1、 青海省巴音河蓄集峡水利枢纽电站工程 引水发电洞斜井 开 挖 支 护 方 案 青海省水利水电工程局有限责任公司 二零一七年八月 批准： 审核： 编写： 引水发电洞斜井开挖支护施工方案 1.编写依据 1）招投标文件及施工； 2）技术条款及施工规范； 3）引水发电洞开挖支护图； 4）爆破安全规程 GB 6722-2014； 5）水利水电工程爆破施工技术规范 DL/T 5135-2001； 6）水工建筑物地下开挖工程施工技术规范 DL/T 5099-1999； 2.工程概况 2.1 概况 蓄集峡水利枢纽工程为巴音河干流上骨干调蓄工程，其主要功能是对径流进行多年调节，保障当地国民经济发展用水安全，支撑
2、地区社会经济持续快速发展。工程的开发任务为：以城镇生活和工业 供水为主，兼顾发电、防洪等综合利用。蓄集峡水利枢纽工程坝址位于巴音河峡谷出口上游约 6km 处，距海西州德令哈市东北 60km 左右，坝址控制流域面积 4970km2，坝址多年平均流量 8.73m3/s，年径流量 2.75 亿 m3，占巴音河流域水资源总量的 54.46%。 引水发电洞进口高程 3388.50m，洞长 6440.54m，洞径 3.2m/3.0m，最大引水流量 20.4m3/s。引水发电洞道采用一管三机正向进水的布置型式，在厂房后约42m 处分岔，分为 3 条支管，采用埋藏式钢管外包钢筋混凝土结构，管径为 3.0m，主
3、管长 685.41m。主管道为地下埋管段，钢板厚 1826mm ， C20W12F50 回填素混凝土，厚 70cm，其中埋管斜洞段长 102.13m,比降 i=1/1.425。上平段长 383.35m，下平段长 305.65m，比降 i=1/1000。引水发电洞在 6+398.41m 处设岔管起点，钢管埋管段每 3m 设置一加劲环。 斜井位于桩号 K6+076.35 至 K6+135 段，上平段竖向转弯 点高程为 3327.98m，下平段竖向转弯点高程为 3244.37m，水平夹角为 60o，斜井长 102.13m。 2.2 地质条件 压力管道洞段垂直埋深 35m 240m，沿线地表地形起伏较
4、大，前半段为中低山，后半段为巴音河级阶地；地层岩性主要为石炭系上统宗务隆山群大理岩和板岩（ C3zd+b），灰岩（ C3zh），以及震旦系亚群（ Zdk）灰岩、片岩等，岩层走向与洞轴线夹角大于 50，受断层及节理密集带影响，整个洞段岩体以层状、散体及破碎结构为主，局部地段可能出现线状流水和涌水，岩体类型以类为主，局部类。压力管道段 通过 F18-2 和 F17 两条较大规模断层，受此影响，相关洞段围岩稳定性差，并可能出现涌水现象，加强支护加固及排水措施。 2.3 主要工程量，斜井工程量详见表 2-1。 斜井工程主要工程量表 表 2-1 序号 施工项目 单位 工程量 备注 1 石方洞挖 m3 1
5、752 2 喷 C20 混凝土、厚 0.15m m2 155 3 钢筋网 6150 t 3.1 4 砂浆锚杆 根 735 25,L=2m 3.施工布置 3.1 施工道路布置 压力管道下平段及斜井施工由 3#岔管进入工作面，上平段及斜井扩挖由施工支洞进入工作面。 3.2 施工风、水、电布置 3.2.1 施工用风 下平段及导井施工用风由 3#岔管口 1 台 22 m3电动空压机供给；上平段及斜井扩挖施工用风由施工支洞洞口布置的 2 台 22 m3电动空压机供给。供风主管采用 D125 钢管，布置在开挖断面左侧边墙的下部，设置钢托架固定，在距开挖掌子面 20 30m 处设置带截门的风叉，支管采用 5
