撒多水電站調壓井豎井開挖支護施工技術

1 概述

1.1工程概況

撒多水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內，為金沙江左岸一級支流水洛河“一庫十一級”中的第十個梯級電站。電站采用引水式開發，引水隧洞全長15.258km，首部樞紐位于寧朗鄉政府下游2.3km，廠房位于木里縣俄亞鄉卡瓦村附近撒多溝下游1km的水洛河右岸山體中，建地下廠房發電，電站裝機容量3×70MW。

撒多水電站調壓室由調壓室上室和調壓井豎井組成，與調壓井豎井交界處的調壓室上室底板頂高程為1756.00m。穹頂頂高程1788.67m，穹頂為球冠，球半徑為11.00m，底圓半徑為9.90m，穹頂支護采用砂漿錨桿φ28(L＝9.0m，間排距4.0m)與φ25(L＝4.5m，間排距4.0m)間隔布置，掛網采用中8鋼筋網格間距20cm×20cm，噴C20砼厚度20cm；由于穹頂的砂漿錨桿施工質量難以得到保證，后變更為同型號的中空注漿錨桿進行支護。

調壓井豎井井筒為圓形斷面，開挖斷面直徑為19.80m，底板高程為1686.40m，井身高84.10m，為了保證豎井開挖安全，井筒開挖時需同時進行臨時支護，臨時支護采用系統錨桿φ25(L＝4.0m，間排距2.0m，梅花形布置)、掛網采用φ8鋼筋網格間距20cm×20cm，噴C20砼厚度15cm。井筒永久襯砌采用鋼筋混凝土，襯砌厚度0.80m，調壓井井筒周邊進行固結灌漿。在調壓井內設置一孔平板閘門作為壓力管道的檢修設施，孔口尺寸6.1m×1.5m(高×寬)。

調壓井井身段所處位置山體雄厚，圍巖巖性為石英巖，巖體呈微風化～新鮮，次塊狀結構，巖石強度較高，局部裂隙較發育，巖體完整性較差，地下水活動輕微，以Ⅲ類圍巖為主。但由于層面裂隙較發育等原因，在其他裂隙組合、切割以及地應力的作用影響下，局部可形成不穩定塊體。

1.2主要工程量

調壓井開挖及臨時支護施工主要項目有豎井石方開挖、錨桿支護、鋼筋掛網、噴混凝土等，豎井石方開挖約26000m3。

2 豎井開挖支護施工方法

2.1垂直運輸系統布置

垂直運輸系統由吊點、卷揚機、鋼絲繩、定滑輪、安全托蓋和施工吊籃組成。

2.1.1卷揚機系統布置

根據施工需要布置兩套卷揚機系統。

第一套吊點布置于穹頂中心，卷揚機布置在1#交通洞內，距離豎井中心線30m，卷揚機采用一臺8t級的卷揚機配備φ28鋼絲繩，配8t級定滑輪。主要用于溜渣井開挖時的提升系統以及井身開挖時井蓋的提升。

第二套吊點布置與1#交通洞和穹頂交叉處，卷揚機布置在1#交通洞內，與吊點的水平距離為35m，卷揚機采用一臺10t級的卷揚機配備φ32鋼絲繩，配10t級定滑輪。主要用于人員、設備和施工材料提升。

