1、工程概況

張河灣抽水蓄能電站位于河北省石家莊市井隆縣測魚鎮附近的甘陶河干流上。

距石家莊市區公路里程77km,距井隆縣城公路里程45km。電站總裝機容量1000

MW,建成后接入冀南電網。電站樞紐主要由上水庫、水道系統、地下廠房系統及地面

出線場、下水庫攔河壩和攔排沙工程等組成，工程等級為一等工程，總工期為6年。

水道系統由上水庫進/出水口、壓力管道、尾水隧洞、下水庫進/出水口、排水

廊道組成。引水系統采用一管二機的布置方式，尾水系統采用一管一機的布置方式。

我部承建的地下引水系統由兩條平行的高壓管道組成，每條高壓管道由上平上

彎段、豎井段、下平下彎段組成，并在樁號0+319.800處各分出兩條支管，垂直進

入廠房，全線設為地下埋臧鋼管式，采用C15F50微膨脹素混凝土襯砌。

近兩年，我部主要進行壓力管道洞挖施工，由于本工程洞井結合，高壓管道豎

井深達386.0m,要保證其快速準確的貫通，并保證洞室圍巖的成型，需要較高的

技術含量。另外由于豎井深度較大，高壓管道所穿越的不整合接觸帶、底礫巖、砂

頁巖、火山礫巖和擠壓破碎帶，均屬IV類圍巖，巖石破碎，穩定性差，易產生坍塌，

安全問題突出。

為了滿足壓力管道工程施工進度的要求,我部采取了以下施工措施:

