某水电站竖井群开挖施工方法

PAGExx水电站竖井群开挖施工方法综述工程概况（一）概述xx水电站位于xx省xx林区大九湖乡xx村处，是沿渡河流域五级开发的第一级，坝址以上控制集雨面积84.7km2，多年平均流量2.86m3/s，年径流量0.902亿m3，总库容3390万m3。xx水电站正常蓄水位1530m，坝型为砼面板堆石坝，坝高64.3m，坝顶全长147m；右岸无压泄洪洞长190m，引水隧洞轴线全长9835m，由进水口、压力隧洞、竖井、调压井和高压钢管组成。其中调压井、1#竖井、2#竖井、3#竖井组成本工程的竖井群。调压井一侧布置通风斜井。电站机组引用流量7.98m3/s，设计水头487.40m，装机两台，单机1.5万KW，多年平均发电量9480万KW·h，水库调节性能为完全年调节是开发的中型电站工程。引水系统竖井群参数名称中心线桩号号顶高程（m）底高程（m）总高（m）开挖洞径（m）备注开挖量（m3）调压井6+7681555.71477.278.55.9通风斜井长度88m、倾角30°、洞径22.2m20001#竖井6+7971473.49941273.4994200314132#竖井7+0631123.66621123.666150310603#竖井8+9531118.7991018.7991003706（二）工程地质1、调压井地质条件，位于板桥河与冷水河所夹持的脊状山体中，地面高程1568m，地形坡角40°~50°,坡面基岩裸露，岩性为寒武系下统石龙洞组灰岩，岩层倾角71°，弱风化带下限埋深37.8m，岩体完整，结构面不发育，调压井工程地质良好，上部为天河板组泥质条带状灰岩，下部为石龙洞组灰岩。2、1#竖井、2#竖井地质条件，地层为寒武系下统石龙洞组，岩性组成为灰色中，厚层状灰岩及白云质灰岩，岩层走向与洞轴线夹8°～33°，岩体新鲜完整，围岩基本稳定。3、3#竖井地质条件，地层为寒武系下统石牌组，岩性组成为泥质粉砂岩及砂岩，岩层走向与洞轴线夹角41°，岩体新鲜，较完整。开挖施工方案xx水电站竖井和调压井都是暗藏式的，所以在选择施工方法时，要考虑围岩的类别、交通条件、断面尺寸、竖井高度和工期等因素。原则是有条件的尽可能采用地质钻机先钻钢丝绳孔再用吊篮法从下向上全断面开挖的施工方法，不具备条件的采用先挖导井再扩挖的施工方法。1、1#竖井、2#竖井开挖施工方法采用吊罐法开挖，先开挖上下通道，然后用钻机钻设钢丝绳孔（孔径110mm），上部安装起吊设备，下部开挖避炮洞，利用吊罐作为操作平台钻孔。因1#、2#竖井为小断面竖井，所以开挖时一次性由下而上全断面开挖，不再另进行导井开挖。竖井石碴掉至下部通道后，在防护棚的防护下人工出碴。竖井吊罐开挖施工工艺流程框图机具就位吊罐就位施工准备钻炮眼装药吊罐至避炮洞爆破洒水排烟出碴监控量测、安全检查临时支护安全判定否是进入下一循环1·1施工辅助系统布置1·1·1施工用电竖井下口主要用电设备为11KW通风机及1T卷扬机，动力线路采用三相四线制70mm2铝芯线；竖井上口主要用电设备为8T慢速卷扬机，动力线路采用三相四线制50mm2铝芯线。竖井上下口照明采用16mm2铝芯线，竖井掌子面照明及信号用电采用36V安全电压，线路采用4mm2橡胶电缆。洞内输电干线或动力照明线路安装在风水管路的另一侧，分层架设，其原则是：高压在上，低压在下；干线在上，支线在下；动力线在上，照明线在下。电线架设符合有关安全规程，并接好地线，施工用电线路在经验收合格后供电。1·1·2施工用风在下平洞支洞口配备一台10m3空压机，平洞段供风采用3寸高压风管，竖井掌子面供风采用2寸高压软胶管。1·1·3施工通风竖井开挖爆破后，在竖井上口利用钢丝绳孔洒水将炮烟带至竖井下口，再用11KW轴流通风机将炮烟吸出至下平洞支洞口，通风管直径为500mm。1·1·4施工用水竖井开挖风钻施工用水在下平洞支洞口工作面附近的山坡上建一容量为5m3的高位水池，水池高程超过竖井上口高程30m以上。从附近溪流中抽水至高位水池，再用1寸水管引入竖井掌子面上。1·1·5通讯设施竖井掌子面与竖井上口卷扬机利用电铃相互联络，竖井掌子面与竖井下口指挥人员采用电话联络。1·1·6吊罐提升及避炮吊罐提升采用8T慢速卷扬机，钢丝绳直径为21.5mm。在爆破时，利用已开挖好的下平洞作为避炮室，将吊罐拖至避炮室内以免被落碴砸坏。竖井开挖用风、水、电管（线）路随吊罐上下。1·1·7洞内排水在竖井下口平洞内挖设一个集水坑，再经泵抽至洞口外排出。