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1、穆阳溪周宁水电站竖井开挖施工时间：2007-07-23 16:51:45来源：相关网站 作者：本站收集穆阳溪周宁水电站竖井开挖施工一、概述1、工程概述周宁水电站位于福建省周宁县，属穆阳溪第二梯级电站，枢纽主要由坝高73.4m 的碾压混凝土重力坝、长12.36km 的引水隧洞以及高压竖井、压力管道、地下厂房洞室群和地面式升压开关站等主要建筑物 组成。水库库容 0.47亿m3，总装机容量2X 12.5万kW。电站引水高压竖井由上部调压井(EL634EL560 )和下部的竖井(EL180.75EL560.00 )组成，总高为453.25m 。引水隧洞轴线高程为 EL560.00 ，调压井设计开挖直径
2、为 8.9m ;竖井设计开挖直径 有5.7m和5.9m，竖井下部接高压管道下平段；鉴于竖井开挖及后续项目施工安全的需要，将引水高压竖 井井壁统一增加5cm厚C20素砼作为临时支护，相应开挖断面直径增大10cm ;为保证工期及施工方便在竖井中部设一竖井施工支洞，分岔进入竖井。2、工程地质情况竖井的主要岩石为燕山晚期侵入的钾长(晶洞)花岗岩，饱和极限抗压强度弱风化岩石为80140mpa、微风化新鲜岩石为 100170mpa ;地下水位高程为 EL523m，隧洞围岩相对不透水，岩体微 风化新鲜，岩体中高倾角6590的裂隙发育，充填高岭土、铁锰质及硅质脉，宽0.51cm，多呈薄片状，岩体较完整.高程E
3、L308mEL305m 有F60 (NE60 NW / 80 )断层通过。断层及破碎带岩体为 山W类岩体。在 EL488m、EL425m、EL409m EL405m 等风化夹层，倾角 5575，宽1 3cm、岩体破碎，有夹层处围岩为W类。EL382m 处有一细粒花岗斑岩脉通过、倾角20 40 ，宽80cm，与围岩接触较好。EL223m 处有一辉绿岩脉通过，倾角35。宽50cm，与围岩接触较好，除有夹层和断层破碎带通过的竖井段外，其它竖井段围岩中等完整，属类围岩，属中等地应力地区。、施工重点、难点和安全因素分析根据引水高压竖井结构特点、岩石及地质情况，结合本工程主体建筑物的布 置与结构型式，类似
4、工程的施工经验，目前竖井施工的施工机械，重点从以下几 个方面与常用的施工方法进行比较，再确定总体施工方法。1、深井通风与除尘问题通风与除尘是排除炮烟粉尘及有害气体，改善施工环境，保障施工人员身体 健康，缩短循环时间，加快施工速度的重要工序。目前，隧洞通风主要以机械通 风为主。但对于高达453.25m深井的通风与除尘问题将面临着极大的困难。因此 施工中选择一种尽量使用自然风与机械通风来进行通风与除尘以改善施工环境的 施工方法是必不可少的考虑因素。2、深井施工的安全问题安全是每个职工的生命，因此每个工程队伍都必须将“施工安全”放在首要 位置。但在目前的开挖施工中常用的机械设备是手风钻，工作人员必须
5、进入工作 面打眼放炮，受有害气体、塌方、落石、淋水的危害，安全很难保证，伤亡事故 经常发生。尤其是对较深井更是难以保证施工的安全。因此，选择一种能保证施 工安全的先进设备是很有必要的。3、深井施工的交通和设备配置周宁水电站引水高压竖井在同一个投影面上，工作面狭窄，如何合理的设置 施工通道和配置设备是加快施工进度，缩短建井周期，增强效益的关键。4、进度分析根据本工程的工期要求及施工特点，引水隧洞、高压竖井、高压管道下平段 的施工工期为2001年12月15日开工至2004年8月1日支洞封堵结束，具备充 水调试条件。总工期为（19个月零17天），高压竖井的开挖施工工期只能为 8个 月；后来业主要求将
