1、工程概述
周寧水電站位于福建省周寧縣，屬穆陽溪第二梯級(jí)電站，樞紐主要由壩高73.4m的碾壓混凝土重力壩、長12.36km的引水隧洞以及高壓豎井、壓力管道、地下廠房洞室群和地面式升壓開關(guān)站等主要建筑物組成。水庫庫容0.47億m3，總裝機(jī)容量2×12.5萬kW。
電站引水高壓豎井由上部調(diào)壓井（EL634～EL560）和下部的豎井（EL180.75～EL560.00）組成，總高為453.25m。引水隧洞軸線高程為EL560.00，調(diào)壓井設(shè)計(jì)開挖直徑為8.9m；豎井設(shè)計(jì)開挖直徑有5.7m和5.9m，豎井下部接高壓管道下平段；鑒于豎井開挖及后續(xù)項(xiàng)目施工安全的需要，將引水高壓豎井井壁統(tǒng)一增加5cm厚C20素砼作為臨時(shí)支護(hù)，相應(yīng)開挖斷面直徑增大10cm；為保證工期及施工方便在豎井中部設(shè)一豎井施工支洞，分岔進(jìn)入豎井。
2、工程地質(zhì)情況
豎井的主要巖石為燕山晚期侵入的鉀長（晶洞）花崗巖，飽和極限抗壓強(qiáng)度弱風(fēng)化巖石為80～140mpa、微風(fēng)化～新鮮巖石為100～170mpa；地下水位高程為EL523m，隧洞圍巖相對(duì)不透水，巖體微風(fēng)化～新鮮，巖體中高傾角65°～90°的裂隙發(fā)育，充填高嶺土、鐵錳質(zhì)及硅質(zhì)脈，寬0.5～1cm，多呈薄片狀，巖體較完整.高程EL308m~EL305m有F60（NE60°NW∠80°）斷層通過。斷層及破碎帶巖體為Ⅲ~Ⅳ類巖體。在EL488m、、EL425m、EL409m～EL405m等風(fēng)化夾層，傾角55°～75°，寬1～3cm、巖體破碎，有夾層處圍巖為Ⅳ類。EL382m處有一細(xì)粒花崗斑巖脈通過、傾角20°～40°，寬80cm，與圍巖接觸較好。EL223m處有一輝綠巖脈通過，傾角35°寬50cm，與圍巖接觸較好，除有夾層和斷層破碎帶通過的豎井段外，其它豎井段圍巖中等～完整，屬ⅠⅡ類圍巖，屬中等地應(yīng)力地區(qū)。
二、施工重點(diǎn)、難點(diǎn)和安全因素分析
根據(jù)引水高壓豎井結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、巖石及地質(zhì)情況，結(jié)合本工程主體建筑物的布置與結(jié)構(gòu)型式，類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，目前豎井施工的施工機(jī)械，重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面與常用的施工方法進(jìn)行比較，再確定總體施工方法。
1、深井通風(fēng)與除塵問題
通風(fēng)與除塵是排除炮煙粉塵及有害氣體，改善施工環(huán)境，保障施工人員身體健康，縮短循環(huán)時(shí)間，加快施工速度的重要工序。目前，隧洞通風(fēng)主要以機(jī)械通風(fēng)為主。但對(duì)于高達(dá)453.25m深井的通風(fēng)與除塵問題將面臨著極大的困難。因此施工中選擇一種盡量使用自然風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)來進(jìn)行通風(fēng)與除塵以改善施工環(huán)境的施工方法是必不可少的考慮因素。
2、深井施工的安全問題
安全是每個(gè)職工的生命，因此每個(gè)工程隊(duì)伍都必須將“施工安全”放在首要位置。但在目前的開挖施工中常用的機(jī)械設(shè)備是手風(fēng)鉆，工作人員必須進(jìn)入工作面打眼放炮，受有害氣體、塌方、落石、淋水的危害，安全很難保證，傷亡事故經(jīng)常發(fā)生。尤其是對(duì)較深井更是難以保證施工的安全。因此，選擇一種能保證施工安全的先進(jìn)設(shè)備是很有必要的。
3、深井施工的交通和設(shè)備配置
周寧水電站引水高壓豎井在同一個(gè)投影面上，工作面狹窄，如何合理的設(shè)置施工通道和配置設(shè)備是加快施工進(jìn)度，縮短建井周期，增強(qiáng)效益的關(guān)鍵。
4、進(jìn)度分析
根據(jù)本工程的工期要求及施工特點(diǎn)，引水隧洞、高壓豎井、高壓管道下平段的施工工期為2001年12月15日開工至2004年8月1日支洞封堵結(jié)束，具備充水調(diào)試條件。總工期為（19個(gè)月零17天），高壓豎井的開挖施工工期只能為8個(gè)月；后來業(yè)主要求將工期提前3個(gè)月，相應(yīng)的豎井開挖工期縮短，因此，要滿足進(jìn)度要求，必須采取合理的施工方法。
5、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果