2.1.2吊籠設計

施工吊籃有兩種：前期φ4.0m溜渣井擴挖采用雙層小吊籃結構，后期豎井進行井身擴挖時，制作大罐籠，大罐籠用于后期井身擴挖時人員和材料的提升。

2.1.3溜渣井安全蓋

為保證施工安全，安全井蓋僅在爆破和出渣期間由第一套卷揚機提升至安全區域，其余時間均覆蓋在溜渣井上。

2.2穹頂開挖支護

1#交通洞開挖至調壓井中心線后沿原方向繼續開挖4.0m。以調壓井中心線為中心由下至上開挖中導井，中導井開挖完成后，采用多臂鉆造孔完成中導井上方系統錨桿支護，掛網、噴混凝土形成中部安全施工區域。從下往上分三層開挖，層高2.16～2.36m，預留1.5m保護層。保護層開挖孔向根據每個循環鉆孔起點的平切面來確定，同一平切面內的各個鉆孔與該平切面的夾角相同。為確定各鉆孔方向，施工時先用一標志桿連接圓拱中心點與平切圓圓心，作為放樣的參照；沿平切圓周邊50cm標出各起點，在中心桿上標出該平切圓圓心，沿平切圓圓心沿周邊起點連接方向下鉆，鉆孔俯視圖呈發射狀。每次鉆孔深度擬定為1m，鉆孔起點位置均垂直于過該點的球徑。根據手風鉆的特點和開挖輪廓線的限制，導致技術超挖約14.7cm<15cm，符合規范要求。

2.3Ⅱ區、Ⅲ區開挖

調壓室上室開挖至Ⅲ區，形成下部出渣通道，Ⅱ區在中心處采用潛孔鉆造孔，分段爆破φ4.0m，高14.74m的溜渣井。

2.4導井施工

采用反井鉆機鉆孔φ0.2m，鉆孔貫通后安裝反拉鉆頭，反拉完成后形成φ1.4m導井。

2.5溜渣井施工

施工用風從1#交通洞中接取，采用1#交通洞開挖支護施工供風系統供風，采用φ50管沿導井壁下延至井底，每開挖一段割除一段，風管下延過程中采用膨脹螺栓固定于井壁。

施工照明采用礦燈，上下通訊采用對講機。

在φ1.4m導井基礎上擴挖成φ4.0m溜渣井，采用自下而上分段爆破的施工方法，每12m為一段，59.5m導井分為5段進行擴挖。

施工平臺采用施工吊籃，吊籃設兩層，每層容一人，采用手風鉆在導井壁上鉆水平孔，水平孔間排距按0.8m控制，鉆孔深度按1.1～1.3m控制，炸藥單耗按1.1kg／m3控制。

每段總鉆孔數為75個，鉆孔進尺75m，采用兩臺手風鉆造孔，造孔需20小時；裝藥聯網爆破10小時；每段爆渣約110m3，每兩個循環出渣一次，出渣時間6小時；再考慮垂直運輸、工序銜接和交接班，按2天一個循環計，溜渣井擴挖需12天。溜渣井開挖施工布置圖。

2.6豎井井身擴挖施工

φ4.0m溜渣井擴挖形成以后，對豎井進行井身擴挖。施工用風延用溜渣井擴挖供風系統供風，采用φ50管沿導井壁下延，每開挖一段延長一段，風管每下延一段均用膨脹螺栓固定與井壁。

井身擴挖，從φ4.0m溜渣井擴挖為中19.8m，并及時對井壁進行支護。

開挖以3m為一循環，分兩半邊施工。均打豎直孔，鉆孔間排距按1.0m控制，鉆孔深度按3.0～3.5m控制，炸藥單耗暫時按0.90kg／m3控制。井壁留保護層1.5m，井壁采用光面爆破，鉆孔間距0.5m，根據現場實際情況調整藥量。爆破完成后，采用0.2m3反鏟進行轉渣，石渣經溜渣井至調壓室底部，由3.0m3裝載機裝渣，20t自卸式汽車運往廠區左岸渣場。

為加快井身擴挖施工進度，井身擴挖和支護半邊交錯同步進行，在進行爆破孔鉆設時，對爆破高程以上3m～6m范圍進行支護。每一循環爆破作業后，出渣一次，避免石渣堆積造成堵井事故。

2.7豎井支護施工

2.7.1豎井支護施工工藝流程

豎井支護施工工藝流程。

2.7.2調壓井穹頂支護

調壓井穹頂系統支護參數：錨桿φ28(L＝9.0m，間排距4.0m)，錨桿φ25(L＝4.5m，間排距4.0m)相間布置；鋼筋掛網φ8，網格間距20cm×20cm，噴C20混凝土厚20cm。

