1、淺談廣東清遠抽水蓄能電站引水隧道豎井開挖方法及施工工藝摘要：引水豎井施工是電站工程重要的施工內容之一，水豎井施工的有效性和安全性,將直接影響整個電站工程的質量，因此，文章結合廣東清遠抽水蓄能電站引水隧道豎井開挖方法及施工工藝進行研究分析。關鍵詞：抽水蓄能電站；引水隧道豎井；開挖；施工工藝工程概況廣東清遠抽水蓄能電站位于廣東省清遠市的清新縣太平鎮境內，地理位置位于處于珠江三角洲西北部，直線距廣州75km。裝機容量4X320MW。工程擔負為承擔廣東電網調峰、填谷、調頻、調相以及緊急事故備用等任務。豎井工程位于上庫進出水口下游75m處，包括1#施工支洞和引水隧洞豎井兩部分工程的施工。1#施工支洞位于

2、引水隧洞的上方（它是隧洞豎井開挖和支護材料運輸的主要通道）。1#施工支洞高程為EL.533.0595.0m，總長62m。引水隧洞豎井段高程為EL.325533.0m，總長為208m。1#施工支洞與引水隧洞共長270m。均為圓形斷面，開挖洞徑10.4m。該豎井工程通過上下彎段連接上平洞和中平洞，是整個水道系統的重要組成部分，同時也是清遠抽水蓄能電站中難度最大、風險最高的工程。豎井段以II類圍巖為主，1#施工支洞以III類圍巖為主。施工方法開挖方法簡述根據豎井地質情況，采取先導井、后擴挖的方式，先進行導井開挖，待導井開挖完成后再進行擴挖施工。導井開挖采用反井鉆機先自上而下鉆一個229mm導孔，而后

3、在中平洞換裝鉆頭向上反擴形成一個1400mm直徑溜渣導井。擴挖采取正向大斷面一次擴挖至設計斷面。導井開挖本工程施工采用的主要鉆孔設備為芬蘭湯姆洛克生產的反井鉆機,型號為Rhino400H型，其主要技術參數為:導孔直徑229mm、擴孔直徑1400mm,最大鉆孔深度400m,工作扭矩75kN,最大扭矩99kN,擴孔拉力1920kN,鉆桿直徑203mm,鉆桿有效長度1220mm,主機總功率100kW。監測儀器為Fle-ITG型測斜儀。施工分四個階段進行：準備階段一導孔鉆進階段一擴孔階段一收尾階段，具體流程見工藝流程圖：導井開挖工藝流程圖準備階段具備相應水電條件后，將反井鉆機安裝在預先澆筑好的混凝土基

4、礎上，連接好各部分液壓系統管路和電氣管路，進行運轉調試。導孔鉆進階段驅動鉆機，自上而下鉆進導向孔，主軸的扭矩和推進缸的軸向進給通過鉆桿傳遞給導孔鉆頭，形成逐漸加深的導向孔，導向孔直徑為290mm，自鉆桿中心壓入的泥漿液，攜帶破碎的巖渣通過鉆桿與導向孔間的環形空間從井口排出，導孔和中平洞貫通后，導孔施工完成。導孔鉆進示意圖擴孔階段在中平洞拆掉導孔鉆頭，連接好擴孔鉆頭，開始自下而上的擴孔工序，擴大后的溜渣導井直徑為1400mm，擴孔鉆進時破碎下來的巖屑靠自重落到中平洞，由ZL50裝載機運出。擴孔示意圖收尾階段溜渣導井全部擴透后，經過鉆頭吊裝、拆機/清理工作面、進口防護等工作后結束施工。正井擴挖正井

5、擴挖采取自上而下一次擴挖至設計斷面，擴挖直徑10.4m圓形斷面。正井擴挖前必須做好鎖口支護及鎖口砼施工。待齡期達到設計指標全面進行擴挖，人工經礦用提升系統下至掌子面采取鉆孔爆破方式。每茬炮進尺控制在1.5m以內，防止爆破方量過大堵塞溜渣導井，每循環開挖完成后及時進行支護。正井擴挖施工工藝流程為：測量放線一鎖口施工f人工手風鉆鉆孔f裝藥爆破f通風排煙及安全處理f人工扒渣f錨噴支護f下一循環。施工放樣豎井正向全斷面擴挖施工時，為控制豎井軸線，在豎井頂部測設四個控制點（用錨筋錨入基巖形成），將成對角的兩點均用弦線拉起，兩弦線的交點即為豎井中心點，每次鉆孔施工時，用弦線掛重錘對準該中心點，即可放出掌子

