绩溪抽水蓄能电站引水斜井全断面扩挖施工技术研究与实施张玉祥

绩溪抽水蓄能电站引水斜井全断面扩挖施工技术研究与实施张玉祥

张玉祥

中国葛洲坝集团第六工程有限公司云南昆明650200

摘要：绩溪抽水蓄能电站引水斜井全断面扩挖施工技术的实施过程中，对爆破施工、整体提升系统核验、平台布置等方面技术要求较高，在全断面扩挖过程中运用多种技术措施，为后期支护与压力钢管安装提供保证。

关键词：引水斜井；全断面扩挖；技术研究

一、概述

绩溪抽水蓄能电站由三条引水隧洞平行布置，上、下部通过施工支洞将其连接。引水隧洞斜井轴线长度413.194m，斜井轴线与水平线夹角55°，爬罐反导井开挖尺寸2.4m×2.8m，斜井全断面扩挖为马蹄形断面。引水斜井前期均为爬罐从下至上开挖反导井，后期从上至下进行全断面扩挖。

二、引水斜井开挖施工

1、施工方法

斜井扩挖施工；斜井反导井全部由爬罐施工，反导井为2.4m×2.8m矩形断面。斜井扩挖工作在导井开挖完成后自上而下进行，采用的主要方法为：布置一台10T双筒卷扬机和一台8T双筒卷扬机分别牵引支护台车和载人运料小车上下运行于斜井之间，扩挖采用人工钻孔爆破，开挖面采用光面爆破开挖，钻孔采用人工YT28气腿钻，钻孔直径为42mm。

2、施工总程序

下斜井扩挖施工程序：施工准备→卷扬机布置→测量放样→上弯段及前20m斜直段扩挖→轨道安装→扩挖支护台车就位→卷扬机牵引系统安装→载人运料小车安装→钢支架平台安装→斜井扩挖支护施工循环→斜井扩挖验收→扩挖台车及卷扬系统拆除。

3、斜井全断面扩挖施工前期准备

（1）斜井初始段开挖

斜井的初始段为30m范围内的上弯段和部分斜直段，实际距离可根据现场爆破影响距离调整，初始段开挖完成后即可进行轨道和台车的安装。

斜井初始段开挖时采用钢筋网片封闭导井口，单块网片结构为1m宽，3m长。网格采用ø8@10×10cm钢筋铺设，井口共设置3块网片，单块网片重56.5kg，封闭网片总重169.5kg。

斜井初始段扩挖通过设置的爬梯上下交通，每次爆破时距掌子面附近3~5m范围内采用活动挂式爬梯，便于爆破时拆除及下次利用。

（2）斜井扩挖辅助设施施工

斜井扩挖辅助设施包括：轨道安装、扩挖支护台车、载人运料小车、钢支架平台、卷扬机牵引系统、钢筋格栅盖板等项目。

（3）扩挖支护台车和载人运料小车

a、扩挖支护台车

扩挖支护台车最大尺寸为长4.836m×宽4.6m×高4.662m，采用16#工字钢作为骨架，3mm厚花纹钢板作为面层，面层四周采用Ø48钢管做成1.2m高的护栏进行防护，栏杆立柱间距1.2m，水平横杆间距0.6m，四周栏杆底部设30cm高踢脚板。支护台车为整体焊接制作，平台载重不大于2.5T。

台车平台承重：台车面层结构自重2.0t，负重2.5t（锚喷支护作业人员6人，总重按0.5t计算，6台手风钻及相应配件总重0.4t，喷砼机重0.6kg，施工材料及其他可能增加荷载按1.0t考虑），总荷载4.5t。

b、载人运料小车

载人运料小车最大尺寸为长2.9m×宽1.6m×高2.68m，采用［100mm槽钢作为骨架，5mm厚钢板焊制箱体，小车为整体焊接制作，运输总重量不大于1.5T。

（4）提升卷扬系统布置

扩挖支护台车和运料小车提升系统由钢支架、轨道、1台10t双筒卷扬机和1台8t双筒卷扬机、导向轮、钢丝绳、托辊、托轮及相应的运行开关控制系统构成。

（5）钢支架平台

钢支架平台采用工字钢和槽钢焊制，面层铺5cm后木枋，布置在斜井上弯段，主要为卷扬机操作、作业人员上下小车、材料设备装卸提供场所，上弯段曲率半径小坡度大，不利于材料、设备及人员上下小车，另外上弯段的人员、杂物、碎石等易掉落井内，设置监测平台即可提供便利施工条件又可防止掉落斜井内物体伤人，同时作为观测使用。

