浅谈复杂地质情况下溜渣导井堵塞的处理方法

夏维学，陈宏伟，李万洲

(中国水利水电第七工程局有限公司一分局，四川彭山 620860)

1 工程概述

立洲水电站厂房项目位于四川省凉山彝族自治洲木里藏族自治县后所乡呷咕村龚家沟上游侧，电站采用混合式开发，枢纽工程由碾压混凝土双曲拱坝、坝身泄洪系统、右岸地下长引水隧洞及右岸龚家沟地面厂房组成。厂房主机间安装3台水轮发电机组，单机容量为115MW，坝后安装有1台生态机组，单机容量为10MW，电站总装机容量为355MW。工程等别为二等，工程规模为大(2)型工程，主要建筑物为2级建筑物。

调压井深145.95m，锁口段开 挖 直 径 为26.8m，锁口段深35m。井身开挖直径24.4m。调压井地质条件具有复杂性和岩性极差的特点，岩层陡倾，层间结合力差，裂隙极发育，透水率大，主要以Ⅳ类和Ⅴ类围岩为主。导井井口22m范围为土夹石，土夹石中含大漂卵石。井深100～22m段为Ⅴ类碳质板岩，井深100m以下以Ⅳ类碳质板岩为主。

2 溜渣导井堵塞情况

调压井开挖采用反井钻机先施工成直径为1.4m的溜渣井，再进行扩挖施工。为了保证汛期施工安全，对导井口采用钢筋格栅网封闭，以防施工人员掉入导井中造成安全事故。主汛期的一场特大暴雨导致井内雨水汇集侵蚀土夹石导井段，造成土夹石导井段井壁失稳发生坍塌，随着井壁坍塌加剧造成安全封闭钢筋格栅网掉入井内并卡在距井口20m处，随着坍塌土夹石在网片格栅上的堆积，造成井口20m土夹石坍塌堵塞，在处理过程中发现网片下10m堵塞段在调压井井身68～94m段堵塞。为此，导井堵塞为两段，即井口高程2152～2128m段，在高程2138m处钢筋格栅网片堵塞处高程2087～2061m段。

3 导井堵塞的处理

3.1 造孔爆破法

调压井竖向固结灌浆施工完成后正值枯期，开始着手进行导井堵塞处理。最初分析导井堵塞为防护格栅网掉入井内造成塌方石渣在钢筋网格上堆积堵塞导井。但在导井塌方时，施工人员看见防护网片卡塞的位置在井口下10多米处(后经证实在距井口平台20m)，当时并不清楚井中段仍然被堵塞。根据堵塞情况判断并经研究决定采用造孔爆破切割钢筋防护网格栅。为了减少堵塞导井造孔工程量，先采用液压反铲从2152m高程下挖了4～5m，根据堵塞物情况，确定采用XY－2型地质钻机取芯造孔，取芯孔径为100 mm，XY－2型钻机造孔19m，第一段堵塞段贯通后，组织实施爆破，爆破采用φ32乳化炸药，导爆索串联，全孔连续装药，孔口采用粘土袋堵塞。爆破后出现漏孔现象，堵塞段并未出现塌滑，防护钢筋网片也未被拆除，爆破孔仍然存在，但井底部无一粒爆破物下落。造成爆破失败的原因，主要是由于井中存在41m的空气段，堵塞段为土夹石粘性土，爆炸作用力被空气吸收，土夹石粘土的压缩性造成土夹石段未被爆炸滑塌。本次爆破证明调压井下部存在堵塞段，并探明了钢筋防护网片的具体位置。

3.2 爆破压气法

采用爆破切割钢筋防护网片失败后，我们及时调整了处理思路，在对堵塞物进行分析后，确认爆破对上部堵塞处理效果不大，遂调整人工开挖至钢筋防护网片处，采用氧气乙炔气割法拆除钢筋防护网片。由于堵塞物为土夹石粘土，人工开挖导井深度为9m，为保证施工安全，采用桩井法进行施工，即边开挖边支护。为便于井内人员作业及保证施工安全，人工开挖导井仍采用圆形，直径为100cm，采用3mm钢板护壁，內撑φ25钢筋环形支撑，钢筋支撑间距为50cm，开挖石渣采用井口塔机进行起吊。为了保证施工人员安全，所有下井施工人员佩戴安全绳，安全防护绳固定在井壁锚固点上。人工开挖导井顺利进行并成功拆除了钢筋防护网片。考虑到钢筋防护网片下的堵塞段滑塌概率高，为保证施工人员的安全，经分析调整了后续处理方法:利用炸药爆炸的作用使中间封闭的空气段中的空气膨胀，将空气膨胀作用于上下堵塞段而导致堵塞段滑塌，达到处理贯通导井的目的。上部剩余10m仍采用XY－2型取芯钻机进行取芯造孔。为了保证炸药起爆，采用将炸药绑缚在导爆索上3节为一束，通过上部堵塞段φ100的成孔进入中间段。由于下部堵塞段的长度无法判断，为防止爆破威力过大，采用逐步加大爆破药量的方法，实施了120kg、240kg、360 kg爆破，但多次爆破均未造成上下堵塞段贯通。分析失败的原因主要为堵塞段中的土夹石粘土的可压缩型导致爆破空气膨胀的作用降低。由于导井壁岩体为Ⅴ类围岩，为防止继续加大爆破药量将造成中间井壁塌滑、加剧堵塞，遂放弃了该种处理方法。调整处理方案，提出了反向爆炸处理法，即采用钻机造孔穿过下部堵塞段，通过施放钢丝绳到导井底部，反向提升炸药逐步炸除堵塞而疏通导井。但由于XY－2型钻机钻杆达到65m时钻杆自然挠度弯曲，无法进行造孔，造成了几十米长的钻杆报废，该处理方法未能达到处理的目的。

3.3 乌卡斯冲击处理

在综合考虑几次失败的原因后，最终决定采用乌卡斯冲击处理。根据堵塞位置，乌卡斯打桩机打桩深度能力必须超过100m。根据要求，选用了徐州海格力斯CZ－9型冲击式钻机。乌卡斯冲击钻机采用泥浆护壁，石渣随泥浆返至泥浆沉淀池，石渣沉淀后的泥浆回到泥浆池。

本次施工进行了用粘土回填导进确保乌卡斯冲击钻座落在结实的地面上和不回填直接再施工的试验，试验结果证明:不回填同样能达到固壁和排渣的要求，更能简化施工，加快施工进度，降低工程造价。

4 结语

立洲水电站调压井导井堵塞段处理经过多种处理方法的使用证明，针对该类地质条件的调压井采用乌卡斯处理是最有效的处理方法。乌卡斯冲击施工历时40d。在乌卡斯施工中没有考虑周全的是堵塞段导井贯通时冲击锤头惯性问题的解决，造成了贯通时冲击锤头在惯性的作用下连带卷扬机上的钢绳一道落入井底，造成了乌卡斯钻机倾覆的安全隐患，钢丝绳的脱落及钻机的倾覆极易造成施工人员的伤害，在以后类似施工处理中应该对此引起高度重视。希望该导井的处理施工能为今后类似工程的处理提供一定参考。