謝朝宗

【摘 要】牛欄口水電站引水系統(tǒng)調(diào)壓井為小型調(diào)壓井，開(kāi)挖斷面為長(zhǎng)雙園心橢園形，園心半徑為8.5m和10m，井高49.5m，土石方明挖4500m3，石方井挖10500m3。由于工程規(guī)模小，加之受施工條件的限制，調(diào)壓井井挖不宜采用機(jī)械化施工，溜渣井開(kāi)挖及擴(kuò)挖翻渣均采用人工進(jìn)行。

【關(guān)鍵詞】牛欄口水電站；調(diào)壓井；開(kāi)挖

Excavation of surge shaft in Niulankou hydropower station

Xie Chao-zong

（China Water Conservancy and Hydropower Ninth Engineering Bureau Co.， Ltd Guiyang Guizhou 550000）

【Abstract】The surge shaft of the Niulankou hydropower station is a small surge shaft. The section of the excavation is a long twin park with an elliptical shape. The radius of the center of the park is 8.5m and 10m. The height of the well is 49.5m and that of the earthwork digging is 4500m3. 10500m3. Due to the small scale of the project and the restriction of the construction conditions， it is not appropriate to use mechanized construction to excavate the pressure surge wells， and the excavation and dredging of the slip slag wells are manually carried out.

【Key words】Niulankou hydropower station；Surge tank；Excavation

1. 工程概況

（1）牛欄口水電站位于重慶市石柱縣境內(nèi)的龍河中下游，是龍河梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第五級(jí)，電站裝機(jī)為2×10MW。引水系統(tǒng)由進(jìn)水塔、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道組成。

（2）調(diào)壓井位于廠房后坡的山體內(nèi)，為阻抗式調(diào)壓井。調(diào)壓井的形狀為長(zhǎng)雙園心橢園形，園心半徑為8.5m和10m，井高49.5m。土石方明挖4500m3，石方井挖10500m3，邊坡及井壁均設(shè)錨桿和噴混凝土支護(hù)（調(diào)壓井開(kāi)布置圖見(jiàn)圖1）。

（3）調(diào)壓井位于引水洞末端2+198.87樁號(hào)處，引水洞施工支洞位于引水洞2+147樁號(hào)，距調(diào)壓井中心51.87m，施工支洞長(zhǎng)172m。調(diào)壓井上部平臺(tái)高程為542.1m，由一條永久道路與廠房相連。

（4）調(diào)壓井圍巖主要為粉砂質(zhì)泥巖，其間夾有長(zhǎng)石砂巖與長(zhǎng)石石英砂巖薄層，泥巖的巖性比較完整，但強(qiáng)度較低，易風(fēng)化崩解，長(zhǎng)期暴露易失穩(wěn)，屬Ⅲ類圍巖。

2. 施工程序

（1）調(diào)壓井開(kāi)挖首先進(jìn)行廠房至調(diào)壓井永久公路施工，形成進(jìn)場(chǎng)公路，為調(diào)壓井上部開(kāi)明挖創(chuàng)造條件，同時(shí)進(jìn)行下部施工支洞的開(kāi)挖，為調(diào)壓井?dāng)U挖提供出渣通道；

（2）調(diào)壓井上部明挖結(jié)束后，立即進(jìn)行溜渣井的開(kāi)挖，溜渣井采用人工從上至下開(kāi)挖，開(kāi)挖直徑為2.5m；由于調(diào)壓井?dāng)嗝孑^小，擴(kuò)挖時(shí)翻渣只能采用人工翻渣，開(kāi)挖形成漏斗型分層開(kāi)挖，因此擴(kuò)挖翻渣及施工安全是本工程的一大難點(diǎn)。

（3）溜渣井開(kāi)挖完成后即進(jìn)行鎖口梁的開(kāi)挖和混凝土澆筑，待下部施工支洞至調(diào)壓井洞段貫通后即進(jìn)行調(diào)壓井?dāng)U挖及井壁支護(hù)。

