所属栏目：电力论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:238
副标题#e# 摘要柳洪电站压力管道上斜段是整个工程的难点项目，斜井开挖的质量和工期制约着后续工程的施工。通过采用上下两个工作面向中间掘进的方式开挖导井，再从上往下扩挖斜井的施工方案，不但提前了工期，而且降低了成本。
关键字斜井导井钻爆设计扩挖
1工程概况
柳洪水电站位于四川省凉山彝族自治州美姑县柳洪区境内，金沙江支流美姑河下游尔其至柳洪沟口河段。为美姑河自上而下第四个梯级、为首期开发工程，该电站为低坝引水式，闸高26.5m，调节库容51.4万m3，总装机容量180MW。整个工程由首部枢纽、引水系统、地下厂房系统等水工建筑物组成。
压力管道段位于调压室下游，由蝶阀室和压力管道组成。本标段压力管道全长335.25m，其中上平段长120m、上斜段长185.25m，中平段30米，压力管道开挖直径为Φ5.0m，衬砌厚度为0.6米，上斜段的角度为50°（见图1）。
压力管道上斜段为志留系龙马溪组下段（S111）深灰色页岩夹砂质岩层组成，地层产状SN/W∠10°-15°，缓倾山内。上斜段上部由于埋深较浅，围岩条件较差，属Ⅲ类偏差，局部Ⅳ类围岩。施工中易出现顶拱塌落，须加强支护。
2斜井开挖施工技术
压力管道上斜段采取先导井后扩挖方式进行。采用上、下两个工作面同时向中间掘进的方式开挖导井。上游开挖采取手风钻钻爆，出渣采用卷扬机提升料斗系统来完成；下游开挖采取人工钻爆，自然溜渣。
2.1确定合适的导井位置及形状
目前国内导井形状多采取圆形或矩形，且多分布在大井的中部或下部。经多次分析结合本工程实际情况将导井布置在斜井的上部，形状近似椭圆（见图3）有如下优点：
a：由于围岩较差,因此将导井布置在上部，使导井开挖与支护同斜井结合起来。顶部采取一次成型，避免两次支护，减少临时支护工程量；
b：扩挖作业时工作面大，提高了钻爆效率；
c：斜井地下水丰富,近似椭圆有利于下游导井排水。
2.2合理的钻爆设计有利于提高效率
2.2.1选用合理的掏槽形式
斜井爆破是一个临空面，周边夹制情况下进行的。为减少周边对炮孔爆破的夹制，充分破碎岩石，则在导井适当部位布置掏槽孔。因此，掏槽效果好坏是斜井爆破成败的关键。
试验表明：直孔掏槽对钻孔质量要求高，作业面上炮孔数量增加5%∼10%，效果并不理想；而楔形掏槽对钻孔的精度要求较低，炮孔利用率高。针对下游导井开挖仅能布置一部手风钻的情况，采用楔形掏槽方式减少钻孔数量、缩短工期（见图2）。
2.2.2设计合理的装药结构和正确的起爆顺序
（1）导井开挖钻爆参数
上游导井采用人工给料斗装渣，卷扬机提升的方式出渣。为此采用较高的炸药单耗进行爆破，使岩石得到充分破碎，利于装渣和加快掘进速度。且体布置见图2、图3及表1。下游面采取爆破后自然溜渣方式，爆破岩石块度较上游可大些，炸药单耗相对低些。
为使导井的纵向开挖达到设计坡度值，减少超欠挖，钻爆作业时针对各炮孔的深度、方向、间排距进行严格控制。并根据不同围岩多次调整原钻爆设计参数。
表1导井上游面楔形掏槽设计爆破参数
炮孔 孔深
m 段别 孔数 药卷 单孔药量 单响药量 说明
&nb#p#副标题#e#sp; 节 kg 节 kg
掏槽孔 1.4 1 6 Ф32×180×150g 6.5 1.17 39 7.02 孔距0.4m，与轴线夹角70°
崩落孔 1.3 3 4 Ф32×180×150g 5.5 0.99 22 3.96 孔距0.5m，与轴线夹角80°
顶拱（光爆) 1.2 8 6 Ф22×180×100g 3 0.3 18 1.8 孔距0.52m
底板 1.2 5 5 Ф32×180×150g 5 0.9 25 4.5 孔距0.65m
边墙 1.2 7 2 Ф32×180×150g 5 0.9 10 1.8 孔距0.56m
注；导井断面为3.96m2,共布孔23个,进尺1.1米。
