào)壓井EL.222.5m 平臺。

2.7.2下通道

D1道路通過開關(guān)站連接至2#支洞為調(diào)壓井施工的下通道，支洞為城門洞型，B×H＝4.5×6m，長299.6 m，i=8.5%,交于引水隧洞0+2919.74 m處，距調(diào)壓井118.1 m。

2.8提升設(shè)備與爬梯

2.8.1提升設(shè)備

井筒施工提升使用55噸履帶吊。下井筒施工提升設(shè)備由“門”字井架、吊籃、滑輪、卷揚(yáng)機(jī)組成；調(diào)壓井開挖至EL.188.0m時(shí)，封閉井口,安裝井架和吊籃。吊籃采購自國內(nèi)附帶滑輪組、限位器、防滑墜系統(tǒng)、卷揚(yáng)機(jī)及鋼纜繩。

2.8.2爬梯

行人爬梯采用φ20鋼筋L63*5角鐵制作，盡量利用系統(tǒng)錨桿固定在井壁上，如有必要增設(shè)2.0m長錨桿用以固定爬梯。護(hù)欄用φ16鋼筋焊制，單節(jié)長1.5m，在廠區(qū)綜合加工廠加工，15t載重汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場，吊機(jī)運(yùn)至工作面，電焊安裝。井壁每10.5m設(shè)置一個(gè)休息平臺。

2.8.3井口保護(hù)

上井筒開挖時(shí)，利用現(xiàn)有圈梁結(jié)合φ50腳手管在井口周圍形成護(hù)欄，護(hù)欄高1.5m。

下井筒開挖時(shí)，在井口用16#工字鋼,C20b槽鋼組成框架梁，上面鋪設(shè)波紋鋼板蓋住井口；井口周圍用φ50腳手管保護(hù)，護(hù)欄高度1.5m。

3.施工方法研究

3.1三種施工方法的比較

調(diào)壓井面貌：EL222.5-219.5m已經(jīng)開挖完成，鎖口混凝土完成，并完成井壁的噴砼支護(hù)，錨桿已完成70%。

2#支洞至與主洞交叉口，預(yù)計(jì)G5（153.1m，含與調(diào)壓井交叉位置18榀鋼拱架安裝）、G6（28.5m褲衩段）段開挖完成三個(gè)多月時(shí)間，計(jì)劃完成時(shí)間在2012年6月底完成。

方案1：在主洞G5、G6段打通之前采用正井開挖法開挖并完成反井鉆進(jìn)平臺布置。采用吊機(jī)吊挖機(jī)進(jìn)基坑出渣，吊機(jī)吊渣，自卸車運(yùn)輸。G5、G6段打通后，采用反井鉆機(jī)施工。

施工程序：(EL219.5-EL206m)18m大井開挖→反井鉆機(jī)布置→(EL206-104.3m)先導(dǎo)孔→導(dǎo)井（1.4m）→（EL206-188m）18m大井→(EL188-104.3m)5m小井

計(jì)劃完成時(shí)間：2012.03.25-2012. 05.31

方案2：整個(gè)上層大井均采用正井開挖法，采用吊機(jī)吊挖機(jī)進(jìn)基坑出渣，吊機(jī)吊渣，自卸車運(yùn)輸。大井開挖完成布置反井鉆機(jī)，采用反井鉆機(jī)施工。

施工程序：(EL219.5-EL188m)大井開挖→反井鉆機(jī)布置→(EL188-104.3m)先導(dǎo)孔→導(dǎo)井（1.4m）→(EL188-104.3m)5m小井

計(jì)劃完成時(shí)間：2012.03.25-2012. 10.13

方案3：不采用吊機(jī)出渣方式，在主洞G5、G6打通之前僅完成反井鉆機(jī)的布置，施工程序：(EL219.5-EL104.3m)先導(dǎo)孔→導(dǎo)井（1.4m）→(EL219.5-188)18m大井→(EL188-104.3m)5m小井