調壓井穹頂錨桿采用多臂鉆臺車造孔，中空注漿錨桿采用“先插桿，后注漿”的方法進行施工。錨桿安裝后24h內嚴禁敲擊、碰撞、拉拔錨桿和懸掛重物。掛網、噴混凝土施工方法同2.7.3.2節所述。

2.7.3井身支護施工

2.7.3.1錨桿支護施工

(1)鉆孔

采用YTP－28氣腿鉆鉆孔，鉆孔時應嚴格控制錨桿的孔位、孔深和孔斜等參數，使之符合設計和規范要求。鉆孔完畢后用壓力水將孔道清洗干凈。

(2)驗孔

鉆孔工序完成后，由質檢人員和監理工程師進行錨桿孔驗收，合格后方可安裝錨桿。

(3)安裝錨桿

普通砂漿錨桿安裝采用“先注漿，后插桿”的方法進行施工。先將注漿管插至距孔底50～100mm，隨砂漿的注入緩慢勻速拔出，漿液注滿后立即插桿。錨桿安裝完成后，立即在孔口加楔固定，并將孔口作臨時性堵塞確保錨桿插在孔內居中。錨桿安裝后24h內嚴禁敲擊、碰撞、拉拔錨桿和懸掛重物。

(4)質量檢驗和試驗

a錨桿材質檢驗：每批錨桿材料均應附有生產廠家的質量證明書，按設計規定的材質標準以及監理工程師指示的抽檢數量檢驗錨桿性能。

b拉拔檢測：錨桿安裝28天后可進行拉拔檢測，試驗資料及時報送監理工程師。

2.7.3.2掛網、噴砼支護施工

(1)受噴面準備

噴護前用高壓水沖洗巖面碎石及粉屑，確保巖面潔凈。對于遇水易潮解的泥化巖面，采用壓力風清理，并按照規范要求作好厚度標志。滲水部位，采用埋設排水管作排水處理。

(2)混合料的制備

噴射混凝土的配合比通過室內及現場試驗確定。拌制噴射混凝土的混合料時，各種材料要按施工配合比要求分別稱量。允許偏差：水泥、速凝劑不大于±2％；砂、石各不大于±3％。外加劑摻量通過現場試驗確定。

混合料攪拌時間60～90s，混合料要攪拌均勻，顏色一致。混合料在運輸、存放過程中嚴防雨淋、滴水及大塊石等雜物混入，采用6m3混凝土攪拌車水平運輸至調壓室上室，經防分離溜筒至受噴工作面。混合料隨拌隨用，保持物料新鮮。

(3)掛網

掛網鋼筋使用設計中8的圓鋼，現場按照設計的間排距加工成網眼網片，網片鋼筋用扎絲綁扎牢固，然后將網片焊接到巖壁錨桿上并相互連接成整體，鋼筋網與錨桿連接采用電焊點焊連接。

(4)混凝土噴射

混凝土噴射采用濕噴方式，自下而上分段施工，噴嘴按螺旋形軌跡一圈壓半圈的方式沿橫向移動，層層噴射，使混凝土均勻密實，表面平整。噴嘴與噴射面盡量保持垂直，以減少回彈，確保噴砼的質量。區段間的接合部位和結構的接縫處應妥善處理，不得漏噴。噴射作業時，保持工作風壓穩定，連續供料。完成或因故中斷作業時，應將噴射機及料管內的積料清理干凈。噴射混凝土的回彈率邊墻不大于15％。

(5)養護

噴射混凝土終凝2h后，及時進行灑水養護，養護時間不少于7天。

3 總結

調壓井井身擴挖時應該注意及時調整光爆孔的間距以及單孔裝藥量，以取得好的光爆效果，減小爆破對周圍巖體的影響，嚴格控制超欠挖。臨時支護需緊跟開挖面進行，開挖后井壁要及時進行掛網錨噴支護，保證下一個循環開挖的安全。