撒多水电站调压井竖井开挖支护施工技术

1　概述

1.1工程概况

撒多水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内，为金沙江左岸一级支流水洛河“一库十一级”中的第十个梯级电站。电站采用引水式开发，引水隧洞全长15.258km，首部枢纽位于宁朗乡政府下游2.3km，厂房位于木里县俄亚乡卡瓦村附近撒多沟下游1km的水洛河右岸山体中，建地下厂房发电，电站装机容量3×70MW。

撒多水电站调压室由调压室上室和调压井竖井组成，与调压井竖井交界处的调压室上室底板顶高程为1756.00m。穹顶顶高程1788.67m，穹顶为球冠，球半径为11.00m，底圆半径为9.90m，穹顶支护采用砂浆锚杆φ28(L＝9.0m，间排距4.0m)与φ25(L＝4.5m，间排距4.0m)间隔布置，挂网采用中8钢筋网格间距20cm×20cm，喷C20砼厚度20cm；由于穹顶的砂浆锚杆施工质量难以得到保证，后变更为同型号的中空注浆锚杆进行支护。

调压井竖井井筒为圆形断面，开挖断面直径为19.80m，底板高程为1686.40m，井身高84.10m，为了保证竖井开挖安全，井筒开挖时需同时进行临时支护，临时支护采用系统锚杆φ25(L＝4.0m，间排距2.0m，梅花形布置)、挂网采用φ8钢筋网格间距20cm×20cm，喷C20砼厚度15cm。井筒永久衬砌采用钢筋混凝土，衬砌厚度0.80m，调压井井筒周边进行固结灌浆。在调压井内设置一孔平板闸门作为压力管道的检修设施，孔口尺寸6.1m×1.5m(高×宽)。

调压井井身段所处位置山体雄厚，围岩岩性为石英岩，岩体呈微风化～新鲜，次块状结构，岩石强度较高，局部裂隙较发育，岩体完整性较差，地下水活动轻微，以Ⅲ类围岩为主。但由于层面裂隙较发育等原因，在其他裂隙组合、切割以及地应力的作用影响下，局部可形成不稳定块体。

1.2主要工程量

调压井开挖及临时支护施工主要项目有竖井石方开挖、锚杆支护、钢筋挂网、喷混凝土等，竖井石方开挖约26000m3。

2　竖井开挖支护施工方法

2.1垂直运输系统布置

垂直运输系统由吊点、卷扬机、钢丝绳、定滑轮、安全托盖和施工吊篮组成。

2.1.1卷扬机系统布置

根据施工需要布置两套卷扬机系统。

第一套吊点布置于穹顶中心，卷扬机布置在1#交通洞内，距离竖井中心线30m，卷扬机采用一台8t级的卷扬机配备φ28钢丝绳，配8t级定滑轮。主要用于溜渣井开挖时的提升系统以及井身开挖时井盖的提升。

第二套吊点布置与1#交通洞和穹顶交叉处，卷扬机布置在1#交通洞内，与吊点的水平距离为35m，卷扬机采用一台10t级的卷扬机配备φ32钢丝绳，配10t级定滑轮。主要用于人员、设备和施工材料提升。

2.1.2吊笼设计

施工吊篮有两种：前期φ4.0m溜渣井扩挖采用双层小吊篮结构，后期竖井进行井身扩挖时，制作大罐笼，大罐笼用于后期井身扩挖时人员和材料的提升。

2.1.3溜渣井安全盖

为保证施工安全，安全井盖仅在爆破和出渣期间由第一套卷扬机提升至安全区域，其余时间均覆盖在溜渣井上。

2.2穹顶开挖支护

1#交通洞开挖至调压井中心线后沿原方向继续开挖4.0m。以调压井中心线为中心由下至上开挖中导井，中导井开挖完成后，采用多臂钻造孔完成中导井上方系统锚杆支护，挂网、喷混凝土形成中部安全施工区域。从下往上分三层开挖，层高2.16～2.36m，预留1.5m保护层。保护层开挖孔向根据每个循环钻孔起点的平切面来确定，同一平切面内的各个钻孔与该平切面的夹角相同。为确定各钻孔方向，施工时先用一标志杆连接圆拱中心点与平切圆圆心，作为放样的参照；沿平切圆周边50cm标出各起点，在中心杆上标出该平切圆圆心，沿平切圆圆心沿周边起点连接方向下钻，钻孔俯视图呈发射状。每次钻孔深度拟定为1m，钻孔起点位置均垂直于过该点的球径。根据手风钻的特点和开挖轮廓线的限制，导致技术超挖约14.7cm

2.3Ⅱ区、Ⅲ区开挖

调压室上室开挖至Ⅲ区，形成下部出渣通道，Ⅱ区在中心处采用潜孔钻造孔，分段爆破φ4.0m，高14.74m的溜渣井。

2.4导井施工

采用反井钻机钻孔φ0.2m，钻孔贯通后安装反拉钻头，反拉完成后形成φ1.4m导井。

2.5溜渣井施工

施工用风从1#交通洞中接取，采用1#交通洞开挖支护施工供风系统供风，采用φ50管沿导井壁下延至井底，每开挖一段割除一段，风管下延过程中采用膨胀螺栓固定于井壁。

施工照明采用矿灯，上下通讯采用对讲机。

在φ1.4m导井基础上扩挖成φ4.0m溜渣井，采用自下而上分段爆破的施工方法，每12m为一段，59.5m导井分为5段进行扩挖。

施工平台采用施工吊篮，吊篮设两层，每层容一人，采用手风钻在导井壁上钻水平孔，水平孔间排距按0.8m控制，钻孔深度按1.1～1.3m控制，炸药单耗按1.1kg／m3控制。

