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        高地應(yīng)力深大閘門豎井開挖施工技術(shù)方法

        2019-11-05 07:24:42
        四川水利 2019年5期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)流洞旁通閘室

        (中國水利水電第五工程局有限公司,成都,610066)

        1 工程概況

        葉巴灘水電站位于四川與西藏界金沙江上游河段上,是金沙江上游規(guī)劃“一庫十三級”開發(fā)方案中裝機(jī)最大的一級水電站,上游為波羅水電站,下游與拉哇水電站銜接。

        葉巴灘水電站左岸導(dǎo)流洞按照功能布置兩條豎井閘室結(jié)構(gòu),分別為導(dǎo)流洞豎井和旁通洞豎井。豎井閘室導(dǎo)流洞頂口高程為2734.13m,閘室平交洞底部高程為2767.00m,閘室尺寸為30.15m×15.30m×13.0m(長×寬×高);旁通洞豎井閘室旁通洞頂口高程為2727.3m,閘室平交洞底部高程為2767.00m,閘室尺寸為17.3m×18.3m×13.0m(長×寬×高)。導(dǎo)流洞豎井式閘室底板高程為2712.50m,啟閉機(jī)平臺高程為2768.00m,閘室頂高程為2778.00m,底板厚3.5m,邊墩厚4.0m,中墩厚6.0m,閘室尺寸為15.0m×26.0m×65.5m(長×寬×高),上部與連接洞相接,下部接導(dǎo)流洞。

        兩個(gè)豎井基巖垂直埋深57m,位于兩岸地應(yīng)力增高帶巖體中,屬高地應(yīng)力區(qū),圍巖為δo43石英閃長巖,微風(fēng)化~新鮮。該洞段分布小斷層f15-6。節(jié)理裂隙主要發(fā)育3組,J1:N80°~90°E/SE∠50°~70°;J2:N60°~90°W/NE∠80°~85°;J3:N30°~50°E/NW∠30°~50°。洞段巖體以次塊~塊狀結(jié)構(gòu)為主,濕潤~滴水,圍巖類別以Ⅱ類為主,圍巖基本穩(wěn)定,部分Ⅲ類,局部穩(wěn)定性差。

        由于導(dǎo)流洞深埋段屬于高地應(yīng)力區(qū),施工中應(yīng)對高地應(yīng)力所引起的圍巖脆性變形破壞現(xiàn)象引起重視,采取及時(shí)支護(hù)方式進(jìn)行處理。

        2 施工難點(diǎn)分析及應(yīng)對措施

        難點(diǎn)一:豎井開挖處于高地應(yīng)力區(qū)域,容易因高地應(yīng)力引起圍巖脆性變形破壞現(xiàn)象。

        應(yīng)對措施:①嚴(yán)格控制爆破施工裝藥量,采取最優(yōu)爆破參數(shù)進(jìn)行控制爆破作業(yè),控制最大單響,減少圍巖因爆破震動造成破壞;②及時(shí)對開挖面進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)工作,減少開挖面的暴露時(shí)間;③每次豎井開挖爆破后對已開挖面在豎井施工過程中,應(yīng)通過目測與量測相結(jié)合的手段監(jiān)視圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定性。

        難點(diǎn)二:導(dǎo)流洞豎井開挖支護(hù)斷面尺寸大,深度大,施工難度大。

        應(yīng)對措施:項(xiàng)目部組織專家及現(xiàn)場施工多方討論,精心組織準(zhǔn)備,采用溜渣井方法施工,保證施工操作簡單化;剩余斷面一次爆破成型。系統(tǒng)支護(hù)采用登渣施工作業(yè)方式,保證豎井底部人員施工作業(yè)安全。

        難點(diǎn)三:豎井開挖與導(dǎo)流洞下層關(guān)系密切,直接影響導(dǎo)流洞下部開挖支護(hù)工作,工期緊、任務(wù)重。

        應(yīng)對措施:豎井作業(yè)與導(dǎo)流洞下層作業(yè)人員無障礙溝通,項(xiàng)目部從進(jìn)度角度出發(fā),合理安排工期,精確到每小時(shí)?,F(xiàn)場駐扎經(jīng)驗(yàn)豐富的施工、技術(shù)、質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)、安全等管理人員,梳理每天施工過程中的重點(diǎn)難點(diǎn),及時(shí)進(jìn)行確認(rèn)、解決,保證豎井施工進(jìn)度安排。

        3 主要施工技術(shù)