6、工期提前 3个月，相应的竖井开挖工期缩短，因此，要满足 进度要求，必须采取合理的施工方法。5、技术经济效果作为施工企业，经济效益是首先考虑的前题。较优的施工方案应当是辅助工 程量小，设备简单、施工安全、施工速度快。在深井的反井施工中有普通法掘进 反井法、吊罐反井法、爬罐法掘进反井法及反井钻井法；普通法掘井反井法虽然 有辅助工程量小，与其它作业相互影响小，不需要大型提绞设备等的优点，但是 工作人员爬梯子上下困难、劳动强度大、材料运输不方便、坑木消耗量大、通风 条件差、工作面易聚有害气体、在地质和水文地质条件较差时影响作业的安全。 尤其在较高竖井施工中更为困难；吊罐反井法与普通法比较有工效高、速度
7、快、 劳动强度较低、施工经济等优点，但它事先需要钻机打精度较高的绳眼，前期准 备时间较长、通风条件差、工作面易聚有害气体，影响作业和安全，随着掘井深 度的延深，辅助时间加长，施工速度明显减慢。难以保证施工安全及进度；爬罐 反井法与吊罐反井法比较类似，具有工效高、速度快、劳动强度低的优点，但是 设备投资较大，通风条件差，工作面易聚有害气体，影响作业和安全，随着掘井 深度的延深，辅助时间较长，施工速度明显减慢。反井钻井法较普通法和吊罐法 的设备投入大，施工成本相对较高，但反井钻井法有工作效率高、施工安全、劳 动强度低、工程质量好，因此钻机的高可靠性和安全性仍能保证在恶劣地质条件 下以及深孔反井施工
8、的经济性和高效性。三、施工总体方案的确定1、各常用施工方法的对比及与后续工作的关系深井按施工方式可分为两大类，即人们所说的正井法和反井法。正井法是自 上而下凿井，最常用的办法是采用人工或机械打眼放炮，人工装岩或抓斗抓岩， 吊桶出碴，对于特殊地层也可以使用特殊方法，包括钻井法、冻结法、帷幕法和 注浆法等，有时几种方法同时使用。反井法是自下而上凿井，其施工方法有普通 法、吊罐法、爬罐法和钻井法。采用反井法施工导井，利用导井的通风、排水和 溜矸（排渣）等作用；利用反井法施工深井较正井法施工导井设备投入少、速度快、综合经济效益高2、施工方法确定为了保证施工的安全和进度，选用分段平行立体作业施工方法。根
9、据结构和通道施工分段如下:引水高压竖井分段参数表表1分段高程上通道下通道总高（m开挖直径开挖量I段EL557.00mEL634.00m 调压井口引水洞779.0m4899 m3U段EL369.00mEL557.00m 引水洞竖井支洞1885.8m4967 m3川段EL180.75mEL353.00m 竖井旁洞下平洞169.256.0m4785 m3岩塞段EL353.00mEL369.00m 竖井支洞竖井旁洞166.0m452m32.1开挖施工方案施工过程中各段各工序交叉施工以加快总体进度，采用分段反井钻机进行导井施工、正井扩挖和支护同步完成的施工方法。施工顺序为：竖井总体施工顺序安排；四、主要
10、施工技术难点及措施4.1、分段平行立体作业施工技术高压引水竖井成900角直立形，工作面狭窄，如何合理分段进行立体平行作 业法施工是加快施工进度的关键。根据竖井的结构特点，原设计有三个通道，为 了保证工期，经专家咨询，增加一个施工支洞，分两个洞口进入竖井，共形成五 个通道。开挖期，川段与I段同步施工，川段与U段同步施工，以岩塞段进行分隔，U段导孔井施工与上游闸门井同步施工进行分隔。开挖与砼交叉期，I段砼与U段开挖同步，U段开挖与川段砼同步，U段开 挖完成，川段砼完成后进行岩塞段开挖采用从竖井旁洞出渣。4.2、井内交通运输系统及安全系统较深竖井主要解决的是人员的上下交通、材料运输及安全通道问题。人
