1、向家壩水電站大斷面引水斜井開挖施工技術   王仁強,李漢臣   (中國水利水電第七工程局有限公司,四川成都611730)   摘要:向家壩電站引水斜井是目前國內直徑最大的引水斜井,由于軟弱夾層和層間錯動帶在斜井中穿過,地質條件較差,施工中采用導井開挖、分次擴挖的方法,最終順利安全地完成了斜井的開挖支護,為其它類似超大斷面斜井施工提供參考。   關鍵詞:大斷面;引水斜井;開挖技術;向家壩水電站   中圖分類號:TV554;TV52 

2、60;文獻標識碼:B  文章編號: 1001-2184(2009)04-0065-03   1工程概況   向家壩水電站右岸地下廠房引水斜井共4條,開挖斷面為圓形,傾角55°、長80 m、最大開挖直徑16. 3 m、開挖斷面面積208. 67 m²(水平截面面積達251m²),斜井洞挖量達6. 6萬m³,為目前世界已建和在建開挖直徑最大的引水隧洞(表1)。    &#

3、160; 部薄層狀巖體及軟弱夾層JC2-4及JC3-5、JC3-6會在下彎段分布,切層開挖時軟弱夾層與節理裂隙組合可能構成不穩定塊體,工程地質條件相對復雜。   2施工中的重、難點問題   (1)斜井全斷面擴挖,人工扒渣量大,工序循環時間長;   (2)擴挖渣料容易堵塞導井,且處理困難;   (3)斜井傾角為55°,施工通道布置困難,安全風險較大。   3斜井施工程序   LM-200反井鉆機進行

4、216導孔施工LM-200反井鉆機進行1. 4 m導井施工2. 5 m導井一次反擴4. 5m導井二次反擴16. 3m全斷面正向擴挖支護。   4施工方法   (1)LM-200反井鉆機施工。測量在引水上彎段將斜井導井中心線放好后,進行LM-200鉆機機座基礎混凝土澆筑,在調整好鉆機中心和傾角后,進行216導孔施工,施工過程中嚴格控制鉆機方向和角度,防止導孔偏位。216導孔與引水下彎段貫穿后更換鉆頭,進行1. 4 m導孔自下而上反擴,導孔反擴應注意及時對導井

5、石渣及時清運,防止石渣長時間附在井壁,造成堵井。   (2)導井一次反擴2. 5 m。   反井鉆機形成1. 4 m導井后,利用鋼筋爬梯作為井內人員施工通道,采用“扇形擴挖法”人工反導井進行擴挖,即對1. 4 m導井下半洞240°范圍(垂直于斜井軸線,高程大為上半洞,反之為下半洞)沿徑向自下而上擴挖1m,形成2. 5 m導井,如圖1所示。      (3)4. 5 m

6、導井二次反擴。   2. 5 m導井形成后,在2. 5 m導井周圍自下而上沿井四周擴挖1. 52 m,形成4. 55m導井。該斷面能滿足全斷面擴挖時的溜渣要求,擴挖時操作手頂部為反井鉆機形成的光滑巖面,施工相對安全,且不會增加臨時支護工程量。為了盡量減小安全風險,采用2. 5 m導井擴挖超前810 m,4. 5 m導井擴挖緊跟的方法,在安全和進度方面取得了較好的效果。4. 5 m導井二次反擴如圖2所示。  

7、    (4)斜井全斷面開挖。   形成4. 5 m導井后,進行全斷面自上而下擴挖,循環進尺2 m(與錨桿支護參數相匹配,以減少錨桿造孔腳手架搭設工程量),按測量放線YT28手風鉆造孔裝藥、連線、爆破人工扒渣噴錨支護的工作流程組織施工。為減小扒渣量,采取漏斗形爆破法。全斷面開挖單循環時間見表2。      井內施工人員的上下采用鋼筋爬梯作為主要通道,井下鉆孔、扒渣施工人員必須配帶安全繩;風管、水管和電線從斜井兩側布置,開挖石渣及人工扒渣

8、堆至引水下彎段,采用反鏟裝自卸汽車從5#施工支洞運至渣場。斜井全斷面擴挖情況見圖3。   5斜井開挖中的主要控制要點   (1)加強施工現場管理,合理組織生產,減小施工干擾。引水下平段、下彎段為斜井段擴挖溜渣和堆存通道, 5#施工支洞為引水下平段第層開挖支護主通道且布置于引水下平段或下彎段部位,斜井擴挖與下平段灌漿存在立體交叉作業。在現場施工組織上,必須對斜井擴挖支護和引水下平洞開挖支護統一協調部署,避免斜井擴挖支護過程中的掉物傷及下平段施工人員、設備、車輛和通行于5#施工支洞內的人員、車輛、設備;同時,必須在5#施工支洞與

9、各引水洞交叉口處設置專職安全人員進行警戒。   根據引水洞系統總工期安排,引水洞上平(彎)段開挖支護施工期間,正值引水支洞、斜井導井、斜井擴挖施工時段,相互之間存在較大的施工干擾且安全隱患突出。因此,當兩個工作面之間開挖掌子面距離小于相距30m時,須建立統一的生產協調機制或采取其他工程措施,以確保其相互施工安全。必要時(如上彎段穹頂開挖支護時),甚至必須暫停斜井的施工。   (2)反井鉆機的正確定位。隨著我國水利水電工程施工技術的日新月異,反井鉆機在大型豎井、斜井中的應用也越來越廣泛,其施工技術也越來越成熟,它具有施工安全、進度快、精

10、度高等優點。但在反井鉆機施工過程中,必須嚴格掌握孔向、鉆速,防止導井偏差過大而影響斜井擴挖施工。   (3)出渣必須及時,洞內嚴禁存渣。無論導井施工還是全斷面擴挖,在爆破或扒渣后必須及時進行出渣,防止石渣堵井。一旦出現堵井,處理難度極大,將給施工進度、施工安全和施工成本帶來較大影響。   (4)爆破作業時嚴格按爆破設計進行,充分采用拋擲爆破技術形成漏斗,利用漏斗進行積渣。   (5)安全措施必須到位。斜井施工存在較大的安全風險,因此,安全措施必須到位。斜井人行爬梯采用錨筋固定在巖石上并設置扶手,每隔10m設休息平臺。在導井擴挖時采用下半洞造輻射孔的辦法進行開挖,使斜井上頂拱部位保持光滑平整巖面(反井鉆機擴挖后巖面),確保施工人員的安全。      6結語   隨著一些河流干流水力資源的相繼開發,水電工程中地下廠房及相關洞室等在向大型化或超大型的方向發