作為施工企業(yè)，經(jīng)濟(jì)效益是首先考慮的前題。較優(yōu)的施工方案應(yīng)當(dāng)是輔助工程量小，設(shè)備簡單、施工安全、施工速度快。在深井的反井施工中有普通法掘進(jìn)反井法、吊罐反井法、爬罐法掘進(jìn)反井法及反井鉆井法；普通法掘井反井法雖然有輔助工程量小，與其它作業(yè)相互影響小，不需要大型提絞設(shè)備等的優(yōu)點(diǎn)，但是工作人員爬梯子上下困難、勞動(dòng)強(qiáng)度大、材料運(yùn)輸不方便、坑木消耗量大、通風(fēng)條件差、工作面易聚有害氣體、在地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較差時(shí)影響作業(yè)的安全。尤其在較高豎井施工中更為困難；吊罐反井法與普通法比較有工效高、速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度較低、施工經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但它事先需要鉆機(jī)打精度較高的繩眼，前期準(zhǔn)備時(shí)間較長、通風(fēng)條件差、工作面易聚有害氣體，影響作業(yè)和安全，隨著掘井深度的延深，輔助時(shí)間加長，施工速度明顯減慢。難以保證施工安全及進(jìn)度；爬罐反井法與吊罐反井法比較類似，具有工效高、速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)，但是設(shè)備投資較大，通風(fēng)條件差，工作面易聚有害氣體，影響作業(yè)和安全，隨著掘井深度的延深，輔助時(shí)間較長，施工速度明顯減慢。反井鉆井法較普通法和吊罐法的設(shè)備投入大，施工成本相對(duì)較高，但反井鉆井法有工作效率高、施工安全、勞動(dòng)強(qiáng)度低、工程質(zhì)量好，因此鉆機(jī)的高可靠性和安全性仍能保證在惡劣地質(zhì)條件下以及深孔反井施工的經(jīng)濟(jì)性和高效性。
三、施工總體方案的確定
1、各常用施工方法的對(duì)比及與后續(xù)工作的關(guān)系
深井按施工方式可分為兩大類，即人們所說的正井法和反井法。正井法是自上而下鑿井，最常用的辦法是采用人工或機(jī)械打眼放炮，人工裝巖或抓斗抓巖，吊桶出碴，對(duì)于特殊地層也可以使用特殊方法，包括鉆井法、凍結(jié)法、帷幕法和注漿法等，有時(shí)幾種方法同時(shí)使用。反井法是自下而上鑿井，其施工方法有普通法、吊罐法、爬罐法和鉆井法。采用反井法施工導(dǎo)井，利用導(dǎo)井的通風(fēng)、排水和溜矸（排渣）等作用；利用反井法施工深井較正井法施工導(dǎo)井設(shè)備投入少、速度快、綜合經(jīng)濟(jì)效益高。
2、施工方法確定
為了保證施工的安全和進(jìn)度，選用分段平行立體作業(yè)施工方法。根據(jù)結(jié)構(gòu)和通道施工分段如下：
引水高壓豎井分段參數(shù)表 表1
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分段
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高程
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上通道
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下通道
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總高(m)
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開挖直徑
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開挖量
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Ⅰ段
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EL557.00m~EL634.00m
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調(diào)壓井口
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引水洞
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77
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9.0m
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4899 m3
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Ⅱ段
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EL369.00m~EL557.00m