3. 施工布置

（1）調(diào)壓井上部明挖和溜渣井的開(kāi)挖主要利用廠房至調(diào)壓井永久公路，擴(kuò)挖出渣利用引水洞施工支洞，由于廠房至調(diào)壓井永久公路拖木溝以前段開(kāi)挖量較大，施工時(shí)間較長(zhǎng)，為不影響調(diào)壓井的施工，從火炮廠修一條約150m長(zhǎng)的臨時(shí)道路至調(diào)壓井永久公路。

（2）調(diào)壓井圍巖為粉砂質(zhì)泥巖，其間夾有長(zhǎng)石砂巖與長(zhǎng)石石英砂巖薄層，粉砂質(zhì)泥巖鉆孔宜采用手持式巖石電鉆（2.2KW），長(zhǎng)石砂巖與長(zhǎng)石石英砂巖鉆孔采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔。由于調(diào)壓井以粉砂質(zhì)泥巖為主，施工用風(fēng)量較少，共配置1臺(tái)6m3/min和3臺(tái)3m3/min電動(dòng)空壓機(jī)供風(fēng)，空壓站布置在調(diào)壓井上部平臺(tái)邊。

（3）施工用水在調(diào)壓井邊坡上部布置一小水池（2#水池），容積約15m3。用潛水泵從布置在引水洞施工支洞上部的1#水池抽水。

（4）施工用電結(jié)合引水洞及壓力管道施工用電，在調(diào)壓井下部石柱至三樹(shù)公路邊布置一臺(tái)630KVA變壓器，10KV線路由業(yè)主架至變壓器位置。調(diào)壓井施工用電用絕緣皮線從變壓器接至調(diào)壓井上部平臺(tái)。

（5）業(yè)主指定的調(diào)壓井及引水洞棄渣場(chǎng)位于廠房上游的龍河邊，調(diào)壓井上部明挖施工時(shí)由于上調(diào)壓井永久道路未形成，施工出渣較為困難，為不影響調(diào)壓井施工進(jìn)度，在調(diào)壓井永久公路末端的空地布置一棄渣場(chǎng)，作為調(diào)壓井明挖及溜渣井開(kāi)挖的棄渣場(chǎng)。

4. 施工方法

4.1 明挖施工。

（1）由于上調(diào)壓井道路拖木溝以前工程量較大，短時(shí)間難以形成，為不影響調(diào)壓井施工，從火炮廠修一臨時(shí)便道至調(diào)壓井，但該臨時(shí)便道坡陡彎急，調(diào)壓井出渣困難很大，后將調(diào)壓井回車場(chǎng)邊的一塊空地租用后作為棄渣場(chǎng)，使調(diào)壓井明挖僅用15天時(shí)間就順利完成，且運(yùn)輸成本大大降低。

（2）鉆孔主要采用手持式巖石電鉆，局部石英砂巖采用手風(fēng)鉆鉆孔，人工裝藥爆破，CAT320挖掘機(jī)裝5t自卸汽車輸。endprint

（3）施工設(shè)備配置1臺(tái)1m3CAT320挖掘機(jī)、4臺(tái)5t東風(fēng)自卸汽車、3臺(tái)2.2KW手持式巖石鉆、2臺(tái)YT-28型手風(fēng)鉆和1臺(tái)3m3/min柴油空壓機(jī)。

4.2 溜渣井開(kāi)挖。

4.2.1 開(kāi)挖方案選擇。

（1）溜渣井的開(kāi)挖是整個(gè)調(diào)壓井開(kāi)挖的重點(diǎn)，溜渣井的開(kāi)挖最初提出兩種施工方案，第一種方案為采用反井鉆機(jī)直接成孔，第二種方案是人工從上至下開(kāi)挖。

（2）第一種方案安全性高，施工期短，但必須在施工支洞開(kāi)挖至調(diào)壓井下部后才能施工，完工日期較晚，且設(shè)備運(yùn)輸較困難，造價(jià)較高；第二種方案安全性相對(duì)較差，施工工期長(zhǎng)，但整個(gè)溜渣井開(kāi)挖將在施工支洞工作面到達(dá)調(diào)壓井之前完成，設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低。經(jīng)過(guò)比較后，為節(jié)省工期和投資，項(xiàng)目部決定采取第二種方案，實(shí)際溜渣井完工比施工支洞開(kāi)挖到調(diào)壓井早7天完成。