1·2竖井开挖具体施工方法1·2·1钻爆设计1·2·1·1掏槽方式因钻爆开挖前，直径为110mm的钢丝绳孔已经钻设完成，所以竖井开挖采用大直径空孔掏槽较为合理。掏槽眼布置主要参数表掏槽形式掏槽孔间距（mmm）装药系数起爆顺序abcd大直径空孔掏槽槽1502003004000.8L1为1#非电秒延差差雷管2为2#非电秒延差雷管管3为3#非电秒延差差雷管4为4#非电秒延差差雷管1·2·1·2装药结构掏槽及辅助眼，采用线状连续装药结构，孔口用炮泥堵塞。周边眼采用ф32mm药卷间隔装药。1·2·1·3装药量掏槽炮眼：孔深2.0m，每孔装7节标准药卷，每孔装药量1.4kg；辅助炮眼：孔深2.2m，每孔装6节标准药卷，每孔装药量1.2kg；周边眼：孔深2.2m，每孔装3节标准药卷，每孔装药量0.6kg；1·2·1·4炮眼布置辅助眼间距60~80cm，周边眼间距40~60cm。具体炮眼布置见图，爆破参数见表。1#、2#竖井炮孔布置示意图1#、2#竖井开挖爆破参数表炮眼雷管段号炸药名称数量（个）眼深（m）垂直夹角（度）类型每孔装药（节）每孔装药量（kkg)总装药量（kgg)掏槽眼4201~4#乳化炸药71.45.6辅助眼152.204~7#乳化炸药61.218周边眼182.208#乳化炸药30.610.8合计3734.4说明：(1)预预计每循环环进尺1..8m，循循环方量112.6mm3(2))炸药单耗耗2.7kkg/m3；(3))炮眼全部部采用ф32×2200乳化化药卷1·2·1·5起爆方式及起爆顺序用塑料导爆管配合非电秒差延期雷管进行起爆，起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，再周边眼。即中间第4个掏槽眼用1—4段非电秒差延期雷管起爆，辅助眼4—7段非电秒差延期雷管起爆，周边眼用8段非电秒差延期雷管起爆。导爆管自炮眼中引出后，采用“一把抓”的方法将导爆末端聚拢后，在末端绑一枚非电雷管，再用导爆管引至竖井下口平巷中，用火雷管引爆。1·2·2钻爆作业1·2·2·1钻孔钻孔的测量和开孔质量应符合下列要求：（1）钻孔爆破中，钻孔孔位应依据测量定出的中线、腰线及开挖轮廓线确定；（2）周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不应大于5cm，其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm；（3）炮孔孔底应座落在爆破图规定的平面上；（4）炮孔经检查合格后，方可装药爆破。1·2·2·2爆破炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，由考核合格的炮工负责，并严格按照爆破图的规定进行。光面爆破效果应达到以下要求：（1）残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀布置；（2）炮孔痕迹保存率：完整岩面在80%以上，较完整和完整性差的岩石不少于50%，较破碎和破碎岩石不少于20%；（3）相邻两孔间的岩面平整，孔壁不应有明显的外震裂隙；（4）相邻两荐炮之间的台阶，不应大于15cm。1·2·3出碴、运输出碴采用人工直接装渣至1M3农用车上，再运至弃渣场。1·2·41#、2#竖井开挖作业循环1#、2#竖井开挖作业循环表序号项目作业时间（h）备注注1准备工作2说明：每循环作作业时间116小时，每每天作业11个循环，月月进尺3..0m，每每月保证进进尺80米，顺利时时月进尺达达到90米2钻孔53装药、爆破14洒水、通风和散散烟35出碴52、3#竖井开挖施工方法3#竖井开挖施工时，上平洞已开挖完成，下平洞还没有开挖到3#竖井的底部，若待下平洞开挖结束后再开挖竖井工期不允许，故只能采用先自上而下开挖导井，待下平洞贯通后再自上而下扩挖的方法。上平洞在开挖至竖井顶部位置时，继续向下游延伸开挖5米平台用作卷扬机室，设置5T卷扬机，卷扬机钢丝绳ф16。在竖井对应的上平洞的顶部向上扩挖2米，用作安装定滑轮（8T）。竖井顶部向两侧扩挖1米作为到卷扬机室的通道，并在竖井顶部四周设置护栏高1.5米。在竖井顶部设置一滑动钢板井盖厚5mm。竖井顶部2米按3米直径开挖，并在该段井壁用砼衬砌好，确保井口稳定。当施工人员进入竖井内施工时，利用滑动钢板井盖锁好井口，防止落物坠入，施工人员利用升降平台进入竖井工作面。