【摘 要】小灣水電站孔雀溝人工砂石加工系統(tǒng)規(guī)模大，且成品倉(cāng)儲(chǔ)量要求調(diào)節(jié)能力大，本文針對(duì)場(chǎng)地狹窄，地形陡竣，地質(zhì)條件復(fù)雜的情況介紹了成品豎井群的布置方案，重點(diǎn)針對(duì)成品料倉(cāng)豎井群的布置特點(diǎn)、施工環(huán)境、地質(zhì)情況等因素，采用了不同的施工工藝進(jìn)行豎井開(kāi)挖施工，以確保制約本系統(tǒng)能否提前一年投產(chǎn)最關(guān)鍵的項(xiàng)目——成品料倉(cāng)豎井群的施工按期完成。開(kāi)挖施工過(guò)程中，在確保成品料倉(cāng)豎井群的安全及整體穩(wěn)定的同時(shí)，加快施工進(jìn)度。采用的施工方法主要有反導(dǎo)井施工法、深孔分段爆破導(dǎo)井施工法、導(dǎo)井輻射孔擴(kuò)挖法。

【關(guān)鍵詞】成品料倉(cāng)豎井群；布置特點(diǎn)；導(dǎo)井施工；方案研究

一、概述

小灣水電站孔雀溝石料場(chǎng)開(kāi)采及左岸砂石料加工系統(tǒng)工程（以下簡(jiǎn)稱左砂系統(tǒng)）承擔(dān)全部雙曲拱壩混凝土和部分水墊塘、壩肩處理混凝土所需砂石料的生產(chǎn)任務(wù)，混凝土總量855.53×104m3。成品料倉(cāng)分碎石倉(cāng)、粗砂倉(cāng)、細(xì)砂倉(cāng)，總堆容按滿足混凝土澆筑5～7天的調(diào)節(jié)量設(shè)計(jì)，其中：粗骨料倉(cāng)為四個(gè)，分別存放特大石、大石、中石和小石，容積為4×12500m3；粗砂倉(cāng)三個(gè)，因采用干法生產(chǎn)，容積為3×9600m3；細(xì)砂倉(cāng)三個(gè)，容積為3×11200m3，總?cè)莘e為112400 m3。

二、成品料倉(cāng)設(shè)計(jì)

1．地質(zhì)條件。（1）地形地貌。成品料倉(cāng)布置地段地形不完整，位于瓦斜路溝兩側(cè)，岸坡地勢(shì)較陡，地形坡度一般為35°～45°，沖溝部位相對(duì)較平緩，溝內(nèi)多分布有第四系坡積物，坡積層相對(duì)較厚，一般為2m～6m，瓦斜路溝溝內(nèi)有長(zhǎng)年流水。（2）地質(zhì)構(gòu)造。布置地段分布的變質(zhì)巖層呈單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀一般為N65°～90°W，NE∠50°～70°。由于經(jīng)受多期構(gòu)造活動(dòng)，斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，主要為斷層（F）、小斷層（f）、擠壓面（gm）及節(jié)理（J）。（3）物理地質(zhì)現(xiàn)象。風(fēng)化。布置地段巖體風(fēng)化以表層均勻風(fēng)化為主，主要受地形、構(gòu)造、巖性和卸荷等因素的控制。卸荷。因河谷深切，地形相對(duì)高差較大，岸坡地勢(shì)較陡，局部直立，因此，岸坡淺部巖體普遍存在卸荷現(xiàn)象，根據(jù)卸荷程度分為強(qiáng)卸荷巖體和卸荷巖體兩類。山梁部位卸荷深度較沖溝部位大。

2．工藝布置。結(jié)合該地段的地形地貌及地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件，因場(chǎng)地狹窄，且強(qiáng)風(fēng)化巖層及溝心處堆積體較厚，最深處達(dá)到30m左右，同時(shí)地下水位埋深較深，10個(gè)成品料倉(cāng)在工藝布置上全部采用地下豎井的形式，按三組呈反“F”型布置，第一組設(shè)置4個(gè)豎井，分別為特大石、大石、中石和小石4個(gè)粗骨料倉(cāng)，編號(hào)為1＃～4＃，豎井頂部高程為1292.5m，豎井底部1222m高程設(shè)D1D2雙膠帶機(jī)輸送廊道；第二組、第三組各設(shè)置3個(gè)豎井，編號(hào)為5?！?＃、8?！?0＃，分別為粗砂倉(cāng)和細(xì)砂倉(cāng)，第二組豎井頂部高程為1293m，底部1227m高程設(shè)D4膠帶機(jī)輸送廊道，第三組豎井頂部高程為1287m，底部1225m高程設(shè)D3膠帶機(jī)輸送廊道。D3和D4兩膠帶機(jī)輸送廊道分別與D1D2雙膠帶機(jī)輸送廊道貫通，形成成品砂石料輸送線。