計(jì)劃完成時(shí)間：2012.06.01-2012. 12.28

調(diào)壓井方案的比選

方案1、2、3相同點(diǎn)：

（1）上井筒鎖口段施工至EL219.5m。

（2）返井鉆機(jī)溜渣井施工。

（3）上井筒正向擴(kuò)挖（如有）。

（4）下井筒正向擴(kuò)挖。

方案1、2、3不同點(diǎn)：

（1）方案1、2上井筒明挖(方案1明挖至隧洞貫通停止，方案2明挖至上井筒結(jié)束)。

（2）方案3待底部隧洞貫通后施工導(dǎo)井。

方案1,2與方案3相比增加了上井筒明挖施工其優(yōu)缺點(diǎn)為：

優(yōu)點(diǎn)為：

（1）節(jié)約調(diào)壓井工期。

（2）降低溜渣井堵井概率,.緩解2號支洞出渣壓力（明挖石渣將由上通道運(yùn)至4號棄渣場）。

（3）減少出渣運(yùn)距。

（4）作為調(diào)劑工作面可適當(dāng)減少施工人員

缺點(diǎn)為：

（1）增加吊機(jī)使用時(shí)間

（2）增加60履帶式挖機(jī)使用時(shí)間。

（3）方案1中反井鉆機(jī)施工期間60挖機(jī)閑置1個(gè)半月。

綜合以上方法的比較和幾位專業(yè)的討論，考慮到工期的緊迫性、施工雨季的影響等，最后確定采用上井筒盡量采用明挖的方式進(jìn)行開挖，其開挖深度與引水隧洞G5,6,7,8段貫通時(shí)間有關(guān)?，F(xiàn)假定開挖至EL200.0m，并安裝調(diào)試完反井鉆機(jī)時(shí)，引水隧洞G5,6,7,8段貫通，在采用方案3的方法施工。

3.2施工方法

3.2.1上井筒正向開挖

3.2.1.1 鎖口段施工

（1）豎井頂部3.0m鉆爆開挖，采用反鏟挖渣，15噸自卸車出渣至4號棄渣場，鎖口錨桿施工；

（2）采用組合鋼模板，D50鋼管腳手架、鋼管拱架施工，利用錨筋焊接拉條加固。

（3） 利用布置在3號棄渣場的CVC拌合系統(tǒng)拌制混凝土，攪拌車運(yùn)送混凝土入倉。

3.2.1.2 上井筒正向開挖

采用鉆爆法進(jìn)行開挖，根據(jù)每層的地質(zhì)情況制作爆破設(shè)計(jì)報(bào)監(jiān)理審批。爆破后用履帶吊吊反鏟及吊籠至開挖工作面，反鏟挖渣至吊籠，履帶吊將吊籠吊至EL222.5m平臺堆渣場。裝載機(jī)在堆渣場將石渣裝至15噸自卸車，出渣至4號棄渣場。

3.2.2導(dǎo)井開挖

3.2.2.1反井鉆機(jī)選型

根據(jù)本工程調(diào)壓井井筒開挖深度等，采用AT1500型反井鉆機(jī)，其基本參數(shù)與施工指標(biāo)見表2。

表2基本參數(shù)

3.2.2.2反井鉆機(jī)安裝與調(diào)試

（1）施工準(zhǔn)備

在調(diào)壓井EL200.0m平臺開挖反井鉆機(jī)基坑，并清理到完整巖石上后，澆筑混凝土，鋪設(shè)枕木和鋼軌。

（2）設(shè)備安裝與調(diào)試

吊裝反井鉆機(jī)，用測量儀器反復(fù)校正鉆機(jī)，使鉆孔方向精確對準(zhǔn)豎井中心線。

在調(diào)壓井EL200.0m平臺布置反井鉆機(jī)的液壓、電器、控制系統(tǒng)、鉆具等，并配備足夠的穩(wěn)定鉆桿。按照鉆機(jī)操制程序逐個(gè)調(diào)試系統(tǒng)，以保證設(shè)備正常運(yùn)行。

（3）循環(huán)液選擇

反井鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中，使用清水作為循環(huán)液。

3.2.3導(dǎo)孔鉆進(jìn)與孔斜控制

3.2.3.1導(dǎo)孔鉆進(jìn)

反井鉆機(jī)調(diào)試正常后，采用Φ250mm鉆頭，扶正器扶正鉆桿開孔。鉆進(jìn)1m后，測量孔斜偏差，滿足要求正常鉆進(jìn)，否則重新開孔。在鉆進(jìn)過程中對記錄分析，觀測反出巖屑情況，初步判斷地層巖性。導(dǎo)孔接近貫通時(shí)起，下平洞安排專人實(shí)行封閉管理，禁止人員、設(shè)備從井底通行。

3.2.3.2鉆孔孔斜控制

孔斜一旦產(chǎn)生, 糾正起來頗為困難,根據(jù)工程地質(zhì)和地質(zhì)界面的變化具體情況，采用以下措施預(yù)防和糾正孔斜。

（1）.開孔：開孔前必須校正鉆機(jī), 以保證開孔孔位和孔向；

（2）鉆進(jìn)過程控制：在鉆進(jìn)過程中，須時(shí)刻保證鉆桿、鉆頭與孔之間的同心度。

（3）加設(shè)穩(wěn)定鉆桿：鉆孔過程中鉆桿受鉆機(jī)的推力和重力作用容易發(fā)生彎曲，造成偏鉆，加設(shè)穩(wěn)定鉆桿是解決偏鉆的有效方法之一，一般鉆孔至2m時(shí)加一根，至5m加一根，然后每10m加一根。