导井出渣由人工装碴到自制的吊罐内（约0.1m3），洞碴装满后，出碴人员立即进入避人洞，再由卷扬机将吊罐提升井口，出碴小车就位后将吊罐内石碴倒入出碴小车，运至弃碴场。3#竖井导井开挖布置图竖井开挖采用用27型手风钻，1.5米钻杆造孔，导洞断面为2.0米直径，每隔5米向一侧拓宽高×宽为2.0×1.5m，作内洞内出碴避人洞，日循环进尺1.0米。2·1爆破设计采用27型手风钻造孔，四孔三角型掏槽，周边光面爆破。掏槽孔孔深120cm，装药0.63kg/孔；主爆孔孔深100cm，装药0.5kg/孔；周边扩挖孔采用光面爆破，孔深200cm，装药0.96kg/孔。每循环进尺100cm左右。采用电雷管起爆，导井起爆时按掏槽孔，主爆孔的顺序进行。装炮前工作面应切除一切电源，照明至少距离工作面30米以外，确认炮区无漏电、感应电后才可装炮。施工中根据实际地质情况，不断优化起爆参数，达到最佳爆破效果。炮孔布置详见3#竖井炮孔布置图。3#竖井炮孔布置示意图2·2通风、消烟、除尘井内通风采用压入式通风方式，井内采用ф800帆布风袋，挂在井内一侧。井内造孔一律采用湿式凿岩，并在爆破后采用喷水雾降尘措施，即在距掌子面采用压力风水喷雾降尘。装碴前的碴堆洒水润湿。当通风系统出现故障时，通风系统作业区的所有人员立即撤出作业区，确保人员安全。2·3照明及动力线路（1）井内照明线路因定在井壁一侧位置，采用安全电压照明。（2）380V动力输电线路依靠井壁一侧，使用绝缘导线，防水防潮。（3）井内所有地下电器设备用扁铁接地，且与洞外的接地相连。洞内均采用符合DL/T5099—99标准的电器设备，所有的电器设备的部件都做到防水、防火花、密封。2·4排水（1）井内排水利用水泵抽排，水泵采用一台JJM—W3稳车，两条左右捻19×6—ф18—1670钢丝强悬吊。（2）在竖井周边浇筑一有砼截水挡墙，防止平洞内的积水流入竖井。并在上平洞设一集水坑，竖井内积水真接排入该集水坑，再利用水泵从该集水坑排至洞外。2·5临时支护井口开挖好后，应及时进行锁口处理。开挖过程中若遇涌水、淋水地段，应有防水、排水措施。对危岩地段，应及时支护，开挖一段衬砌一段或采用预灌浆方法加固岩体。井壁有不利的节理裂隙组合时，应及时进行锚固。断层、破碎带、水平裂隙等地质条件差的地段，应及时采取喷锚支护、挂网等措施。2·6出碴竖井导井石碴采用人工爬碴装吊罐，利用井顶5T卷扬机提升至井口，再装入出碴小车，运至上平洞洞外弃碴场弃碴。当出碴吊罐开始提升时，井内出碴人员立即进入井内避人洞里，防止石碴掉落伤人。扩挖石碴用农用机动车经下平洞运至弃碴场。2·7开挖作业循环竖井导洞开挖循环图工序作业时间循环时间（h）（分钟）24681012141618202224准备工作20钻孔460装药60爆破通风120清理撬挖40出碴650支护60其它30备注每个循环进尺11.0m，循循环作业时时间24h；日循环数1循环环/天，日进进尺1m，月进进尺平均225米，最高月月进尺300米3、调压井开挖施施工方法调压井所处位置置较为险峻峻，离井口口最近的施施工便道位位于下平洞洞支洞口，从从下平洞支支洞口至井井口只有一一条可供工工人上、下下的简易小小道，如采采用与1#、2#竖井相同同的吊罐法法施工，无无法解决地地质钻机的的运输问题题。因此调调压井开挖挖采用了先导导井开挖，后自上而下扩挖的开挖方法。导井开挖以反向导井开挖为主，正向导井开挖为辅。正向导井开挖方法在3#竖井开挖时已作过介绍。这里不作介绍，调压井开挖施工方案主要介绍反向导井开挖的施工方法。3·1开挖方法法导井尺寸定为22×2m，以调调压井中心心点为中心心进行开挖挖。先在调调压井底部部平洞内搭搭设钻孔平平台，在开开挖4m高采用用脚手架钢钢管绑井字字架上升，同同时井字架架一侧用架架钢管绑爬爬梯作为人人员上下通通道。采用用扁铁制做做一长×宽约150×50cmm简易操作作平台，并并在平台两两端各焊接接两根约225cm长长钢管（与与井架钢管管等径），通过平台台两端钢管管利用扣件件将平台与与井架固定定，作为活活动的钻孔孔平台。风钻等机机具可人工工提升。爆爆破时，活活动平台可可拆除，防止止洞碴下落落时被砸坏坏。在开挖挖到30米高时遇一一破碎带，为为安全起见见，提前采采用正井导导井开挖，进进度有所降降低。反导井开挖每11个循环需12小时，每每循环进尺尺1.8mm，每天只只作1个循环，夜夜间不施工工。爆破后后洞碴采用人工工装农用车车运至