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引水洞
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豎井支洞
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188
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5.8m
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4967 m3
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Ⅲ段
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EL180.75m~EL353.00m
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豎井旁洞
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下平洞
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169.25
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6.0m
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4785 m3
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巖塞段
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EL353.00m~EL369.00m
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豎井支洞
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豎井旁洞
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16
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6.0m
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452m3
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2.1 開挖施工方案
施工過程中各段各工序交叉施工以加快總體進(jìn)度，采用分段反井鉆機(jī)進(jìn)行導(dǎo)井施工、正井?dāng)U挖和支護(hù)同步完成的施工方法。施工順序?yàn)椋?/div>
各段豎井的擴(kuò)挖工序：
5.1.4、出渣：人工將工作面松渣全部扒下導(dǎo)井后，蓋好下料導(dǎo)井井蓋，才能出渣，用裝載機(jī)配合自卸車在下部施工支洞出渣。
豎井III段總高166米，
豎井總體施工順序安排；
四、主要施工技術(shù)難點(diǎn)及措施
4.1、分段平行立體作業(yè)施工技術(shù)
高壓引水豎井成900角直立形，工作面狹窄，如何合理分段進(jìn)行立體平行作業(yè)法施工是加快施工進(jìn)度的關(guān)鍵。根據(jù)豎井的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，原設(shè)計(jì)有三個(gè)通道，為了保證工期，經(jīng)專家咨詢，增加一個(gè)施工支洞，分兩個(gè)洞口進(jìn)入豎井，共形成五個(gè)通道。
開挖期，Ⅲ段與Ⅰ段同步施工，Ⅲ段與Ⅱ段同步施工，以巖塞段進(jìn)行分隔，Ⅱ段導(dǎo)孔井施工與上游閘門井同步施工進(jìn)行分隔。
開挖與砼交叉期，Ⅰ段砼與Ⅱ段開挖同步，Ⅱ段開挖與Ⅲ段砼同步，Ⅱ段開挖完成，Ⅲ段砼完成后進(jìn)行巖塞段開挖采用從豎井旁洞出渣。
4.2、井內(nèi)交通運(yùn)輸系統(tǒng)及安全系統(tǒng)
較深豎井主要解決的是人員的上下交通、材料運(yùn)輸及安全通道問題。
人員和材料運(yùn)輸設(shè)置一個(gè)無軌吊籃，在吊藍(lán)兩側(cè)設(shè)一穩(wěn)定鋼繩，鋼繩下部設(shè)配重（500KG），設(shè)專用卷揚(yáng)機(jī)，在吊藍(lán)上設(shè)捕繩器（bf-111型），并從煤礦行業(yè)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，在上井架上設(shè)緩沖器，以解決瞬間制動(dòng)后人員材料的緩沖擊。
