牛欄口水電站調壓井開挖施工

謝朝宗

【摘 要】牛欄口水電站引水系統調壓井為小型調壓井，開挖斷面為長雙園心橢園形，園心半徑為8.5m和10m，井高49.5m，土石方明挖4500m3，石方井挖10500m3。由于工程規模小，加之受施工條件的限制，調壓井井挖不宜采用機械化施工，溜渣井開挖及擴挖翻渣均采用人工進行。

【關鍵詞】牛欄口水電站；調壓井；開挖

Excavation of surge shaft in Niulankou hydropower station

Xie Chao-zong

（China Water Conservancy and Hydropower Ninth Engineering Bureau Co.， Ltd Guiyang Guizhou 550000）

【Abstract】The surge shaft of the Niulankou hydropower station is a small surge shaft. The section of the excavation is a long twin park with an elliptical shape. The radius of the center of the park is 8.5m and 10m. The height of the well is 49.5m and that of the earthwork digging is 4500m3. 10500m3. Due to the small scale of the project and the restriction of the construction conditions， it is not appropriate to use mechanized construction to excavate the pressure surge wells， and the excavation and dredging of the slip slag wells are manually carried out.

【Key words】Niulankou hydropower station；Surge tank；Excavation

1. 工程概況

（1）牛欄口水電站位于重慶市石柱縣境內的龍河中下游，是龍河梯級開發的第五級，電站裝機為2×10MW。引水系統由進水塔、引水隧洞、調壓井、壓力管道組成。

（2）調壓井位于廠房后坡的山體內，為阻抗式調壓井。調壓井的形狀為長雙園心橢園形，園心半徑為8.5m和10m，井高49.5m。土石方明挖4500m3，石方井挖10500m3，邊坡及井壁均設錨桿和噴混凝土支護（調壓井開布置圖見圖1）。

（3）調壓井位于引水洞末端2+198.87樁號處，引水洞施工支洞位于引水洞2+147樁號，距調壓井中心51.87m，施工支洞長172m。調壓井上部平臺高程為542.1m，由一條永久道路與廠房相連。

（4）調壓井圍巖主要為粉砂質泥巖，其間夾有長石砂巖與長石石英砂巖薄層，泥巖的巖性比較完整，但強度較低，易風化崩解，長期暴露易失穩，屬Ⅲ類圍巖。

2. 施工程序

（1）調壓井開挖首先進行廠房至調壓井永久公路施工，形成進場公路，為調壓井上部開明挖創造條件，同時進行下部施工支洞的開挖，為調壓井擴挖提供出渣通道；

（2）調壓井上部明挖結束后，立即進行溜渣井的開挖，溜渣井采用人工從上至下開挖，開挖直徑為2.5m；由于調壓井斷面較小，擴挖時翻渣只能采用人工翻渣，開挖形成漏斗型分層開挖，因此擴挖翻渣及施工安全是本工程的一大難點。

（3）溜渣井開挖完成后即進行鎖口梁的開挖和混凝土澆筑，待下部施工支洞至調壓井洞段貫通后即進行調壓井擴挖及井壁支護。

3. 施工布置

（1）調壓井上部明挖和溜渣井的開挖主要利用廠房至調壓井永久公路，擴挖出渣利用引水洞施工支洞，由于廠房至調壓井永久公路拖木溝以前段開挖量較大，施工時間較長，為不影響調壓井的施工，從火炮廠修一條約150m長的臨時道路至調壓井永久公路。

（2）調壓井圍巖為粉砂質泥巖，其間夾有長石砂巖與長石石英砂巖薄層，粉砂質泥巖鉆孔宜采用手持式巖石電鉆（2.2KW），長石砂巖與長石石英砂巖鉆孔采用YT-28手風鉆鉆孔。由于調壓井以粉砂質泥巖為主，施工用風量較少，共配置1臺6m3/min和3臺3m3/min電動空壓機供風，空壓站布置在調壓井上部平臺邊。