4.2.2 井挖及支護(hù)。

（1）鎖口。

溜渣井開(kāi)挖前，先對(duì)井口進(jìn)行鎖口，鎖口梁總高50cm，高出地面30cm，寬30cm，混凝土量為1.32m3，采用人工拌和施工。

（2）爆破參數(shù)。

溜渣井開(kāi)循環(huán)進(jìn)尺開(kāi)按1m進(jìn)行，鉆孔孔深度1.2m，中心采用5孔螺旋掏槽，爆破孔孔距為80cm，為保護(hù)井壁的完好，周邊孔孔距為60cm，每個(gè)循環(huán)鉆孔24個(gè)。爆破參數(shù)見(jiàn)表1：

（3）鉆孔。

溜渣井開(kāi)挖采用巖石電鉆（泥巖層）和手風(fēng)鉆（砂巖層）鉆孔，由于井內(nèi)空間小，鉆孔只能用2臺(tái)鉆機(jī)施工，每個(gè)循環(huán)鉆孔24個(gè)，手風(fēng)鉆鉆孔采用濕式作業(yè)，當(dāng)井深大于30m，在井下鉆孔時(shí)用一臺(tái)5.5KW軸流風(fēng)機(jī)向井內(nèi)送風(fēng)，保證井內(nèi)空氣濃度。

（4）爆破及通風(fēng)散煙。

鉆孔結(jié)束后，先用風(fēng)將孔內(nèi)積水和石渣吹干凈，然后人工裝藥聯(lián)線，將乳化炸藥和非電雷管裝入孔內(nèi)，聯(lián)結(jié)后用導(dǎo)爆管引出地面，在地面上用火雷管起爆。

爆破后將軸流風(fēng)移至井口，將軟式風(fēng)帶放入井內(nèi)，然后通風(fēng)排煙。

（5）出渣運(yùn)輸。

出渣采用人工裝渣，5t扒吊垂直提升至地面后，將渣卸在扒吊附近，堆3～5輪炮后用裝載機(jī)裝5t自卸汽車運(yùn)至渣場(chǎng)堆放（溜渣井開(kāi)挖布置圖見(jiàn)圖2）。

（6）臨時(shí)支護(hù)。

由于調(diào)壓井大部份為粉砂質(zhì)泥巖，巖石較為破碎且易風(fēng)化，為防止井壁掉小石塊，每開(kāi)挖兩輪后即對(duì)井壁進(jìn)行一次支護(hù)，支護(hù)型式為隨機(jī)錨桿加噴混凝土，隨機(jī)錨桿根據(jù)井壁巖石情況，主要對(duì)部份有裂縫的大石塊進(jìn)行鎖定，深度一般為2m，噴混凝土主要是對(duì)井壁進(jìn)行防護(hù)，防止井壁風(fēng)化后掉塊，噴厚為5cm。

4.3 擴(kuò)挖施工。

4.3.1 鎖口梁澆筑。

調(diào)壓井井口設(shè)鋼筋混凝土鎖口梁，梁高2m，寬1m，梁頂面高出地面50cm。鎖口梁開(kāi)挖采用巖石電鉆鉆孔爆破，1m3挖掘機(jī)裝5t自卸汽車運(yùn)輸，人工清基立模?；炷涟韬蜋C(jī)布置在鎖口梁外側(cè)，澆筑時(shí)采用手推車入倉(cāng)，人工平倉(cāng)振搗。

4.3.2 調(diào)壓井?dāng)U挖。

4.3.2.1 設(shè)備投入

調(diào)壓井?dāng)U挖投入的主要設(shè)備見(jiàn)表2：

4.3.2.2 爆破參數(shù)。

調(diào)壓井?dāng)U挖從內(nèi)至外分三層進(jìn)行，即擴(kuò)大層、主爆層和光爆層，擴(kuò)大層布置2排孔，主要起溜渣井?dāng)U大作用；主爆層為中間主爆區(qū)；最后是光爆層，共布置2排孔，光爆層滯后擴(kuò)大層和主爆層一個(gè)臺(tái)階（3m）。調(diào)壓井?dāng)U挖爆破參數(shù)見(jiàn)表3：