1、鑒于高壓豎井垂直高度較大，且所穿越圍巖絕大部分為in類，為保證施工進

度，提高安全性，施工豎井開挖采用較先進的反井鉆機法進行。

2,考慮到高壓管道施工支洞實際施工進度，為提前進行豎井施工，減輕下平段

和高壓管道施工支洞交通壓力及提高反井鉆機的垂直精度，利用現有的PD1探洞擴

挖延伸至豎井處作為施工通道，將導井施工以EL500.0m（洞底高程496.05）高程

為界，分上下兩段進行。上部采用反井鉆機進行施工，擴挖渣料由PD1探洞運出，

下部采用正、反人工導井進行施工，渣料由下平段運出。

3、為防止擴挖過程中導井堵塞，豎井擴挖分兩次進行，一次擴挖在導井形成后

采用人工手風鉆自下而上擴成3.6m徑體，二次擴挖自上而下采用光面爆破擴挖成

型。

本匯報材料重點介紹張河灣電站壓力管道工程開挖施工技術。

2主要部位開挖施工方案

2.1壓力管道開挖施工順序

首先進行壓力管道中部施工支洞的洞室開挖（簡稱中支洞，即PD1探洞擴挖）及

豎井EL500m高程以上反井鉆機反導井鉆設，其次為壓力管道施工支洞（110m長）的

洞室開挖（開挖起始時間受中水四局控制），再次為壓力管道下平段洞室的開挖，最

后為EL500m以下人工反導井施工及豎井二次擴挖至設計斷面。

2.2壓力管道中部施工支洞的洞室開挖

為了能按預定工期完工，經技術人員查看現場、廣閱資料，綜合考慮了反井鉆

機施工垂直精度、壓力管道施工支洞和交通洞的出磴交通能力、下平段實際開挖完

成的工期等因素提出，在壓力管道豎井中部開挖一條施工支洞（簡稱中支洞）的方

案，即利用原有的PD1地質探洞，將其進行擴挖至豎井底部，將壓力管道豎井段分

為上下兩部分進行施工，即以高程EL500m為界,EL500m以上部分采用反井鉆機施工，

全部渣料由中部施工支洞運出；EL500m以下部分利用上部施工時間，待下平下彎段

施工完成后，采用人工反導井方法與中支洞貫通，而后擴挖達到設計斷面，全部渣

料由下平下彎段運出。

采用上述施工方案，一定滿足了反井鉆機導孔施工完成后，能立即安裝大鉆頭進

行反導井施工的需要，從而可先期進行上部開挖施工，同時還可進行下平下彎段的

開挖，從而緩解了工期壓力。二痙上部渣料全部由中部施工支洞運出，極大的緩解

了壓力管道底部施工支洞的交通壓力（如不利用中支洞方案，地下廠房，主變洞、

尾水施工支洞、下彎下平洞的施工均由壓力管道底部施工支洞進行運輸。高峰期時

生產協調安全管理等各方面都有極大的難度）。三涯減小了由于豎井深度大，反井鉆

機自上而下導孔鉆設的偏差，避免豎井形成較大超挖而引起井體圍巖情況惡化。陽

涯將PD1地質探洞擴挖成壓力管道中部施工支洞，不僅相對的節約了大量資金的投

入，而且還解決了施工難題。五百如按此方案實施，可以提前水道系統施工進度.。

此方案經業主、設計、監理多方研究討論，得到一致認同。中部施工支洞具體位

置如下圖所示:

1#(2#)壓力管道縱剖面圖

V801.327S2)

PD1探洞支洞布置圖

比例1:2000

020406080?

