拉西瓦水电站特大竖井开挖施工技术

［摘要］文章主要介绍了拉西瓦水电站出线竖井开挖施工的成功做法及经验，提出了特大、超深竖井开挖施工的关键技术，同时在保证施工进度、安全等方面采取了有效的措施，为以后同类工程的施工提供借鉴。

［关键词］拉西瓦水电站 特大竖井 开挖施工 关键技术

Abstract：This paper mainly introduces the successful practices and experience of the laxiwa hydropower station for shaft excavation construction , and puts forward the key technology of super deep vertical shaft excavation construction, at the same time， taking the effective measures to ensure the safety and progress,which provides reference for the later similar engineering construction.

中图分类号：TU74文献标识码： A

1概述

装机4200MW的拉西瓦水电站出线竖井，是目前在建工程项目中规模较大的竖井，井深223.15m，为开挖直径D＝12.8m的马蹄型断面。该竖井开挖工程量大、施工难度大、安全隐患大，是省安全部门认定的一级危险源。竖井上井口位于右岸出线平台，底部位于主变开关室左端，通过出线平洞与主变左端墙相连接。该竖井于2005年8月份开始着手准备施工，2006年3月份反导井施工完成，2007年8月份全部开挖完成，施工历时两年，未发生任何安全事故。目前，该项目工程已经顺利通过竣工验收。

2施工程序

施工先利用反井钻机从上向下打φ219mm的导孔，利用导孔将钻杆放至竖井底部安装反井钻机滚刀头，从下向上钻进，形成直径为1.2m的反导井，再从下往上将反导井扩挖成3.0m的导井，最后再从上向下进行二次扩挖到设计断面。

3施工方法

3.11.2m反导井施工

反导井布置于竖井中部洞轴线上，孔径1.2m，采用反井钻机施工，首先利用反井钻机钻φ219mm导向孔，导向孔采用导向仪控制孔向并及时纠偏，导向孔完成后将反井钻钻杆放至底部，在下部安装1.2m的滚刀头，从下往上开挖反导井。在施工过程中采取以下措施控制导井偏斜：

基座浇筑牢固，并将钻机牢固固定在基座上，防止造孔过程中发生移位；

在初步调整钻杆角度时，有意向上增大0.5°，作为预偏斜角度（一般在造深孔时，由于钻杆自重，钻杆会向下偏斜）；

开孔钻杆采用扶正器约束，在开孔过程中，随时检查开孔角度，如果角度发生变化，随时进行调整；

开孔结束后，拆下开孔钻杆，进行导孔钻进，采用稳定钻杆承受径向负荷；

在导向孔钻孔过程中，随时检查钻孔角度，发生偏斜立即纠偏；

整个钻孔过程通过调整推进速度及回转速度控制钻孔速度。

3.2一次扩挖

反导井施工完成后，拆除反井钻机，安装提升设备，利用吊笼作为工作平台进行一次扩挖施工。

一次扩挖时，由于导井直径仅1.2m，加之竖井较深、断面大，若采用正向开挖，很容易出现堵井现象，而且一旦堵井将很难处理。另外，若采用正向开挖，由于一次开挖未达到设计断面，开挖的岩壁不可能全部进行喷锚支护处理，围岩长期暴露极易掉块，将很难保证井下作业人员的安全。因此，一次扩挖采用一次造孔、分次分段爆破的方法，即人工在吊笼内利用手风钻将全井爆破孔一次造完，再从下往上分段起爆。具体做法如下：

（1）造孔从上向下全长一次进行，水平径向孔，扇形分布，造孔深度90cm，每断面10个孔，孔排距50cm；

（2）钻孔采用YT28气腿钻，更换不同长度钻杆以满足钻孔达到设计孔深；

（3）整个竖井的炮孔全部造完后再进行爆破，爆破采用从下向上分次分段进行，每次爆破长度控制在10m左右，现场一般为8～12m，具体根据每循环的爆破效果确定；

（4）装药采用人工在吊笼内装药，装一次爆破一次，单孔装0.6kg，最大单响药量6kg，炸药平均单耗为1.8kg/m3，联网采用非电毫秒雷管入孔、排间调差的联网方式，孔内装高段位雷管，一般采用ms10非电雷管，排间调差采用低段位，一般采用ms3非电雷管。