（2）扩挖钻爆参数
因斜井的高差大，为安全生产计，扩挖时须重视光面爆破质量。一方面尽量减少爆破对井壁的破坏，另一方面爆破时尽量使岩石充分破碎，提高人工扒渣效率。在钻爆设计及实施时，最宽部位设置四排，从导洞口向外排距依次为0.8m、0.9m、0.9m、0.6m。周边孔间距0.5m，线装药密度0.12kg/m；其它孔间距1m，防止大块石渣堵塞导井，装药系数>70%。起爆顺序采取从内环向外环起爆，为减少围岩的夹制作用，提高炸药利用率。每一环起爆顺序采取先左后右再中间。
2.3出渣方式
斜井开挖采取先导井后扩挖。下游导井采取自然溜渣，扩挖采取人工扒渣、导洞溜渣的方式。上游导井出渣问题是斜井开挖的难点，经方案优化后采取卷扬机提升料斗系统方案出渣（见图4、图五）。
上游导井边开挖边铺设轨道。轨道铺设技术要点为：主轨采用槽钢［14，两轨外缘为1.215m；轨道固定锚杆Φ22L=1.2m＠2m；轨道间的连接采用Φ22＠1.0m的钢筋；轨道与岩石面之间的空隙用完整岩石塞垫密实。
扩挖出渣采用人工向导洞扒渣，利用导井作为溜渣通道。为使爆破后石渣大部分流入导井，堆集在斜井上的石渣大大减少，在扩挖时将斜井分成两个斜坡台阶。
2.4设置下游导井避人洞
随着下游导井向上延伸，机具材料向上运输的难度增大，导井开挖面与平洞内的联系愈加困难，人员上下会受到滚石的威胁。因此，在导井开挖前进方向左侧中下部边墙0∼60米范围内每20m设1个避人洞，在60∼130米范围内每15米设1个避人洞，堆放机具、材料，为施工人员提供躲避滚石及休息空间。
2.5导井通风防尘
上游导井开挖爆破采用15KW的轴流风机通风，距掌子#p#副标题#e#面15m左右。下游导井开挖过程中若用风机，风筒布置困难且每荐炮都要进行安装，将严重影响施工进度。为降低工作面粉尘浓度，爆破前将空压机的风管、水管出口（端部制作成堵头，未端30cm段布置8个梅花形孔）对准掌子面，固定在距掌子面12m左右的边墙锚杆上，爆破后再打开中平洞的风、水管闸阀。在风和水雾联合作用下,一般在30min能将洞内粉尘排出。
2.6临时支护
导井支护主要采取短锚杆和素喷5cm厚C20混凝土支护。
对300º斜井扩挖范围及时素喷5cm厚C20混凝土封闭围岩。对不利结构组合的围岩进行随机锚固剂锚杆（Φ25、L=3m）支护；对裂隙密集带及挤压破碎带进行系统锚杆（Φ25、L=3m、@1.5m×1.5m）支护，挂ф8@20cm×20cm钢筋网，喷15cm厚C20混凝土。
2.7贯通前安全技术措施
上、下导井贯通前25m时，为防止上导井钻孔、爆破的振动对下导井作业人员的影响，暂停上导井开挖施工；贯通前6米时,下导井停止施工,恢复上导井施工；贯通前3米时,采取一次钻孔2.5米的直孔,一次爆破成功贯通。在最后两次钻爆作业中,为防止导井底部突然坍塌而造成人员伤亡,作业人员都系上安全绳。
3结论与体会
压力管道上斜段由爬罐从下往上开挖导井的投标方案优化为人工从上下两个工作面向中间掘进的实施方案，以及导井由传统的下半部位置修改为顶部后，从9月份开始导井施工，历时三个月贯通(上、下游导井各开挖60m、125.25m)。
斜井开挖过程中，合理的钻爆参数与溜渣通道的设计是加快进度的关键。较好的钻爆参数使爆破块度小，便于人工装渣和扒渣。斜井扩挖中，采用上下两个30º度的斜坡台阶，不但易于人工扒渣溜渣，而且上下两个台阶的钻孔，扒渣施工不占直线工期，每个循环可节约2个小时，使整个斜井提前6天完工。
加强围岩临时支护是斜井开挖成败的关键。斜井高，工作面狭小，极易发生安全事故，为预防斜井开挖主要危险隐患——高空坠物对作业人员的威胁，边开挖边及时进行临时支护。斜井开挖成形较好，无欠挖，平均超挖控制在20cm以内，光爆半孔保持率达80%。
施工方案的优化和施工方法的改进，不但降低了施工成本，而且开挖工期最终提前2.5个月，为斜井后续混凝土衬砌争取了时间。