2.3豎井的開挖、支護

鑒于高壓豎井垂直高度較大，為保證施工進度，提高安全性，豎井開挖以EL500m

高程為分界線,EL500m以上采用較先進的反井鉆機法進行導井施工，擴挖渣料由PD1

探洞運出，下部采用正、反人工導井進行施工，渣料由下平段運出。

為防止擴挖過程中導井堵塞，豎井擴挖分兩次進行，一次擴挖在導井形成后采

用人工手風鉆自下而上擴成3.6m徑體，二次擴挖自上而下采用光面爆破擴挖成型。

2.3.1豎井反井鉆機反導井施工

一、反井鉆機導井施工工藝

反井鉆機是連續鉆進導井的機械化設備，其施工工藝是將反井鉆機安裝在上部

已澆筑好的碎基礎上，由上向下鉆進小直徑（<l>27cm）導向孔，導孔與下部中支洞

貫通后，拆掉導孔鉆頭，連接擴孔鉆頭（6140cm）由下向上進行擴孔。導孔鉆進時

破碎下來的巖屑由循環液帶出到地面，擴孔時破碎下來的巖屑靠自重落至中支洞內，

由裝載機裝15t自卸車運出。

二、反井鉆機的選擇

本著經濟適用的原則，結合施工具體情況，我部選用LM-400型反井鉆機，導孔

直徑為@27cm,反導井直徑為6140cm,設計鉆孔深度為400m。反井鉆機見下圖：

三、反井鉆機施工技術

1）反井鉆機施工的技術關鍵是怎樣控制反井鉆井的偏斜，為此，特采取以下措

施：

（1）選用經檢修完好的反井鉆機和泥漿泵，保證其工作性能良好。

（2）鉆機基礎要穩固，鉆機安裝牢固，定位準確。

（3）根據地質條件合理選用穩定鉆桿和鉆頭。

（4）根據施工地質條件和不同的鉆進位置，選擇不同的鉆壓、轉速和確定相應

的鉆進速度，并根據實際鉆進過程對鉆進參數進行相應的調整。處理好導孔鉆頭進

入斷層、出斷層以及灌漿后的重復鉆進工作。

（5）挑選有多年實踐經驗的操作人員，按照施工組織設計和反井鉆機操作規程

進行操作，及時發現和處理實際施工中的問題，并隨著導孔鉆進進展，適時進行測

斜，根據測斜結果，確定灌漿重鉆或其他處理方式，控制鉆孔精度在0.8%以內。

2）導孔鉆進

導孔鉆進的過程，也是對地層的勘探過程，根據對鉆進過程觀測及返出巖屑的

情況，可以對地層有初步定性分析和了解，為擴孔鉆進、孔壁維護及最后擴挖到設

計斷面提供參考。

在導孔鉆進過程中，由于受到破碎帶、泥巖等巖層的影響，循環液滲入到巖體

中，不僅反井鉆機無法正常運轉，而且此部分巖體因受到污染，降低了巖體的穩定

性。為解決此問題，在導孔鉆進到這些巖層時，加大循環液循環量，將斷層中泥質

部分沖洗干凈，提鉆進行灌注水泥漿液處理，當水泥漿達到一定強度后，重新鉆進,

反復進行作業，直至導孔施工完成。

3）反導井施工

導孔完成、擴孔鉆頭接好后，慢速上提鉆具，直到滾刀開始接觸巖石，停止上

提，用最低轉速旋轉，等刀齒把凸出的巖石破碎掉，再繼續給進，當鉆頭全部均勻

接觸巖石時，才能正常鉆進。鉆頭距基礎2.5m時，要降低鉆壓慢速鉆進，并要認真

觀察基礎周圍是否有異常現象，慢慢擴孔，直至鉆頭露出地面。

2.3.2豎井一次、二次擴挖施工

一、豎井一次擴挖

1、豎井一次擴挖提升系統布置：

反井鉆機導井形成后，為防止擴挖過程中導井的堵塞，需進行一次擴挖。原方

案2條豎井一次擴挖均采用龍門吊作為提升設備，但在實際施工中，由于龍門吊制

作時間較長，為了搶工期，在1#豎井上井口安設鋼井架、卷揚機和吊籠組成的起重

系統；2#豎井采用龍門吊進行上下作業。一次擴挖施工布置見下圖：

鋼井架布置圖

鋼井架頂部定滑輪布置圖

起重系統鋼井架采用型鋼制作（見附圖），架高5米，架頂中部平行安設兩個直徑為

600mm的定滑輪；起重機械選用5t雙筒雙繩卷揚，根據安全技術要求，鋼絲繩選取

公稱直徑d=20.5mm的18X7s+fc型，鋼絲繩破斷拉力安全系數控制在總提升荷載

的14倍，鋼絲繩公稱抗拉強度219kN；吊籠直徑巾1.0m高4m,分上下兩層作業，采

用型鋼及鋼筋制作。卷揚機通過設置于地面的直徑為500mm定滑輪與設于鋼井架頂

部的定滑輪連接吊籠組成垂直運送系統。為確保鋼井架及卷揚機穩定，井架四腳及