（3）施工用水在調壓井邊坡上部布置一小水池（2#水池），容積約15m3。用潛水泵從布置在引水洞施工支洞上部的1#水池抽水。

（4）施工用電結合引水洞及壓力管道施工用電，在調壓井下部石柱至三樹公路邊布置一臺630KVA變壓器，10KV線路由業主架至變壓器位置。調壓井施工用電用絕緣皮線從變壓器接至調壓井上部平臺。

（5）業主指定的調壓井及引水洞棄渣場位于廠房上游的龍河邊，調壓井上部明挖施工時由于上調壓井永久道路未形成，施工出渣較為困難，為不影響調壓井施工進度，在調壓井永久公路末端的空地布置一棄渣場，作為調壓井明挖及溜渣井開挖的棄渣場。

4. 施工方法

4.1 明挖施工。

（1）由于上調壓井道路拖木溝以前工程量較大，短時間難以形成，為不影響調壓井施工，從火炮廠修一臨時便道至調壓井，但該臨時便道坡陡彎急，調壓井出渣困難很大，后將調壓井回車場邊的一塊空地租用后作為棄渣場，使調壓井明挖僅用15天時間就順利完成，且運輸成本大大降低。

（2）鉆孔主要采用手持式巖石電鉆，局部石英砂巖采用手風鉆鉆孔，人工裝藥爆破，CAT320挖掘機裝5t自卸汽車輸。endprint

（3）施工設備配置1臺1m3CAT320挖掘機、4臺5t東風自卸汽車、3臺2.2KW手持式巖石鉆、2臺YT-28型手風鉆和1臺3m3/min柴油空壓機。

4.2 溜渣井開挖。

4.2.1 開挖方案選擇。

（1）溜渣井的開挖是整個調壓井開挖的重點，溜渣井的開挖最初提出兩種施工方案，第一種方案為采用反井鉆機直接成孔，第二種方案是人工從上至下開挖。

（2）第一種方案安全性高，施工期短，但必須在施工支洞開挖至調壓井下部后才能施工，完工日期較晚，且設備運輸較困難，造價較高；第二種方案安全性相對較差，施工工期長，但整個溜渣井開挖將在施工支洞工作面到達調壓井之前完成，設備簡單，造價低。經過比較后，為節省工期和投資，項目部決定采取第二種方案，實際溜渣井完工比施工支洞開挖到調壓井早7天完成。

4.2.2 井挖及支護。

（1）鎖口。

溜渣井開挖前，先對井口進行鎖口，鎖口梁總高50cm，高出地面30cm，寬30cm，混凝土量為1.32m3，采用人工拌和施工。

（2）爆破參數。

溜渣井開循環進尺開按1m進行，鉆孔孔深度1.2m，中心采用5孔螺旋掏槽，爆破孔孔距為80cm，為保護井壁的完好，周邊孔孔距為60cm，每個循環鉆孔24個。爆破參數見表1：

（3）鉆孔。

溜渣井開挖采用巖石電鉆（泥巖層）和手風鉆（砂巖層）鉆孔，由于井內空間小，鉆孔只能用2臺鉆機施工，每個循環鉆孔24個，手風鉆鉆孔采用濕式作業，當井深大于30m，在井下鉆孔時用一臺5.5KW軸流風機向井內送風，保證井內空氣濃度。

（4）爆破及通風散煙。

鉆孔結束后，先用風將孔內積水和石渣吹干凈，然后人工裝藥聯線，將乳化炸藥和非電雷管裝入孔內，聯結后用導爆管引出地面，在地面上用火雷管起爆。

爆破后將軸流風移至井口，將軟式風帶放入井內，然后通風排煙。

（5）出渣運輸。

出渣采用人工裝渣，5t扒吊垂直提升至地面后，將渣卸在扒吊附近，堆3～5輪炮后用裝載機裝5t自卸汽車運至渣場堆放（溜渣井開挖布置圖見圖2）。

（6）臨時支護。

由于調壓井大部份為粉砂質泥巖，巖石較為破碎且易風化，為防止井壁掉小石塊，每開挖兩輪后即對井壁進行一次支護，支護型式為隨機錨桿加噴混凝土，隨機錨桿根據井壁巖石情況，主要對部份有裂縫的大石塊進行鎖定，深度一般為2m，噴混凝土主要是對井壁進行防護，防止井壁風化后掉塊，噴厚為5cm。