（4）孔斜測量控制：導(dǎo)孔鉆進(jìn)過程中在保證測斜儀的精度同時(shí)，加大測斜頻率，以便早發(fā)現(xiàn)孔斜不能滿足要求時(shí)，及時(shí)得到處理，為后面工作順利打下基礎(chǔ)；鉆進(jìn)5.0ｍ～10.0m用測斜儀測一次頂角和方位角，如果出現(xiàn)孔斜現(xiàn)象，根據(jù)孔斜計(jì)算成果采取措施糾正，如重新支墊鉆機(jī)、改變鉆進(jìn)壓力等方法加以糾正。

（5）鉆孔速度控制：導(dǎo)孔鉆進(jìn)太快容易發(fā)生偏鉆，過慢功效太低，工期太長。一般開孔后30m按3～9m/d控制；30～80m按9～30m/d控制；80m以后按30～40m/d控制。

（6）鉆壓和轉(zhuǎn)速控制：鉆壓、轉(zhuǎn)速控制見表3。

3.2.4不良地層穿越辦法

在導(dǎo)孔鉆進(jìn)過程中，應(yīng)對破碎帶、泥巖等地層進(jìn)行必要的處理，根據(jù)鉆進(jìn)過程觀察，導(dǎo)孔鉆到這些地層時(shí)，加大循環(huán)水量，將斷層中泥質(zhì)沖洗較干凈后，提鉆進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。灌漿處理時(shí)水泥漿由稀到濃逐漸加大稠度。使其達(dá)到一定的擴(kuò)散范圍。然后重新鉆進(jìn)導(dǎo)孔，當(dāng)通過大部影響帶后，再將鉆具提出，用稀漿進(jìn)行全孔灌漿，主要是增強(qiáng)地層穩(wěn)定性和封堵部分地層涌水，然后繼續(xù)鉆進(jìn)，直到和下平洞貫通。

3.2.5擴(kuò)孔與出渣

（1）擴(kuò)孔：采用裝載機(jī)端運(yùn)1500mm擴(kuò)孔鉆頭，在引水隧洞用千斤調(diào)整連接鉆桿，使鉆桿對準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆頭中心，然后下鉆對接。供水系統(tǒng)開始注水，慢速上提鉆頭。直到滾刀開始接觸巖石，然后停止上提。用最低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并慢慢提升鉆頭，以保證鉆頭滾刀不受過大的沖擊而損壞。給進(jìn)一些停下，等刀齒把凸出的巖石破碎掉，再繼續(xù)給進(jìn)。開始擴(kuò)孔時(shí)，下邊要有人觀察，將情況及時(shí)通知操作人員，等鉆頭全部均勻接觸巖石，才能正常擴(kuò)孔。在擴(kuò)孔過程中。當(dāng)巖石硬度較大，可適當(dāng)增加鉆壓，反之可以減少鉆壓。擴(kuò)孔過程，拆下的鉆桿要進(jìn)行清理，上油帶好保護(hù)帽。當(dāng)鉆頭距基礎(chǔ)2.5m時(shí)，要降低鉆壓慢速擴(kuò)孔，并且認(rèn)真觀察基礎(chǔ)周圍是否有異?，F(xiàn)象，如果有必要及時(shí)采取措施處理。慢慢擴(kuò)孔，直至鉆頭露出地面，懸掛鉆頭，拆移鉆機(jī)。

（2）出渣：在下平洞用裝載機(jī)裝渣，自卸汽車運(yùn)至渣場。擴(kuò)孔時(shí)必須及時(shí)出渣，防止堵孔。

3.2.6豎井?dāng)U挖

3.2.6.1豎井?dāng)U挖措施

（1）初擬爆破參數(shù)

豎井?dāng)U挖采用光面爆破，梯段高度1.2～1.5m。光爆層厚度50cm，光爆孔間距40～50cm，孔深1.5～1.6m，孔徑45mm，線裝藥量75～200g/m，間隔不偶合裝藥。輔助孔間排50～55cm，單位耗藥量1.2～1.7kg/m3。

（2）爆破效果要求

殘留炮孔痕跡，應(yīng)在開挖輪廓面上均勻分布。相鄰兩孔間的巖面平整，孔壁不應(yīng)有明顯的爆震裂隙；相鄰兩茬炮之間的臺階或預(yù)裂爆破孔的最大外斜值，不應(yīng)大于20cm。為了有利于擴(kuò)挖卸渣，防止堵井事故發(fā)生，爆渣塊度要小于導(dǎo)井直徑的1/3。