三、開(kāi)挖施工

1．施工程序。成品豎井群呈三線布置，且相對(duì)集中，其開(kāi)挖施工程序先底部廊道→上部明挖→導(dǎo)井→錨筋樁鎖口→豎井開(kāi)挖及初期支護(hù)。底部廊道貫通形成出渣通道和便于導(dǎo)井施工，上部明挖至設(shè)計(jì)基巖面便于明井砼和鎖口錨筋樁的施工，同時(shí)為導(dǎo)井施工和豎井?dāng)U挖創(chuàng)造條件。成品豎井群施工重點(diǎn)和難點(diǎn)體現(xiàn)在導(dǎo)井施工上。

2．導(dǎo)井施工。導(dǎo)井施工一般可采用反井鉆機(jī)法、深孔分段爆破法(漏斗爆破法)、反導(dǎo)井施工法。反井鉆機(jī)法：利用反井鉆機(jī)在豎井中心從上至下先施工φ216mm的導(dǎo)孔至豎井底部廊道，在廊道內(nèi)安裝反井鉆頭，再?gòu)南轮辽习词┕ひ?，鉆設(shè)φ1.4m～φ2.0m的導(dǎo)井。其優(yōu)點(diǎn)為：適用于深度較大的豎井，施工速度快，精度相對(duì)高，偏差小。缺點(diǎn)為：豎井頂部要有足夠大的操作平臺(tái)；要有運(yùn)輸?shù)缆吠ㄍ_(tái)；如遇到Ⅳ、Ⅴ類巖體時(shí)，導(dǎo)井成井困難，且精度差，同時(shí)造價(jià)較高。深孔分段爆破法(漏斗爆破法)：采用地質(zhì)鉆(潛孔鉆)在豎井中心從上至下垂直鉆設(shè)5個(gè)φ115mm的深孔，一次鉆透到豎井底部的廊道，鉆孔偏差要求控制在1%以內(nèi)，然后從下至上分梯段進(jìn)行爆破，形成φ2.0m的導(dǎo)井。其優(yōu)點(diǎn)在為：造孔、裝藥工作面全在井外，提高了施工安全性，適合圍巖情況較差的豎井施工。缺點(diǎn)為：豎井頂部要有布置地質(zhì)鉆(潛孔鉆) 的操作平臺(tái)；要有運(yùn)輸?shù)缆吠ㄍ_(tái)，鉆孔精度要求高。反導(dǎo)井施工法：直接從豎井底部的廊道內(nèi)向上施工，采用手風(fēng)鉆從下至上鉆爆施工，人員上下靠鋼爬梯進(jìn)行。其最大的優(yōu)點(diǎn)是：只要下平洞一個(gè)工作面，不需井頂工作面。缺點(diǎn)是安全性差，造孔裝藥全在井內(nèi)，自下而上施工強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境差。在遇到圍巖條件較差的豎井時(shí)，施工安全難以保證。故采用此方案時(shí)，一定要選擇圍巖情況較好的豎井進(jìn)行施工，否則易發(fā)生安全事故。（1）反導(dǎo)井施工工藝。在1＃～4＃

