液壓破碎錘在閘門豎井開挖施工中的應用

羅 毅， 巫 文 忠

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 況

紅石巖堰塞湖整治工程位于牛欄江下游河段，左岸地處云南省昭通市巧家縣境內，右岸地處昭通市魯甸縣境內，壩址距上游小巖頭水電站廠房約23 km(河道距離，下同)，距下游天花板水電站取水壩約17 km。紅石巖堰塞湖整治工程的任務為消除2014年8月3日云南魯甸6.5級地震造成的堰塞湖可能引發的洪水等次生災害，以及供水、灌溉、發電等。該工程總裝機容量為201 MW(3×67 MW)，泄洪沖沙放空洞閘門井為地下埋藏式，閘門井深度為92.84 m，開挖斷面為15.3 m×8.8 m。

泄洪沖沙放空洞閘門井井身上部位于曲靖組D2q中層狀夾薄層狀白云巖中，巖層傾角為20°左右，結構面以層面為主，陡傾角裂隙少量發育，圍巖以Ⅲ、Ⅳ類為主；井身中下部位于上巧家組(O2q3)弱風化黑色炭質頁巖、紫紅色粉砂巖中，巖層傾角為20°左右，結構面以層面為主，陡傾角裂隙少量發育，局部位于地下水以下，圍巖以Ⅳ、Ⅴ類為主。

2 施工中的重點、難點問題分析

(1)受“8.3”云南魯甸6.5級地震影響，圍巖裂隙普遍張開，出露的炭質頁巖遇水泥化，導致開挖支護施工難度增大。

(2)閘門井井身如何采取以“液壓破碎錘破碎開挖為主，松動爆破為輔”的開挖方式。

3 施工方案的實施

3.1 反井鉆機導井施工

該工程選用LM-200型反井鉆機進行施工。施工前，先在鉆機施工范圍澆筑C25混凝土基礎平臺，待混凝土達到一定強度后架設反井鉆機，反井鉆機先向下施工直徑216 mm的導孔，打穿閘門井后換直徑1.2 m鉆頭開始反提施工，直到完成直徑1.2 m導井施工后拆除反井鉆機。

3.2 采用液壓破碎錘擴挖井身段

根據前期反井鉆機施工地質勘查情況得知，泄洪沖沙洞閘門井井身段含有大量的炭質頁巖層，圍巖穩定性差，安全隱患突出。因此，在施工方案選擇中盡量減少對井壁的擾動，以降低安全風險。若采用傳統爆破作業，直徑1.2 m的導井容易堵井，故決定對直徑1.2 m的導井不進行擴挖。經綜合考慮后決定主要采用液壓破碎錘進行破碎開挖，局部人工配合處理。井身段開挖分左右半幅兩個區域施工，支護跟隨開挖同時進行，開挖自上而下，井身出渣選用挖機扒渣。

3.2.1 開挖施工工藝流程

施工準備→測量放線→液壓破碎錘破碎開挖(局部輔以松動爆破)→排險→出渣。

3.2.2 開挖施工工藝流程實施情況

(1)測量放線。

測量采用全站儀作導線控制網至閘門井內，然后采用激光指向儀引至井內工作面進行測量放樣。測量由專業的人員認真實施，測量儀器必須經過鑒定后方可使用，開挖后及時進行檢查，確保測量控制工序的質量。

(2)液壓破碎錘破碎開挖。

液壓破碎錘擴挖井身段，破碎錘施工先從井口開始，由內向外逐步進行破碎開挖，先開挖左半幅(或者右半幅)，再開挖右半幅(或者左半幅)。為有效控制開挖質量，每循環進尺控制在1～1.2 m，測量人員每循環進行斷面尺寸檢查，及時處理欠挖。在井身段開挖過程中局部遇巖石硬度較硬、液壓破碎錘無法破碎開挖時，采取松動爆破對該部位巖石進行爆破，然后對其進行開挖。液壓破碎錘開挖單循環用時1 d，若采用傳統鉆爆法開挖單循環需用時2 d，兩相比較，破碎錘開挖單循環提前1 d完成。

(3)排 險。

破碎開挖完成后，由有經驗的施工安全員對開挖面進行檢查，發現井壁有松動巖塊時及時用液壓破碎錘進行處理。

(4)出 渣。

開挖完成后，挖機液壓破碎錘換裝1 m3挖斗，換裝過程需要45 min左右，然后配合人工進行扒渣，渣料經導井落至井底、再用3 m3側裝式裝載機裝入25 t自卸汽車運至指定棄渣場。

4 施工效果

開挖質量：由于傳統鉆爆開挖的方式受人為因素影響較大，對于炭質頁巖等不良地層采用以“液壓破碎錘破碎開挖為主，人工配合”的開挖方式相比較傳統鉆爆方式井壁巖面平整、井壁超欠可控。

施工安全：對炭質頁巖等不良地質條件采用液壓破碎錘破碎大幅度降低了對周圍圍巖的破壞和擾動，在實際開挖過程未發生塌方，施工期的安全得到了有效保證。

施工工期：利用液壓破碎錘破碎開挖相比傳統鉆爆開挖單循環節省工期1 d，同時減少了導井擴挖的施工環節，進而節省工期20 d。開挖工期的節省為閘門井混凝土襯砌奠定了堅實的基礎。

經濟效益：節省了火工材料用品和人工鉆爆時間，直接經濟效益與傳統鉆爆方法相比，單循環節省施工成本0.6萬元。

5 結 語

該泄洪沖沙洞閘門井采用以“液壓破碎錘破碎開挖為主，人工配合”的開挖方式取得了良好的效果，在減少人力投入的條件下，施工進度得到了提高，同時安全可控，從而為后續同類地質條件的閘門豎井開挖積累了寶貴經驗。