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1、锦屏水电枢纽辅助洞综合施工技术水利水电分公司1、工程概况-工程概况：锦屏辅助洞东端工程由A、B两条平行隧道组成，两孔隧道位于锦屏二 级水电站四条引水隧洞的南侧，水平中心距约35m。洞线平行于引水隧洞，洞轴线方向 N58。w,其中B线隧道距4#引水隧洞轴线的最小距离为60s A线辅助洞长17485m,成洞 断面宽5. 5m,净高4. 5m, B线辅助洞长17504m,成洞断面宽6. 0m,净高5.0m。辅助洞纵 坡采用“人”字坡布置，最大纵坡为25%。最小纵坡为2%。辅助洞内每隔500800m布设 一横通道，横通道轴线同辅助洞轴线的交角为40。我单位负责从东端掘进，独头掘进 长度9. 5公里，西
2、端由中铁二局负责施工，按照合同，铁二局要独头掘进8公里。下面是 辅助洞与引水洞的洞线关系图（图1）。辅助洞的重要作用：交通洞、试验洞、超前探洞、引水洞的超前平行导洞。交通洞 是说辅助洞起着勾通锦屏一、二级电站的重要作用，把东西两端的150公里的距离缩短 到17公里；试验洞是对二级电站的引水洞来说的，鉴于引水洞面临三大技术难题，完成 一系列试验，要通过辅助洞的施工总结出解决方案。超前探洞是说隧道埋深2000米，R 前5公里后没有地堪资料，要通过辅助洞施工，深化引水洞地质和水文资料，为引水洞 施工提供科学依据。引水洞的超前平行导洞是说辅助洞与引水洞洞线平行，将来引水洞 的施工可以辅助洞实现长洞短打
3、，解决高压水、运输和通风等一系列问题。不同的运输方式采用不同的钻孔方式，无轨运输阶段采用人工手风枪钻孔，有轨运 输阶段采用阿特拉斯三臂凿岩台车钻孔。人工手风枪钻孔，采用自制凿岩台架配合人工钻孔，根据掌子面围岩状况进行人员 分配，一般情况下每循环掌子面安排12-14台风枪作业。为确保钻孔的质量和光爆效 果，每工班采用定岗定位制，即根据掌子面炮孔的布置分为直墙周边孔、拱部周边孔、 掏槽孔、掘进孔等几个部位，每工班固定人员进行钻孔作业。人工钻孔质量控制：（1）人员定岗定位（2）钻孔按测量放线的布孔进行，每个孔位偏差不得大于lOcmo（3）根据掌子而的平整程度确定钻孔深度，力求成孔底部在同一平面上。阿
4、特拉斯三臂凿岩台车钻孔，按测量布孔的孔位进行钻孔。根据爆破设计的布孔合 理安排两钻臂的工作顺序，防止出现各钻臂及吊篮臂之间出现相互干扰，影响施工效率, 加大流水步距。三臂台车钻孔质量控制：（1）钻孔按测量放线的布孔进行，每个孔位偏差不得大于lOcmo（2）根据掌子面的平整程度确定钻孔深度，力求成孔底部在同一平面上。（3）周边孔钻孔时尽量使钻孔臂紧贴岩面，防止出现外插角，造成超挖。2.5装药掌子面所有炮孔完成后进行装药施工，装药由监理工程师批准的爆破工进行。人工 钻孔时利用自制凿岩台架进行装药，三臂台车钻孔时利用吊篮臂进行装药，爆破工根据 爆破设计的装药量及装药结构进行装药。装药过程的质量控制：
5、（1）按爆破设计控制每孔的装药量和装药结构，（2）仔细检查毫秒雷管的段位，按设计进行装药，（3）炮孔的堵塞采用专用炮泥，不得使用其他物品替代，（4）仔细检查导爆索与导爆管、导爆管之间及导爆管与火雷管之间的联接。2. 6起爆根据爆破设计，起爆采用火雷管起爆，导火索的长度应根据厂家提供的燃烧速度进 行计算，确保起爆前爆破工能达到安全位置。爆破工在检查所有联结无误，且所有人员 及机械设备撤离后方可点燃导火索，并迅速离开掌子面，到达安全位置。2.7出磕根据现场实际情况，出磕在不同阶段分别采用无轨运输和有轨运输两种方式。洞内爆破楂料运至锅膛岩转晴场后，由装载机配合斯太尔自卸车运至模萨沟弃楂场。(1)无轨
