丁海軍 趙莉

【摘要】在水利水電豎井施工中，經(jīng)常要進(jìn)行導(dǎo)井的施工（即溜碴井），導(dǎo)井施工一般采用反導(dǎo)井鉆機(jī)、人工正導(dǎo)井和人工反導(dǎo)井施工法。納子峽水電站引水發(fā)電洞豎井成功采用人工反導(dǎo)井施工法，即節(jié)約成本又保證了工期，可供類似工程參考。

【關(guān)鍵詞】納子峽水電站、豎井導(dǎo)井、施工技術(shù)

1工程概況

納子峽水電站位于青海省門源縣蘇吉灘鄉(xiāng)和祁連縣默勒鎮(zhèn)交界處的大通河上游末段，距青海省西寧市的公路里程為186.16km。工程以發(fā)電為主。水庫正常蓄水位3201.5m，水庫總庫容7.33億m3。電站總裝機(jī)容量87MW，保證出力16.6MW，多年平均發(fā)電量為3.106億kW？h。工程規(guī)模屬二等大（Ⅱ）型。引水發(fā)電洞上彎段、豎井段、下彎段位于發(fā)電洞樁號(hào)0+257.57m～0+292.13m。巖性為黑云母石英片巖夾花崗片麻巖，灰色，塊狀結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，局部片麻狀構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為NNW3200、NE500，巖體完整性差，節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部圍巖穩(wěn)定性差，上彎段洞底高程為3166.03m，埋深37～51m，豎井段頂高程為3151.55m，底高程為3112.27m，豎井高39.28m，直徑7.2m。下彎段底高程為3091.69m，洞頂埋深99m。引水洞平面布置圖1

2反導(dǎo)井施工方案的設(shè)計(jì)與施工

（1）豎井工程采用"反導(dǎo)井"法施工總體方案為：在引水洞上彎段開挖出工作平臺(tái)，利用地質(zhì)鉆機(jī)沿豎井圓心豎直往下鉆孔至引水洞下彎段頂板，形成施工作業(yè)用吊籃鋼絲繩穿繩導(dǎo)孔，人工在吊籃平臺(tái)上往上鉆爆開挖2米直徑的溜碴導(dǎo)井。反導(dǎo)井施工法示意圖2：

豎井"反導(dǎo)井"開挖提升系統(tǒng)設(shè)置在引水洞上彎段施工作業(yè)平臺(tái)處，既有足夠的空間進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)施布置同時(shí)又不至于影響豎井混凝土襯砌施工。提升桁架最簡便的方法就是在穿繩導(dǎo)孔上方用型鋼架設(shè)支架，頂部設(shè)置天錨作為倒向吊點(diǎn)。天錨采用6根Φ25孔深6.0m砂漿錨桿（每根錨桿至少可承受25KN的拉力，完全滿足要求），在天錨上焊接Φ25圓鋼筋做成的吊環(huán)，將倒向用的滑輪固定在吊環(huán)上，根據(jù)牽引鋼絲繩直徑及牽引力的要求，倒向滑輪采用100KN。從使用情況上看，由于倒向滑輪在運(yùn)行過程中牽引鋼絲繩對(duì)其輪軸的摩擦?xí)a(chǎn)生一定的損耗，因此倒向滑輪應(yīng)選擇較大型號(hào)。卷揚(yáng)機(jī)在3166.03m平臺(tái)上鉆設(shè)的Φ25孔深1.5m砂漿錨桿作為地錨固定?？紤]足夠的安全系數(shù)，提升鋼絲繩選用Φ18.5、6×19mm+1-170kgf/mm2的鋼絲繩。

（2）鋼絲繩布置在導(dǎo)孔直徑為120mm圓內(nèi)，孔向垂直向下，由于此孔又是"反導(dǎo)井"人工開挖的導(dǎo)向孔，直接關(guān)系到反導(dǎo)井開挖的方向定位，因此，務(wù)必保證其鉆孔的垂直度。施工前，首先由測(cè)量人員精確測(cè)放出孔位定線，然后將地質(zhì)鉆機(jī)固定于打孔位置，調(diào)整鉆桿為垂直角度，隨后進(jìn)行鉆設(shè)，并在鉆設(shè)施工前期隨時(shí)調(diào)整糾正鉆孔方向。整個(gè)鉆孔過程較為順利，日進(jìn)尺7～8m，鉆孔的偏差也較小，能夠滿足施工要求。