在井的一側(cè)設(shè)置安全爬梯。每24m設(shè)置一個(gè)休息平臺(tái)，每12m設(shè)一個(gè)休息防護(hù)罩。并每24m作一個(gè)交錯(cuò)。交錯(cuò)上方設(shè)置防護(hù)頂，作為緊急安全通道。
安全系統(tǒng)主要是設(shè)備的安全和控制、信號(hào)系統(tǒng)，主要設(shè)備安全是卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)行速度（4～8m/h），制動(dòng)系統(tǒng)為自動(dòng)和手動(dòng)結(jié)合。
控制信號(hào)為電鈴和燈光兩個(gè)并聯(lián)，安排專人管理，控制線與吊籃同步下井，由井內(nèi)人員控制信號(hào)，井口值班人員操作，信號(hào)為井內(nèi)外雙向互動(dòng)，控制電壓為36V，并在鋼繩上設(shè)到位標(biāo)志。各工作面間的通訊連接采用內(nèi)部自動(dòng)電話。
4.3、反井鉆機(jī)施工技術(shù)：
高壓引水豎井屬于較深的深井，施工難點(diǎn)主要是導(dǎo)井的施工，經(jīng)過安全、技術(shù)、進(jìn)度及經(jīng)濟(jì)比較100m以上豎井選型采用LM-200型反井鉆機(jī)。主要技術(shù)參數(shù)如表2
LM-200型反井鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 表2
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型號(hào)
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導(dǎo)孔直徑/mm
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擴(kuò)孔直徑/m
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深度
/m
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轉(zhuǎn)速/rpm
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扭矩/kNm
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推/拉力/kN
|
總功率/kW
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外形尺寸長×寬×高/m
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LM-200
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216
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1.4
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200
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0-20
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40
|
350/850
|
82.5
|
3.2×1.7×3.4
|
使用反井鉆施工，先導(dǎo)孔的質(zhì)量是整個(gè)豎井成型的關(guān)鍵，所以反導(dǎo)井施工的關(guān)鍵是如何解決先導(dǎo)孔偏差問題，由于周寧水電站豎井巖體為高傾角80°，傾向與引水洞軸呈30°，在豎井Ⅲ段第一次先導(dǎo)孔施工中，偏差＞2%，而設(shè)計(jì)要求的先導(dǎo)孔偏差≤1%，因此作為廢孔。分析主要有不良地質(zhì)段，層間軟弱地質(zhì)帶出現(xiàn)，抗壓強(qiáng)度差別大，是造成偏差的一個(gè)原因；安裝精度，開孔段和不良地質(zhì)段的造孔速度是另一個(gè)原因；合理加設(shè)穩(wěn)定鉆桿，合理控制鉆進(jìn)速度是第三原因，根據(jù)第一次鉆孔的偏差情況，第二次鉆孔時(shí)向傾向方人為移動(dòng)700mm。成孔后，偏差為1.1%，由于有人為移動(dòng)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，Ⅰ段與Ⅱ段巖性相對(duì)均一，一次施工精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
主要采取的糾偏措施為：安裝鉆機(jī)精度控制在0.15%以內(nèi)；先導(dǎo)孔施工時(shí)，孔口30m，用1~3m/天的鉆進(jìn)速度；鉆桿前30m增加穩(wěn)定鉆桿數(shù)量，前5m各一根，之后3:1到5:1最后到10:1；合理采用鉆壓和轉(zhuǎn)速，并在開孔時(shí)采用扶正器等方法，施工參數(shù)見下表3。