卷揚機、地面定滑輪均采用埋設錨筋的方法固定。

2、豎井一次開挖施工程序和方法

豎井一次開挖采用吊籠運載人員、材料由豎井上部經反井鉆機鉆設的4m

導孔進入施工面，吊籠就位后，將吊籠底部DN50鋼管伸縮腳伸出，支撐在巖壁上，

形成穩固的施工體系，然后自下而上采用人工手風鉆鉆設水平徑向輻射孔進行爆破

的開挖方法。鉆孔采用YT26手風鉆，炸藥藥使用水膠炸藥，采用毫延期電雷管，串、

并聯線，在井外地面采用起爆器交流電源起爆，爆后硝料落至壓力管道中部施工支

洞，裝載機裝15t自卸車運出。

二、豎井二次擴挖

1、豎井二次擴挖提升系統布置：

原方案在2條豎井上井口各布設一臺40t龍門作為垂直運送系統，但在實際施

工中，考慮到有限的施工場地（豎井上井口施工場地長65mx寬15m）及龍門吊所受

的載荷，我部經精心計算，決定采用1臺16T龍門吊進行土建項目施工，1臺40t

龍門吊前期進行土建施工，后期安裝豎井鋼管，且16t龍門吊可在40t龍門吊之下

穿行，此種布置，既滿足了施工生產的需要，又降低了工程造價，得到了業主、監

理、設計等單位的一致好評。（龍門吊見下圖）。

40/5t龍門吊照片

16/5t龍門吊照片

移動式龍門吊上設兩套獨立起吊系統，分別吊運施工平臺及載人吊籠沿井內上

卜，運載豎井二次擴挖施工人員、材料設備進入施工面。移動式龍門吊由我部提出

要求，向專業廠家定制，施工平臺及載人吊籠由我部自行設計。

豎井二次擴挖時設置雙層工作平臺，上下平臺均為圓形，采用井字梁承力體系，

其中下層小平臺（直徑64.0m）用以封堵一次擴挖井口以及進行手風鉆鉆孔施工。

上層大平臺（直徑67.0m）進行豎井錨噴支護施工，同時對下部的施工起到安全防

護作用。下層平臺采用鋼絲繩懸吊于上平臺主梁上，兩平臺之間設爬梯。施工平臺

在爆破時提升，出磴及鉆孔時下落至工作面上方。

載人吊籠直徑為L2m,礴6人。采用等邊角鋼60X60X6mm、中25鋼筋及4mm

厚鐵板等材料制成。

2、豎井二次開挖施工程序和方法：

豎井一次擴挖完成后，二次擴挖采用全斷面自上而下正井法開挖的施工方

法，人工手風鉆鉆設垂直孔，炸藥使用2#硝核巖石炸藥，崩落孔間非電毫秒塑料導

爆管微差起爆，連續裝藥；周邊光爆孔采用非電毫秒里料導爆管連接導爆索起爆，

孔內間隔裝藥，二者共由電雷管引爆。爆后棄硝沿導井翻溜至井底，利用WA380側

卸式裝載機配15t裝載機在壓力管道中部施工支洞（或下平段）運至指定磴場。

豎井：次擴挖施匚小?意圖

圖6-3

2.2下平段洞室開挖

卜平段洞挖采用中底導洞領先，擴挖跟進的常規施工方式進行，YT28氣腿式手

風鉆鉆孔，崩落孔間非電導爆管微差起爆，連續裝藥，周邊光爆孔采用導爆索，孔

內間隔裝藥的結構型式。在這里不作詳細說明。

3、測量控制

1、豎井的開挖施工測量控制，在豎井上井口安設2臺激光投點儀，開挖工作

面放樣根據2臺儀器投的點位，利用卷尺確定豎井開挖邊線，用紅色鉛油畫出設計

開挖中心點和開挖邊線。

2、下平開挖施工測量挖制，利用全站儀將洞外業主給定的測量作標點，導入

到洞中，經反復校核作點，并利用導入作標點進行洞挖放樣。

4、施工質量

從2004年至2005年，項目部全體員工團結一致，齊心協力，通過辛勤努力工

作，各項工程取得了可喜的成績。工程質量合格率100%,優良率90%以上，創造了

良好的開端。

4.1、加強管理

管理出效益，管理是我們的職責。首先，我們抓宏觀控制，制定質量目標，修

改、完善了管理制度，制定了《工程質量管理計劃》，《工程質量管理辦法》，《獎懲

條例》等質量管理文件。依照分局下發的《質量管理手冊》，明確各自的質量責任。

認真貫徹執行《水電建設工程質量監督規定》和張河灣公司下發的關于加強質量管

理工作的通知。

第二，就是本著積極的態度認真處理好與業主、設計、監理及其他參建單位的

關系，為了一局的最終質量目標努力工作。

