浅析水电站砂石料场竖井开挖施工技术及其质量控制

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摘要：随着我国西部大开发战略的进一步深入实施，面临着大规模水电站能源工程的开发和建设，大量山体开挖是不可避免的。因此，对水电站砂石料场竖井开挖施工技术及其质量控制的研究具有十分重要的意义。本文主要对水电站砂石料场竖井开挖施工方案、竖井扩挖施工技术、开挖施工质量控制措施和安全保护措施进行了分析。

关键词：水电站；正井开挖；反井开挖；质量控制；安全保护措施

Abstract：As our country western develop the strategy greatly further implementation, facing a large-scale hydropower station energy project development and construction, large excavation is inevitable. Therefore, the hydropower station sand quarry in shaft excavation construction technology and the quality control study has very important significance. This paper mainly on Hydropower Station sand quarry in shaft excavation construction scheme, shaft excavation excavation construction technology, quality control measures and safety protection measures were analyzed.

Key words：Hydropower station; Is well excavation; Shaft excavation; Quality control; Safety protection measures

中图分类号： TV74 文献标识码： A 文章编号：

1. 竖井开挖施工方案

1.1 正井开挖

正井开挖主要包括(1)正井人工开挖：这种开挖方式成井速度较慢，安全保护措施非常复杂，劳动强度也比较大，成本也比较高。它是通过手风钻人工凿岩爆破，采用人力装碴，卷扬机提升出碴；(2)正井机械化开挖：这种开挖方式对进场道路要求比较高，进度快，人工辅助时间比较多，开挖成本和进场费以及机械化程度较高。它是通过多臂钻机凿岩爆破，采用抓斗提升出碴，可从上而下开挖导井，并且直径可达十几米，但是每次清碴不够干净。

1.2反井开挖

反井开挖主要包括(1)反井钻机成井法：反井钻机成井法已经被广泛应用于许多水电站和矿山的施工中，它主要通过反井钻机先从上往下钻一个与施工平洞接通的直径为Φ200mm的导孔，再采用平洞安装反井钻头和安装反井钻杆从下往上进行提升，利用反井钻头直接凿成直径为Φ1200mm-1600mm的导井；(2)吊笼反井开挖法：通过向上式钻机在吊笼内从下往上钻爆，导井的直径可达2m以上，从平洞运出爆碴；(3)爬罐反井开挖法：这种开挖方式导轨道经常被爆碴破坏，工作条件差，并且没有钻导孔，排烟十分困难，成本较高。它主要通过爬罐从下往上钻爆成井，采用平洞机械装运爆碴，成井快，出碴时间短。

2. 竖井扩挖施工技术

2.1 竖井开挖机具

竖井开挖造孔适合采用向上式钻机，吊笼内需要两人操作，并且笼内要配备通讯设备与低压照明电源。吊笼可以自行设计制造，吊笼笼顶采用直径Φ16mm的钢筋焊成格栅，格栅的净距为50mm，以避免较大的碎石落下。顶部还可以设置一块可以旋转、部分开口的直径为2.5mm厚钢板，以保护操作人员的安全。吊笼的钢丝绳采用Φ22mm*7*3 7的丝柔性钢丝绳，控制电缆和照明用低压电缆都要接到吊笼，便于施工使用。吊笼内操作人员与井底值班人员和山顶卷扬机值班人员通过讯号灯互相联系。吊笼仅仅作为钻爆施工时的作业平台，为避免爆碴飞落时损坏或者掩埋吊笼，在爆破时需要将吊笼移出竖井。

2.2 竖井扩挖施工准备

(1)导孔施工：在竖井平台安装强力反井钻机，钻直径为Φ216mm的导孔。竖井导孔施工完成后，在井底安装反井钻机扩挖钻头，从下往上进行施工，钻直径为Φ140mm的导井；(2)竖井扩挖：导井施工完成后，采用手风钻从上往下进行分层分序梯段爆破。第一序将直径为Φ140mm的导井扩挖至直径Φ380mm，梯段的高度为 250mm；第二序将直径为Φ380mm的导井扩挖至直径Φ620mm，支护完成后再进行第一序直径Φ380mm的扩挖，依此类推。为保证竖井在下降过程中的井口稳定，需对井口进行C20钢筋砼锁口，锁口砼为400mm，内径为Φ620mm，外径为Φ720mm，并在井口形成一个直径为10.2m的锁口平台；(3)扩挖准备工作：将井内的电、水、风准备就绪，做好井口防护栏。通过卷扬机将直径Φ140mm的导井口覆盖，在爆破前用卷扬机吊出竖井口；(4)测量放线：安装由角铁制作四边形归心板架，采用钢尺法和线段均匀放样。

2.3 竖井扩挖施工

(1)钻孔作业：竖井扩挖施工材料、设备和人员通过10t的慢速卷扬机随 200mm*200mm吊笼下至工作面。掏槽孔与周边孔的偏差不能超过50mm，其它炮孔的孔位偏差不能超过100mm。为减少钻孔工作面的清碴工作量和方便爆破石碴直接落入到引水隧洞，钻孔的工作面要保持为35°左右的斜面。安全绳直接绑在吊笼上，并且施工人员必须挂安全绳；(2)装药爆破：炮工必须按照钻爆设计参数装药，孔口用炮泥或者砂袋堵塞严实。待装完药后，由专业炮工与技术人员进行分片、分区检查，连接爆破网络，将传爆线引到井口的安全距离内，用火雷管点火引爆；(3)通风散烟及除尘：爆破后可以通过采用手风钻的供风管进行纯压式临时通风散烟，为减少洞内的烟尘，爆破后可以采取洒水降尘措施；(9)扒渣：爆破的石渣一般采用3m3侧卸装载机并配置20t的自卸汽车进行出渣；(10)围岩支护：待爆渣清除完毕之后，要对开挖的井壁按照设计进行喷砼支护。对围岩特别破碎的部位，则需要增设随机锚杆。

2.4 扩挖循环作业

第一序扩挖作业循环时间：测量放线时间1h，工作面清理时间0.5h，第一序钻孔29孔*250mm时间6.5h，装药、连线、起爆时间1h，通风散烟时间1h；第二序扩挖作业循环时间：施工准备1h，钻孔时间7h、装药、连线、起爆1h，通风散烟时间1h，危岩处理、石渣清除时间3h，支护时间3h，循环时间26h，循环进尺250mm。

3. 竖井开挖施工质量控制措施

(1)竖井开挖施工前认真做好爆破方案设计，做好光面爆破的参数设计，并先在经监理单位批准的类同地方或者需要光爆的地方进行试验，以确定和选择合理的爆破参数，便于形成光滑的最终开挖断面和获得满意的爆破面；(2)在竖井开挖过程中，要根据岩石的变化情况，经过监理工程师的批准后及时地修正爆破参数，有利于不欠挖和减小超挖。在竖井底部与顶部的不良地质井段的开挖、岩石开挖必须严格控制爆破参数，采用浅孔小药量的爆破方式，从而确保围岩的稳定；(3)钻孔要严格按照设计钻爆图进行施工，各钻手分部位、分区定人定位施钻，值班工程师要对每排炮进行检查；(4)爆破后必须进行危岩处理，加强井内观测，待确保岩石稳定后方能进行下一道工序；(5)对于断层破碎带井段施工，要遵循强支护、弱爆破、多循环、短进尺的原则。