肖鳳平

(中國水利水電第八工程局有限公司,湖南 長沙 410000)

卡基娃水電站斜井開挖施工技術(shù)綜述

肖鳳平

(中國水利水電第八工程局有限公司,湖南 長沙 410000)

四川省卡基娃水電站壓力管道為地下埋藏式,其中有兩段斜井,上斜井和下斜井,開挖地質(zhì)條件復(fù)雜,施工中采用反井鉆機(jī)形成導(dǎo)井,分兩次鉆爆擴(kuò)挖的方法,最終順利完成了斜井的開挖支護(hù).

水電站;斜井;開挖;施工技術(shù)

1 工程概述

卡基娃水電站系木里河干流(上通壩～阿布地)河段quot;一庫六級quot;開發(fā)方案中的第二級電站,位于四川省木里縣唐央鄉(xiāng),壩址距木里縣城約178km,距西昌市約424km.電站總裝機(jī)容量452.4MW,主機(jī)間裝機(jī)4臺,單機(jī)容量110MW,生態(tài)機(jī)組裝機(jī)2臺,單機(jī)容量6.2MW.

本工程壓力管道為地下埋藏式,分上斜井和下斜井,上斜井段連接壓力管道上平段和中平段.斜長97.341m,傾角60°,下斜井段連接中平段和下平段.斜長84.062m,傾角60°.斜井軸線方向與地層走向交角20～40°,經(jīng)過地層為奧陶系人公組千枚化板巖夾變質(zhì)石英砂巖(O1r3),地層產(chǎn)狀N10～30°W/NE∠35～50°.布置區(qū)不發(fā)育,屬于單斜構(gòu)造,規(guī)模較小.圍巖以穩(wěn)定性差的Ⅲ2類為主,局部Ⅳ類.

2 斜井開挖施工方案比選

結(jié)合本工程特點(diǎn),針對斜井開挖施工考慮了三種施工方案進(jìn)行分析和對比,第一種是正井鉆爆法;第二種是反井鉆機(jī)施工形成導(dǎo)井后鉆爆擴(kuò)挖;第三種是爬罐施工形成導(dǎo)井之后再正井鉆爆擴(kuò)挖,三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)見表1.

綜述比較與分析,反井鉆機(jī)施工形成導(dǎo)井再鉆爆擴(kuò)挖法,施工效率高,施工技術(shù)較為成熟;結(jié)合本工程的特點(diǎn),最終選取了反井鉆機(jī)施工形成導(dǎo)井再鉆爆擴(kuò)挖法的方案.

3 本工程斜井開挖方案

本工程斜井開挖采用LM-200型反井鉆機(jī)施工成φ1.4m直徑的導(dǎo)井,再自上而下擴(kuò)挖成型,為保證不堵孔,分一次擴(kuò)挖φ3.5m和二次擴(kuò)挖8.0m兩次進(jìn)行.

表1 斜井開挖施工三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 反井鉆機(jī)施工

反井鉆機(jī)施工分為φ216mm先導(dǎo)孔施工、φ1.4m反拉擴(kuò)孔施工.φ216mm先導(dǎo)孔施工時(shí)必須采用大功率泥漿泵將循環(huán)水通過鉆桿壓入孔內(nèi),通過水循環(huán)將先導(dǎo)孔內(nèi)巖渣通過鉆桿與導(dǎo)向孔間的環(huán)形空間帶入沉渣池沉淀,巖渣沉淀后人工撈起指定堆放.在施工過程中,如果出現(xiàn)塌孔、不返水或者返水較小等異常情況,則需要拌制泥漿或水泥漿,護(hù)壁后鉆進(jìn),若不能則需采取其他手段.

(1)先導(dǎo)孔施工.鉆機(jī)基礎(chǔ)先由測量工程師放線定位,井口基礎(chǔ)開挖、清理,之后澆筑基礎(chǔ)砼,預(yù)留出基礎(chǔ)螺桿孔,定位校準(zhǔn)后澆筑二期混凝土.為確保先導(dǎo)孔的鉆孔精度,防止先導(dǎo)孔發(fā)生偏斜,初擬施鉆參數(shù)如下.

先導(dǎo)孔開孔點(diǎn)在斜井中心線延長線上,開孔角度上抬1°,采用59°.

開孔先接4根穩(wěn)定鉆桿,之后連接普通鉆桿3根,再接穩(wěn)定鉆桿1根,共使用5根穩(wěn)定鉆桿.

鉆孔傾斜度測量:穩(wěn)定鉆桿鉆完約10m測一次,施工過程中根據(jù)實(shí)際加密測量.

鉆進(jìn)速度控制為1.1～1.6m/h.

導(dǎo)孔施工到距離平段頂部高程約有10m時(shí),在下部落渣點(diǎn)以外40m設(shè)置警示標(biāo)志,特別是在扒渣時(shí)段,嚴(yán)禁人員及設(shè)備進(jìn)入.