（6）轨道布置

斜井扩挖支护台车与后期压力钢管运输安装小车共用同一轨道，轨距2.6m，轨道采用Ⅰ20a工字钢。

4、斜井全断面扩挖施工

为防止溜渣井堵塞，扩挖循环进尺应控制在2.5~3.0m。钻爆参数依据本工程的地质条件和工程特点，结合以往类似工程的施工经验进行选定。单循环进尺暂定为2.5m，设计边线采用光面爆破。以导井作为临空面，主爆孔的布置考虑爆破抛掷效果尽量朝向导井。

（1）准备工作

a、围岩的危石已进行了处理；

b、上弯段支护完成；

c、供水、供风、供电线路延伸到工作面附近。

（2）爆破钻孔作业

钻孔作业采用支护台车将人员和设备运至作业面，延伸轨道2.5~3.0m，台车行驶至开挖掌子面上方，同时封盖导井口，人工进行钻孔。

手风钻一般采用YT28型，使用钻架台车作为作业平台。由于手风钻轻便小巧，人工钻头定位十分容易。造孔的一般技术要求为：

a、钻孔要求“平、直、齐”，周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围的孔位偏差不应大于5cm，其他炮孔孔位的偏差不得大于10cm。

b、炮孔的底孔应落在爆破图规定的平面上，炮孔孔径应符合报监理工程师批准的钻爆设计要求，手风钻孔径为42mm。

c、为保证爆破质量和爆破效果，钻孔角度严格按爆破设计图，保证钻孔方向符合爆破要求。

（3）装药、联网、起爆

斜井的施工装药及联网方式同其它隧洞施工的方式，爆破器材选用乳化炸药、非电雷管起爆、排间微差爆破。

（4）通风排烟

在爆破作业完成后主要靠自然通风排烟，同时利用之前上下支洞支洞已经布置的通风机加强排风。

5、斜井扩挖堵井预防处理措施

（1）堵井原因分析

下斜井扩挖溜渣井最小断面为2.4m×2.8m，堵井的几率虽小但发生堵井的现象仍然存在，主要有4种：

a、溜渣导井断面太小，溜渣时容易堵井。

b、现场施工过程中未严格按爆破设计执行，或者爆破参数设计不合理，爆破形成超径石造成堵井。

c、溜渣井中间某段地质条件差，爆破和溜渣过程中塌方造成堵井。

d、竖井下部集渣区空间太小或出渣不及时，堆渣积压密实造成堵井。

（2）堵井预防措施

根据斜井堵井的原因，可采取以下措施预：

a、防止堵井，必须严格按照设计的爆破参数执行，要控制好爆破钻孔的间排距，增加各段位延迟时间，降低堵井几率。合理布置炮孔密度，离溜渣导井边缘越近，炮孔间距应越小，合理装药，炮孔间排距控制不大于60cm，控制爆破后最大石渣块度不大于井径的1/3。

b、用非电半秒延期雷管合理分段延期爆破，并加大各段雷管起爆间隔时间，避免爆破后石渣集中挤压堵井。

c、导井下口堆渣距井口距离小于2m时应及时出渣，避免堆渣堵井。

d、人工在井内扒渣时，注意观察导井内风向及气流情况，防止堵井后继续下渣，致使导井全部堵死，无法处理。

e、对下部集渣区集渣及时清理，避免堆渣密实造成堵井。

三、结束语

1、本工程开挖中，在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过加强通风，保证洞内空气质量、撒水防尘，减少周围环境破坏等技术，最大限度节约资源，实现四节一环保。

2、引水斜井全断面扩挖过程中，应用多项先进技术，克服斜井坡度大、排烟除尘难度大、提升系统布置空间小、轨道布置不平整等不利因素，值得在更多的类似工程中推广运用。

参考文献：

[1]水工建筑物地下工程开挖施工技术规范（DL/T5099-2011）

[2]钢结构焊接规范（GB50661-2011）

[3]水利水电工程爆破施工技术规范（DL/T5135-2013）

[4]水利水电工程施工安全防护设施技术规范（DL/T5162-2002）

[5]水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范（DL/T5389-2007）

[6]水利水电工程施工通用安全技术规程（DL/T5370-2007）