东升水电站引水系统调压井开挖施工技术

摘要：文章论述了东升水电站引水发电系统调压井开挖的施工程序和方法，主要采用LM-200反井钻机进行导井开挖，导井形成后，人工自上而下用手风钻分两次扩挖形成设计断面。

关键词：调压井；反井钻机；手风钻；人工扩挖

中图分类号：TV674文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0037-03

1 概述

2 调压井开挖施工程序

反井钻机就位前首先做必须的准备工作：在进行竖井导孔开挖前，先浇筑反井钻机基础混凝土，基础尺寸为6.5×3.0m，混凝土标号为C20，用来固定反井钻机并以此作为操作平台；施工沉渣池（容积约2m3），紧邻反井钻机基础布置，利于导孔钻进排渣及循环供浆；用钢板焊制容积为3m3的移动水箱，主要用于主机冷却循环供水。

钻机基础混凝土浇筑2～3天后，将轻型轨道铺设在混凝土平台上，轨距为64cm，轨道下垫枕木（20×20cm，长120cm）或I20工字钢，每隔60～80cm垫一根，然后将钻机吊至轨道上，调好钻机位置，锁紧卡轨器，竖起钻架，安装后拉杆，调平

钻机。

钻机调平后，用螺栓将钢垫板连接在钻架上，安装前拉杆及埋设预埋螺栓，再次调平钻机并浇筑二期混凝土。二期混凝土达到一定的强度后，安装转盘吊和翻转架，对反井钻机进行调试。

钻机调试结束后正式进行Ф216mm导孔钻进，导孔施工时先将水压入孔内，作为排渣及冷却钻头用水。石渣经排渣槽进入沉渣池，沉淀后人工捞至堆放位置。

根据导孔钻进过程观察反出岩屑情况，可以对地层有初步定性的分析和了解，为扩孔钻进、孔壁维护提供参考。导孔钻进时，如遇到裂隙、破碎带等，可能造成卡钻现象时，应把钻头和钻杆提出孔外，尽量把孔内的水排出，然后对孔内进行灌浆加固处理，灌浆材料采用水泥浆或C15混凝土，并根据实际情况加入适量的早强剂，待达到一定强度后重新进行钻进。随着导孔钻进，为控制钻孔倾斜度在要求范围内，每钻进2～3节钻杆需加一节导正钻杆，根据以往施工经验导孔钻进速度应控制在10～15m/d。

导孔钻透地层后，用卸扣器将导孔钻头和异型钻杆换下，大致修平下平洞顶拱的扩孔钻进范围。用吊车或装载机将钻头运至导孔下方，将上下提吊块分别同钻头、导孔钻杆固定，上下提吊块用钢丝绳连接，提升导孔钻杆，使钻头离开地面约20cm，然后固定钻头，下放导孔钻杆，拆去上下提吊块，连接扩孔钻头，扩孔钻头直径为1.4m。

换接扩孔钻头后，慢速上提钻具至滚刀开始接触岩石，用最低转速旋转，并慢慢提升，保证钻头滚刀不受过大的冲击而破坏，等钻头全部均匀接触岩石，再进行正常扩孔。

如岩石硬度较大，可适当增加钻压，反之减小钻压。扩孔时如发现排矸不畅、压力不稳、钻头激烈晃动等情况，可能是大块矸石落到刀盘磨挤刀具所致，此时应将刀具下放一定距离，高速旋转，将渣石甩掉再继续扩孔。

