羅洲壩水電站工程引水隧洞開挖設(shè)計(jì)

王佳奎，鄭希娟

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長春 130021）

1 工程概況

羅州壩水電站工程引水隧洞全長325.229 m，由上平段、豎井段、下平段組成。閘門井后為長度10 m的漸變段，進(jìn)口處為6.5 m×7.3 m（寬×高）矩形斷面，末端漸變?yōu)榘霃綖?.65 m圓型斷面。漸變段末端至引水隧洞豎井上彎段起點(diǎn)為上平段，長度19.10 m，中心線高程為250.35 m。上平洞與下平洞采用半徑為3.15 m圓形豎井連接，豎井段長度（含上、下彎段）91.02 m，高度73.90 m，上、下彎段轉(zhuǎn)彎半徑均為15.0 m，轉(zhuǎn)彎角度均為90°。豎井下彎段末端至廠房蝸殼進(jìn)口為下平段，長205.109 m，中心線高程為175.70 m。平洞石方洞挖7 190 m3，豎井石方井挖2 840 m3。

2 施工布置

棄渣料堆存地為上壩公路下游與2號(hào)公路相接處附近，棄渣容量400 000 m3。

引水隧洞上平洞開挖石渣主要運(yùn)輸?shù)缆窞椋孩裉?hào)施工支洞→232公路→2號(hào)公路→棄渣場。引水隧洞下平洞及豎井段開挖石渣運(yùn)輸通道：Ⅱ號(hào)施工支洞→原2號(hào)施工支洞→2號(hào)公路→棄渣場。

3 引水隧洞開挖設(shè)計(jì)

3.1 施工程序

引水隧洞開挖工程施工程序，施工準(zhǔn)備→Ⅱ號(hào)施工支洞開挖完成→引水隧洞下平洞開挖施工；施工準(zhǔn)備→Ⅰ號(hào)施工支洞開挖完成→引水隧洞上平段開挖施工→引水隧洞豎井段導(dǎo)井開挖→引水隧洞豎井段擴(kuò)挖。

3.2 施工方法

根據(jù)施工布置，引水隧洞與外界連通有兩條施工通道，即布置在引水隧洞上平段的Ⅰ號(hào)施工支洞和布置在引水隧洞下平段的Ⅱ號(hào)施工支洞。引水隧洞施工可根據(jù)施工支洞開挖完成情況，及時(shí)進(jìn)行引水隧洞上平段及引水隧洞下平段開挖施工，由于引水隧洞斷面較小，為保證開挖設(shè)計(jì)邊線的平整度及工期要求，采用全斷面一次開挖，中間掏槽，周邊光面爆破。鉆孔采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔，水平掘進(jìn)。待引水隧洞上平洞段施工滿足反井鉆機(jī)施工工作面要求后，采用反井法進(jìn)行引水隧洞豎井段開挖施工。豎井開挖采用LM-200反井鉆機(jī)進(jìn)行導(dǎo)井開挖，導(dǎo)井直徑1.4 m，開挖完成后進(jìn)行豎井段擴(kuò)挖施工，擴(kuò)挖采用人工持手風(fēng)鉆鉆孔，由上至下以導(dǎo)井為臨空面梯段爆破，梯段高度3.5 m，循環(huán)進(jìn)尺約3 m。開挖石渣采用3.0 m3裝載機(jī)配20t自卸汽車出渣。

3.2.1 引水隧洞上、下平段開挖施工

引水隧洞上平段由漸變段和直管段組成，漸變段為方形斷面漸變?yōu)閳A形斷面，長度10 m，直洞段為半徑3.15 m圓形斷面，長度20 m。根據(jù)施工布置由Ⅰ號(hào)施工支洞進(jìn)入引水隧洞上平段施工，開挖方向由直洞段向漸變段掘進(jìn)，與閘門豎井連通，以利于閘門豎井開挖施工，同時(shí)滿足引水隧洞上平段的自然通風(fēng)需要。

引水隧洞下平段開挖由4個(gè)直洞段、2個(gè)轉(zhuǎn)彎段及2個(gè)漸縮段組成，均為圓形斷面，最大開挖直徑6.3 m，最小開挖直徑5.2 m。

平洞段開挖采用全斷面一次開挖，中間掏槽，周邊光面爆破。YT-28手風(fēng)鉆鉆孔，鉆孔深度3.3 m，循環(huán)進(jìn)尺3 m，孔徑42 cm，32 mm乳化炸藥，周邊光爆孔采用25 mm乳化炸藥。采用1 m3液壓反鏟扒渣，出渣采用3 m3裝載機(jī)裝20 t自卸車運(yùn)至渣場。