6、出磕在洞口有轨运输场地施工完成前，洞内出磕采用无轨运输。ZL50C装载机装磕，自 卸车运输至锅膛岩转磕场，再由机械队用大型自卸车统一转至模萨沟弃磕场。3、有轨运输洞口有轨运输场地施工完成后，采用有轨出殖。采用德国产ITC312装硒，采用18T 电瓶车牵引16m3搭接式梭矿运输，搭接梭矿两车一组，将梭矿编组成运磕列车，配置 43kg/m钢轨，900mm轨距的重载、重轨运输系统。洞内出磕弃至锅膛岩转脩场，再由机 械队用大型自卸车统一转至模萨沟弃储场(见洞口场地布置图片)3.1、设备配套主要机械配套数量表项目设备类型规模及名称数量备注无轨出磕凿岩设备自制凿岩台架2台凿岩设备TY28风钻48台装殖设备
7、ZL50C装载机、ZLC40B装载机2台运输设备8t红岩自卸车4台运输设备5t自卸车6台2()立空压机4有轨出磕凿岩设备阿特拉斯三臂台车2台装硝设备ITC312挖掘装载机2台运输设备16m3梭式矿车(每2节组成搭接梭矿)24节牵引设备电瓶车12T4台牵引设备DXT-18T电瓶车24台湿喷设备湿喷机2台通风设备轴流风机6通风设备射流风机10止水设备钻灌一体机2止水设备PH250泵2拌和设备搅拌站1机械队转磕装磴设备ZL50C装载机、PC220挖掘机各2台运输设备斯太尔自卸车9台2.4、通风方案目前的通风以轴流风机压入式通风为主，在两个洞口分别布置，在2公里以后，为了改善通风 效果，又在掌子面附近
8、布置了射流风机，计划在5公里后根据实际情况，把现在的通风方式改为巷 道式通风。4、高压水的治理情况介绍4.1、高压突涌水情况截止到目前，A、B两个洞共发生三次大的突涌水，A洞发生两次，B洞发生一次，A洞第一次 突涌水发生在05年3月30日上午9点30分，当掘进到2700米时，在掌子面左下方发生高压劈裂 突水,当时流量有7立方/S,两个月以后流量基本稳定在2.5立方左右，根据下方的探酮推测，最大 水压5MP,稳定后2.4MP。A洞第二次突涌水发生在今年的3月15日，在掘进至3600米附近时掌 子面右侧发生突水，涌水量有2立方，并伴有大量的泥沙。-B洞高压突水情况2005年元月8日辅助洞B洞在钻孔
9、过程中发生高压突水，位置为顶部 周边孔中线位置附近，当时该孔己打设完毕（孔深3.2m,孔径52mm）,在 三臂钻中臂退钻杆过程中突然听到岩石爆裂的声音，高压水瞬时从该孔中 喷射而出，直接喷射到三臂台车上，掌子面后方50m范围内水流四射，风 速达160km/h以上，并拌有飞机发动机轰鸣的声音（具体见附图辅助洞B 洞出水状况图）。经重庆打捞局重型潜水员协助将三臂台车拉出。三臂台车拉出后派人沿B洞左边墙着潜水服进入掌子面，对高压水流 和掌子面地质进行观察，具体情况如下：高压水流：高压水流从顶部周边孔（孔径52mm）射出后，在掌子面处 即变为直径20cm的白色水柱并呈喇叭状向外扩展，在离掌子面4m处水
10、柱 直径即达到Im,在离掌子面18m处直径达4m以上并开始下落（此时水柱呈 雾化状态），由于水流的压力高射速快，射流经过处形成负压区造成气流紊 乱，在掌子面后方5m至50m范围内紊乱气流携带雾状水滴四处飞溅，风 速达160km/h以上，人行走较困难，在边墙处偶有水流射到衣服上有疼感 （在挖掘机靠近掌子面的过程中，挖掘机前方挡风玻璃虽覆盖厚5.5mm的 钢板，高压水仍沿钢板预留的长15cm宽1cm的透视孔射入并将挡风玻璃 击得粉碎），在掌子面后方20m至40m范围内呼吸较困难，高压射流在与 空气的摩擦过程中产生飞机发动机轰鸣般的声音。高压水流经钢管引流后 测得，为1641/s。B洞高压突水情况A