当扩孔钻头距基础2.5米时，降低钻压慢速鉆进，并观察有无异常现象，如有及时处理，直至钻头露出地面。扩孔钻进速度控制在每天10m左右为宜。

3.2 竖井人工一次扩挖施工

考虑到反井钻机形成的导井直径比较小，直接进行正井扩挖容易造成导井堵塞。因此在导井形成后，首先自上而下进行一次人工扩挖，使导井直径达到φ6.0m，再自上而下进行二次扩挖成设计断面。人工一次反井扩挖采用10t卷扬牵引吊笼进行材料、工具的运输、人员的通行，并作为作业平台。施工供风、供水管线从调压井上部接引，沿导井井壁每隔5m作一短锚杆，锚杆入岩深0.5m，外露10cm，把管线固定在锚杆上。施工照明采用电缆悬垂供应到掌子面。吊笼上下运行时，人工进行照明电缆的收放。上下通讯除采用电铃外，还在吊笼和卷扬机操作平台之间安设对讲门铃电话作为辅助通讯工具。电铃电缆和对讲门铃电话电线相对固定在照明电缆上，由施工人员随吊笼一起收放或安设特殊装置自动收放。因为竖井一次扩挖基础基础工作面是反井钻机扩挖钻头研磨形成的，工作面比较光滑稳定，并且穿过的断层带围岩较好，所以对工作面不需要先进行支护。

3.3 竖井人工二次扩挖施工

二次扩挖开始正式前，首先进行井口25m深度范围内的二次扩挖施工，人员利用爬梯进行交通，之后进行锁口混凝土衬砌及安装提升系统，之后正式由上而下进行竖井的二次扩挖施工，第二次扩挖至设计

边线。

竖井二次扩挖使用10t卷扬机牵引吊笼进行材料、工具的运输和人员的通行。二次扩挖施工供风采用DN50钢管供应，沿井壁固定在锚杆上，掌子面前10m采用软管供风。施工用电采用电缆供应，沿井壁固定在锚杆上。施工通讯仍采用信号电铃和对讲门铃电话两种通讯方式，电铃电缆和对讲门铃电话电线仍悬垂在空中，由上下施工人员手工收放或安设特殊装置自动收放。

二次扩挖时，首先使用安全井盖把导井完全覆盖，防止人员、工具或材料等坠落。施工前，施工人员使用安全带和安全绳把人体相对固定在支护锚杆上。二次扩挖采用Y24手风钻造孔，孔深2.5m，循环进尺2.2m，竖井周边光面爆破。爆破采用Ф32岩石炸药，火雷管爆破。爆破前把电炉丝和火雷管绑在一起，电炉丝电线引到井口专用配电箱内，配电箱由专人看管，爆破前待人员和材料完全撤离竖井后才可以合闸点火。爆破为保证施工质量，周边孔要适当加密，并减少药量，根据实际爆破效果及时调整爆破参数。每次爆破完成后，锚喷支护及时跟进。

长锚杆施工采用100B轻型潜孔钻机钻孔，孔径76mm，短锚杆施工采用手风钻，孔径42mm，垂直岩面水平钻设，采用注浆机注浆后，人工插入锚杆。采用SP-6D混凝土喷射机喷射混凝土。喷层厚度5～8cm，由下而上先凹后凸螺旋式喷射。待锚喷支护完成后才能进行下一循环施工。为了减少扒渣工作量，掌子面开挖成漏斗状。

为保证竖井开挖施工质量，控制竖井开挖超挖量，在竖井上部安装激光投点仪，作为开挖放样控制基础。

施工时注意布孔避开岩石节理面，同时在常规掘进施工时，注意记录和观察岩石结构的走向、裂隙、渗水等情况，及时进行排水孔、随机锚杆的施工。在具体施工过程中，备足进行系统和临时支护施工的各种材料，如钢支架等，同时组织落实施工人员。另外还根据地质资料及现场施工情况，制定预见性的施工技术措施，做到有条不紊。

竖井二次扩挖采用人工进行扒渣，通过导井溜渣至井座段，ZLC50G（3.0m3）侧卸装载机配15t自卸车出渣，自引水隧洞洞及2#施工支洞运到2#

渣场。

4 结语

反井钻机在竖井开挖施工中的应用十分广泛，采用反井钻机施工不但可以加快施工速度，还可以降低工程造价。

作者简介：林长新（1967-），男，中国水利水电建设工程咨询西北公司工程师，研究方向：水利水电工程施工。

（责任编辑：周加转）