黄河小浪底水利枢纽地下排水系统排水孔施工技术研究报告(DOC)
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在地下厂房部位，设计了两层封闭的排水洞系统，在其排水洞的顶部和下部设计了不同的排水斜孔，两层封闭的排水洞之间，通过8B交通洞、8号交通洞以及3号尾水洞中的垂直落水孔将二者沟通，形成了排除地下厂房外围的两层排水洞系统。
地下厂房地下水排水系统作用就是降低地下厂房周围的地下水位，保证地下厂房围岩稳定，使地下厂房有良好的工作条件。排水系统设计方案如下：
28号排水洞
北
厂房安装间副厂房
6条发电引水洞
主变室
尾水闸门室
1号尾水闸3号尾水闸5号尾水闸
图2-4 地下厂房28号排水洞平面布置示图
排水孔顶线EL-220.0
排水孔顶线EL-198.0
排水系统的主体工程为排水孔，排水孔施工分为两大子项工程，一是排水孔钻进，二是排水滤管的加工与安装。自1995年以来，我单位在小浪底工区先后承接了7.2万延米的排水孔施工任务，总产值达1500万元，为了保证优质高效地完成任务，我们对排水孔施工技术进行了全面深入地研究和实验，力求把目前国内外最先进的技术开发应用到小浪底水利枢纽排水孔施工中。
2 地下排水系统设计
2.1排水系统的目的意义及作用
为了有效地提高洞群室围岩的稳定性以及进出口岸高边坡的稳定性；保证水利枢纽良好可靠地运行；提高岩体特别是其泥化夹层的抗剪强度，首先必须降低地下水位。降低地下水位渗控工程就是地下排水系统。
2.2排水系统总体设计方案
小浪底水利枢纽工程地下排水系统，主要包括消力塘边坡、左岸单薄分水岭、地下厂房这三处地下水排水系统；此外，还包括右岸山体地下水排水系统及东苗家滑坡体内排水系统。
φ76@3.00∠900
图2-5地下厂房排水系统设计示意图
2.3小浪底排水系统的独有特性
小浪底水利枢纽工程在设计和建设中创下了多项世界纪录和中国第一，它是世界上洞室布置最密集的水利工程；消力塘是目前中国最大的两级消能消力塘；地下厂房是目前国内在砂页岩不良地质条件下开凿的最大地下厂房。正因为如此，小浪底排水系统也最具有其特色性。
2.2.3地下厂房地下水排水系统
地下厂房位于左岸“T”形山梁交汇处的腹部，距主坝防渗帷幕处约40m左右。水库蓄水后，厂区周围地下水位将逐渐升高。为使厂房内有良好的工作条件，建筑物及机电设备有较长的使用年限，做好地下水排水工作是必须的，同时也是能否保证地下厂房围岩稳定，喷锚支护能否长久作用的关键所在。
在消力塘部位，设计了一条888.5m长的排水洞，在其排水洞的上游侧边墙和洞顶设计斜孔排水，在其排水洞的底部设计铅直孔排水，以满足排水需要。
在洞群集中布置的左岸单薄分水岭，设计了立体交叉的排水系统。水平排水由不同高程的6条排水洞构成，在其排水洞的顶部和下部设计了不同的排水斜孔。垂直方向设计了落水孔，使部分排水排入孔板洞，并沿孔板洞排出山体。
排水洞
消力塘
图2-1 消力塘排水系统平面布置图
洞顶斜排水孔孔径100mm排水洞
L-15m∠600
洞侧斜排水孔孔径100mm
L-15m∠450
排水沟
垂直排水孔孔径100mm L-10m
图2-2 消力塘排水系统排水孔设计示意图
2.2.2 左岸单薄分水岭地下水排水系统
左岸单薄分水岭内外集中布置有洞群、地下厂房、开关站等重要建筑物。为保障山体稳定和建筑物的安全，在这里布置了一个科学的地下水排水系统。
28号排水洞4号排水洞
落水孔
30号排水洞
落水孔落水孔
排水孔底线EL-85.032号排水洞排水孔底线EL-100.0
排水孔产状
28号洞上
φ76@3.50 SW2100∠700
φ76@3.00 NW3500∠700
28与30号洞间
φ76@3.50 NW3500∠700
φ76@3.00∠900
30号洞下
φ76@3.50 NW3500∠700
我们经过一系列的研究与实践，臻于完善排水孔施工技术，采用风动潜孔锤钻进技术进行排水孔钻进，利用自行研制的PVC滤管加工设备进行PVC滤管加工，综合运用这一先进的排水孔施工技术，取得了十分可观的经济效益，单是我们一个单位，就降低成本达到360万元以上。
