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水電站豎井開挖施工
各段豎井的擴(kuò)挖工序:
5.1、工序說明: 5.1.1、測量控制: 溜渣導(dǎo)井?dāng)U挖規(guī)格線控制:從洞外控制網(wǎng)經(jīng)測量導(dǎo)線引控制點(diǎn)到井口附近,在井口處搭設(shè)一過豎井中心的工字鋼支架,在支架的中心固定一個能垂直升降的垂球,以較正豎井中心線用,由于是中導(dǎo)洞,開挖規(guī)格要求不高,不再進(jìn)行精確放線。 設(shè)計輪廓擴(kuò)挖規(guī)格線控制:從洞外控制網(wǎng)經(jīng)測量導(dǎo)線引控制點(diǎn)到井口附近,豎井井口15m以上擴(kuò)挖井口井架未安裝前,制作垂直移動控制點(diǎn),用垂球把控制點(diǎn)引在開挖掌子面放線。井口15m以下擴(kuò)挖待井口井架安裝到位后,把井口控制點(diǎn)引到井架上,在井架上做好激光準(zhǔn)直儀支座,再把激光準(zhǔn)直儀固定在支座上,進(jìn)行校核合格后再用激光束導(dǎo)向,井下用鋼尺放樣,并定期檢查準(zhǔn)直儀的精度,同時檢查上一排炮的超欠挖情況。 5.1.2、鉆孔:擴(kuò)挖均采用人工手風(fēng)鉆鉆孔。 5.1.3、裝藥與起爆:將火工材料用吊籠運(yùn)到工作面,人工裝藥聯(lián)線,孔內(nèi)用秒延時非電雷管,孔外用火雷管引爆非電,用36V電線帶電爐絲纏在導(dǎo)火索上在孔口點(diǎn)火。 5.1.4、出渣:人工將工作面松渣全部扒下導(dǎo)井后,蓋好下料導(dǎo)井井蓋,才能出渣,用裝載機(jī)配合自卸車在下部施工支洞出渣。 5.2、爆破設(shè)計: 因豎井I段、II段、III段施工順序及方法各有差異,現(xiàn)分別給予說明: 5.2.1、豎井I段擴(kuò)挖 豎井I段總高71米,開挖直徑為8.9米,反井鉆形成的導(dǎo)孔中心與I段中心向下游側(cè)偏心1.55米,根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行擴(kuò)挖爆破試驗(yàn),井口以下20M范圍內(nèi)為爆破試驗(yàn)段,因爆破試驗(yàn)段圍巖穩(wěn)定性的實(shí)際情況不定,在該段的施工中只能暫按設(shè)計提供的圍巖類別結(jié)合施工規(guī)范及相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn)性的開挖施工,以盡可能的減少對圍巖不必要的振動影響,同時不發(fā)生導(dǎo)井堵塞現(xiàn)象為標(biāo)準(zhǔn),不斷調(diào)整爆破參數(shù)。 第一排炮先直接利用φ1.4m導(dǎo)井作為溜渣通道,進(jìn)行全斷面擴(kuò)挖,布孔間排距為60~75cm,用秒延時非電雷管引爆,放炮后,導(dǎo)井被堵,經(jīng)放炮震動仍未能貫通,用反鏟扒開后發(fā)現(xiàn),堵塞導(dǎo)孔的石渣塊徑為45~55cm之間,3~4塊相互交叉,分析有以下幾點(diǎn)原因:溜渣導(dǎo)井偏??;導(dǎo)孔偏心對溜渣影響較大;分段延時不夠長,單響爆破方量較大。 