，5＃、6＃、8＃七個(gè)豎井的導(dǎo)井開(kāi)挖采用反導(dǎo)井工藝，這些豎井圍巖情況相對(duì)較好，較易成井，施工安全能夠保證。導(dǎo)井開(kāi)挖斷面為2.0m×2.0m，從下往上進(jìn)行鉆孔爆破，在豎井底部采用搭設(shè)爬梯的方法進(jìn)行導(dǎo)井的施工。導(dǎo)井開(kāi)挖前，在井口2m×2m以外設(shè)置兩排φ25mm，L=4.5m鎖口錨桿（梅花形布置），并在開(kāi)始2個(gè)循環(huán)（約3m），將整個(gè)導(dǎo)井全斷面素噴5cm厚C20砼進(jìn)行封閉，確保施工安全。進(jìn)尺1個(gè)循環(huán)后，約進(jìn)洞1m左右，開(kāi)始在豎井內(nèi)兩側(cè)壁布置承重工作錨桿，該錨桿規(guī)格為Φ32，L=1.0m，外露0.2m，每隔0.8m布置一層，作為鉆孔平臺(tái)的承重支點(diǎn)。操作平臺(tái)用鋼管焊接成一個(gè)1.8m×1.8m的方形框架，每次鉆孔前，從下至上先將該框加連接到承重錨桿，然后在其上鋪設(shè)已加工好的木板形成操作平臺(tái)。每次爆破前將工作平臺(tái)拆除，下次循環(huán)時(shí)再重新拼裝。因開(kāi)挖高度較大，在上升至10m左右位置，設(shè)置一個(gè)休息平臺(tái)，平臺(tái)高度2m，寬度1m，長(zhǎng)度2m，可放置部分設(shè)備及材料，在靠導(dǎo)井一邊設(shè)置欄桿，防止人員及材料墜落發(fā)生安全事故。如遇地質(zhì)條件較差地段，及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，初期支護(hù)以隨機(jī)錨桿及素噴5cm厚砼封閉為主（隨機(jī)錨桿：Φ25，L=1.5m；），隨機(jī)錨桿從下往上進(jìn)行鉆孔，孔向垂直巖層，將危石固定。（2）深孔分段爆破法。7＃、9＃、10＃豎井在8＃山梁外側(cè)，圍巖風(fēng)化嚴(yán)重，導(dǎo)井安排在后期進(jìn)行施工，此時(shí)頂部平臺(tái)已分別開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程，并出露出基巖面。為加快豎井導(dǎo)井施工進(jìn)度，采用深孔分段爆破法工藝進(jìn)行導(dǎo)井的開(kāi)挖。導(dǎo)井?dāng)嗝?m×2m，在豎井中心布置五個(gè)孔，采用100B潛孔鉆造孔，孔徑為φ115mm，從頂部平臺(tái)(1265m高程、1271m高程)一次鉆透至底部的廊道，再?gòu)南轮辽习?.5m一個(gè)梯段進(jìn)行爆破，從而形成的導(dǎo)井。導(dǎo)井開(kāi)挖均采用φ90藥卷，每節(jié)藥卷長(zhǎng)度34cm，重2.5kg，共裝藥12節(jié)，計(jì)30kg。爆破梯段為2.5m，方量為10m3，平均單耗為3kg/m3。爆破時(shí)采用單孔單響，用高段位非電雷管延時(shí)起爆，先爆中心孔，形成爆破漏斗，為周邊孔的爆破提供臨空面，中心孔裝藥4節(jié)，堵塞1.2m，裝藥量為10kg，爆破漏斗方量約2.7m3，單耗為3.7kg/m3；其余4個(gè)周邊孔起爆時(shí)已形成臨空面，故適當(dāng)減小藥量，每孔裝藥2節(jié)，堵塞1.0m，裝藥量為5kg，爆破方量約7.5m3，單耗為2.67kg/m3。其堵塞方法為：自井頂放一尼龍繩至下平硐拴上水泥紙，在頂部用力拉緊，下堵孔段用砂袋封堵，從上進(jìn)行裝藥后，再?gòu)纳喜捎眉?xì)砂或水袋封堵，確保爆破效果和防止飛石。采用該方法時(shí)，必須確保鉆孔精度。在實(shí)際施工過(guò)程中，采用潛孔鉆造孔，精度無(wú)法保證，給裝藥爆破帶來(lái)較大的難度及危險(xiǎn)性。在條件允許情況下，造孔應(yīng)采用地質(zhì)鉆以確保造孔精度，對(duì)導(dǎo)井的爆破質(zhì)量和效果會(huì)有較極的提高。