爆破石渣溜至竖井底部，采用3m3装载机装20t自卸汽车运出。

3.3二次扩挖

一次扩挖完成后即进行竖井二次扩挖施工，本次扩挖到设计断面，采用正向开挖法施工。在提升设备安装之前，先开挖井口段10m，竖井上部1.5m范围超出设计轮廓线50cm开挖，以确保锁口混凝土不占设计断面。锁口混凝土沿井口布置，高出地面50cm，以防止井口杂物掉入井内，混凝土衬砌厚50cm。井口混凝土衬砌完成后，开始安装提升设备，由于安装提升设备占用时间较长，为了确保施工进度，在安装提升设备期间继续竖井30m以内的开挖，该段开挖主要采用钢爬梯作为人员上下的主要通道，材料及钻机等采用25t吊车进行吊运。提升设备安装完成后，即进入竖井的正常开挖。竖井二次开挖采用手风钻造垂直孔，分上、下台阶开挖，两台阶差一个循环，造孔深度控制为3.5m，开挖单循环进尺3.2m，非电毫秒雷管微差爆破，电炉丝通电加热起爆火雷管，周边轮廓线光爆成型。爆破后剩余石渣采用人工扒渣，下部石渣采用3m3装载机装20t自卸汽车出渣。施工过程中，除爆破、出渣外溜渣井井口均采用井塞封闭。

二次扩挖爆破参数见下表：

出线竖井二次扩挖参数表

爆破孔采用孔内集中装药结构，周边孔为不耦合间隔装药结构。所有爆破孔均用岩屑堵孔，爆破孔堵塞长度＞40cm，周边孔堵塞长度＞30cm。开挖采用微差爆破网络，由内向外非电毫秒延期雷管分段起爆，共分3～7个段位。

4提升设备的选择

一次扩挖时，提升设备为2台10t的卷扬机配吊笼，人员在吊笼内进行施工。二次扩挖时，在上井口安装一台10t双梁门式起重机和两台10t卷扬机，门机可以在井口布置的轨道上行走，主要用于提升吊笼，供人员上下及材料、机具设备的转运。2台10t卷扬机主要用于提升吊盘，吊盘在竖井整个施工期均放在井内，主要作为竖井锚喷支护的施工平台，同时对吊盘下作业人员起到安全防护作用。

5施工吊盘

由于出线竖井为敞开式，上井口位于右岸高边坡坡脚，山坡经常性的滚石严重威胁下部作业人员的生命安全，为此，竖井施工被定为一级危险源，如何确保安全生产是出线竖井开挖施工的关键问题。为此，在前期曾研究加工固定式或活动式防护棚对井口进行防护，但由于竖井断面尺寸较大，且井口布置有门机，防护棚的跨度及高度都很大，加工工程量大；另外，由于竖井较深，施工期的锚喷支护非常重要，若按常规的开挖一循环支护一循环，则支护占压直线工期较长，将严重影响竖井施工工期。因此，经多方面考虑，最终采用在井内设置施工吊盘的方法。施工吊盘一方面作为井内作业的安全防护平台，另一方面作为竖井锚喷支护的施工平台，这样使竖井锚喷支护与竖井开挖同时进行，不占用直线工期。施工吊盘设置方法如下：

（1）吊盘直径比竖井开挖截面直径小约1m，边缘留约0.5m的间隙，确保吊盘顺利地上下移动；

（2）吊盘主要采用［20和［10槽钢作为骨架，满铺3mm厚钢板，边缘利用［14槽钢卷边，并设置栏杆扶手，［10槽钢作栏杆骨架，采用Φ22钢筋环向连接。吊盘总重约5.5t，载重2t；

（3）吊盘靠下游侧边缘开一个直径1.6m的圆孔，作为吊笼上下的通道。吊笼的升降另设置机构驱动。吊笼主要用于运送施工人员从井口下降穿过吊盘到达掌子面进行钻孔等作业；

（4）吊盘设置4个吊点，在门机大梁上焊接一根横梁，在横梁上安装定滑轮，采用两台10t卷扬机同时提升（下降），设置同步装置以确保4吊点同时升降使吊盘升降平稳。卷扬机布置在井口上游侧。

施工吊盘形成后，将井口封闭，对竖井进行双层防护，主要防高边坡及其它人为因素意外坠石入井。井口主要采用型钢做骨架，满铺竹跳板进行封闭，人员上下位置设活动门。在开挖过程中，吊盘随井深加大向下移动，与开挖面保持3～5m距离，每次爆破时，将吊盘提升至距爆破面约30m的距离，以确保吊盘不被炸坏。另外，为加快竖井施工进度，在竖井开挖造孔及出渣期间，利用吊盘作为施工平台，进行上一循环的锚喷支护，由于有施工吊盘，喷射混凝土回弹料基本落在吊盘上，不会伤及井下作业人员，确保了开挖与支护同时施工。

通过采用施工吊盘，较好的解决了竖井施工中开挖与锚喷支护的矛盾，同时确保了竖井安全施工。

6结论与体会

竖井施工安全及防止堵井是竖井施工控制的重点，拉西瓦出线竖井施工过程中，一次扩挖采用一次造孔、分次分段爆破，二次扩挖采用双层吊盘等施工技术，较好的解决了施工安全及堵井的问题，创造了施工质量合格率100%、安全生产零事故的优异成绩，且有效的加快了竖井的施工进度，对以后同类工程的施工提供了较好的借鉴。

［作者简介］陈松（1979～），男，贵州瓮安人，中国葛洲坝集团第三工程有限公司，工程师。