經(jīng)過總結(jié)后,決定采用先將φ1.4m導(dǎo)井進(jìn)行一次刷井,擴(kuò)大到φ3m,再進(jìn)行全斷面擴(kuò)挖和支護(hù),擴(kuò)大導(dǎo)孔后擴(kuò)孔深可達(dá)3.5~4.5m,孔排距可放大到0.8m~1.0m,周邊擴(kuò)挖經(jīng)試爆兩排炮后,最終爆破效果達(dá)到95%以上,周邊光面爆破質(zhì)量很好,結(jié)合安全及進(jìn)度綜合考慮,最后確定豎井I段擴(kuò)挖單循環(huán)為4.0米,爆破參數(shù)如下表。 在導(dǎo)井刷井時每次下井前須清除井壁浮碴,并在下井前用水沖井壁防止巖爆等情況出現(xiàn)。 豎井I 段爆破參數(shù)表 部位 鉆孔參數(shù) 裝藥參數(shù) 孔徑(mm) 孔深(mm) 孔距(mm) 排距(mm) 孔數(shù)(個) 藥徑(mm) 起爆順序 單孔藥量(kg) 段裝藥量(kg) 擴(kuò)挖導(dǎo)孔 42 4000 800 800 11 32 S1 2.6 28.6 全斷面擴(kuò)挖 周邊孔 42 4000 600 600 47 25 S13 0.9 42.3 崩落孔 42 4000 750 800 31 32 S11 2 62 42 4000 22 32 S9 2 44 42 4000 14 32 S7 2 28 42 4000 7 32 S5 2 14 42 4000 3 32 S3 2 6 總計 135 224.9 爆破效率為95%,擴(kuò)挖方量為:235.9M3 單耗:0.953kg/m3 5.2.2、豎井III段擴(kuò)挖: 豎井III段總高166米, 擴(kuò)挖直徑為5.7米,因考慮 III段整體地質(zhì)情況較好,同 樣采用先擴(kuò)大φ1.4導(dǎo)孔為 φ2.5,再全斷面擴(kuò)挖的方 法,經(jīng)試驗(yàn)后,確定單循 環(huán)孔深為3.0米,布孔 圖見如右圖所示。 III段鉆爆參數(shù)表: 部位 鉆孔參數(shù) 裝藥參數(shù) 孔徑(mm) 孔深(mm) 孔距(mm) 排距(mm) 孔數(shù)(個) 藥徑(mm) 起爆順序 單孔藥量(kg) 段裝藥量(kg) II序 周邊孔 42 3000 600 650 31 25 S5 0.6 18.6 崩落孔 42 3000 680 800 18 32 S3 1.6 28.8 I序 42 3000 670 14 32 S1 2 28 總計 63 75.4 爆破效率為95%,總擴(kuò)挖方量:68.34 m3 單耗:1.10kg/m3 5.2.3、豎井II段擴(kuò)挖 豎井II段總高177米, 開挖直徑為5.9米,擴(kuò)挖時 直接利用反導(dǎo)井孔,不再擴(kuò) 大溜渣孔,直接全斷面一次 鉆爆的方式開挖,為保證爆 破粒徑達(dá)到0.25D的要求, (D為導(dǎo)孔直徑),減少導(dǎo)孔 堵塞的可能性,孔深不得大 于2.0m,為加快施工進(jìn)度, 施工中經(jīng)過多次試驗(yàn)調(diào)整, 確定單循環(huán)孔深為2.5米, 布孔圖如右圖所示。 豎井II段爆破參數(shù)表 部位 鉆孔參數(shù) 裝藥參數(shù) 孔徑(mm) 孔深(mm) 孔距(mm) 排距(mm) 孔數(shù)(個) 藥徑(mm) 起爆順序 單孔藥量(kg) 段裝藥量(kg) 全斷面擴(kuò)挖 周邊孔 42 2500 600 650 31 25 S5 0.55 17.05 崩落孔 42 2500 680 800 21 32 S3 1.8 37.8 42 2500 670 14 32 S1 1.8 25.2 總計 66 80.05 爆破效率為90%,總擴(kuò)挖量:58.05m3 