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水电站调压井挖掘技术

水电站调压井挖掘技术

本文作者:路川作者单位:浙江仙居抽水蓄能电站监理部

1概述

1.1工程概况

受地形条件的限制,调压井位于引水系统中部(引水隧洞末端)条形山脊内,为露天水室式调压井,由竖井和上室(梯形露天水池)构成。竖井深175m,上室顶高程1788m,底高程1780m,竖井底板高程1605m。上室底板衬砌内径为24m,竖井开挖内径7.2m,衬砌成型内径6.0m。

1.2工程地质条件

调压井附近条形山梁场地相对开阔,具备布置开敞式调压井的地形地质条件,场地基岩裸露,调压井均位于石炭系下统肯特敏组层凝灰岩、斑岩、玢岩、凝灰角砾岩中。以地表井口为0+000m,向下至0+132m井筒处于弱风化、弱~强卸荷带内,侧向埋深较浅,岩体破碎~较破碎,围岩IV~V类为主,成井条件差;0+132m至竖井底部岩石微风化~新鲜,岩体较破碎~完整性差,局部稳定性差,围岩III类为主。

2开挖施工

竖井扩挖施工采用中深孔钻进,全断面一次光面爆破施工;柳工0.3m3反铲挖掘机结合人工将工作面渣石清至井底,由装载机装车外运;锚喷支护作业紧跟工作面;在调压井上口布置桁架梁和龙门架井架,负责提升和悬吊设施布置,布置一台JD2-25卷扬提升,悬吊0.5m吊桶提升,负责人员和设备上下。

2.1设施选型和布置

在调压井上口布置“∏”型桁架梁和6m高龙门架工字钢井架(桁架梁用∠100×10和∠75×7角钢焊制,龙门架用18工字钢焊制)负责提升和悬吊设施的布置和安装,利用一台JD2-25卷扬悬吊0.5m3吊桶提升,负责人员上下和工器具及材料上下。JD2-25卷扬机牵引力5000kg,绳径15毫米,容绳量300米,吊桶上下采用有稳绳运行,稳绳选用Ф12.5mm钢丝绳,上端固定在龙门架上,吊盘用两台10吨卷扬悬吊,钢丝绳选用6×19-Ф24.5。该吊盘为锚喷支护作业的工作平台和钻爆施工的保护盘;井内布置一趟Ф100mm压风管、一趟Ф48mm供水管,井内布置一趟照明电缆,一趟供电电缆,一趟通讯信号电缆,均固定在井壁锚杆上,所有管线延伸和拆除利用吊盘进行;为保证井下安全施工,井口设钢筋护栏和安全网。调压井上平台作为施工总平面布置,除开挖设施布置外,在调压井上口广场内布置一套压风系统:布置1台21m3空压机和1台12m3;生产用房等。

2.2施工顺序

调压井开挖采用钻爆法施工,在上段30m扩挖时,在井壁上固定爬梯,施工人员沿爬梯上下,施工用管线,电缆等均为软管敷设,固定在井口锚筋上,放炮时拆除,以防崩坏,待井筒施工30m以上时,进行井筒开挖设施的安装,形成提升和悬吊系统,为快速施工创造条件。

2.3扩挖

2.3.1开挖爆破设计

调压井开挖采用全断面光面爆破,一次成井的施工方法,采用中深孔爆破,工作面选用7台YT—28风钻同时打眼,炮眼深度2.5m,炮眼利用率按85%计,每茬炮进尺2.2m。

2.3.2爆破条件

扩挖断面:Ф24m,Ф7.2m;围岩类别:IV~V类130,Ⅲ类45m;炮眼直径:Ф42mm;炸药类型:乳化炸药Ф35×350×400;雷管类型:非电毫秒管。

2.4防止导井堵井及出现堵井时疏通措施

2.4.1防止中导井被堵塞措施

第一,合理布置炮眼密度,为了保证井筒的光面爆破效果同时由于中间导井直径较小,为防止堵井事故发生,要在合理范围内增加炮眼数量,周边空间距布置间距为400~500mm,辅助孔和崩落孔炮眼间排距控制在600~700mm之间,采用多段位微差爆破,增加爆破后岩石自身挤压破碎作用,以便减少最大粒径,防止堵井。第二,爆破结束后要对爆破效果进行详细检查,对爆破产生的较大块体要及时进行处理,当块体大于导井直径1/3时容易出现堵井现象。人工清渣应注意观察风流情况,及时发现导井是否被堵塞。

