超大断面调压井开挖方式探讨.doc

1、超大断面调压井开挖方式探讨摘要：超大断面调压井井身开挖根据自身特点，采用变井挖为明挖的方式，较以往传统的竖井开挖方式有着诸多优点，本文就此进行探讨，以资借鉴。 关键词：调压井、开挖、超大型 中图分类号：TV732.5+1 文献标识码： A 调压井传统开挖方式 传统的调压井开挖方式主要有三种： （1）正井开挖：自上而下的逐层开挖方式，主要适用于小断面且较浅的调压井，或下部通道暂时不能贯通的情况，一般需要提升设备来解决石渣的垂直运输，出渣速度缓慢，对于超大断面的调压井开挖显然不合适。 （2）爬罐法开挖：利用爬罐自下而上钻辐射孔，分段爆破，石渣直接落至下部通道，由下部通道出渣，主要适于调压井上下通道

2、贯通，且围岩条件较好、断面不大的情况，但安全问题突出，目前已很小使用。 （3）反导井开挖：采用反井钻井进行导井开挖，再自上而下或自下而上对导井进行扩挖形成较大的溜渣井，然后自上而下扩挖至设计断面，是目前调压井最常用开挖方式，适用条件是上下必须通道贯通，围岩条件不受限制，优点是施工速度快，出渣方便，但缺点是反井钻机钻孔直径较小，一般为 1.4m 或 2.0m，对于大断面的调压井还必须钻设多个导孔，且需进行一次或多次扩挖，才能形成溜渣井，而且反井钻机使用费较高，使用率不高，多为租赁使用，对于超大断面的调压井，由于爆破断面大，爆破石渣不能全部溜入导井，需采用人工或反铲进行扒渣，施工量较大，机械避炮困

3、难。 以上三种传统的调压井开挖方式对超大型断面的调压井开挖有着诸多不便之处，为此，根据本人多年地下工程的施工经验，本人认为，大型地下电站的调压井多设在尾水，中部有一道或多道排水廊道环绕，进厂交通洞也多在调压井下部高程，可试想由这些通道打施工支洞进入调压井相应高程，分段进行开挖，每段井身采用露天矿坑明挖的开挖方法，自上而下开挖形成环形斜坡道，再与下部通道相接，最后进行斜坡道的挖除，从而完成整个调压井的开挖。对于超大型断面的调压井开挖，这种变井挖为明挖的开挖方式相较于以上三种传统开挖方式有着无可比拟的优势。下面就在建工程的乌东德水电站右岸地下电站中的尾水调压井加以说明。 乌东德水电站地下电站调压井

4、开挖方式探讨 2.1 概述 乌东德水电站右岸地下厂房工程为我公司在建项目，调压井为 3 座，本文仅以一座加以说明。 调压井为为半圆筒型结构，位于尾水岔管上部，为下部独立、上部连通的布置型式。半圆筒的开挖半径为 26.5m，调压井开挖断面面积约1450m2，岔管顶部高程 799.0m，上部调压室闸门廊道底高程 852.30m，井身开挖高度约 53.3m。围岩类别较好，以、类为主。调压井下游837.0m 高程与 814.5m 高程分别有厂房第二层与三第三层排水廊道经过。 2.2 施工通道 施工通道主要有 6 条： （1）852.3m 调压室上部闸门廊道。 （2）新增 1-1 施工支洞（第二层排水廊

5、道至调压井 841.0m） 。 （3）新增 1-2 施工支洞（第二层排水廊道至调压井 832.0m） 。 （4）新增 2-1 施工支洞（第三层排水廊道至调压井 818.4m） 。 （5）新增 2-2 施工支洞（第三层排水廊道至调压井 810.0m） 。 （6）下部尾水岔管。 在支洞转弯处为满足多臂钻、湿喷机等大型设备进出，在转弯处均需进行局部扩挖，以满足设备通行空间需求。此外排水廊道利用段断面较小，同样进行扩挖调整。 2.3 开挖分层 上部调压室闸门廊道底高程 852.3m 至尾水岔管顶部高程 799.0m，开挖高度 53.3m，共分 9 层开挖，至层每层 6m，层 5.3m。 2.4 开挖程

