王佳奎,鄭希娟
(中水東北勘測設計研究有限責任公司,吉林長春 130021)
羅州壩水電站工程引水隧洞全長325.229 m,由上平段、豎井段、下平段組成。閘門井后為長度10 m的漸變段,進口處為6.5 m×7.3 m(寬×高)矩形斷面,末端漸變?yōu)榘霃綖?.65 m圓型斷面。漸變段末端至引水隧洞豎井上彎段起點為上平段,長度19.10 m,中心線高程為250.35 m。上平洞與下平洞采用半徑為3.15 m圓形豎井連接,豎井段長度(含上、下彎段)91.02 m,高度73.90 m,上、下彎段轉(zhuǎn)彎半徑均為15.0 m,轉(zhuǎn)彎角度均為90°。豎井下彎段末端至廠房蝸殼進口為下平段,長205.109 m,中心線高程為175.70 m。平洞石方洞挖7 190 m3,豎井石方井挖2 840 m3。
棄渣料堆存地為上壩公路下游與2號公路相接處附近,棄渣容量400 000 m3。
引水隧洞上平洞開挖石渣主要運輸?shù)缆窞椋孩裉柺┕ぶФ础?32公路→2號公路→棄渣場。引水隧洞下平洞及豎井段開挖石渣運輸通道:Ⅱ號施工支洞→原2號施工支洞→2號公路→棄渣場。
引水隧洞開挖工程施工程序,施工準備→Ⅱ號施工支洞開挖完成→引水隧洞下平洞開挖施工;施工準備→Ⅰ號施工支洞開挖完成→引水隧洞上平段開挖施工→引水隧洞豎井段導井開挖→引水隧洞豎井段擴挖。
根據(jù)施工布置,引水隧洞與外界連通有兩條施工通道,即布置在引水隧洞上平段的Ⅰ號施工支洞和布置在引水隧洞下平段的Ⅱ號施工支洞。引水隧洞施工可根據(jù)施工支洞開挖完成情況,及時進行引水隧洞上平段及引水隧洞下平段開挖施工,由于引水隧洞斷面較小,為保證開挖設計邊線的平整度及工期要求,采用全斷面一次開挖,中間掏槽,周邊光面爆破。鉆孔采用YT-28手風鉆鉆孔,水平掘進。待引水隧洞上平洞段施工滿足反井鉆機施工工作面要求后,采用反井法進行引水隧洞豎井段開挖施工。豎井開挖采用LM-200反井鉆機進行導井開挖,導井直徑1.4 m,開挖完成后進行豎井段擴挖施工,擴挖采用人工持手風鉆鉆孔,由上至下以導井為臨空面梯段爆破,梯段高度3.5 m,循環(huán)進尺約3 m。開挖石渣采用3.0 m3裝載機配20t自卸汽車出渣。
3.2.1 引水隧洞上、下平段開挖施工
引水隧洞上平段由漸變段和直管段組成,漸變段為方形斷面漸變?yōu)閳A形斷面,長度10 m,直洞段為半徑3.15 m圓形斷面,長度20 m。根據(jù)施工布置由Ⅰ號施工支洞進入引水隧洞上平段施工,開挖方向由直洞段向漸變段掘進,與閘門豎井連通,以利于閘門豎井開挖施工,同時滿足引水隧洞上平段的自然通風需要。
引水隧洞下平段開挖由4個直洞段、2個轉(zhuǎn)彎段及2個漸縮段組成,均為圓形斷面,最大開挖直徑6.3 m,最小開挖直徑5.2 m。
平洞段開挖采用全斷面一次開挖,中間掏槽,周邊光面爆破。YT-28手風鉆鉆孔,鉆孔深度3.3 m,循環(huán)進尺3 m,孔徑42 cm,32 mm乳化炸藥,周邊光爆孔采用25 mm乳化炸藥。采用1 m3液壓反鏟扒渣,出渣采用3 m3裝載機裝20 t自卸車運至渣場。