3．豎井開(kāi)挖。豎井開(kāi)挖斷面較大，為φ13.4m，在設(shè)計(jì)輪廓線面要求采用光面爆破，以控制超欠挖在規(guī)范范圍內(nèi)。受下部廊道集渣容積的限制，豎井開(kāi)挖分兩次進(jìn)行，第一次采用導(dǎo)井輻射孔擴(kuò)大開(kāi)挖法進(jìn)行，擴(kuò)挖至φ6m，第二次從上至下全斷面開(kāi)挖至設(shè)計(jì)面。（1）導(dǎo)井輻射孔擴(kuò)挖。導(dǎo)井貫通后，在豎井頂部平臺(tái)布置一臺(tái)2ｔ卷?yè)P(yáng)機(jī)，并在導(dǎo)井底部設(shè)置活動(dòng)操作平臺(tái)，操作平臺(tái)通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升至施工面，用手風(fēng)鉆造孔，孔徑為φ42mm，水平下傾20°，孔深2m ，輻射布置，每層布孔16個(gè)，內(nèi)層孔距為41cm，外層孔距115cm，每孔裝φ32mm藥卷6節(jié)，堵塞80cm，每節(jié)藥卷長(zhǎng)20cm，重0.2kg，每孔裝藥1.2kg，每層孔共計(jì)裝藥19.2kg。輻射孔每隔一米布置一層，每次爆破高度按3米控制，采用排間微差技術(shù)控制層與層之間的爆破時(shí)間。每層為一個(gè)爆破時(shí)段，采用高段位非電雷管進(jìn)行層間延時(shí)，從下至上分層爆破。每層爆破方量約為24.3m3，平均單耗為0.79kg/m3。采用本方案擴(kuò)挖，爆破石渣直接借助重力下至底部廊道，開(kāi)挖出渣方便，不需人工輔助下渣。本種方法的優(yōu)點(diǎn)在于：鉆爆不受時(shí)間限制，爆破作用力向下，對(duì)豎井頂部的施工沒(méi)有干擾，而且爆破石渣借助重力直接掉至井底的廊道內(nèi)，避免了導(dǎo)井的堵塞，提高了開(kāi)挖效率。（2）全斷面開(kāi)挖。第一次輻射孔擴(kuò)挖完成后，即轉(zhuǎn)入全斷面開(kāi)挖，為保證豎井設(shè)計(jì)基面的平整度，在周邊采用光面爆破進(jìn)行控制。全斷面開(kāi)挖從上至下進(jìn)行，利用第一次輻射孔擴(kuò)挖形成的開(kāi)挖面作為臨空面，采取從上至下用手風(fēng)鉆鉆設(shè)垂直孔的方法進(jìn)行鉆爆施工，造孔直徑φ42mm，孔深為3m，共布置4圈孔，其中最外圈孔為光爆孔，孔距0.5m，共84孔，每孔底部裝一節(jié)φ32mm藥卷，以上部分間隔20cm裝一節(jié)φ25mm藥卷，共裝6節(jié)，堵塞長(zhǎng)度為80cm，裝藥量為0.8kg/孔，則線裝藥密度為267g/m；主爆孔間排距均為1m，共鉆孔95個(gè)，每孔裝φ32mm藥卷11節(jié)，連續(xù)裝藥，每孔裝藥量2.2kg，堵塞8cm。為了減小爆破后人工扒渣量，鉆孔時(shí)爆破底面與水平面的夾角控制在35°左右，便于爆破后石渣大部分都能溜至底井，提高開(kāi)挖效率。

四、小結(jié)

成品豎井群的設(shè)計(jì)及施工方案通過(guò)不斷完善和研究，不僅其施工進(jìn)度得到了保證，為系統(tǒng)提前一年投產(chǎn)創(chuàng)造了條件，同時(shí)通過(guò)合理的施工組織其施工質(zhì)量、施工安全得到了保證，并充分體現(xiàn)了其設(shè)計(jì)的合理性和施工的經(jīng)濟(jì)性。具體體現(xiàn)：

1．成品豎井群無(wú)論從工藝布置還是在結(jié)構(gòu)布置上，有效地結(jié)合了地形、地貌和復(fù)雜的地質(zhì)條件，做到了因地制宜，為今后大型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在條件不是很充分的情況下提供了一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2．成品豎井群的布置方案相對(duì)露天堆場(chǎng)存在造價(jià)較高、

施工難度大、施工進(jìn)度較慢的不足，但在布置場(chǎng)地不足的情況下具有指導(dǎo)意義，且有利于成品砂石料的溫控。

3．成品豎井群的施工采取了上下同時(shí)作業(yè)的辦法，有效地避免了施工干擾。

4．在豎井導(dǎo)井施工中受現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制采用了反導(dǎo)井施工藝和深孔分段爆破法，沒(méi)有采用反井鉆機(jī)施工法，但在施工銜接上得到了保證，在確保施工安全的前提下，有利地提高了施工進(jìn)度，且施工成本相對(duì)反井鉆機(jī)施工法要低得多。

5．單個(gè)成品豎井的開(kāi)挖施工分二次進(jìn)行，導(dǎo)井輻射孔擴(kuò)挖法實(shí)施后，再進(jìn)行全斷面開(kāi)挖，并在設(shè)計(jì)基面開(kāi)挖采用了光面爆破，該方案的實(shí)施，一方面確保了開(kāi)挖質(zhì)量，另外，克服了采用人工大量扒渣的不足，提高了工效。