6、序 第一步：从上部闸门廊道 852.3m 高程按 8%纵坡修筑环形斜坡道至1-1 支洞口顶拱位置并炸穿连通，通过上层斜坡道下降 78m 至 845m 高程，完成井身第层开挖；然后通过 1-1 支洞按 6%纵坡进行 841m 高程以上斜坡道修筑和相应高程井身开挖施工，完成井身第层上层开挖及支护施工； 第二步：以 1-1 支洞口底板高程 841m 高程为起点，按 9%纵坡修筑环形斜坡道至 1-2 支洞口底板 832m 高程，完成井身第 7 层下层和第层开挖及支护施工； 第三步：以 1-2 支洞口底板高程 832m 高程为起点，按 9%纵坡修筑环形斜坡道至 2-1 支洞口顶拱位置并炸穿连通，通过上层

7、斜坡道下降 89m至 823m 高程，完成井身第层和第层上层开挖；然后通过 2-1 支洞按4.6%纵坡进行 818.4m 高程以上斜坡道修筑和相应高程井身开挖施工，完成井身第层和第层上层开挖及支护施工； 第四步：以 2-1 支洞口底板高程 818.4m 高程为起点，按 8.4%纵坡修筑环形斜坡道至 2-2 支洞口底板 810m 高程，完成井身第层下层和第层开挖； 第五步：以 2-2 支洞口底板高程 810m 高程为起点，按 5.5%纵坡修筑环形斜坡道 804.5m 高程，基本完成井身第层开挖及支护施工；在完成第层支护施工后，采取炸顶方式将第层与底部岔管贯通，然后进行扩挖，上部剩余斜坡道及保护层

8、挖除利用底部岔管段及尾水主洞上层作为出渣和支护设备进出通道。最终完成调压井开挖施工。 2.5 施工方法及要点 开挖方法采取中间梯段爆破，中间采用 ROC-D7 型液压钻垂直进行钻孔，梯段爆破。每次起爆长度为 610m，炮孔按矩型布孔，排距 2.0m，每排两侧炮孔至设计边线距离控制在 1m 左右，中间炮孔等间距布置，炮孔间距控制在 1.8m 左右，钻孔直径为 76mm，炮孔装药采用 RJ2#岩石高威力乳化炸药，60 药卷柱状装药，爆破采用塑料导爆管串并联形成爆破网络 周边沿井壁预留 8m 宽环形斜坡道，斜坡道内侧 4m 采用手风钻下倾7钻孔， “抬炮”开挖；外侧 4m 作为调压室井壁预留保护层，

9、采用手风钻设垂直钻孔，光面爆破开挖。从而保证设计结构线开挖成型质量和斜坡道下降坡率。手风钻钻孔直径为 42mm，每循环钻孔孔深为 4.2m，每循环进尺约 4m。底板光爆孔间距为 0.6m，水平主爆孔间排距为1.2m1m。光爆孔采用 25mm 或 32mm 乳化炸药切割成 2 段间隔装药，药卷间距初步拟定为 30cm，光爆孔堵塞长度为 0.6m，线装药密度为200250g/m，单孔药量为 1.01.2kg。主爆孔采用 32mm 乳化炸药连续装药，孔口堵塞长度为 1m，单孔药量为 3.0kg，单耗约 0.59kg/m3，最大单响药量控制在 50kg 以内。 完成中间梯段开挖后，根据不同位置支护周期

10、长短，灵活选用正向或倒退除拆除斜坡道，以利于系统支护及锚索施工随调压室开挖及时跟进。因斜坡道内侧为临时结构面且高度较高，为确保施工期安全，在斜坡道形成过程中视开挖面地质情况，增加随机锚杆、锚筋束等支护手段确保斜坡道内壁稳定；受爆破条件限制，部分斜坡道路面起伏较大位置，增加垫层混凝土找平，以保证车辆通行效果。 结论 综上，在超大断面调压井开挖过程中，由井挖变明挖的开挖方式有着诸多优点，如可实现大面积机械化作业，爆破后可直接装渣出渣，出渣速度快，无扒渣的作业环节，节省工作循环，节约工期，不用设置垂直起吊设备，作业人员与设备通行与避炮便利等等，但不可避免的也有其缺点，即调压井的外部条件有一定限制，即中下部必须有合适的施工通道，如排水廊道等，且为出渣需要，必须适当扩挖，并增加相应的施工支洞至调压井，但后期也为混凝土等后续施工增加了施工通道，也可算是一大有利这处。纵观目前国内外大型地下电站，调压井位置布局与乌东德地下电站大致由此，不管怎样，这种开挖方式有其无可比拟的优势。