6、0 胶管，作业面附近采用 25胶管。 3.2.2 施工供水 上平段及斜井扩挖施工用水由施工支洞洞口布置的 水池进行供水，下平段及导井施工用水由 3#岔管洞口集水坑进行供水，水源取自巴音河水。供水池容量为 10m3，铺设 50 钢管引水至施工作业面。 3.2.3 施工供电 上平段及斜井扩挖施工供电由施工支洞系统电源接入，下平段及导井施工供电由 3#岔管系统电源接入。 配备 1 台 400Kw 柴油发电机作为斜井施工期间的急需的事故备用电源，以保证电网停电时重要部位的持续运行，设备和施工照明能够继续工作。 3.3 施工通风、排烟及排水 3.3.1 通风、排烟 施工支洞洞口布置的一台 75kw 的轴
7、流风机，采用 500 软风带通风管沿施工支洞接入斜井上弯段； 3#岔管洞口布置一台 75KW 轴流风机采用 500 软风带通风管接入斜井下弯段；同时采用 2台 22m3空压机沿上下弯段用 150 钢管接入斜井扩挖和导井开挖工作面，进行联合通风排烟。必要时作业面设置氧气袋。 3.3.2 施工排水 斜井内出现涌水时，将涌水沿下平段边墙下部设置的排水沟排至厂房集水坑。 3.3.3 施工照明 每隔 20m 设置一盏 100W 节能灯照明，距离开挖工作面 30m 时，改用电缆接1000W 封 闭式 LED 灯照明，并配备漏电保护开关。 3.4 混凝土拌和站 斜井支护施工时所需混凝土由设置在厂房下游 80
8、0m 处拌合楼供应 。 4.斜井开挖施工 斜井段开挖断面面积 S=17.35m2，先自下而上开挖直径为 1.5m的导井，导井断面一次光面爆破施工。待导井开挖完成后 , 每次进尺 2m，钻孔 2.1m，用普通钻爆法自上而下进行斜井扩挖最终形成直径为 4.7m 圆形断面，斜井开挖量为1752m3，为便于清碴，扩挖掘进按漏斗形开挖 ,漏斗底坡 30，属中型盲斜井开挖施工。出渣采用扒渣机装渣，小型自卸汽车从下平段运渣至弃渣场。 根据现场施工条件，设备装备水平，工人的技术熟练程度和地质条件的要求，提出了“自上而下开挖、自下而上开挖和上下同时导井开挖”三个方案。由于自上而下正导井开挖人工装渣任务繁重，同时
9、考虑到施工工期要求，经方案比较，结合各方案的优点，采用“反导井为主、正导井辅助、最后扩挖”的斜井开挖施工方案。 4.1 斜井导井开挖施工 4.1.1 开挖方案 导井布置在斜井的断面中心 ,断面尺寸为直径 1.5m 的圆形。反导井计划开挖99.13m。开挖至离上平段竖向转弯点 3 4时，停止上掘进，然后从正导井钻凿深孔，进行全断面一次性贯通，导井贯通后，自上而下全断面一次扩挖成型。 反导井施工过程中若遇见不良地质围岩，视地质情况进行超前预注浆，等达到安全强度后继续施工，注浆压力控制在 1.2MPa，浆液比 0.6： 1 1： 1。若存在安全隐患则停止反导井施工，以正导井为主进行施工。 4.1.2
10、 导井开挖施工 4.1.2.1 导井开挖施工方法 1）反导井施工方法 反导井开挖采用人工搭设双层钢管支架平台，并满铺 5cm 马道板，供钻爆作业使用，同时也起到高空坠落时二次防护的作用。采用 YT-28 手风钻进行造孔，孔径 42mm，人工自上而下吊线装药至底部，连续柱状装药，然后自下而上反向爆破，爆破循环进尺 2m。爆破装置设在斜井下平段，爆破后石渣自由溜至下平段，利用扒渣机及小型自卸汽车运至渣场。 反导井施工设备材料运输采用绳子提升至工作面。钢管支架平台采用扣件连接，支架紧靠岩壁一面长樑两端各插入岩壁 30cm（用风镐凿洞）、外露 30cm 或固定于锚杆上，并用间隔木背板塞紧，使支架稳固牢