為了加強對建設工程質量的管理，保證建設工程質量，項目部成立工程質量領

導機構，合理配備管理人員，建立并落實工程質量領導責任制，項目部設三級管理

體系，即質檢部、施工隊、班組。質檢部負責對整個承包工程項目進行全面管理和

監控，施工隊班組對所施工的工序進行質量檢查，設專人負責并及時準確地作好各

種質量記錄。

為了更安全，保質保量完成工程建設，項目部積極合理的投入機械設備，以滿

足工程需要，進而使工程質量、安全、達到了預期的目標。

從施工組織設計到質量控制措施，再到工程質量檢查，環環相扣，對于大的施

工組織設計和質量控制措施由項目部總工及工程部技術人員進行編制。對進場的原

材料按要求抽檢，層層把關，并組織施工人員進行施工技術交底。在施工過程中，

根據質量控制措施的要求進行施工現場的質量監控。把好每道施工工序，每日進行質

量檢查，并作好詳細的記錄。

項目部對所建的工程質量負責，認真把好施工準備、施工作業、施工驗收三個

階段的質量關，建立安全質量獎懲制度，強化管理，嚴明紀律。樹立質量終身制觀

念，強化質量意識，確保工程質量。

在開挖爆破施工中，精心測量放點，保證斷面尺寸。嚴格按技術要求施工。控

制光爆孔位、孔距、孔向、孔深及單孔裝藥量，提高了光爆面半孔率，保證了開挖

質量（見開挖施工照片）

豎井開挖照片

在錨噴支護施工檢查過程中，及時糾正施工偏差，控制錨桿孔位、孔向、孔深、

注漿飽滿度、砂漿及噴碎配合比等。對不符合圖紙及規范要求的堅決整改。

壓力管道高壓豎井EL500m高程以上垂直高度302m,反井鉆施工中，對承擔施工

的中煤公司嚴格要求，作好鉆孔測斜，發現問題及時調整。對其它工序也嚴格要求。

最終2#豎井孔位偏差僅為0.2虬超過設計精度要求。

4.2、實施目標

張河灣董事會確定2007年年底發電，安全、優質、正點、環保的總體目標。我

們將質量管理目標分解成單元工程目標，提高單元工程優良率，確保工程質量。通

過目標管理，不僅工程形象和工程進度滿足了要求，而且施工質量總體有所提高。

滿足《張河灣抽水蓄能電站工程質量管理計劃》確定的優良率目標。

4.3、健全質量體系

工程質量是要施工人員干出來的，質量體系有效運行是保證工程質量的最直接、

最有效的因素。

我項目部建立以項目經理為第一責任人的質量檢查工作領導小組，做好日常檢

查督促工作。保證質檢、試驗、測量人員的數量和質量，并持證上崗。明確每個部

門和個人的質量責任，把質量責任落實到實處，保證質量工作如實有效進行。

4.4、勤督促、抓落實

我們認為抓質量工作必須要加強組織領導和檢查落實。質檢部在質量監督實施

過程中，對基礎工程、隱蔽工程、主體結構、主要設備、環境質量等主要內容都進

行了監督檢查。在施工前認真熟悉設計圖紙，依照施工規范及技術標準做好工程質

量檢查、驗收依據。

（1）施工準備檢查：檢查各種原材料半成品的規格、性能是否滿足質量要求。

現場環境保護及各種操作規程的配備情況。

（2）施工過程檢查：對每道工序必須按照“三檢制”的程序進行檢查（即班組

自檢、廠隊復檢、專職質檢員終檢），要保證一次驗收合格率在90%以上。多工序施

工的項目在上道工序檢查驗收簽字后方可進行下一道工序施工，工程質量不合格不

能驗收。對關鍵部位的驗收，還要進行聯合檢查會簽。質檢人員在檢查中發現質量

問題，按《合格品控制程序》執行。施工項目安排作業計劃時將質量驗收工作列為

一個重要工作環節，在工作時間及工作條件上給予足夠重視，質檢人員盡量縮短檢

查驗收時間。

4.5、多手段保證工程質量

在做好質量管理的事后控制外，做好質量管理的事前控制非常必要，針對錨稈

質量難以控制的問題，由北京市地通勘察技術所進行錨稈密實度檢測、錨稈長度檢

測等，當質量缺陷和質量問題出現時（如錨桿孔孔向、孔位有偏差，注漿不飽滿），

及時分析原因和提出處理措施，舉一反三，確保以后的工程中不再出現類似的問題.

通過整改，錨稈質量有了很大好轉。

4.6、存在的問題和今后的發展規劃

從施工以