反井鉆機(jī)主要施工參數(shù) 表3
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鉆進(jìn)位置或巖石情況
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鉆壓(kN)
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(rpm)
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預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)速(m/h)
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導(dǎo)孔開孔
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50
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10-20
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0.2-0.5
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鉆透到下水平前
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50-70
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20
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0.5
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正常
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70—100
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20
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0.6-1.0
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五、擴(kuò)大開挖支護(hù)施工
各段的反導(dǎo)井施工結(jié)束后，結(jié)合豎井的結(jié)構(gòu)和反井鉆導(dǎo)井尺寸，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，并通過爆破試驗(yàn)，φ6.0m井采用導(dǎo)井從φ1.4m先進(jìn)行一次刷井，擴(kuò)大到φ2.5m，再進(jìn)行全斷面擴(kuò)挖和支護(hù)。全斷面一次從φ1.4刷大到設(shè)計(jì)斷面。各段豎井的擴(kuò)挖順序如下：爆破試驗(yàn)參數(shù)表如表4：
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各段豎井的擴(kuò)挖工序：
5.1、工序說明：
5.1.1、測量控制：
溜渣導(dǎo)井?dāng)U挖規(guī)格線控制：從洞外控制網(wǎng)經(jīng)測量導(dǎo)線引控制點(diǎn)到井口附近，在井口處搭設(shè)一過豎井中心的工字鋼支架，在支架的中心固定一個(gè)能垂直升降的垂球，以較正豎井中心線用，由于是中導(dǎo)洞，開挖規(guī)格要求不高，不再進(jìn)行精確放線。
設(shè)計(jì)輪廓擴(kuò)挖規(guī)格線控制：從洞外控制網(wǎng)經(jīng)測量導(dǎo)線引控制點(diǎn)到井口附近，豎井井口15m以上擴(kuò)挖井口井架未安裝前，制作垂直移動(dòng)控制點(diǎn)，用垂球把控制點(diǎn)引在開挖掌子面放線。井口15m以下擴(kuò)挖待井口井架安裝到位后，把井口控制點(diǎn)引到井架上，在井架上做好激光準(zhǔn)直儀支座，再把激光準(zhǔn)直儀固定在支座上，進(jìn)行校核合格后再用激光束導(dǎo)向，井下用鋼尺放樣，并定期檢查準(zhǔn)直儀的精度，同時(shí)檢查上一排炮的超欠挖情況。
5.1.2、鉆孔：擴(kuò)挖均采用人工手風(fēng)鉆鉆孔。
5.1.3、裝藥與起爆：將火工材料用吊籠運(yùn)到工作面，人工裝藥聯(lián)線，孔內(nèi)用秒延時(shí)非電雷管，孔外用火雷管引爆非電，用36V電線帶電爐絲纏在導(dǎo)火索上在孔口點(diǎn)火。
5.1.4、出渣：人工將工作面松渣全部扒下導(dǎo)井后，蓋好下料導(dǎo)井井蓋，才能出渣，用裝載機(jī)配合自卸車在下部施工支洞出渣。
5.2、爆破設(shè)計(jì)：
因豎井I段、II段、III段施工順序及方法各有差異，現(xiàn)分別給予說明：
5.2.1、豎井I段擴(kuò)挖