（3）施工吊籃

該工程導(dǎo)井開挖斷面直徑為Φ2000mm，為了保證施工人員方便且有足夠的空間進(jìn)行作業(yè)，吊籃設(shè)計(jì)空間直徑為Φ1300mm的圓形吊籃操作平臺(tái)，用160工字剛和80槽鋼焊接成鋼框架，用5mm厚的花紋鋼板鋪底，四周設(shè)置鋼護(hù)欄，吊籃頂部四周用Φ20圓鋼做成鋼絲繩吊耳。為了避免吊籃上下運(yùn)行中"反導(dǎo)井"巖壁可能松動(dòng)的巖塊威脅到吊籃施工人員的安全以及放炮后的作業(yè)面危石排除作業(yè)，同時(shí)又能在掌子面固定位置時(shí)鉆機(jī)操作等方便，在吊籃的上口設(shè)計(jì)制造一個(gè)活動(dòng)頂蓋，頂蓋上有四個(gè)危石檢查、排除孔，方便施工人員觀察并進(jìn)行危石清理工作。

（4）通風(fēng)排煙

由于"反導(dǎo)井"施工空間狹小，空氣流通不暢，因此，保證施工過程中良好的通風(fēng)排煙尤為重要，實(shí)際施工中，在引水洞下彎段設(shè)置一臺(tái)吸出式功率為11kw的通風(fēng)機(jī)，在"反導(dǎo)井"內(nèi)側(cè)將Φ60的風(fēng)管接至掌子面處，用空壓機(jī)供風(fēng)進(jìn)行通風(fēng)，將煙塵壓至下彎段處通過風(fēng)筒和吸出式通風(fēng)機(jī)工作將煙塵排出洞口。

為了解決部分煙塵通過鋼絲繩導(dǎo)孔和電話線導(dǎo)孔上升進(jìn)入上彎段施工平臺(tái)，在引水洞進(jìn)口處設(shè)置一臺(tái)功率為5.5kw吸出式通風(fēng)機(jī)風(fēng)筒連接至上彎段施工平臺(tái)，當(dāng)部分煙塵上升至上彎段施工平臺(tái)后，通過風(fēng)筒吸出式通風(fēng)機(jī)工作將煙塵排出洞外。

（5）施工運(yùn)輸?shù)缆?/p>

引水洞下平段已經(jīng)開挖完成，導(dǎo)井施工中所用的材料設(shè)備以及爆破料運(yùn)輸均通過下平段實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸任務(wù)。

（6）施工爆破棄料

當(dāng)爆破時(shí)吊籃方下，拆除在吊籃上的鋼絲繩給鋼絲繩掛Φ80鋼棒作為配重預(yù)防鋼絲繩空載收繩無法正常纏繞同時(shí)避免鋼絲繩出槽，將鋼絲繩收回至上彎段施工平臺(tái)。將電話線從電話機(jī)上拆除和施工作業(yè)面照明燈一同從電話線導(dǎo)孔收回至上彎段施工平臺(tái)，爆破后，爆破料由于地形重力的作用全部掉落在下彎段，用一臺(tái)ZL50側(cè)翻裝載機(jī)裝料，自卸汽車?yán)龆赐庵翖壴鼒?chǎng)。

（7）施工照明

在"反導(dǎo)井"底部安裝兩臺(tái)移動(dòng)鏑燈，向上照明，放炮前，撤到洞外，作業(yè)人員全部配置礦用頭燈，并配給兩把大功率強(qiáng)光手電，做為臨時(shí)應(yīng)急照明，通過電話線孔從上彎段施工平臺(tái)放至吊籃施工平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)面照明，即可滿足整個(gè)工作面的施工照明。

（8）支護(hù)施工

為了保證吊籃施工人員的安全，根據(jù)平洞開挖實(shí)際圍巖情況，在每個(gè)開挖循環(huán)后，立即進(jìn)行素噴混凝土對(duì)導(dǎo)井內(nèi)已開挖巖石進(jìn)行封閉。