4.3 擴挖施工。

4.3.1 鎖口梁澆筑。

調壓井井口設鋼筋混凝土鎖口梁，梁高2m，寬1m，梁頂面高出地面50cm。鎖口梁開挖采用巖石電鉆鉆孔爆破，1m3挖掘機裝5t自卸汽車運輸，人工清基立模。混凝土拌和機布置在鎖口梁外側，澆筑時采用手推車入倉，人工平倉振搗。

4.3.2 調壓井擴挖。

4.3.2.1 設備投入

調壓井擴挖投入的主要設備見表2：

4.3.2.2 爆破參數。

調壓井擴挖從內至外分三層進行，即擴大層、主爆層和光爆層，擴大層布置2排孔，主要起溜渣井擴大作用；主爆層為中間主爆區；最后是光爆層，共布置2排孔，光爆層滯后擴大層和主爆層一個臺階（3m）。調壓井擴挖爆破參數見表3：

4.3.2.3 鉆孔爆破。

（1）調壓進擴挖鉆孔根據不同的巖層采用不同的鉆具，泥巖采用巖石電鉆鉆孔，石英砂巖采用手風鉆鉆孔，鉆孔設備及火工材料由布置在井口邊的扒吊吊入井內工作面，施工人員從設在井壁的人行爬梯上下。

（2）主爆孔裝藥采用乳化炸藥和非電雷管入孔，光爆孔采用導爆索入孔，25藥卷間隔裝藥，爆破網絡聯接好后用導爆管引至井口，火雷管起爆。

（3）由于擴挖時有溜渣井與下部隧洞相通，通風條件較好，爆破后不用設通風設施，采用自然散煙。

4.3.2.4 翻渣。

調壓井擴挖翻渣采用人工，為減少翻渣工作量及難度，擴挖工作面開挖成漏斗型，除擴大層一次爆破外，主爆層和光爆層均分成2～3塊進行，一是能減小一次翻渣的工作量，二是能使翻渣與鉆孔形成流水作業，以加快施工進度（調壓井擴挖布置圖見圖3）。

4.3.2.5 運輸出渣。

調壓井擴挖出渣采用3m3側卸裝載機裝5t自卸車。裝渣在調壓井底部進行，每次堆渣至溜渣井底部后即進行一次出渣，以防止溜渣井堵塞。

4.3.2.6 支護。

調壓井支護型式為系統錨桿和噴混凝土支護，系統錨桿為22@2.5×2.5m，L=3m，噴混凝土為C20厚10cm。錨桿施工跟隨開挖進行，每開挖3m高一層便施工一排錨桿，噴混凝土每開挖兩層噴一次。混凝土噴射機布置在上部平臺上，混凝土用拌和機拌和，供風由一臺6m3和一臺3m3空壓機聯合供風。

5. 施工進度

調壓井從2003年9月1日明挖開工，到2003年12月15日井身擴挖完成共用106天，其中明15天，溜渣井開挖45天，鎖口梁澆筑7天，井身擴挖39天，比原計劃提前15天完成。

6. 施工質量及安全

（1）調壓井邊坡及井壁均采用光面爆破施工，除地質條件原因外，超欠挖均控制在設計范圍以內，施工質量良好。

（2）該工程由于開挖投入的人工較多，且均在井下作業，施工安全是工程施工重中之重，基于此種情況，項目部加大了在安全方面的投入和管理力度，各施工環節都有專人負責安全，對每一個細小的隱患都能及時的發現并排除，整個調壓井開挖未出現過一次安全事故。

7. 結語

小型調壓井的開挖由于工程量小，施工條件有限，如投入大量施工機械施工將使施工成本大大增加。若能根據工程實際情況，采取一些簡單易行的施工方法，只要強加管理，把質量和安全放在首位，工程同樣能保質保量的順利完成，而且能將工程的施工成本降低到最小。本工程在施工質量、安全及進度方面均得到業主和監理的好評。endprint