11、洞高压突水情况05年3月30 B A洞突水后，从洞口流出后，顺着洞口场地右侧悬崖外泻的场景目前B洞掌子面附近右边墙上的股状渗流水。4.2、高压水的几个特点总结高压水表现出来的几个特点：根据业主、设计提供的资料显示，以及该工程目前遇到的地下水，第一个特点就是 压力高，最高可达lOmpa左右，这是国内外其他地下工程中不曾遇到过的，例如，探洞 在2800m,3948m和5000m位置揭露的高压水经彼封堵后压力分别为4.8mpa,8mpa和 lOmpa,辅助洞B洞05年元月8日钻孔突水，A洞05年3月30日掌子面右下方的高 压劈裂突水，华东院施工的探洞和我单位施工的辅助洞揭露的地下水均已说明了这一显
12、著特点；第二个特点是流量大，稳流时间长，探洞、辅助洞突出水后瞬间留量均达到了 5m3/s以上，稳定后也有23m3/s,持续一年后没有显著减少的迹象，说明水的补给十 分丰富；第三个特点就是高度隐蔽性和随机性，用地质超前预报、超前钻孔物探等手段 很难预报出来，突涌出来的风险大，例如辅助洞B洞右上方炮孔突出的高压水，是在掌 子面上大部分钻孔施工完毕，甚至离突出的钻孔不足50cm的相临炮孔作业时并未发现 有水的情况下突出来的；A洞在出水前使用TSP地质雷超前钻孔等预报手段进行了预 报，均未见到地下水、大的裂隙和断层存在，而是放炮后从掌子面右下方发生高压突水, 在巨大的水压作用下把近4M的契形岩柱爆出，
13、这些都充分印证了今后即将施工的引水 洞工程可能遇到的高压水，具有高度隐蔽性和随机性，这也正如各方面专家说的：锦屏 高压水宏观是有规律的，微观上则是没有规律的。基于以上三个特点，高压水的精确定 位预报、出水前的封堵、出水后的封堵掘进都是世界级难题。高压水对钻爆掘进的影响(1) 、辅助洞施工实践证明，超前地质预报和预灌浆等措施占掘进直线工期，例如B 洞原出水掌子面经过十四局、旺雷宏、华东院、水利水电基础工程局近一年的治理后， 05年底在掌子面开挖小断面超前导洞仅进去不足10m又发生突水，在这种情况下作业 掘进继续封堵工作，高压水突水对工期的影响是巨大的，在投入上也是很难预料的，可 以说，辅助洞工程
14、的施工极具风险性和挑战性今年三月份以后，由于A洞发生第二次涌 水，考虑到两条洞子的安全，我们用了近二个月时间，冒水把原掌子面打通了。(2) 、溶蚀裂隙水发育、空气潮湿、阴冷，带水作业不可避免，工效降低很多，设 备故障率增大，施工成本大幅度上升。(3) 、即使应用了各种先进超前物探手段，高压劈裂突涌水的风险依然存在，特别 是大流量突出对作业人员、设备有时是灾难性影响，无论采用导排措施，还是采用封堵 措施都会影响到原作业面掘进，辅助洞A突水造成的巨大直接见解损失也说明了这一 点。(4) 、出水造成的外界压力大，施工单位面临工期压力、资金压力、队伍稳定方面压力。4.3、高压水的应对措施辅助洞高压地下
15、水的治理到现在经过了这样几个阶段，第一个阶段是 从投标到出水前参建各方都强调预报在先，遇水则堵，这个堵基本上就是 超前预灌浆，再进行开挖，贯彻的治水理念就是超前地质预报、超前预灌 浆，不允许高压水出来，按照这样一种想法，我们购买了 TSP203+、地质 雷达、钻灌一体机等设备，但经过去年一年来的实践，基本可以证明不允 许高压水出来的想法是不成立的，在这个过程中业主、我们、外部专家进 行了大量的论证，在这个问题上，05年一年没有停止过争论，各种会议开 了不少，各种手段也尝试了不少，业主也聘请了多家外部队伍，直接参与 预报和治理工作，但效果均不理想；第二个阶段就是05年两个洞子发生突 水后，业主、施工单位就封堵后掘进还是先导排绕行的问题争论不休，在 对B洞经过了一年的灌浆封堵效果不佳的情况下，这个问题在去年年底终 于有了转机；第三个阶段就是从去年年底到现在，业主在治水理念上发生 转变，即目前的预案超前，遇水则绕，以掘进为主，最后封堵的治水原则。 下面把几次高压水的治理情况向各位领导和专家简单汇报一下针对B洞炮孔突水采用了灌浆塞封堵方案针对A洞的高压劈裂突水采用了磔堵头方案针对两个洞的绕行