(2)1.4m反拉擴(kuò)孔.

①鉆頭連接.先導(dǎo)孔貫穿之后,在已經(jīng)貫穿的鉆頭部位用卸扣器將導(dǎo)孔鉆頭和異型鉆桿換下,將上下提吊塊分別同鉆頭、先導(dǎo)孔鉆桿固定,提升使鉆頭離開地面約50cm,然后下放先導(dǎo)孔鉆桿,拆去提吊塊,連接擴(kuò)孔鉆頭.

②將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)為低擋.

③循環(huán)水供擴(kuò)孔鉆頭冷卻和消塵.

④為防止鉆頭劇烈晃動(dòng)導(dǎo)致刀具損壞,先使用低鉆壓、低轉(zhuǎn)速,鉆頭全部鉆進(jìn)之后加壓加速施工.

⑤卸鉆桿.在鉆桿接頭無法松動(dòng)時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理,第一是使用輔助卸扣先進(jìn)行反轉(zhuǎn)松動(dòng),若不能松動(dòng)接頭時(shí),則采用第二種方法,在接頭四周用氧焊進(jìn)行烘烤,直至松動(dòng)為止.如果還是不能松動(dòng)接頭時(shí),則采用第三種方法,在第一根鉆桿的下邊緣用鋼鋸鋸除2～3mm鋸槽來松動(dòng)接頭.

3.2 石方擴(kuò)挖

(1)φ3.5m擴(kuò)孔一次擴(kuò)挖.φ3.5m擴(kuò)孔采取從上到下的方式進(jìn)行施工,斜井內(nèi)設(shè)置鋼筋斜爬梯用于人員上下,爆破造孔方向與設(shè)計(jì)軸線平行,每排炮孔深2.5m,孔距為0.5m,排距0. 5m,為防止導(dǎo)孔堵塞,每次下部出渣必須干凈;在一次擴(kuò)挖過程中,為確保施工安全,結(jié)合現(xiàn)場情況,增加隨機(jī)錨桿噴錨等臨時(shí)支護(hù).

(2)全斷面二次擴(kuò)挖.二次擴(kuò)挖同樣采取自上而下擴(kuò)挖的施工方法,人員利用爬梯至工作面進(jìn)行開挖,設(shè)備利用卷揚(yáng)機(jī)小型臺車上下,支護(hù)跟進(jìn).

(3)洞挖主要工序作業(yè)措施.①井內(nèi)開挖所需供風(fēng)、供水、供電、施工人員、材料、機(jī)械就位.②測量人員進(jìn)行測量控制.③鉆工按照測量工程師定出的中線、腰線、輪廓線進(jìn)行鉆孔定人定位施鉆.鉆孔偏差控制在5°,最大超挖控制在10cm,二次擴(kuò)挖輪廓線采用光面爆破.

3.3 支護(hù)施工

二次全斷面開挖完成后進(jìn)行支護(hù)施工,支護(hù)施工利用爬梯將噴錨管引至掌子面進(jìn)行,其噴錨料及設(shè)備全部布置于平段與支洞交叉口下游進(jìn)行施工.若遇到Ⅴ類圍巖,在開挖之前采取必要的超前支護(hù),之后進(jìn)行下一循環(huán)施工.

4 結(jié)語

該項(xiàng)目兩段斜井開挖及初期支護(hù)施工共計(jì)歷時(shí)157天,其中反井鉆機(jī)先導(dǎo)孔平均進(jìn)尺12～15m/天,反拉擴(kuò)孔導(dǎo)洞平均進(jìn)尺10～12m/天,正井鉆爆一次擴(kuò)挖平均進(jìn)尺4～5m/天,二次擴(kuò)挖平均進(jìn)尺2～2.5m/天.

在一、二次擴(kuò)挖過程中,應(yīng)根據(jù)巖石特性,不斷優(yōu)化爆破參數(shù),控制爆破粒徑,可有效防止導(dǎo)井堵塞.尤其是一次擴(kuò)挖堵孔可能性較大,本項(xiàng)目在爆破時(shí)孔位間排距布置較密,控制在50cm,單耗在1.2kg/m3,在實(shí)際施工時(shí)孔向采用發(fā)散型與軸線外傾角30°方向鉆孔,施工更方便;二次擴(kuò)挖周邊孔考慮光面爆破,孔距50cm,主爆孔間排距控制在80cm,單耗在0.8kg/m3,爆破后粒徑都在40cm以下,施工中未發(fā)生導(dǎo)洞堵塞的情況,效果較好.

[1]水電水利工程斜井豎井施工規(guī)范.DL/T 5407-2009.

[2]爆破安全規(guī)程.GB6722-2011.

[3]水電水利工程爆破施工技術(shù)規(guī)范.DL/T 5135-2013.

[4]巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范.GB50086-2015.

TV732.4

A

1671-0711(2017)11(下)-0094-02