單耗:1.38kg/m3 5.2.4、豎井各段完成時間情況: 豎井各段最終完成時段表: 部位 豎井I 段 豎井II 段 豎井III 段 φ216mm 2002.12.5~12.14 2003.2.18~3.1 2003.1.5~1.15 φ1400mm 2002.12.15~12.30 2003.3~5.14 2003.1.17~2.25 φ2500mm 2003.1.13~1.19 無 2003.2.28~3.22 φ5700(9000) 2003.1.20~3.1 2003.6.3~9.10 2003.3.23~6.04 總擴(kuò)挖天數(shù) 47天 99天 94天 5.3、臨時支護(hù) 5.3.1 導(dǎo)孔擴(kuò)挖時,一般情況下不作支護(hù),必要時采用短錨桿支護(hù); 5.3.2全斷面擴(kuò)挖,根據(jù)開挖出露地質(zhì)情況,確定2~3個單元開挖后再進(jìn)行支護(hù)。根據(jù)不同類別的圍巖,支護(hù)參數(shù)各不相同,Ⅲ類、Ⅲ-Ⅳ類圍巖,井壁采用Ф25,L=300cm錨桿及素噴C30厚10cm相結(jié)合的方法;若遇Ⅴ類圍巖將加長錨桿到400cm,再掛Ф6.5@25cm×25cm鋼筋網(wǎng)噴C30砼15cm的方法,以確保施工安全。 錨桿施工采用手風(fēng)鉆造孔,普通水泥砂漿袋加早強(qiáng)劑注漿,人工安裝錨桿。 噴砼采用干噴法施工,上部80m采用噴射管入井,下部采用把噴射機(jī)運(yùn)到井底,再用吊盤運(yùn)輸半成品料噴護(hù)的方法,在吊籃中噴射,并在井內(nèi)設(shè)一風(fēng)扇加強(qiáng)通風(fēng)。 六、防堵井措施、處理堵井措施及方法 在施工過程中,通過對豎井各段的施工,均發(fā)生大小不同的多次堵井,給進(jìn)度及施工安全影響很大,現(xiàn)分析如下; 6.1 豎井I段在開始擴(kuò)挖施工中,首先選用φ1.4導(dǎo)井直接作為溜碴井,全斷面一次從φ1.4m刷大到φ9.0m,放炮后,塊徑大、碴量多,溜碴井堵塞可能性大大增加,在井口部位出現(xiàn)導(dǎo)井堵塞現(xiàn)象,后來采用先將導(dǎo)井直徑刷大到φ3.0m,再從φ3.0m刷大到φ9.0m,未出現(xiàn)堵孔現(xiàn)象。 6.2、豎井III刷大開挖,總結(jié)豎井I段刷大開挖經(jīng)驗(yàn)后,先將導(dǎo)井從φ1.4m刷大開挖到φ2.5m,再從φ2.5m擴(kuò)大到設(shè)計規(guī)格線,在擴(kuò)挖過程中,從未發(fā)生過堵井現(xiàn)象。 6.3、豎井II段的擴(kuò)挖,因采用全斷面一次刷大的方法,直接利用φ1.4m反導(dǎo)井作為溜渣井,與豎井III段相比較,采取了降低單循環(huán)鉆孔深度,減小炮孔間排距,達(dá)到最終減小爆破粒徑的目的,但在施工過程中,第一、二排炮擴(kuò)挖時,因炮孔間排距未嚴(yán)格控制,爆破粒徑太大,造成導(dǎo)井上口堵塞,經(jīng)過調(diào)整后,未出現(xiàn)上口堵塞現(xiàn)象;因?qū)Ь虏咳菰枯^小,出渣不及時,造成導(dǎo)井下口堵塞三次,給工程帶來較大的難度,處理時安全隱患極大,且影響施工進(jìn)度。 