3.2.2 引水隧洞上彎段及下彎段開挖施工
引水洞上、下彎段開挖分兩部分進行,與上、下平洞段相接部位同平洞段一起施工,與豎井段相接部分同豎井段一起施工,與上、下平段一起施工的彎段采用鉆爆法開挖,采用YT-28手風鉆鉆孔,周邊光面爆破,非電毫秒雷管微差起爆網(wǎng)絡,出渣采用3 m3裝載機配20 t自卸汽車進行,與豎井一起施工的彎段采用先反井鉆機鉆設導井,再自上而下擴挖成型的施工方法,擴挖鉆孔采用手風鉆,周邊光面爆破,非電毫秒雷管微差起爆網(wǎng)絡,在井底采用3 m3裝載機配20 t自卸汽車出渣。
3.2.3 引水隧洞豎井開挖施工
豎井的開挖先采用LM-200型反井鉆機開挖導井,然后采用YT-28手風鉆擴挖的施工方法進行開挖。反井鉆機布置于引水隧洞上彎段開挖平臺上。
1)?1.4 m導井鉆設。導井施工包括施工準備、反井鉆機就位、導孔鉆進、導井鉆進等幾個步驟,導井施工程序:鉆井作業(yè)施工平臺施工→反井鉆機基礎及循環(huán)水池的施工→安裝液壓系統(tǒng)冷卻循環(huán)水箱→安裝反井鉆機并進行調(diào)試→由上往下鉆進?216 mm導孔→導孔貫通后,拆除導孔鉆頭,安裝?1.4 m擴孔鉆頭,由下往上進行擴孔施工→拆除反井鉆機。
豎井段開挖采用LM-200型反井鉆機進行導井開挖施工。首先鉆設直徑為216 mm的導孔,導孔采用導向儀控制孔向并及時糾偏,導孔貫通后,在豎井下部安裝?1.4 m的擴孔鉆頭,從下至上對導孔進行擴挖成直徑為1.4 m的導井,導井開挖渣料在引水隧洞下平段內(nèi)采用3.0 m3側(cè)卸裝載機裝20 t自卸車出渣。
2)全斷面擴挖施工。在豎井段導井開挖完成后,進行全斷面擴挖至設計尺寸。全斷面擴挖采用自上而下“一排炮、一支護”的施工方法進行施工,上一循環(huán)支護結(jié)束后再進行下一循環(huán)的開挖,并及時進行鎖口支護施工。豎井全斷面擴挖采用人工持手風鉆鉆孔,崩落孔采用?32藥卷連續(xù)裝藥,最外側(cè)一圈炮孔采用?25藥卷連續(xù)裝藥減弱爆破,孔口用砂袋堵塞嚴實,起爆分段由內(nèi)向外依次爆破。Ⅱ類圍巖開挖鉆孔深度為2.0 m,預計循環(huán)進尺1.8 m。開挖施工中,井口開挖采用短進尺,控制鉆孔深度不超過1.5 m,減少藥量,周邊孔線裝藥密度不超過200 g/m。人工扒渣通過溜渣井溜渣至下平段,3.0 m3裝載機配20 t自卸汽車在下平段裝渣。豎井擴挖施工的所有設備、材料由卷揚機牽引吊籠下至工作面。
引水隧洞開挖支護工期見表1
表1 引水隧洞開挖支護工期計劃表
根據(jù)引水隧洞開挖支護工期安排,石方開挖高峰期為引水隧洞下平段開挖。石方開挖高峰期強度為2 800 m3/月。
按照引水隧洞開挖高峰期強度2 800 m3/月計算,施工機械設備配置見表2。
表2 主要設備表
文中重點介紹了羅洲壩水電站引水隧洞的開挖設計,包括施工通道布置、施工程序、施工方法、施工進度安排及施工設備的選型,為地下工程隧洞開挖施工設計提供參考和借鑒。