滩坑水电站引水斜井开挖技术.doc

滩坑水电站引水斜井开挖技术摘要：本文主要介绍了滩坑水电站引水斜井开挖施工技术，总结了岩性为火山集块岩中的斜井开挖应注意的问题，分析比较了该开挖技术方法的优缺点，对类似地质条件、设计参数下的斜井开挖有一定的借鉴作用。关键词：滩坑水电站火山集块岩斜井开挖技术优缺点abstract:thispaperintroducestheconstructiontechnologyofshaftexcavationofbeachpithydropowerstation,summarizestheissuestowhichshouldbepaiedattentioninvolcanicrock,andmakesananalysisandcomparisonoftheadvantagesanddisadvantagesofthisexcavationtechnology,providingreferencefortheshaftexcavationwithsimilargeologicalconditionsanddesignparamenters.keywords:beachpithydropowerstation;volcanicrock;shaft;excavationtechnology;advantagesanddisadvantages中图分类号：tv7文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）1工程概述浙江滩坑水电站引水建筑物布置在大坝右岸，设计三条引水隧洞穿过右岸山体，与下游坝脚地面厂房相接，采用单洞单机平行布置，每条引水隧洞由引水上平洞、引水斜井、引水下平洞组成，斜井为圆形洞，直径为9.2m，坡度为55° ，其中1#斜井斜长为76.0m，2#斜井斜长为77.0m，3#斜井斜长为78.0m。引水隧洞斜井段穿越一雄厚山体，地表坡度45~65o，沿线多为弱风化基岩裸露，基岩岩性为火山集块岩，隧洞埋深一般70～160m，隧洞上游水平段外侧弱～微风化基岩，水平宽度约120m。三条引水隧洞身围岩微风化～新鲜，地质构造简单，断层、破碎带较不发育，围岩力学强度较高。但是，由于火山集块岩中胶结物较软弱，局部存在岩脉、破碎带（如：1#洞p46、n、βu2等，2#洞p23、p36、p37、n等，3#洞近出口段p39、βu2等），除岩脉βu2宽度1.4～10m外，一般宽度0.3～0.80m，其中p36、p37、p39与洞线交角较小，为ⅲ～ⅳ类围岩，稳定性较差，易产生崩塌、掉块等。2开挖方法及工艺流程2.1施工通道施工通道有三条：一是沿4#施工支洞进入1#～3#下平洞，在进入1#～3#斜井施工；二是通过厂房后基坑到达下平洞直接进入斜井段；三是从上平洞进入斜井段。由于引水洞施工工期滞后，斜井开挖交通通道主要选择从4#施工支洞和上平洞进入施工。2.2 开挖方法根据斜井设计参数、现有施工条件和设备装备水平，结合工期要求，提出了自上而下开挖、自下而上开挖和上下同时开挖三大方案，经分析比较，确定如下开挖方案：先一次性全断面开挖支护斜井弯段，再进行直斜段开挖；在直斜段靠下部进行自下而上导井开挖，再分二次自上而下进行扩挖。开挖顺序见图1。导井开挖自下而上进行，产生的石碴自溜至井底的下平洞，导井贯通后扩挖的石碴也由导井溜碴至引水洞下平段，石碴在井底采用装载机集中运出。图1斜井开挖顺序示意图2.3导井开挖、支护在斜井断面的下部自下而上进行导井开挖，开挖断面尺寸为φ2.0m。每循环进尺1.5m～2.0m，每进尺1.5m，布设一圈插径，作为下一循环作业临时平台支撑加固点。导井开挖支护平台见图2。每一循环作业前，人工将开挖掌子面松动岩块清撬完，仔细查看地质情况，对不良地质部位作随机锚杆和喷护，随机锚杆参数为φ22，l=3.0m，喷护为5cm厚的素喷。图2导井开挖支护临时平台示意图2.4斜井扩挖、支护2.4.1斜井扩挖导井贯通后，随即进行斜井扩挖，斜井扩挖自上而下进行。在斜井上出口搭建卷扬机吊环，并在相应位置安装一台5t卷扬机和有轨小车，由此形成一条沿斜井方向的施工竖向通道，施工人员及设备材料通过有轨小车运至掌子面，爆破后掌子面石渣由人工从导井翻至下平洞运出（详见图3）。