11、员和材料运输设置一个无轨吊篮，在吊蓝两侧设一稳定钢绳，钢绳下部设 配重（500KG，设专用卷扬机，在吊蓝上设捕绳器（bf-111型），并从煤矿行业 引进先进技术，在上井架上设缓冲器，以解决瞬间制动后人员材料的缓冲击。在井的一侧设置安全爬梯。每 24m设置一个休息平台，每12m设一个休息防 护罩。并每24m作一个交错。交错上方设置防护顶，作为紧急安全通道。安全系统主要是设备的安全和控制、信号系统，主要设备安全是卷扬机的运 行速度（48m/h）,制动系统为自动和手动结合。控制信号为电铃和灯光两个并联，安排专人管理，控制线与吊篮同步下井， 由井内人员控制信号，井口值班人员操作，信号为井内外双向互动，
12、控制电压为 36V,并在钢绳上设到位标志。各工作面间的通讯连接采用内部自动电话。4.3、反井钻机施工技术：高压引水竖井属于较深的深井，施工难点主要是导井的施工，经过安全、技术、进度及经济比较100 m以上竖井选型采用LM-200型反井钻机。主要技术参 数如表2数LM-200型反井钻机主要技术参表2型号导孔直扩孔直深度转速扭矩推/拉力总功率外形尺寸长x宽径/mm径/m/m/rpm/kNm/kN/kWx高/mLM-2002161.42000-2040350/85082.53.2 X 1.7 x 3.4使用反井钻施工，先导孔的质量是整个竖井成型的关键，所以反导井施工的 关键是如何解决先导孔偏差问题，
13、由于周宁水电站竖井岩体为高倾角80，倾向与引水洞轴呈30，在竖井川段第一次先导孔施工中，偏差 2%而设计要求的 先导孔偏差w 1%因此作为废孔。分析主要有不良地质段，层间软弱地质带出 现，抗压强度差别大，是造成偏差的一个原因；安装精度，开孔段和不良地质段的造孔速度是另一个原因；合理加设稳定钻杆，合理控制钻进速度是第三原因， 根据第一次钻孔的偏差情况，第二次钻孔时向倾向方人为移动700mm成孔后，偏差为1.1%，由于有人为移动，达到设计要求，1段与U段岩性相对均一，一次施 工精度达到设计要求。主要采取的纠偏措施为：安装钻机精度控制在 0.15%以内；先导孔施工时， 孔口 30m用13m/天的钻进
14、速度；钻杆前30m增加稳定钻杆数量，前5m各一 根，之后3:1到5:1最后到10:1 ;合理采用钻压和转速，并在开孔时采用扶正器 等方法，施工参数见下表3。反井钻机主要施工参数表3钻进位置或岩石情况钻压（kN(rpm预计转速（m/h导孔开孔5010-20钻透到下水平前50-70200.5正常7010020五、扩大开挖支护施工各段的反导井施工结束后，结合竖井的结构和反井钻导井尺寸，根据以往的 经验，并通过爆破试验， 6.0m井采用导井从 1.4m先进行一次刷井，扩大到 2.5m,再进行全断面扩挖和支护。全断面一次从 1.4刷大到设计断面。各段竖井的扩挖顺序如下：爆破试验参数表如表 4:mini各
15、段竖井的扩挖工序：5.1、工序说明：、测量控制：溜渣导井扩挖规格线控制：从洞外控制网经测量导线引控制点到井口附 近，在井口处搭设一过竖井中心的工字钢支架，在支架的中心固定一个能垂直升 降的垂球，以较正竖井中心线用，由于是中导洞，开挖规格要求不高，不再进行 精确放线。设计轮廓扩挖规格线控制：从洞外控制网经测量导线引控制点到井口附 近，竖井井口 15m以上扩挖井口井架未安装前，制作垂直移动控制点，用垂球把 控制点引在开挖掌子面放线。井口 15m以下扩挖待井口井架安装到位后，把井口控制点引到井架上，在井架上做好激光准直仪支座，再把激光准直仪固定在支座 上，进行校核合格后再用激光束导向，井下用钢尺放样，并定期检查准直仪的精 度，同时检查上一排炮的超欠挖情况。、钻孔：扩挖均采用人工手风钻钻孔、装药与起爆：将火工材料用吊笼运到工作面，人工装药联线，孔内 用秒延时非电雷管，孔外用火雷管引爆非电，用36V电线带电炉丝缠在导火索