由我单位率先开发应用的潜孔锤钻进技术和PVC滤管加工技术，在小浪底工区相继被中国水利水电基础工程局、中国水电一局等单位推广应用。应用这一先进技术，在小浪底水利枢纽工程中，共完成排水孔施工11.6万延米，创产值2420万元，节约经费600万元，以显著的经济效益和社会效益，证明了该技术在排水孔工程施工中的技术可行性、先进性；与此同时也有力地证明了“科学技术是第一生产力”这一科学论断。
2.2.1消力塘边坡地下水排水系统
小浪底水利枢纽消力塘为预开挖有衬砌水垫式。为建造消力塘所开挖的上游边坡最大高度80m左右，而所有的泄洪建筑物出口就座落在上游边坡的不同高程上。由于泄洪建筑物的独特布置，消力塘上游边坡的稳定性将直接影响到泄水建筑物出口、消力塘乃至整个枢纽的安全运行。
因消力塘上游边坡存在有倾向坡外的软弱夹泥层，工程运行后左、右侧边坡地下水位约为145m，也需要降低地下水位， 因此，对消力塘边坡地下水排水系统的设计方案如下图所示：
地表线3号排水洞
落水孔
4号排水洞F238断层
落水孔F236断层
28号排水洞
29号排水洞
30号Biblioteka Baidu水洞
2号排水洞
图2-3左岸单薄分水岭排水系统示意图
左岸单薄分水岭地下水排水系统，主要由水平排水系统和垂直排水系统组成，前者为处于不同高度上的水平排水洞，包括2号、3号、4号、28号、29号、30号排水洞等，后者为将不同高程的水平排水洞在垂向上贯穿起来的落水孔。
小浪底水利枢纽工程成功地解决了“进口泥沙淤堵、高流速含沙水流、洞室群围岩稳定、大坝深厚复盖层防渗处理、水轮机的抗泥沙磨蚀、进出口高边坡稳定、水库运行方式、水库诱发地震、水库蓄水后库岸稳定”等一系列重大技术难题。
其中在“洞室群围岩稳定”、“进出口高边坡稳定”这些世界性技术难题攻关上，开创性地设计了科学合理的地下排水系统工程。
1 前 言
小浪底水利枢纽工程，在黄河治理与开发的系统工程中，处于无可取代的战略地位。它位居于河南省洛阳市以北40公里的黄河干流上，控制黄河流域总面积的92.2%，控制黄河径流量91.2%，控制黄河输沙量的100%。其开发目标是“以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电，蓄清排浑，综合利用，除害兴利”。它以其宏大的工程规模、复杂的水文、泥沙和地质条件、苛刻的运行要求，被国内外专家公认为是世界坝工史上最具挑战性的工程之一。
地下厂房地下水排水系统作用就是降低地下厂房周围的地下水位，保证地下厂房围岩稳定，使地下厂房有良好的工作条件。排水系统设计方案如下：
28号排水洞
北
厂房安装间副厂房
6条发电引水洞
主变室
尾水闸门室
1号尾水闸3号尾水闸5号尾水闸
图2-4 地下厂房28号排水洞平面布置示图
排水孔顶线EL-220.0
排水孔顶线EL-198.0
排水系统的主体工程为排水孔，排水孔施工分为两大子项工程，一是排水孔钻进，二是排水滤管的加工与安装。自1995年以来，我单位在小浪底工区先后承接了7.2万延米的排水孔施工任务，总产值达1500万元，为了保证优质高效地完成任务，我们对排水孔施工技术进行了全面深入地研究和实验，力求把目前国内外最先进的技术开发应用到小浪底水利枢纽排水孔施工中。
2 地下排水系统设计
2.1排水系统的目的意义及作用
为了有效地提高洞群室围岩的稳定性以及进出口岸高边坡的稳定性；保证水利枢纽良好可靠地运行；提高岩体特别是其泥化夹层的抗剪强度，首先必须降低地下水位。降低地下水位渗控工程就是地下排水系统。
2.2排水系统总体设计方案
小浪底水利枢纽工程地下排水系统，主要包括消力塘边坡、左岸单薄分水岭、地下厂房这三处地下水排水系统；此外，还包括右岸山体地下水排水系统及东苗家滑坡体内排水系统。
φ76@3.00∠900
图2-5地下厂房排水系统设计示意图
2.3小浪底排水系统的独有特性
小浪底水利枢纽工程在设计和建设中创下了多项世界纪录和中国第一，它是世界上洞室布置最密集的水利工程；消力塘是目前中国最大的两级消能消力塘；地下厂房是目前国内在砂页岩不良地质条件下开凿的最大地下厂房。正因为如此，小浪底排水系统也最具有其特色性。
2.2.3地下厂房地下水排水系统