        3.1 施工方法確定

        該工程兩個(gè)豎井?dāng)嗝娉叽缰笤趪鴥?nèi)罕見,且豎井位置處于高地應(yīng)力區(qū),隨時(shí)都會出現(xiàn)開挖后應(yīng)力釋放導(dǎo)致脆性裂變可能,施工作業(yè)難度大、安全隱患多、交叉作業(yè)嚴(yán)重。針對導(dǎo)流洞及旁通洞豎井閘室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行了施工方案的比選與研究。最終摒棄了傳統(tǒng)的全斷面開挖施工方案,確定了溜渣井開挖豎井方法:傳統(tǒng)方案開挖速度較慢,且出渣困難。采用反井鉆機(jī)鉆孔,一次成孔φ1.4m先導(dǎo)孔,分兩次爆破擴(kuò)挖成φ6.0m溜渣井,每3m為一個(gè)開挖循環(huán)進(jìn)行分層爆破直至完成。施工工藝流程見圖2。

        圖2 豎井閘室開挖施工工藝流程

        3.2 先導(dǎo)孔施工

        左岸導(dǎo)流洞中部閘門豎井和旁通洞閘門豎井選用反井鉆打?qū)Э?,采用溜渣法開挖,兩條豎井共配一臺反井鉆機(jī)。具體施工步驟如下:

        (1)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況澆筑反井鉆機(jī)混凝土基礎(chǔ)(C25混凝土,厚度15cm,0.7m3),并依托反井鉆機(jī)工作原理制作排污池和回收利用清水池(水池采用M7.5磚砌結(jié)構(gòu),0.1m3);

        (2)用反井鉆機(jī)根據(jù)測量精準(zhǔn)放線鉆孔先導(dǎo)孔,由啟閉機(jī)平臺位置將旁通洞豎井中心和左導(dǎo)豎井中心自上而下打通。鉆孔直徑為25cm。根據(jù)豎井尺寸情況,旁通洞豎井左導(dǎo)豎井各需要一個(gè)先導(dǎo)孔;

        (3)反井鉆機(jī)自下而上進(jìn)行擴(kuò)孔,25cm先導(dǎo)孔擴(kuò)孔后直徑為140cm。

        3.3 溜渣井施工

        受現(xiàn)場條件及閘室復(fù)雜結(jié)構(gòu)限制,溜渣井無法一次開挖成型。為避免出現(xiàn)堵井現(xiàn)象發(fā)生,采取兩次擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)溜渣井輪廓線。第一次擴(kuò)孔由φ1.4m先導(dǎo)孔擴(kuò)挖成φ3.4m后再次擴(kuò)挖成φ6.0m設(shè)計(jì)溜渣井,溜渣井鉆孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)如圖3。

        3.4 豎井開挖支護(hù)

        3.4.1 光面爆破孔施工

        邊墻光面爆破孔采用測量放樣,使用YQ-100B或YT-28手風(fēng)鉆鉆機(jī)鉆孔。標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)尺鉆孔深度3.5m,爆破進(jìn)尺按3m一個(gè)循環(huán)。受鉆孔設(shè)備本身結(jié)構(gòu)限制,為保證周邊不欠挖,周邊孔鉆孔技術(shù)超挖20cm。

        3.4.2 主爆孔、緩沖孔爆破施工

        (1)6t反鏟扒面

        采用反鏟對準(zhǔn)備鉆孔的作業(yè)面進(jìn)行清理,挖除基巖上部的積渣以備鉆孔。

        (2)放線布孔

        施工測量采用全站儀,由專業(yè)測量人員進(jìn)行,測量器具必須經(jīng)過鑒定后方可使用,每個(gè)月進(jìn)行一次測量檢查、復(fù)測,確保測量控制工序質(zhì)量。

        (3)鉆孔

        鉆孔時(shí),在已布設(shè)好的孔位點(diǎn)進(jìn)行開孔,傾角采用坡度尺進(jìn)行控制,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔深鉆孔。鉆孔采用YQ-100B鉆機(jī)鉆孔,鉆孔直徑90mm,每3m一個(gè)循環(huán)。

        第二點(diǎn),在進(jìn)行動物養(yǎng)殖時(shí),缺乏必要的免疫程序。全國范圍內(nèi)動物養(yǎng)殖的品種較為復(fù)雜,為了適應(yīng)市場,很多區(qū)域擁有具有區(qū)域性的動物養(yǎng)殖方案,這則造成了動物養(yǎng)殖免疫程序的混亂。另外,很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)戶文化程度較低,對于動物免疫程序毫無概念,往往錯(cuò)過了最佳的動物防疫時(shí)機(jī),造成動物免疫效果不理想。

