鍋浪蹺水電站引水隧洞取水口閘門豎井開挖和支護方案概述

中國水利水電第七工程局有限公司三分局 四川 成都 611730

正文：

1 工程概況

天全鍋浪蹺水電站系青衣江一級支流天全河梯級開發(fā)中的龍頭水庫，位于四川省雅安市天全縣紫石鄉(xiāng)境內(nèi)，距縣城37km。大壩壩頂高程▽1283.3m， 最大壩高186.3m，上游壩坡1：1.4，下游壩坡采用“上緩下陡”的型式1:1.4～1:1.5，壩頂總寬度12m。

引水隧洞取水口閘門豎井位于引水隧洞取口下游側(cè)約60m部位，閘門井頂部平臺▽1270.8m，底部▽1205.5m，閘門井總開挖高度65.3m，矩形斷面，開挖尺寸14.2m×10.9m。井下部平洞開挖支護已經(jīng)全部完成，平洞斷面尺寸8m×8m。

2、閘門豎井施工特點

（1）豎井圍巖為Ⅳ、Ⅴ類，巖體結(jié)構(gòu)（強風化～弱風化）以碎裂結(jié)構(gòu)為主，其次為鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，巖體完整性差。

（2）安全問題突出，施工人員遭遭受塌方、爆破、物體打擊等傷害。

（3）施工場地狹窄，不具備汽車吊作業(yè)條件，垂直起重設(shè)備龍門吊和建筑塔機均無法安裝和使用。

3、閘門豎井支護設(shè)計

（1）▽1270.8m～▽1260m范圍

臨時支護采用鋼筋混凝土固壁，混凝土強度等級C25，厚度50cm，雙層主鋼筋Φ22，＠20cm×20cm，分布筋Φ16，＠20cm×20cm；普通砂漿錨桿，規(guī)格Φ25、L=900cm，＠150cm×150cm外露30cm。

（2）▽1260.0m～1205.5m范圍

采用型鋼拱架和錨噴聯(lián)合支護，型鋼采用I20b工字鋼，間距150cm；普通砂漿錨桿，規(guī)格Φ25、L=4.5m，＠150cm×150cm外露30cm，與工字鋼進行焊接；鋼筋網(wǎng)Φ8.0@20cm×20cm，16cm厚C25噴射混凝土。

上述支護參數(shù)可以根據(jù)現(xiàn)場開挖揭示的地質(zhì)情況進行適當調(diào)整。

4、施工布置

供風采用2臺20m3空壓機供風，供風主管采用φ159鋼管，φ50軟管接至工作面。施工用水：采用M7.5漿砌石砌筑15m3水池，增加泵抽水至工作面。采用630kVA變壓器供電。

5、導孔施工

采用LM-250型反井鉆機，導孔由上往下鉆進，直徑φ250mm。導孔形成后由下向上反提形成φ1400mm導井。導孔施工工藝流程圖詳見圖1。

5.1 施工準備

（1）基礎(chǔ)澆筑：根據(jù)反井鉆機開挖結(jié)構(gòu)尺寸，在施工期間豎井中心位置進行基礎(chǔ)混凝土澆筑，混凝土結(jié)構(gòu)為3.5 m（長）×3.5m（寬）×1.5m（高），強度C25,鋼筋網(wǎng)片規(guī)格Φ22，@20cm×20cm鋼筋網(wǎng)（上下各一層，鋼筋保護層厚度5cm）。鉆機基礎(chǔ)直接影響到反井施工的偏差，關(guān)系著導井施工的成敗，所以基礎(chǔ)施工非常關(guān)鍵。

（2）基礎(chǔ)施工的要求：

對表面的平整度要求需要達到3mm左右，混泥土在澆筑的過程中必須要在堅固性比較強的巖石上，如果在澆筑之前巖石上有松動的小石塊則需要把松動的小石塊進行清理，通?；炷嗤翝仓暮穸炔荒苄∮?.5嗎，在主機部分需要配置兩層鋼筋，導孔周圍1.6m之內(nèi)不能配備鋼筋，同時要避開擴孔的部分。蓄水池以及抽水池的深度要達到1.5m，還需再中間部分設(shè)置隔離墻，在遠端部位設(shè)置流口。在底部周圍用砂漿進行抹面保證底部的平整。

5.2 施工程序

施工準備工作結(jié)束后，鉆機安裝就位，調(diào)試正常，首先進行導孔施工，施工程序如下圖1：

圖1 導孔施工工藝流程圖

5.3 施工方法

（1）導孔鉆進的原理：在導孔鉆進的過程中需要兩臺直流電動機來增加回轉(zhuǎn)動力，鉆桿的轉(zhuǎn)動需要利用驅(qū)動變速箱來帶動，與此同時在利用油缸進行推進，加大鉆頭對巖土的擠壓以至巖土破碎，被擠碎的巖土被歲鉆桿進來的水稀釋之后從井口部位排出。

（2）導孔鉆進中的關(guān)鍵技術(shù)問題

在反井鉆施工的過程中導孔鉆在使用時是很重要的，在反井施工中占據(jù)著比較重要的部分，在進行中會有卡鉆的現(xiàn)象，此現(xiàn)象對于反井工程來講起著關(guān)鍵性的作用，決定著工程的成敗。除此之外導致導井造孔失敗的原因還有很多，例如：地段的不良以及精度的失控，所以在導空施工中要解決的問題有以下幾點：