豎井I段總高71米，開挖直徑為8.9米，反井鉆形成的導(dǎo)孔中心與I段中心向下游側(cè)偏心1.55米，根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行擴(kuò)挖爆破試驗(yàn)，井口以下20M范圍內(nèi)為爆破試驗(yàn)段，因爆破試驗(yàn)段圍巖穩(wěn)定性的實(shí)際情況不定，在該段的施工中只能暫按設(shè)計(jì)提供的圍巖類別結(jié)合施工規(guī)范及相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)性的開挖施工，以盡可能的減少對(duì)圍巖不必要的振動(dòng)影響，同時(shí)不發(fā)生導(dǎo)井堵塞現(xiàn)象為標(biāo)準(zhǔn)，不斷調(diào)整爆破參數(shù)。
第一排炮先直接利用φ1.4m導(dǎo)井作為溜渣通道，進(jìn)行全斷面擴(kuò)挖，布孔間排距為60～75cm，用秒延時(shí)非電雷管引爆，放炮后，導(dǎo)井被堵，經(jīng)放炮震動(dòng)仍未能貫通，用反鏟扒開后發(fā)現(xiàn)，堵塞導(dǎo)孔的石渣塊徑為45～55cm之間，3～4塊相互交叉，分析有以下幾點(diǎn)原因：溜渣導(dǎo)井偏小；導(dǎo)孔偏心對(duì)溜渣影響較大；分段延時(shí)不夠長，單響爆破方量較大。
經(jīng)過總結(jié)后，決定采用先將φ1.4m導(dǎo)井進(jìn)行一次刷井，擴(kuò)大到φ3m，再進(jìn)行全斷面擴(kuò)挖和支護(hù)，擴(kuò)大導(dǎo)孔后擴(kuò)孔深可達(dá)3.5~4.5m，孔排距可放大到0.8m~1.0m，周邊擴(kuò)挖經(jīng)試爆兩排炮后，最終爆破效果達(dá)到95%以上，周邊光面爆破質(zhì)量很好，結(jié)合安全及進(jìn)度綜合考慮，最后確定豎井I段擴(kuò)挖單循環(huán)為4.0米，爆破參數(shù)如下表。
在導(dǎo)井刷井時(shí)每次下井前須清除井壁浮碴，并在下井前用水沖井壁防止巖爆等情況出現(xiàn)。
豎井I 段爆破參數(shù)表
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部位
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鉆孔參數(shù)
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裝藥參數(shù)
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孔徑(mm)
|
孔深(mm)
|
孔距(mm)
|
排距(mm)
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孔數(shù)(個(gè))
|
藥徑(mm)
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起爆順序
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單孔藥量(kg)
|
段裝藥量(kg)
|
||
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擴(kuò)挖導(dǎo)孔
|
42
|
4000
|
800
|
800
|
11
|
32
|
S1
|
2.6
|
28.6
|
|
|
全斷面擴(kuò)挖
|
周邊孔
|
42
|
4000
|
600
|
600
|
47
|
25
|
S13
|
0.9
|
42.3
|
|
崩落孔
|
42
|
4000
|
750
|
800
|
31
|
32
|
S11
|
2
|
62
|
|
|
|
42
|
4000
|
|
|
22
|
32
|
S9
|
2
|
44
|
|
|
|
42
|
4000
|
|
|
14
|
32
|
S7
|
2
|
28
|
|
|
|
42
|
4000
|
|
|
7
|
32
|
S5
|
2
|
14
|
|
|
|
42
|
4000
|
|
|
3
|
32
|
S3
|
2
|
6
|
|
|
總計(jì)
|
|
|
|
|
|
135
|
|
|
|
224.9
|
|
爆破效率為95%，擴(kuò)挖方量為：235.9M3
|
單耗：0.953kg/m3
|
|||||||||
5.2.2、豎井III段擴(kuò)挖：
豎井III段總高166米，
擴(kuò)挖直徑為5.7米，因考慮
III段整體地質(zhì)情況較好,同
樣采用先擴(kuò)大φ1.4導(dǎo)孔為
φ2.5，再全斷面擴(kuò)挖的方
法，經(jīng)試驗(yàn)后，確定單循
環(huán)孔深為3.0米，布孔
圖見如右圖所示。
III段鉆爆參數(shù)表：
|
部位
|
鉆孔參數(shù)
|
裝藥參數(shù)
|