2.4.2出现堵井时疏通措施

第一,一旦发现堵井事故,必须认真观察堵塞部位,分析堵塞原因和堵塞长度以便采取措施,及时处理,堵井部位如在导井上口处,一般是由于爆破产生大块造成,利用吊盘悬挂安全带,根据具体情况,人工将浮渣清理一部分,尽可能找出堵井的大块石,打眼或埋炸药包,进行爆破处理。第二,堵井部位如在导井下部,一般是由于出渣不及时或容渣量不够产生的,待井底部出完渣后,利用长杆举炸药包,将药包固定在堵塞部位起爆,利用爆破冲击波震动使其下落,该工作危险性较大,必须将洞底人行通道进行安全处理,从洞口一侧向上爬,以防渣石突然下落,造成事故。第三,人工清渣,必须认真观察风流情况,防止堵井后继续下渣,致使导井全部堵死,无法处理。

2.4.3控制超挖及出现欠挖时的处理措施

第一,严格按爆破图表要求进行布孔,周边孔位置根据测量放线进行定位,严格控制钻孔方向和钻孔角度,保证孔底均匀一致,控制在允许超扩范围内。第二,周边孔为光面爆破设计,对装药结构严格要求,采用导爆索间隔装药,以确保成型尺寸和半孔率要求。第三,采用分区域定人定钻的岗位责任制,钻手负责本区域钻孔及装药联线,以保证爆破效果。半孔率、超欠挖、进尺同本人效益挂钩。

3支护施工

3.1锚杆施工

第一,锚杆的钻孔、注浆、安装工作。采用YT-28手风钻钻孔,孔位、孔轴方向应满足施工要求。造孔完成后,采用风水枪联合进行清孔。第二,锚杆的施工应严格按施工图纸和招标文件技术要求进行操作。钻孔符合设计和技术规范要求,或现场技术管理人员及监理工程师指示位置进行,砂浆配合比采用监理批准的配合比,锚杆达到设计深度,注浆饱满,在砂浆凝固前,不得敲击,碰撞和拉拔描杆,以及放炮震动影响锚杆质量;

3.2挂网及喷砼

第一,挂网规格、范围、间距、搭接符合图纸和有关指示要求;挂网采用φ8钢筋,网格间距为15cm,挂设的网片尽可能贴近岩面并与岩面间距不小于3cm,每隔2m与附近的锚杆焊接牢固,保证挂网质量。第二,钢筋网片利用吊桶下放,吊盘上布置电焊机,进行固定和焊接。第三,当喷射砼区域周围的空气湿度小于85%时,喷射砼终凝2小时后,应洒水养护,养护时间一般为7天。

4安全措施

针对竖井施工,要坚持文明施工,严格井口管理制度,谨防井筒坠物,加强井筒施工管理,以防片帮脱裤事故发生;加强提升悬吊钢丝绳的定期检查,谨防断绳事故发生;搞好爆破施工管理,严格爆破警戒。认真开展“三工序”作业制,检查上工序,保证本工序,服务下工序,使工程全部处于良好受控状态,实现安全生产;施工现场的布置符合防火、防爆等规定和文明施工要求,现场道路平整、坚实,保持畅通,危险地点设置标识牌。

5结语

本施工项目开挖时段为2009年10月1日至2009年11月15日,竖井扩挖20h一个循环,循环进尺2.2m,月平均扩挖进尺70m/月,上池开挖时间为15天,施工措施合理,组织得当,仅用2个半月完成调压井施工。