①偏差控制措施及孔偏精細量測技術(shù)；

②滲水量極大的不良地質(zhì)段的深孔灌漿措施。

（3）反井鉆機鉆進導孔鉆具布置

①開孔時，鉆具布置如下：導孔鉆孔+異型接頭+穩(wěn)定鉆桿，之后提桿，調(diào)整鉆具布置為：

導孔鉆頭+異型接頭+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（1）+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（3）+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（5）+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（7）+普通鉆桿（9）+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（11），剩余以此類推。

②正常鉆進的鉆具布置如下：

導孔鉆頭+異型接頭+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（1）+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（3）+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（5）+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（10）+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（25）+穩(wěn)定鉆桿（1）+普通鉆桿（16）。

5.4 導孔施工技術(shù)要點

通常情況下，導孔鉆進鉆速高于開孔鉆速，并且應將動力頭出軸鉆速調(diào)整為高速，鉆進過程中操作技術(shù)要點：

1）根據(jù)巖石地質(zhì)調(diào)整合理的鉆壓和轉(zhuǎn)速，鉆進速度必須均勻，切忌忽快忽慢。

2）密切觀察孔內(nèi)的返漿量，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施。

3）導孔鉆進返出的巖渣應及時清理，防止巖渣流入泥漿池。

4）一個鉆桿完成后，須等孔內(nèi)的巖屑全部排出后，才能停泵接卸鉆桿。

5）控制好鉆壓，通常情況下，低鉆壓適合使用在地質(zhì)比較松軟的區(qū)域以及過渡底層等，而高鉆壓適合使用在硬巖區(qū)域以及穩(wěn)定底層，鉆壓和鉆速要根據(jù)巖層的具體情況來進行調(diào)整，倒是還是要保持勻速，不能時高時低，鉆孔過程中如果發(fā)現(xiàn)鉆桿在孔內(nèi)轉(zhuǎn)動的比較的困難，則可能會遇到巖土裂縫或者是巖層坍塌的情況，在這種狀況下需要把鉆孔工具旋轉(zhuǎn)到另一個邊，然后再慢慢的勻速下掃。

6）施工過程中設(shè)置備用電源，停電后，依然保證施工的正常進行。

6、導井施工

6.1 施工程序

導井施工依然采用LM-250鉆機，導孔形成后由下向上反提形成φ1400mm導井。導孔施工工藝流程圖詳見圖2。

圖2 導井施工工藝流程

6.2 導井施工方法

導孔施工完成后在下部隧洞拆掉導孔鉆頭，連接好擴孔刀盤，開始自下而上的提拉擴孔，導井直徑為1400mm。

（1）擴孔施工

在進行擴孔施工中，為了防止孔壁出現(xiàn)坍塌的狀況，以至于鉆孔工具被堵在導孔內(nèi)，要很穩(wěn)的把導孔內(nèi)鉆孔工具取出來，只保留擴孔鉆頭上半部分或者是兩根穩(wěn)定的鉆具

1）調(diào)節(jié)動力水龍頭出軸鉆速為預定值，即低鉆速。

2）在擴孔鉆頭鋼接觸巖石時，因巖石表面不平整，為防止擴孔鉆頭劇烈晃動而損壞刀具，應采用低鉆壓、低鉆速，待擴孔鉆頭全部入孔后，方可進行加壓正常鉆進。

3）擴孔鉆壓的大小是根據(jù)底層的具體情況及鉆井的深度而定的，從刀具的使用壽命來說，一般不宜超過300KN。

4）在擴孔鉆的過程中如果有發(fā)現(xiàn)排渣不順暢，同時伴隨著劇烈的搖晃，鉆壓忽高忽低，沒辦法繼續(xù)前進時則有可能時由于有比較大的石塊落在刀具上擠壓所致，此時將刀具下放一定距離，多次高速旋轉(zhuǎn)，將塊石甩掉，若無效果時，把鉆頭下放到底進行處理。

5）正常擴孔時，必須及時將巖渣清除運走，下孔口不能堵塞。

6）擴孔鉆進時，時刻觀察冷卻水的供給情況，不允許打干孔，防止損傷鉆頭。

7）在較為平常的打孔過程中要根據(jù)孔的尺度以及導孔中的資料數(shù)據(jù)來對鉆壓的大小進行有效的調(diào)整人，在比較軟的巖石中要使用低壓鉆，硬度比較高的巖石中要使用高壓鉆，當出現(xiàn)卡鉆的時候要把鉆壓調(diào)低，在將要擴透礦時需要把鉆壓和扭矩降低，一直到擴孔鉆頭出現(xiàn)。

7 閘門井擴挖

導井完成后即可進行閘門豎井擴挖施工，豎井分為左右半幅開挖，其中左半幅65.40㎡，右半幅89.8㎡，兩個工作面依次交替開挖和支護。爆破造孔均采用YT-28手風鉆，周邊孔0.4m間距，主爆孔間距0.6～0.9m，孔深1.5m。

鉆孔、裝藥、爆破并通風散煙，確認安全后，人工配合小反鏟甩渣，導井溜渣，底部平洞用3m3裝載機配合15t自卸汽車出渣，并及時進行支護施工。

主要爆破參數(shù)如下表所示：

表1 閘門豎井典型斷面開挖爆破設(shè)計參數(shù)表

8 結(jié)束語

鍋浪蹺水電站引水隧洞取水口閘門豎井開挖支護目前已經(jīng)完成約30.0m，實施效果良好。