||||||||
|
孔徑(mm)
|
孔深(mm)
|
孔距(mm)
|
排距(mm)
|
孔數(shù)(個(gè))
|
藥徑(mm)
|
起爆順序
|
單孔藥量(kg)
|
段裝藥量(kg)
|
||
|
II序
|
周邊孔
|
42
|
3000
|
600
|
650
|
31
|
25
|
S5
|
0.6
|
18.6
|
|
崩落孔
|
42
|
3000
|
680
|
800
|
18
|
32
|
S3
|
1.6
|
28.8
|
|
|
I序
|
|
42
|
3000
|
670
|
|
14
|
32
|
S1
|
2
|
28
|
|
總計(jì)
|
|
|
|
|
|
63
|
|
|
|
75.4
|
|
爆破效率為95%，總擴(kuò)挖方量：68.34 m3
|
單耗：1.10kg/m3
|
|||||||||
5.2.3、豎井II段擴(kuò)挖
豎井II段總高177米，
開挖直徑為5.9米，擴(kuò)挖時(shí)
直接利用反導(dǎo)井孔，不再擴(kuò)
大溜渣孔，直接全斷面一次
鉆爆的方式開挖，為保證爆
破粒徑達(dá)到0.25D的要求，
（D為導(dǎo)孔直徑），減少導(dǎo)孔
堵塞的可能性，孔深不得大
于2.0m，為加快施工進(jìn)度，
施工中經(jīng)過多次試驗(yàn)調(diào)整，
確定單循環(huán)孔深為2.5米，
布孔圖如右圖所示。
豎井II段爆破參數(shù)表
|
部位
|
鉆孔參數(shù)
|
裝藥參數(shù)
|
||||||||
|
孔徑(mm)
|
孔深(mm)
|
孔距(mm)
|
排距(mm)
|
孔數(shù)(個(gè))
|
藥徑(mm)
|
起爆順序
|
單孔藥量(kg)
|
段裝藥量(kg)
|
||
|
全斷面擴(kuò)挖
|
周邊孔
|
42
|
2500
|
600
|
650
|
31
|
25
|
S5
|
0.55
|
17.05
|
|
崩落孔
|
42
|
2500
|
680
|
800
|
21
|
32
|
S3
|
1.8
|
37.8
|
|
|
|
42
|
2500
|
670
|
|
14
|
32
|
S1
|
1.8
|
25.2
|
|
|
總計(jì)
|
|
|
|
|
|
66
|
|
|
|
80.05
|
|
爆破效率為90%，總擴(kuò)挖量：58.05m3
|
單耗：1.38kg/m3
|
|||||||||
5.2.4、豎井各段完成時(shí)間情況：
豎井各段最終完成時(shí)段表：
|
部位
|
豎井I 段
|
豎井II 段
|
豎井III 段
|
|
φ216mm
|
2002.12.5～12.14
|
2003.2.18～3.1
|
2003.1.5～1.15
|
|
φ1400mm
|
2002.12.15～12.30
|
2003.3～5.14
|
2003.1.17～2.25
|
|
φ2500mm
|
2003.1.13～1.19
|
無
|
2003.2.28～3.22
|
|
φ5700(9000)
|
2003.1.20～3.1
|
2003.6.3～9.10
|
2003.3.23～6.04
|
|
總擴(kuò)挖天數(shù)
|
47天
|
99天
|
94天
|
5.3、臨時(shí)支護(hù)
5.3.1 導(dǎo)孔擴(kuò)挖時(shí)，一般情況下不作支護(hù)，必要時(shí)采用短錨桿支護(hù)；
5.3.2全斷面擴(kuò)挖，根據(jù)開挖出露地質(zhì)情況，確定2~3個(gè)單元開挖后再進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)不同類別的圍巖，支護(hù)參數(shù)各不相同，Ⅲ類、Ⅲ-Ⅳ類圍巖，井壁采用Ф25，L=300cm錨桿及素噴C30厚10cm相結(jié)合的方法；若遇Ⅴ類圍巖將加長錨桿到400cm，再掛Ф6.5@25cm×25cm鋼筋網(wǎng)噴C30砼15cm的方法，以確保施工安全。
錨桿施工采用手風(fēng)鉆造孔，普通水泥砂漿袋加早強(qiáng)劑注漿，人工安裝錨桿。
噴砼采用干噴法施工，上部80m采用噴射管入井，下部采用把噴射機(jī)運(yùn)到井底，再用吊盤運(yùn)輸半成品料噴護(hù)的方法，在吊籃中噴射，并在井內(nèi)設(shè)一風(fēng)扇加強(qiáng)通風(fēng)。
六、防堵井措施、處理堵井措施及方法
在施工過程中，通過對(duì)豎井各段的施工，均發(fā)生大小不同的多次堵井，給進(jìn)度及施工安全影響很大，現(xiàn)分析如下；
6.1 豎井I段在開始擴(kuò)挖施工中，首先選用φ1.4導(dǎo)井直接作為溜碴井，全斷面一次從φ1.4m刷大到φ9.0m，放炮后，塊徑大、碴量多，溜碴井堵塞可能性大大增加，在井口部位出現(xiàn)導(dǎo)井堵塞現(xiàn)象，后來采用先將導(dǎo)井直徑刷大到φ3.0m，再從φ3.0m刷大到φ9.0m，未出現(xiàn)堵孔現(xiàn)象。