6.4、綜合以上各段豎井的擴(kuò)挖施工,提出以下幾點(diǎn)建議: 6.4.1合理布置炮孔密度,合理裝藥,炮孔間排距控制不大于60cm,爆破后松渣粒徑不大于50cm; 6.4.2用非電秒延期雷管合理分段位延期爆破,避免爆炮后石渣集中擠壓堵井; 6.4.3各段下料導(dǎo)井下口堆渣距井口距離小于2米時應(yīng)及時出渣,避免堆渣堵井; 6.4.4人工在井內(nèi)扒渣時,注意觀察導(dǎo)井內(nèi)風(fēng)向及氣流情況,防止堵井后繼續(xù)下渣,致使導(dǎo)井全部堵死,無法處理。 6.4.5對各段下部集渣區(qū)作擴(kuò)挖處理,加大集渣容量,出渣次數(shù)按不堵塞下部集渣區(qū)導(dǎo)井孔口的排炮數(shù)為原則,以多堆渣為好,減少出渣次數(shù),可加快施工進(jìn)度。 6.4.5溜渣導(dǎo)井被堵疏通方法: 一旦出現(xiàn)堵井事故,先認(rèn)真觀察堵塞部位,分析堵塞原因和堵塞長度,以便采取相應(yīng)措施及時處理。 堵井一般容易發(fā)生在導(dǎo)井的上部和下部。導(dǎo)井上口堵井多是由爆破產(chǎn)生的大塊徑石造成,可用人工系安全帶將松渣清理一部分,盡可能找出堵井大石塊,打眼或埋炸藥包,進(jìn)行爆破處理。 堵井部位如在導(dǎo)井下部,一般是由于出渣不及時或容渣量不夠產(chǎn)生,待底部出渣到露出導(dǎo)井后,用長桿舉炸藥包固定在堵塞部位起爆,利用爆破沖擊波震動使其下落,該工作危險性較大,必須將洞底人行通道進(jìn)行安全處理,從洞口一側(cè)向上爬,以防石渣突然下落,造成事故。 七、 結(jié)束語 通過周寧水電站高壓豎井的開挖施工,筆者認(rèn)為: 1、通過施工實(shí)踐證明豎井施工采用反井鉆機(jī)施工技術(shù),確保了工程的施工安全,加快了施工進(jìn)度,提高了工效,在周寧水電站豎井工程應(yīng)用中取得了良好的效果。 2、豎井內(nèi)的各種臨時支護(hù),在豎井各段施工中起到了很大作用,能滿足要求,給整個豎井開挖施工及以后的砼施工提供了安全的施工環(huán)境。 3、由于周寧水電站施工的特殊性,三段豎井的開挖方法各不相同,尤其是II段與III段各有特點(diǎn),現(xiàn)對比如下: 周寧水電站豎井各段擴(kuò)挖施工情況對比表: 部位 豎井I段 豎井II 段 豎井III段 高度(m) 77 188 169.25 開挖方量(m3) 4899 4967 4785 單耗(kg/m3) 0.953 1.38 1.10 擴(kuò)挖總耗時(d) 47 99 94 平均日開挖強(qiáng)度(m/d) 1.51 1.91 1.77 施工期安全狀況 不好 較好 一般 在地質(zhì)情況較好時,應(yīng)優(yōu) 先采用III段的開挖方式,可加快施工進(jìn)度,且爆破單耗較低,但擴(kuò)大導(dǎo)孔時,因不支護(hù),危險性較大,超高豎井應(yīng)少使用,II段的開挖方式,雖單耗相對較高,但只要能控制好爆破粒徑,及時出渣,避免堵塞導(dǎo)井,進(jìn)度仍然可以保證,最大的優(yōu)點(diǎn)在于全斷面一次擴(kuò)挖,能及時支護(hù),施工安全系數(shù)較高,對弱地質(zhì)條件下應(yīng)優(yōu)先采用。 如豎井?dāng)嗝孑^大時,可考慮將反井鉆完成的反導(dǎo)孔直接施工到2.0~2.5米,既能保證施工安全,又能滿足爆破后溜渣導(dǎo)井直徑要求,是理想選擇,美中不足是反井鉆擴(kuò)大反導(dǎo)孔,每米施工單價較高,隨著反井鉆在水電工程中的廣泛運(yùn)用,可能會得到解決。
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