扩挖施工共分二次，第一次扩挖厚度为3.0m，即扩挖成φ 5.0m的圆井；第二次扩挖最大厚度为4.2m，即开挖至设计边线，周边采用光面爆破。在实际施工时，经生产性试验验证，将一、二次扩挖结合起来错面钻孔，同时爆破开挖，大大加快了施工进度。图3斜井扩挖运输示意图2.4.2斜井支护将二次扩挖面松动危石处理完成后，仔细观察岩面地质情况，对岩石破碎、软弱胶结物等不良地质段紧随进行5cm厚的素混凝土喷护和随机锚杆施工。系统锚杆施工紧随扩挖进行，即在施工爆破炮孔的同时将周围井壁的系统锚杆（φ22，l=4.5m）也一并施工完成，再进行二次喷护（10cm厚）。2.5斜井开挖工艺流程2.5.1开挖工艺流程测量放线→布孔→钻孔→装药→爆破→通风排烟→掌子面危石清理→出渣→安全处理→ 进入下一循环。2.5.2测量放线测量人员根据控制点和施工图控制坐标，定期进行导线校准，开挖每循环进行一次测量放线，特别在二次扩挖时，每一循环都应标出圆心和周边有代表性的控制点及相应的方向点，以保证开挖施工的准确性。画出断面设计线，并提交成果，每5m测一断面图，导线控制测量及循环施工测量均采用高精度的全站仪。2.5.3布孔根据测量单位的放线，进行现场布孔，用红丹漆标出主要钻孔的孔位，以便钻孔施工。2.5.4钻孔钻孔作业人员根据掌子面已布置好的孔位进行钻孔，采用手风钻钻孔，孔径为φ42mm，钻孔严格按钻孔要求控制好孔向、孔深等参数，钻孔完成后按“平、直、齐”的要求进行爆破装药前的钻孔检查，检查无误记录后进行爆破作业。钻孔方向和角度要力求准确，以严格控制超欠挖。2.5.5爆破作业爆破炸药选用2#岩石硝铵炸药（为防止孔内有水，准备占总量40%的乳化炸药），爆破网络采用非电毫秒微差延时网络，火花起爆方式。周边光面爆破。采取有效的措施，控制爆破的单响药量，并在爆后对爆破效果及时进行描述，如地质情况有变，应及时调整爆破参数。2.5.6通风排烟爆破后启动高压轴流通风机向洞内压风，开挖面爆破碴堆进行人工洒水除尘；出碴期间也启动洞内抽排的轴流风机排烟，以保证洞内空气质量。下平段采用4#施工支洞洞口74kw的通风机进行强制通风排烟，上平段采用洞口安装的55kw的通风机进行强制通风排烟。2.5.7掌子面处理出碴掌子面危石清理完毕，无安全隐患后，用侧翻装载机配15t自卸汽车装运石碴至弃碴场。3施工中应注意的几点3.1施工中应勤对围岩和支护的动态观察、量测，做到“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭” 。3.2由于钻爆、岩面地质编录、喷锚支护几道工序交叉作业，涉及各工种作业人员，因而需要严密的施工组织管理，合理安排各施工工序。若各工序衔接不紧凑，就会拖延循环作业时间，不但影响施工进度，还有造成塌方的可能。3.3遇到岩石掉块、塌方等情况时，不要掉以轻心、强行掘进。应先对不良地质处进行全面观察，深入研究，分析掉块、塌方的深层原因，从而采取合理、安全的处理措施并尽快进行表面处理，使其保持相对稳定，以免由掉块或小塌方发展至大塌方的局面，造成增加工程投资、延长工期。3.4测量放样是个难点，导井开挖过程中，要特别注意控制点的防护。4结束语滩坑水电站三条引水斜井在开挖过程中，未发生一次质量和安全事故，工期目标比原计划提前一个月实现。分析总结上述施工方法，与采用先进设备（爬罐和反井钻）施工相比较，主要优点有①施工设备简单，减少了施工辅助工程量，降低了开挖成本；②工序简单，缩短了作业循环时间，加快了开挖速度，缩短了施工工期；③工作面无积水，无需排水设施设备；④爆破后的靠自重滑落至下平洞，出碴简便，省去了繁重的装碴工作；⑤在条件允许的情况下，导井施工井筒上、下可以同时平行作业，作业方式灵活机动；⑥安全作业条件得到大大提高。该方案的主要缺点是①导井开挖时，测量工作比较困难；② 随着导井开挖的增加，材料提升、人员上下比较困难；③导井上升至30m后，炮烟排除时间较长。总之，滩坑水电站引水斜井开挖技术对今后类似地质条件、设计参数的斜井开挖具有一定的借鉴、推广作用。注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。