6.2、豎井III刷大開挖，總結(jié)豎井I段刷大開挖經(jīng)驗(yàn)后，先將導(dǎo)井從φ1.4m刷大開挖到φ2.5m，再從φ2.5m擴(kuò)大到設(shè)計(jì)規(guī)格線，在擴(kuò)挖過程中，從未發(fā)生過堵井現(xiàn)象。
6.3、豎井II段的擴(kuò)挖，因采用全斷面一次刷大的方法，直接利用φ1.4m反導(dǎo)井作為溜渣井，與豎井III段相比較，采取了降低單循環(huán)鉆孔深度，減小炮孔間排距，達(dá)到最終減小爆破粒徑的目的，但在施工過程中，第一、二排炮擴(kuò)挖時(shí)，因炮孔間排距未嚴(yán)格控制，爆破粒徑太大，造成導(dǎo)井上口堵塞，經(jīng)過調(diào)整后，未出現(xiàn)上口堵塞現(xiàn)象；因?qū)Ь虏咳菰枯^小，出渣不及時(shí)，造成導(dǎo)井下口堵塞三次，給工程帶來較大的難度，處理時(shí)安全隱患極大，且影響施工進(jìn)度。
6.4、綜合以上各段豎井的擴(kuò)挖施工，提出以下幾點(diǎn)建議：
6.4.1合理布置炮孔密度，合理裝藥，炮孔間排距控制不大于60cm，爆破后松渣粒徑不大于50cm；
6.4.2用非電秒延期雷管合理分段位延期爆破，避免爆炮后石渣集中擠壓堵井；
6.4.3各段下料導(dǎo)井下口堆渣距井口距離小于2米時(shí)應(yīng)及時(shí)出渣，避免堆渣堵井；
6.4.4人工在井內(nèi)扒渣時(shí)，注意觀察導(dǎo)井內(nèi)風(fēng)向及氣流情況，防止堵井后繼續(xù)下渣，致使導(dǎo)井全部堵死，無法處理。
6.4.5對(duì)各段下部集渣區(qū)作擴(kuò)挖處理，加大集渣容量，出渣次數(shù)按不堵塞下部集渣區(qū)導(dǎo)井孔口的排炮數(shù)為原則，以多堆渣為好，減少出渣次數(shù)，可加快施工進(jìn)度。
6.4.5溜渣導(dǎo)井被堵疏通方法：
一旦出現(xiàn)堵井事故，先認(rèn)真觀察堵塞部位，分析堵塞原因和堵塞長度，以便采取相應(yīng)措施及時(shí)處理。
堵井一般容易發(fā)生在導(dǎo)井的上部和下部。導(dǎo)井上口堵井多是由爆破產(chǎn)生的大塊徑石造成，可用人工系安全帶將松渣清理一部分，盡可能找出堵井大石塊，打眼或埋炸藥包，進(jìn)行爆破處理。
堵井部位如在導(dǎo)井下部，一般是由于出渣不及時(shí)或容渣量不夠產(chǎn)生，待底部出渣到露出導(dǎo)井后，用長桿舉炸藥包固定在堵塞部位起爆，利用爆破沖擊波震動(dòng)使其下落，該工作危險(xiǎn)性較大，必須將洞底人行通道進(jìn)行安全處理，從洞口一側(cè)向上爬，以防石渣突然下落，造成事故。
七、 結(jié)束語
通過周寧水電站高壓豎井的開挖施工，筆者認(rèn)為：
1、通過施工實(shí)踐證明豎井施工采用反井鉆機(jī)施工技術(shù)，確保了工程的施工安全，加快了施工進(jìn)度，提高了工效，在周寧水電站豎井工程應(yīng)用中取得了良好的效果。
2、豎井內(nèi)的各種臨時(shí)支護(hù)，在豎井各段施工中起到了很大作用，能滿足要求，給整個(gè)豎井開挖施工及以后的砼施工提供了安全的施工環(huán)境。
3、由于周寧水電站施工的特殊性，三段豎井的開挖方法各不相同，尤其是II段與III段各有特點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)比如下：
周寧水電站豎井各段擴(kuò)挖施工情況對(duì)比表：
|
部位
|
豎井I段
|
豎井II 段
|
豎井III段
|
|
高度(m)
|
77
|
188
|
169.25
|
|
開挖方量(m3)
|
4899
|
4967
|
4785
|
|
單耗(kg/m3)
|
0.953
|
1.38
|
1.10
|
|
擴(kuò)挖總耗時(shí)(d)
|
47
|
99
|
94
|
|
平均日開挖強(qiáng)度(m/d)
|
1.51
|
1.91
|
1.77
|
|
施工期安全狀況
|
不好
|
較好
|
一般
|
在地質(zhì)情況較好時(shí)，應(yīng)優(yōu) 先采用III段的開挖方式，可加快施工進(jìn)度，且爆破單耗較低，但擴(kuò)大導(dǎo)孔時(shí)，因不支護(hù)，危險(xiǎn)性較大，超高豎井應(yīng)少使用，II段的開挖方式，雖單耗相對(duì)較高，但只要能控制好爆破粒徑，及時(shí)出渣，避免堵塞導(dǎo)井，進(jìn)度仍然可以保證，最大的優(yōu)點(diǎn)在于全斷面一次擴(kuò)挖，能及時(shí)支護(hù)，施工安全系數(shù)較高，對(duì)弱地質(zhì)條件下應(yīng)優(yōu)先采用。
如豎井?dāng)嗝孑^大時(shí)，可考慮將反井鉆完成的反導(dǎo)孔直接施工到2.0～2.5米，既能保證施工安全，又能滿足爆破后溜渣導(dǎo)井直徑要求，是理想選擇，美中不足是反井鉆擴(kuò)大反導(dǎo)孔，每米施工單價(jià)較高，隨著反井鉆在水電工程中的廣泛運(yùn)用，可能會(huì)得到解決。