11、靠（详见反导井开挖示意图）。 每 20m 左右沿导井右侧井壁爆破开挖一 避空洞（俗称猫儿洞，避空洞长 2m，宽 1.5m，高 2m）供爆破时存放施工器具和事故应急时人员躲避使用。 自下弯段采用 22 螺纹钢焊接爬梯至工作面，爬梯步宽 50cm，间距 30cm，侧面设置扶手，并与打设的 22， L=0.3m 的插筋焊接牢固。 2）正导井施工方法 正导井开挖施工由布置在上弯段顶部的爬梯进入施工作业面，采用 YT-28手风钻进行造孔，孔径 42mm， 32 乳化炸药连续柱状装药，非电毫秒延期导爆管雷管的方式进行起爆，循环进尺控制在 1.5-2m。爆破施工时，钻机采用吊灌提升至上平段安全部位，起爆装置
12、设在上弯段 50m 以外。爆破后出渣先采用吊灌配合卷扬机出渣至上平段，再采用扒渣机将石渣装小型自卸汽车运往渣场。 正导井出渣时在靠爬梯一侧用马道板搭设安全防护棚，防止吊灌翻渣 （详见附图） 。 3）导井开挖爆破参数及炮孔布置 导井开挖采用 YT-28手风钻进行造孔，孔径 42mm，装药采用 32 乳化炸药连续柱状装药，循环爆破进尺 2m。导井炮孔布置见下图，爆破参数见下表。 空孔 50 m m爆破孔 42mmMS 1MS 3孔距47 c m导井炮孔布置图导井开挖炮孔与爆破参数表 表 4-1 序 号 炮 眼 名 称 孔 数 （个） 孔 径 钻孔 角度（度） 炮孔深度 单孔 药量 (Kg) 总装
13、药量 (Kg) 雷管 段别 起爆 顺序 备 注 孔 深 （） 总 长 （） 1 空 孔 1 42 60 2.1 2.1 2 掏槽孔 4 42 60 2.1 8.4 0.8 3.2 1 1 3 周边孔 10 42 60 2.0 20 0.6 6.0 3 3 合 计 15 30.5 9.2 注：每循环爆破体积为 3.54，炸药单耗为 2.60 /，稍低于矿山井巷工程预算定额规定的井巷掘进炸药消耗量定额（普通爆破法 2.74 2.94 /）。设计中所取的炸药单耗指标系参照平巷掘进定额指标。在实施过程中，经过试爆后，可逐步调整、优化，选定适合本工程的爆破参数，对于 60 斜井导井自下而上掘进延伸，炸药
14、单耗可降至 2.5 /左右。 4.1.2.2 导井开挖施工 导井开挖主要工序有：钻孔爆破、支护、出渣三大工序，辅助工序有：测量、通风、安全等工作。 A.测量放样 测量工作是按设计施工以及导井掘进延伸不偏斜的有力保证。 测量工作在自下而上掘进延伸工作中也是比较复杂的。本工程采用全站仪施测，用红油漆在掌子面标示中心点位置，协助现场施工员直接在掌子面标出所有炮孔位置，每一循环进行一次。 B.钻孔 钻工进入工作面后，首先是敲帮问顶，撬除浮石；然后在支架上密集铺设 5木板，搭设工作平台，接好风管、水管，安设手风钻。手风钻钻孔工作做到定人、定机、定位。 每循环钻凿炮孔总数 15 个，总延米数 30.5，配
15、备 2台凿岩机（其中： 1台工作，一台备用），凿岩工 2 人，凿岩助手 1人。平均每台钻机钻凿炮孔 8.8 /小时， 180 分钟完成全部炮孔钻凿工作。钻孔工作完成后，将炮孔清洗干净，爆破时反导井施工凿岩机具码放在避空洞中，并采用马道板进行覆盖防护；正导井采用吊兰配合卷扬机提升至上平段安全部位。 钻孔时，严格按设计要求进行， 掏槽孔和辅助孔要求按倾 60 直线打孔；两侧和底部炮孔要落在轮廓线外 510 处，而后偏向轮廓线外 510 。 C.装药、堵塞与起爆 为获得较好的爆破效果，所有炮孔均采用药径为 32 的乳化炸药，连续柱状装药。为保证掏槽孔达到准爆的目的，每孔装入同段雷管 2 发，一发置入