        (4)裝藥、聯(lián)線、起爆

        炮孔經(jīng)檢查合格后,方可進(jìn)行裝藥爆破;炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯(lián)結(jié),由經(jīng)考核合格的炮工,嚴(yán)格按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的鉆爆設(shè)計(jì)成果進(jìn)行施作。

        圖3 溜渣井鉆孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)

        裝藥嚴(yán)格遵守安全爆破操作規(guī)程。裝藥前,先用PVC管或其他工具檢查炮孔有無堵孔的情況,以便及時(shí)利用鉆機(jī)進(jìn)行洗孔。然后由專業(yè)炮工根據(jù)爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行每孔孔內(nèi)非電雷管分發(fā)。裝藥的炮工則根據(jù)爆破設(shè)計(jì)裝藥量進(jìn)行裝藥,孔內(nèi)延期雷管及時(shí)裝入。裝藥完成后,采用炮泥進(jìn)行堵孔,堵塞長度按照爆破設(shè)計(jì)執(zhí)行。同時(shí),炮工根據(jù)爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行孔外網(wǎng)路連接。

        最后由炮工和值班技術(shù)員復(fù)核檢查,確認(rèn)無誤,撤離人員和設(shè)備,炮工負(fù)責(zé)引爆。

        (5)通風(fēng)、散煙

        爆破后起動洞口布置的大容量強(qiáng)力通風(fēng)機(jī)通風(fēng),結(jié)合工作面水霧降塵,搞好井內(nèi)通風(fēng)除塵、散煙。

        (6)安全處理

        通風(fēng)散煙后,采用液壓反鏟進(jìn)豎井清理危石和碎塊,以確保進(jìn)入豎井內(nèi)的人員和設(shè)備安全。在施工過程中,經(jīng)常檢查已開挖段的圍巖穩(wěn)定情況,清撬可能塌落的松動巖塊。

        渣料用液壓小反鏟、通過溜渣井溜渣,在下部用裝載機(jī)或履帶式反鏟裝自卸車運(yùn)輸。液壓反鏟爆破時(shí),用設(shè)在穹頂?shù)?0t卷揚(yáng)機(jī)起吊撤出。

        3.4.3 系統(tǒng)支護(hù)施工

        受高地應(yīng)力影響,爆破開挖后,如果不及時(shí)采取支護(hù)措施,圍巖應(yīng)力釋放過程可能會發(fā)生圍巖脆性變形破壞現(xiàn)象,對后續(xù)施工作業(yè)人員造成安全隱患。且現(xiàn)場施工條件有限,工期緊張,無法在開挖作業(yè)完成后再進(jìn)行全斷面支護(hù)。經(jīng)過討論決定采用“分層爆破后采用積渣支護(hù)作業(yè)方法”。該方法優(yōu)點(diǎn)如下:

        (1)省略支護(hù)排架搭設(shè)工序。采用爆破后積渣平臺進(jìn)行支護(hù)施工,無需搭設(shè)排架進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)工序;

        (2)開挖后系統(tǒng)支護(hù)及時(shí)跟進(jìn),防止圍巖應(yīng)力釋放變形帶來安全隱患。分層爆破后及時(shí)跟進(jìn)系統(tǒng)支護(hù),減少未及時(shí)支護(hù)給后續(xù)施工帶來的安全隱患。

        圖4 豎井開挖支護(hù)工作示意

        4 過程安全、質(zhì)量控制要點(diǎn)

        左岸導(dǎo)流洞、旁通洞豎井閘室開挖、支護(hù)過程中安全、質(zhì)量控制重點(diǎn)見表1。

        表1左岸導(dǎo)流洞、旁通洞豎井閘室開挖、

        5 結(jié)語

        實(shí)際結(jié)果證明:該施工技術(shù)方案切實(shí)可行,方案合理,有效地解決了深大豎井施工中無法利用大型設(shè)備施工、系統(tǒng)支護(hù)困難、施工難度大等技術(shù)問題。成功地完成了葉巴灘水電站左岸導(dǎo)流洞兩個(gè)豎井的開挖支護(hù),積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn),為以后同類型工程中提供了較好的施工技術(shù)方法。葉巴灘水電站導(dǎo)流洞豎井及旁通洞豎井在3個(gè)月的工期內(nèi)圓滿完成開挖支護(hù)任務(wù),較原計(jì)劃工期提前15d完成。且開挖體型滿足設(shè)計(jì)要求,開挖支護(hù)質(zhì)量優(yōu)良。并且在施工過程中未出現(xiàn)安全、質(zhì)量事故。

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