3.2.2 引水隧洞上彎段及下彎段開挖施工

引水洞上、下彎段開挖分兩部分進(jìn)行，與上、下平洞段相接部位同平洞段一起施工，與豎井段相接部分同豎井段一起施工，與上、下平段一起施工的彎段采用鉆爆法開挖，采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔，周邊光面爆破，非電毫秒雷管微差起爆網(wǎng)絡(luò)，出渣采用3 m3裝載機(jī)配20 t自卸汽車進(jìn)行，與豎井一起施工的彎段采用先反井鉆機(jī)鉆設(shè)導(dǎo)井，再自上而下擴(kuò)挖成型的施工方法，擴(kuò)挖鉆孔采用手風(fēng)鉆，周邊光面爆破，非電毫秒雷管微差起爆網(wǎng)絡(luò)，在井底采用3 m3裝載機(jī)配20 t自卸汽車出渣。

3.2.3 引水隧洞豎井開挖施工

豎井的開挖先采用LM-200型反井鉆機(jī)開挖導(dǎo)井，然后采用YT-28手風(fēng)鉆擴(kuò)挖的施工方法進(jìn)行開挖。反井鉆機(jī)布置于引水隧洞上彎段開挖平臺(tái)上。

1）?1.4 m導(dǎo)井鉆設(shè)。導(dǎo)井施工包括施工準(zhǔn)備、反井鉆機(jī)就位、導(dǎo)孔鉆進(jìn)、導(dǎo)井鉆進(jìn)等幾個(gè)步驟，導(dǎo)井施工程序：鉆井作業(yè)施工平臺(tái)施工→反井鉆機(jī)基礎(chǔ)及循環(huán)水池的施工→安裝液壓系統(tǒng)冷卻循環(huán)水箱→安裝反井鉆機(jī)并進(jìn)行調(diào)試→由上往下鉆進(jìn)?216 mm導(dǎo)孔→導(dǎo)孔貫通后，拆除導(dǎo)孔鉆頭，安裝?1.4 m擴(kuò)孔鉆頭，由下往上進(jìn)行擴(kuò)孔施工→拆除反井鉆機(jī)。

豎井段開挖采用LM-200型反井鉆機(jī)進(jìn)行導(dǎo)井開挖施工。首先鉆設(shè)直徑為216 mm的導(dǎo)孔，導(dǎo)孔采用導(dǎo)向儀控制孔向并及時(shí)糾偏，導(dǎo)孔貫通后，在豎井下部安裝?1.4 m的擴(kuò)孔鉆頭，從下至上對導(dǎo)孔進(jìn)行擴(kuò)挖成直徑為1.4 m的導(dǎo)井，導(dǎo)井開挖渣料在引水隧洞下平段內(nèi)采用3.0 m3側(cè)卸裝載機(jī)裝20 t自卸車出渣。

2）全斷面擴(kuò)挖施工。在豎井段導(dǎo)井開挖完成后，進(jìn)行全斷面擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)尺寸。全斷面擴(kuò)挖采用自上而下“一排炮、一支護(hù)”的施工方法進(jìn)行施工，上一循環(huán)支護(hù)結(jié)束后再進(jìn)行下一循環(huán)的開挖，并及時(shí)進(jìn)行鎖口支護(hù)施工。豎井全斷面擴(kuò)挖采用人工持手風(fēng)鉆鉆孔，崩落孔采用?32藥卷連續(xù)裝藥，最外側(cè)一圈炮孔采用?25藥卷連續(xù)裝藥減弱爆破，孔口用砂袋堵塞嚴(yán)實(shí)，起爆分段由內(nèi)向外依次爆破。Ⅱ類圍巖開挖鉆孔深度為2.0 m，預(yù)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺1.8 m。開挖施工中，井口開挖采用短進(jìn)尺，控制鉆孔深度不超過1.5 m，減少藥量，周邊孔線裝藥密度不超過200 g/m。人工扒渣通過溜渣井溜渣至下平段，3.0 m3裝載機(jī)配20 t自卸汽車在下平段裝渣。豎井?dāng)U挖施工的所有設(shè)備、材料由卷揚(yáng)機(jī)牽引吊籠下至工作面。

4 施工進(jìn)度安排及施工設(shè)備配置

4.1 施工進(jìn)度安排

引水隧洞開挖支護(hù)工期見表1

表1 引水隧洞開挖支護(hù)工期計(jì)劃表

根據(jù)引水隧洞開挖支護(hù)工期安排，石方開挖高峰期為引水隧洞下平段開挖。石方開挖高峰期強(qiáng)度為2 800 m3/月。

4.2 施工設(shè)備配置

按照引水隧洞開挖高峰期強(qiáng)度2 800 m3/月計(jì)算，施工機(jī)械設(shè)備配置見表2。

表2 主要設(shè)備表

5 結(jié)語

文中重點(diǎn)介紹了羅洲壩水電站引水隧洞的開挖設(shè)計(jì)，包括施工通道布置、施工程序、施工方法、施工進(jìn)度安排及施工設(shè)備的選型，為地下工程隧洞開挖施工設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。