6、面處的豎井中心點。對該四個控制點，測量人員每隔35個循環進行一次校核，當洞挖施工人員發現有異常時，可隨時要求測量人員檢查復核。豎井高程控制采用在井壁上設高程點，用鋼卷尺測量的方法進行高程的傳遞。鉆爆出渣鉆孔爆破引水豎井開挖鉆孔爆破遵循“短進尺、弱爆破”原則。鉆孔施工采用YT-28手風鉆，配一字型合金鉆頭進行人工鉆孔作業，鉆孔采用濕式鑿巖法。爆破炸藥選用選用直徑032mm的乳化炸藥。爆破孔裝藥結構：主爆孔采用不偶合裝藥，輔助眼及周邊孔采用連續裝藥結構，引爆采用非電毫秒雷管引爆。出渣正向擴挖出渣采取人工扒渣，通過導井溜渣至中平洞，用ZLC-50裝載機，裝渣，201自卸汽車出渣。中平洞內堆渣高度控制

7、在W3m范圍，避免堆渣高度過高，堵塞導井出渣口，同時在中平洞下游10m范圍設置安全警示標志，禁止進入。通風排煙正井擴挖施工時，溜渣導井已經貫通，具備自然通風條件。安全支護安全處理通風排煙后及時對巖壁進行排險處理，鑿除巖壁上懸石、浮石并檢查爆破斷面，符合要求后，及時采取支護。在整個施工過程中，設專職安全員跟班作業。支護施工正井擴挖完成后及時按設計要求進行支護處理。豎井支護順序：施工準備一施工放樣一鉆錨桿孔一清孔一錨桿安裝一噴C20混凝土一下循環開挖及支護噴混凝土：施工采用濕噴法，人工操作TK961濕噴機進行施工。噴射混凝土集中由布置在高程595.0m平臺的混凝土拌制機拌制。錨桿施工：錨桿施工按照

8、設計圖紙規格、布置的鉆孔位置、孔深進行施工，材料由鋼筋廠集中加工運至現場，鉆孔采用YT-28手風鉆鉆孔。錨桿注漿采用GS20型注漿設備，人工輔助施工，注漿施工時注漿管插至距孔底50mm，隨水泥漿的注入緩慢勻速拔出；注漿漿液配合比按照設計圖紙要求拌制。反井鉆機施工中遇到的問題與解決方法的嘗試由于地質條件不明因素多，在反井鉆機擴挖至170m處（高程495.0m），發生了卡鉆事故，鉆機通過自身一系列調整后，鉆桿與鉆頭均無法提升、下放、轉動，為處理這一問題，工程參建人員進行了一系列方法的嘗試，現列舉出來，供同類工程參考：方法：在操作平臺處通過鉆機中心的預留孔，穿入繩子至中平洞底部，從底部提升炸藥至卡鉆

9、部位，擬通過炸藥的沖擊力來松動鉆頭周圍巖石的摩阻力，實施過程中因裝藥量估計不足，未能達到效果，被炸斷的繩子將鉆桿中心孔洞堵住，無法進行第二次引爆松動。方法：通過鉆桿與導向孔間的環形空間往鉆頭處添加潤滑劑，潤滑劑添加完成后，鉆桿仍無法提升與轉動。方法：考慮到不清楚什么原因導致卡鉆，需要探明卡鉆部位的具體情況后，再研究具體的方案才切實可行，探明裝置采用氫氣球攜帶微型攝像機與微型手電筒組成簡易電視攝像裝置通過已完成的導井上升至卡鉆部位進行取證，在氫氣球上升50m后，由于氫氣球表面吸附導井內的滲水量過多使得自重增加，無法繼續上升。方法：經過反復研究后，決定在豎井開挖范圍內再增加一臺反井鉆機另外施工一個

10、導井（2號溜渣導井），該導井施工完成后作為檢修通道，人工通過吊籠進入卡鉆位置橫向鉆爆打通至被卡鉆導井進行鉆機解救，經過不懈的努力，被卡鉆機成功解救，重新開鉆，順利完成導井擴挖施工。鉆機解救示意圖結束語該工程施工難度大，通過施工實踐證明施工采取反井鉆機進行導井的開挖方法，確保了工程的施工安全與進度，提高了工效，從技術上是成熟的，值得借鑒和推廣。下面就深豎井反井鉆機施工的優勢，總結出幾點，供參考：施工安全和其它反井施工方法相比，反井鉆機施工時，工作人員不需要進入工作面，進行鉆孔、裝藥和臨時支護等工作，工作人員都在環境和安全狀況較好的上部，施工人員不在受落石、淋水和有害氣體的傷害，避免了安全事故的發生。工作效率高反井鉆機施工為機械化連續作業，速度快，比其他施工方法提高工效5-10倍。為后期施工創造了良好的條件，其綜合效益顯著。工程質量好反井鉆機采用滾刀機械破巖，對圍巖破壞小，井壁光滑，有利于全斷面擴挖溜渣、通風、排水。反井鉆機采用液壓傳動控制，操作簡單，工人勞動強度低。渣料管理是反井鉆施工中的一項空白，尤其是導孔階段的渣料管理非常關鍵，建議在導孔鉆進過程中，在巖渣和泥砂進入沉砂池之前把其撈出來，取樣并計算其數量。這樣做的好處是：可以隨時掌握地下巖石情