（3）測量放線

采用鉛垂儀和鋼尺進(jìn)行測量，每排炮后投放豎井中心線，鋼卷尺測放周邊線，紅漆標(biāo)注炮孔位置。

（4）鉆孔作業(yè)

采用YT28手風(fēng)鉆鉆孔，要求井壁平整，每排炮按“平、直、齊”的要求進(jìn)行檢查；周邊孔的外偏角控制在鉆機(jī)所能達(dá)到的最小角度。

（5）裝藥、起爆

裝藥前用高壓風(fēng)沖掃炮孔，炮孔檢查合格后，進(jìn)行裝藥。光爆孔用導(dǎo)爆索、小藥卷間隔不耦合裝藥，掏槽孔、輔助孔采用導(dǎo)爆管雷管裝藥，裝藥密實(shí)，堵塞良好。裝藥結(jié)束、復(fù)核檢查，確認(rèn)無誤，連接電雷管，撤離人員和設(shè)備，在井口用發(fā)爆器起爆。調(diào)壓井上部巖石完整性和穩(wěn)定性較差，擴(kuò)挖時(shí)要采取短進(jìn)尺，弱爆破，及時(shí)采取支護(hù)措施，確保施工安全

（6）安全處理

井下爆破后，通風(fēng)散煙結(jié)束，第一下井人員先進(jìn)行檢查并清除井壁上殘留的危石及碎塊，確認(rèn)安全的情況下，后續(xù)人員下井作業(yè)；在施工過程中，經(jīng)常檢查井壁圍巖穩(wěn)定情況，清撬可能塌落的松動巖塊。

（7）出渣及清底

施工人員先站在吊籃上用鋤頭扒渣，清理出作業(yè)平臺時(shí)，在導(dǎo)井口上放置安全格板，方可離開吊盤，格板在下一次爆破前拆除，提升到地面或放置在吊籃上。

導(dǎo)井格板為型鋼和鋼板混合結(jié)構(gòu)，格板在保留巖體上的搭設(shè)長度不小于30cm；作業(yè)時(shí)經(jīng)常檢查格板是否移位；

調(diào)壓井?dāng)U挖利用導(dǎo)井做為臨空面，部分石渣沿導(dǎo)井落到下平洞，剩余部分利用挖機(jī)或人工卸渣。下平洞必須及時(shí)出碴，以防導(dǎo)井堵塞。

3.2.6.2防止導(dǎo)井堵塞措施

（1）豎井?dāng)U挖時(shí)，減小炮孔深度、間距、排距，適當(dāng)加大爆破藥量，控制爆破石碴塊度，使其小于導(dǎo)井直徑的1/3；

（2）豎井?dāng)U挖時(shí)，采用多段位導(dǎo)爆管雷管，孔內(nèi)延時(shí)爆破，加大各段雷管起爆間隔時(shí)間；

（3）及時(shí)裝運(yùn)井下石碴，下平洞堆碴不得超過洞頂高度。

（4）導(dǎo)井一旦堵塞，處理難度較大，最常用和最有效的辦法是：向?qū)Ь罅孔⑺?，使爆碴充分濕潤，先將粉碴和小碴沖落，架空大塊石碴，減小巖塊與巖塊間、巖塊與井壁間摩擦，依靠重力使其自由下落而疏通。

4.結(jié)語

通過越南松邦4水電站調(diào)壓豎井的開挖施工，筆者認(rèn)為：在施工中我們大都按照理論的施工技術(shù)方案和個(gè)人所具有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工，豎井開挖施工過程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的施工方法，這是非常重要的。（1）對于復(fù)雜地質(zhì)條件的大斷面豎井開挖，必須作好井口的處理工作。在豎井的開挖中切忌一開始就搶進(jìn)度，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整施工進(jìn)度，從抓施工組織與管理上搶進(jìn)度。（2）對于軟質(zhì)破碎巖層、地質(zhì)條件較差的情況，應(yīng)在豎井開挖前進(jìn)行地基的基礎(chǔ)處理。采取固結(jié)灌漿增強(qiáng)巖體的密實(shí)性、整體性，提高巖體的力學(xué)性能，為豎井開挖創(chuàng)造良好安全的施工條件，確保工程的施工安全，加快施工進(jìn)度，提高工效。參考文獻(xiàn)：1.《水利水電施工手冊》（地基于基礎(chǔ)工程）??中國電力出版社，2004年 2.《現(xiàn)代水利水電工程爆破》 張正宇，中國水利電力出版社2003年

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