（9）爆破施工

炸藥在"反導(dǎo)井"開挖時(shí)選用2#巖石乳化炸藥。"反導(dǎo)井"的掏槽孔和主爆破孔均采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，用非電塑料導(dǎo)爆管起爆。光爆孔采用不偶合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，選用導(dǎo)爆索同時(shí)起爆，導(dǎo)井周邊孔間距為50cm。（爆破參數(shù)詳見圖3）

（10）反導(dǎo)井施工

通過電話聯(lián)絡(luò)，上彎段施工平臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)操作人員將提升吊籃的鋼絲繩從中心穿繩導(dǎo)孔中落下，下彎段施工人員將鋼絲繩系牢于已裝上風(fēng)水管鉆機(jī)等設(shè)施的吊籃吊耳上，兩名施工人員進(jìn)入吊籃（一人為施工人員，一人為通信等施工輔助人員），通過電話聯(lián)絡(luò)，提升吊籃，同時(shí)開動(dòng)空壓機(jī)，通過供風(fēng)管向"反導(dǎo)井"內(nèi)輸送新鮮空氣。在吊籃提升的過程中，電話一直保持通話，以便遇到緊急情況時(shí)可以隨時(shí)停車。當(dāng)?shù)趸@提升至掌子面可施工位置時(shí)，停止提升，施工人員用長短合適的鋼管將吊籃相對(duì)固定于四周巖壁，以便鉆孔施工時(shí)吊籃擺動(dòng)，"反導(dǎo)井"的鉆孔采用一臺(tái)YT28氣腿鉆鉆孔，鉆孔深度經(jīng)試驗(yàn)1.5m最合適。鉆孔完成后，通過信號(hào)聯(lián)系，將吊籃下放至底部，裝上已準(zhǔn)備好的火工材料重新提升至掌子面，裝藥連線，完成后下放吊籃將導(dǎo)線引至下部通道安全位置的起爆控制器，同時(shí)將吊籃鋼絲繩同吊籃分離開用裝載機(jī)吊至爆破范圍影響以外，一切就緒后起爆。爆破完成后往反導(dǎo)井內(nèi)吹入空壓機(jī)的壓縮空氣加速排煙，待煙塵排完并至少等待30min后洞內(nèi)巖體相對(duì)穩(wěn)定時(shí)裝載機(jī)出渣完成后才能進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的施工。

（11）工期及強(qiáng)度分析

導(dǎo)井頂部高程為3166.03m，底部高程為3097.89m，開挖總高度為68.14。導(dǎo)井開挖工期為2012年5月1日～2012年5月25日，施工總工期為25天，考慮不利因素影響，有效施工天數(shù)按20天計(jì)算，則日平均進(jìn)尺需3.4m/d。循環(huán)進(jìn)尺1.7m，日循環(huán)數(shù)2個(gè)循環(huán)，每循環(huán)所需時(shí)間為12小時(shí)。導(dǎo)井開挖循環(huán)作業(yè)時(shí)間見表

（12）資源配置

根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃和開挖強(qiáng)度要求，機(jī)械設(shè)備的配置滿足豎井段石方開挖施工需求，但部分機(jī)械設(shè)備在一定時(shí)段內(nèi)可協(xié)調(diào)、統(tǒng)一使用，保證設(shè)備配置在滿足施工需要的前提下不閑置。豎井段開挖及支護(hù)工程施工主要機(jī)械設(shè)備配置見表3、人力資源配置見表4

3安全保證措施

反導(dǎo)井開挖支護(hù)施工中，確保安全是關(guān)鍵，為了保證工期、人員、設(shè)備安全，制定如下措施：

（1）進(jìn)行"反導(dǎo)井"鉆孔施工時(shí)，在施工人員進(jìn)入工作面之前，必須先開動(dòng)空壓機(jī)對(duì)施工作業(yè)面進(jìn)行通風(fēng)30min分鐘以上，確認(rèn)工作面已將煙塵排除干凈后，施工人員才能進(jìn)入工作面。在施工人員開始進(jìn)入工作面直至撤出工作面為止不得停止空壓機(jī)供風(fēng)，以保證工作面有新鮮空氣補(bǔ)給，當(dāng)施工人員在進(jìn)入工作面的途中，感覺工作面煙塵尚未排除干凈或無足夠新鮮空氣，應(yīng)返回安全地帶，延遲進(jìn)入工作面的時(shí)間，防止人員缺氧或中毒。