16、孔底第二个药卷内，一发放入距孔口第二个药卷内，其余炮孔一律采用反向起爆 ,每孔的装药量详见炮孔爆破参数表。为使各药卷之间紧密接触，用木质棍棒（长2.5）将药卷轻微捣实，以防药卷滑落。堵塞采用粘土与河沙混合捻制成泥棒进行炮孔堵塞。炮孔一定要堵塞至孔 口，并用炮棍捣实。微差起爆，为保证安全起爆及爆破成功，采用非电毫秒延期导爆管雷管复式起爆网络爆破，爆破网路的连接采用四通复式联接方式。起爆地点设在下平段拐角下游 50m 处，采用工业电雷管引爆。起爆时，通知邻近 50内井筒上下及周围的井下工作人员全部撤离至安全区域内，并实行警戒，发出起爆信号后，方可引爆工业电雷管。爆破 15分钟后，发出撤除警报信号。
17、 D.出渣 反导井出渣考虑自溜与机械相结合方式，井身靠自溜，溜至导井底部采用扒渣机将石渣装小型自卸车运至渣场。正导井出渣先采用吊灌配合卷扬机出渣至上平段，再采用扒渣机将石渣装小型自卸汽车运往渣场。 E.支护 支护方法详见导井支护示意图，支护施工工艺详见引水发电洞支护施工。 4.2 斜井扩挖施工 4.2.1 斜井扩挖施工方法及爆破参数 斜井扩挖采用人工自上而下的方式全断面分层扩挖。 TY-28 手风钻钻孔，工业导爆管进行起爆 ,分层开挖高度控制在 1.5-2.0m,扩挖采用全断面一次成型，扩挖完成临时支护时将斜井口封闭。为了便于施工 出渣，减少人工扒渣量和导井堵塞问题，斜井扩挖采用漏斗状分层施工
18、，分层高度不超过 2m；同时通过增加布孔量以减少爆破后大块石的数量，防止导井堵塞。随斜井井体向下扩挖，在下侧井壁设置钢爬梯供施工人员上下，爬梯由 22 钢筋焊接而成，侧面设置扶手，并与井壁底部打设锚杆（ 22 ,L=0.3m）焊接固定，爬梯步宽 50cm 间距 30cm。斜井扩挖及支护所需工器具采用吊灌配合卷扬机提升至工作面。溜至斜井下部的爆破石渣，采用扒渣机配合小型自卸汽车运至渣场。 斜井段扩挖周边采用光面爆破，共布置 3 圈炮孔，周边孔间距为 50cm，崩落孔间距为 70 85cm，孔径为 42mm，孔深为 1.5-2.0m，设计循环进尺为 2.0m。炸药采用乳化炸药。周边孔采用竹片分节装
19、药，崩落孔采用柱状连续装药，堵塞采用砂和粘土的混合物。 斜井段扩挖爆破设计参数见下表。斜井段扩挖炮孔布置图见下图。 斜井扩挖炮孔布置（单位： cm） MS1MS3MS5斜井扩挖设计爆破参数表 炮孔类型 炮孔直（ mm） 药卷直径（ mm） 炮孔孔深（ m） 炮孔间距（ cm） 装药量 光爆孔 42 25 1.8 50 120 160g/m 崩落孔 42 32 2.0 70 85 4.2.2 斜井扩挖施工 A.测量放样 测量放样采用全站仪施测，用红外线激光导向至工作面，在掌子面岩壁上，用红油漆划出断面中心线和两端的外轮廓线，并协助施工员在工作面标示出所有炮孔的孔位，每循环进行一次。 B.钻孔 钻工进入工作面后，首先是检查导井是否封堵好，如已经封堵好，就检查钢梁和踏板是否牢靠、安全。然后进行敲帮问顶，清除掌子面浮石，确认安全后，再划分钻岩区域，安装钻机，固定钻位，做好凿岩前的准备工作。根据施工场地，可以容纳 3 台凿岩机同时工作，其中： 2台打光爆孔， 1 台打崩落孔和辅助孔。崩落孔和辅助孔按常规方法钻孔。所有钻孔倾角为 60o，在打光爆孔时，除遵守打 50 倾角的直线炮孔操作方法外，还要特别注意的是，开口孔位要偏离外轮廓线 5 ，孔底落在外轮廓线外 5 10，孔深为 1.8 2.0。