4.3.2.3 鉆孔爆破。

（1）調(diào)壓進(jìn)擴(kuò)挖鉆孔根據(jù)不同的巖層采用不同的鉆具，泥巖采用巖石電鉆鉆孔，石英砂巖采用手風(fēng)鉆鉆孔，鉆孔設(shè)備及火工材料由布置在井口邊的扒吊吊入井內(nèi)工作面，施工人員從設(shè)在井壁的人行爬梯上下。

（2）主爆孔裝藥采用乳化炸藥和非電雷管入孔，光爆孔采用導(dǎo)爆索入孔，25藥卷間隔裝藥，爆破網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接好后用導(dǎo)爆管引至井口，火雷管起爆。

（3）由于擴(kuò)挖時(shí)有溜渣井與下部隧洞相通，通風(fēng)條件較好，爆破后不用設(shè)通風(fēng)設(shè)施，采用自然散煙。

4.3.2.4 翻渣。

調(diào)壓井?dāng)U挖翻渣采用人工，為減少翻渣工作量及難度，擴(kuò)挖工作面開(kāi)挖成漏斗型，除擴(kuò)大層一次爆破外，主爆層和光爆層均分成2～3塊進(jìn)行，一是能減小一次翻渣的工作量，二是能使翻渣與鉆孔形成流水作業(yè)，以加快施工進(jìn)度（調(diào)壓井?dāng)U挖布置圖見(jiàn)圖3）。

4.3.2.5 運(yùn)輸出渣。

調(diào)壓井?dāng)U挖出渣采用3m3側(cè)卸裝載機(jī)裝5t自卸車。裝渣在調(diào)壓井底部進(jìn)行，每次堆渣至溜渣井底部后即進(jìn)行一次出渣，以防止溜渣井堵塞。

4.3.2.6 支護(hù)。

調(diào)壓井支護(hù)型式為系統(tǒng)錨桿和噴混凝土支護(hù)，系統(tǒng)錨桿為22@2.5×2.5m，L=3m，噴混凝土為C20厚10cm。錨桿施工跟隨開(kāi)挖進(jìn)行，每開(kāi)挖3m高一層便施工一排錨桿，噴混凝土每開(kāi)挖兩層噴一次。混凝土噴射機(jī)布置在上部平臺(tái)上，混凝土用拌和機(jī)拌和，供風(fēng)由一臺(tái)6m3和一臺(tái)3m3空壓機(jī)聯(lián)合供風(fēng)。

5. 施工進(jìn)度

調(diào)壓井從2003年9月1日明挖開(kāi)工，到2003年12月15日井身擴(kuò)挖完成共用106天，其中明15天，溜渣井開(kāi)挖45天，鎖口梁澆筑7天，井身擴(kuò)挖39天，比原計(jì)劃提前15天完成。

6. 施工質(zhì)量及安全

（1）調(diào)壓井邊坡及井壁均采用光面爆破施工，除地質(zhì)條件原因外，超欠挖均控制在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)，施工質(zhì)量良好。

（2）該工程由于開(kāi)挖投入的人工較多，且均在井下作業(yè)，施工安全是工程施工重中之重，基于此種情況，項(xiàng)目部加大了在安全方面的投入和管理力度，各施工環(huán)節(jié)都有專人負(fù)責(zé)安全，對(duì)每一個(gè)細(xì)小的隱患都能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并排除，整個(gè)調(diào)壓井開(kāi)挖未出現(xiàn)過(guò)一次安全事故。

7. 結(jié)語(yǔ)

小型調(diào)壓井的開(kāi)挖由于工程量小，施工條件有限，如投入大量施工機(jī)械施工將使施工成本大大增加。若能根據(jù)工程實(shí)際情況，采取一些簡(jiǎn)單易行的施工方法，只要強(qiáng)加管理，把質(zhì)量和安全放在首位，工程同樣能保質(zhì)保量的順利完成，而且能將工程的施工成本降低到最小。本工程在施工質(zhì)量、安全及進(jìn)度方面均得到業(yè)主和監(jiān)理的好評(píng)。endprint