（2）"反導(dǎo)井"爆破后，開動(dòng)13m3空壓機(jī)，向工作面供風(fēng)，以排除井內(nèi)的煙塵，并同時(shí)開動(dòng)下平洞內(nèi)的吸出式通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)30min以上并確認(rèn)已將下平洞內(nèi)煙塵排除干凈后，出碴人員才能進(jìn)洞出碴。但豎井通風(fēng)仍繼續(xù)進(jìn)行，以切實(shí)保證將洞內(nèi)的煙塵排除干凈，尤其當(dāng)豎井施工10m以上時(shí)，還要適當(dāng)延長通風(fēng)時(shí)間。

（3）進(jìn)入豎井工作面進(jìn)行施工時(shí)，必須進(jìn)行登記記錄，否則不得進(jìn)入洞內(nèi)。

（4）每排炮施工后，安全員要帶領(lǐng)豎井洞挖施工人員對(duì)已開挖段進(jìn)行安全評(píng)估和處理，清除松動(dòng)巖石，當(dāng)確認(rèn)安全后，才能進(jìn)行下道工序的施工。

（5）在進(jìn)行"反導(dǎo)井"施工時(shí)，吊籃中的所有施工人員必須佩帶安全帶并將安全帶牢固拴在在吊籃吊鉤上，豎井內(nèi)施工人員必須按規(guī)定正確佩帶安全帽，才能進(jìn)入工作面施工。

（6）"反導(dǎo)井"施工作業(yè)時(shí)，在豎井底部（下平洞內(nèi)）派人進(jìn)行值班，同時(shí)在下平洞進(jìn)入導(dǎo)井施工區(qū)域內(nèi)懸掛安全警示牌，提示導(dǎo)井有人作業(yè)、嚴(yán)禁閑雜人員出入等。

（7）經(jīng)常檢查供照明的絕緣電纜表面有無破損，發(fā)現(xiàn)破損的地方必須予以更換。吊籃施工平臺(tái)上的照明必須使用低壓安全照明裝置，確保電線漏電不會(huì)傷及吊籃中的施工人員。

（8）洞內(nèi)作業(yè)前，每班人員對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行檢查、處理，特別是機(jī)械上照明設(shè)備的檢查。

（9）每班安全員重點(diǎn)檢查，導(dǎo)井底部兩側(cè)圍巖情況，勤觀測(cè)巖石有無松動(dòng)、掉塊或者滑動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，防止因爆破振動(dòng)和地質(zhì)原因而造成塌方事故發(fā)生。

（10）如導(dǎo)井頂部或側(cè)壁巖石破碎，必須停止"反導(dǎo)井"施工，進(jìn)行素噴混凝土對(duì)破碎圍巖進(jìn)行封閉且安全后方可復(fù)工。

4施工效果

通過"反導(dǎo)井"法的施工，導(dǎo)井開挖歷時(shí)18天完成了既定的目標(biāo)，滿足了工期要求，為整個(gè)豎井?dāng)U挖贏了寶貴時(shí)間，也為整個(gè)引水洞按期完工提供了保障。

5結(jié)束語

納子峽水電站豎井導(dǎo)井開挖工作在常規(guī)方案不成立的條件下，經(jīng)過方案的比選與優(yōu)化，創(chuàng)造條件進(jìn)行施工，并成功采用人工"反導(dǎo)井"開挖施工技術(shù)，為工程節(jié)點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件，同時(shí)也相對(duì)節(jié)約了施工成本。通過此次工程實(shí)踐本人總結(jié)了以下幾點(diǎn)體會(huì)和改進(jìn)措施，供參考：

（1）嚴(yán)格按安全技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行施工是保證"反導(dǎo)井"順利施工的關(guān)鍵。

（2）良好的上下通信聯(lián)絡(luò)是保證安全施工的前提。該工程采用有線電話實(shí)時(shí)聯(lián)系，克服了以往對(duì)講機(jī)聯(lián)系不可靠以及工程電鈴等信號(hào)聯(lián)系不確切的問題。

（3）在卷揚(yáng)機(jī)控制上，本人認(rèn)為如果再增加一個(gè)由吊籃上操作人員可以直接控制的雙控系統(tǒng)將更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡忠英，葉明.溪洛渡水電站左岸導(dǎo)流洞2、3號(hào)閘門豎井開挖施工[J].水利水電施工，2014（1）：37-39.

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