每段总钻孔数为75个，钻孔进尺75m，采用两台手风钻造孔，造孔需20小时；装药联网爆破10小时；每段爆渣约110m3，每两个循环出渣一次，出渣时间6小时；再考虑垂直运输、工序衔接和交接班，按2天一个循环计，溜渣井扩挖需12天。溜渣井开挖施工布置图。

2.6竖井井身扩挖施工

φ4.0m溜渣井扩挖形成以后，对竖井进行井身扩挖。施工用风延用溜渣井扩挖供风系统供风，采用φ50管沿导井壁下延，每开挖一段延长一段，风管每下延一段均用膨胀螺栓固定与井壁。

井身扩挖，从φ4.0m溜渣井扩挖为中19.8m，并及时对井壁进行支护。

开挖以3m为一循环，分两半边施工。均打竖直孔，钻孔间排距按1.0m控制，钻孔深度按3.0～3.5m控制，炸药单耗暂时按0.90kg／m3控制。井壁留保护层1.5m，井壁采用光面爆破，钻孔间距0.5m，根据现场实际情况调整药量。爆破完成后，采用0.2m3反铲进行转渣，石渣经溜渣井至调压室底部，由3.0m3装载机装渣，20t自卸式汽车运往厂区左岸渣场。

为加快井身扩挖施工进度，井身扩挖和支护半边交错同步进行，在进行爆破孔钻设时，对爆破高程以上3m～6m范围进行支护。每一循环爆破作业后，出渣一次，避免石渣堆积造成堵井事故。

2.7竖井支护施工

2.7.1竖井支护施工工艺流程

竖井支护施工工艺流程。

2.7.2调压井穹顶支护

调压井穹顶系统支护参数：锚杆φ28(L＝9.0m，间排距4.0m)，锚杆φ25(L＝4.5m，间排距4.0m)相间布置；钢筋挂

网φ8，网格间距20cm×20cm，喷C20混凝土厚20cm。

调压井穹顶锚杆采用多臂钻台车造孔，中空注浆锚杆采用“先插杆，后注浆”的方法进行施工。锚杆安装后24h内严禁敲击、碰撞、拉拔锚杆和悬挂重物。挂网、喷混凝土施工方法同2.7.3.2节所述。

2.7.3井身支护施工

2.7.3.1锚杆支护施工

(1)钻孔

采用YTP－28气腿钻钻孔，钻孔时应严格控制锚杆的孔位、孔深和孔斜等参数，使之符合设计和规范要求。钻孔完毕后用压力水将孔道清洗干净。

(2)验孔

钻孔工序完成后，由质检人员和监理工程师进行锚杆孔验收，合格后方可安装锚杆。

(3)安装锚杆

普通砂浆锚杆安装采用“先注浆，后插杆”的方法进行施工。先将注浆管插至距孔底50～100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，浆液注满后立即插杆。锚杆安装完成后，立即在孔口加楔固定，并将孔口作临时性堵塞确保锚杆插在孔内居中。锚杆安装后24h内严禁敲击、碰撞、拉拔锚杆和悬挂重物。

(4)质量检验和试验

a锚杆材质检验：每批锚杆材料均应附有生产厂家的质量证明书，按设计规定的材质标准以及监理工程师指示的抽检数量检验锚杆性能。

b拉拔检测：锚杆安装28天后可进行拉拔检测，试验资料及时报送监理工程师。

2.7.3.2挂网、喷砼支护施工

(1)受喷面准备

喷护前用高压水冲洗岩面碎石及粉屑，确保岩面洁净。对于遇水易潮解的泥化岩面，采用压力风清理，并按照规范要求作好厚度标志。渗水部位，采用埋设排水管作排水处理。

(2)混合料的制备

喷射混凝土的配合比通过室内及现场试验确定。拌制喷射混凝土的混合料时，各种材料要按施工配合比要求分别称量。允许偏差：水泥、速凝剂不大于±2％；砂、石各不大于±3％。外加剂掺量通过现场试验确定。

混合料搅拌时间60～90s，混合料要搅拌均匀，颜色一致。混合料在运输、存放过程中严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入，采用6m3混凝土搅拌车水平运输至调压室上室，经防分离溜筒至受喷工作面。混合料随拌随用，保持物料新鲜。

(3)挂网

挂网钢筋使用设计中8的圆钢，现场按照设计的间排距加工成网眼网片，网片钢筋用扎丝绑扎牢固，然后将网片焊接到岩壁锚杆上并相互连接成整体，钢筋网与锚杆连接采用电焊点焊连接。

(4)混凝土喷射

混凝土喷射采用湿喷方式，自下而上分段施工，喷嘴按螺旋形轨迹一圈压半圈的方式沿横向移动，层层喷射，使混凝土均匀密实，表面平整。喷嘴与喷射面尽量保持垂直，以减少回弹，确保喷砼的质量。区段间的接合部位和结构的接缝处应妥善处理，不得漏喷。喷射作业时，保持工作风压稳定，连续供料。完成或因故中断作业时，应将喷射机及料管内的积料清理干净。喷射混凝土的回弹率边墙不大于15％。

(5)养护

喷射混凝土终凝2h后，及时进行洒水养护，养护时间不少于7天。

3　总结

调压井井身扩挖时应该注意及时调整光爆孔的间距以及单孔装药量，以取得好的光爆效果，减小爆破对周围岩体的影响，严格控制超欠挖。临时支护需紧跟开挖面进行，开挖后井壁要及时进行挂网锚喷支护，保证下一个循环开挖的安全。