地下厂房位于左岸“T”形山梁交汇处的腹部，距主坝防渗帷幕处约40m左右。水库蓄水后，厂区周围地下水位将逐渐升高。为使厂房内有良好的工作条件，建筑物及机电设备有较长的使用年限，做好地下水排水工作是必须的，同时也是能否保证地下厂房围岩稳定，喷锚支护能否长久作用的关键所在。
在消力塘部位，设计了一条888.5m长的排水洞，在其排水洞的上游侧边墙和洞顶设计斜孔排水，在其排水洞的底部设计铅直孔排水，以满足排水需要。
在洞群集中布置的左岸单薄分水岭，设计了立体交叉的排水系统。水平排水由不同高程的6条排水洞构成，在其排水洞的顶部和下部设计了不同的排水斜孔。垂直方向设计了落水孔，使部分排水排入孔板洞，并沿孔板洞排出山体。
排水洞
消力塘
图2-1 消力塘排水系统平面布置图
洞顶斜排水孔孔径100mm排水洞
L-15m∠600
洞侧斜排水孔孔径100mm
L-15m∠450
排水沟
垂直排水孔孔径100mm L-10m
图2-2 消力塘排水系统排水孔设计示意图
2.2.2 左岸单薄分水岭地下水排水系统
左岸单薄分水岭内外集中布置有洞群、地下厂房、开关站等重要建筑物。为保障山体稳定和建筑物的安全，在这里布置了一个科学的地下水排水系统。
28号排水洞4号排水洞
落水孔
30号排水洞
落水孔落水孔
排水孔底线EL-85.032号排水洞排水孔底线EL-100.0
排水孔产状
28号洞上
φ76@3.50 SW2100∠700
φ76@3.00 NW3500∠700
28与30号洞间
φ76@3.50 NW3500∠700
φ76@3.00∠900
30号洞下
φ76@3.50 NW3500∠700
我们经过一系列的研究与实践，臻于完善排水孔施工技术，采用风动潜孔锤钻进技术进行排水孔钻进，利用自行研制的PVC滤管加工设备进行PVC滤管加工，综合运用这一先进的排水孔施工技术，取得了十分可观的经济效益，单是我们一个单位，就降低成本达到360万元以上。
由我单位率先开发应用的潜孔锤钻进技术和PVC滤管加工技术，在小浪底工区相继被中国水利水电基础工程局、中国水电一局等单位推广应用。应用这一先进技术，在小浪底水利枢纽工程中，共完成排水孔施工11.6万延米，创产值2420万元，节约经费600万元，以显著的经济效益和社会效益，证明了该技术在排水孔工程施工中的技术可行性、先进性；与此同时也有力地证明了“科学技术是第一生产力”这一科学论断。
2.2.1消力塘边坡地下水排水系统
小浪底水利枢纽消力塘为预开挖有衬砌水垫式。为建造消力塘所开挖的上游边坡最大高度80m左右，而所有的泄洪建筑物出口就座落在上游边坡的不同高程上。由于泄洪建筑物的独特布置，消力塘上游边坡的稳定性将直接影响到泄水建筑物出口、消力塘乃至整个枢纽的安全运行。
因消力塘上游边坡存在有倾向坡外的软弱夹泥层，工程运行后左、右侧边坡地下水位约为145m，也需要降低地下水位， 因此，对消力塘边坡地下水排水系统的设计方案如下图所示：
地表线3号排水洞
落水孔
4号排水洞F238断层
落水孔F236断层
28号排水洞
29号排水洞
30号Biblioteka Baidu水洞
2号排水洞
图2-3左岸单薄分水岭排水系统示意图
左岸单薄分水岭地下水排水系统，主要由水平排水系统和垂直排水系统组成，前者为处于不同高度上的水平排水洞，包括2号、3号、4号、28号、29号、30号排水洞等，后者为将不同高程的水平排水洞在垂向上贯穿起来的落水孔。
小浪底水利枢纽工程成功地解决了“进口泥沙淤堵、高流速含沙水流、洞室群围岩稳定、大坝深厚复盖层防渗处理、水轮机的抗泥沙磨蚀、进出口高边坡稳定、水库运行方式、水库诱发地震、水库蓄水后库岸稳定”等一系列重大技术难题。
其中在“洞室群围岩稳定”、“进出口高边坡稳定”这些世界性技术难题攻关上，开创性地设计了科学合理的地下排水系统工程。
1 前 言
小浪底水利枢纽工程，在黄河治理与开发的系统工程中，处于无可取代的战略地位。它位居于河南省洛阳市以北40公里的黄河干流上，控制黄河流域总面积的92.2%，控制黄河径流量91.2%，控制黄河输沙量的100%。其开发目标是“以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电，蓄清排浑，综合利用，除害兴利”。它以其宏大的工程规模、复杂的水文、泥沙和地质条件、苛刻的运行要求，被国内外专家公认为是世界坝工史上最具挑战性的工程之一。