仙游抽水蓄能电站下水库进出水口闸门井开挖支护技术

仙游抽水蓄能电站下水库闸门井开挖支护技术
刘玉莲
（武警水电第七支队 江西鹰谭 335000)
Liuyulian
（Armed Police Detachment VII hydropower Jiangxi Ying Tan 335000）
[摘 要] 仙游抽水蓄能电站下水库闸门井开挖采用了反井钻机开挖导井、潜孔钻及手风钻相结合扩 挖的方法进行施工，实际施工中不断优化，获得了较好的施工效果。结合仙游抽水蓄能电站下水库 闸门井开挖施工，对主要施工方法及主要安全措施进行了介绍。 [Abstract] The lower reservoir gate shaft of Xianyou pumped storage power station excavated by a combinative excavation method. Which used a guide well drilling machine , and the expansive excavation used pneumatic drills and hang drills. During the actual construction, it optimizated continuously ,and obtained good results last. This introduces the main construction methods and major security measures combine with the lower reservoir gate shaft excavation of Xianyou pumped storage power station.
图 2 闸门井开挖施工示意图
Fig.2 Schematic diagram of Gate shaft excavation 导井扩挖以施工完成的导井为临空面进行钻爆作业，由于导井直径为 140cm，为避免扩挖施工 过程中产生大于 140cm 的超径石堵塞导井，施工中采取二次扩挖，再进行周边保护层光爆的施工方 法，详见图 2（闸门井开挖施工示意图）。一次扩挖和二次扩挖每循环约 25 米（闸门井的一半深度）， 采用自上而下垂直孔分段扩挖，一次扩挖时为减弱主爆孔爆破时的爆轰泼对井壁的破环，装药时对 单响药量进行了严格控制，扩挖主爆孔采取一孔一爆。周边保护层开挖采用手风钻钻孔，每循环约 2.8m，周边孔全部采用导爆索连接，为了形成光滑平整的岩面，采用瞬时起爆的方式。扩挖钻孔布 置、起爆分段详见图 3，爆破参数见表 1。
（5）操作平台上设置卷扬机紧急制动按钮，已备紧急情况下指挥人员在操作台上直接停止卷扬 机运行；
（6）扩挖施工时，由井壁边缘逐步下降处理爆破后的井壁危石、浮石，及时清除井底堆渣，清 理堆渣时，导井井口封闭；
（7）扩挖爆破作业前，闸门井上部作业面警戒人员通知尾水隧洞作业面警戒人员撤离，并在进 出水口进洞处设安全警戒绳。且两闸门井施工过程中，一个工作面爆破时，另一工作面施工人员避 炮。
图 1 龙门架结构示意图(单位：cm) Fig.1 Schematic diagram of gantry 闸门井井口设置 1.2m 安全防护栏，护栏上部用密目网封闭，底部 0.5m 设置钢丝网封闭，并用 废弃彩钢遮挡，以防止坠石落入井内；闸门井岩壁设人行爬梯，爬梯采用Φ25 钢筋制作，宽 50cm， 横杆采用Φ20 钢筋，间距 25cm，井口 2m 以下每隔 50cm 用Φ14 钢筋制成直径为 0.7m 的安全圈， 安全圈用 3 根Φ14 钢筋均匀分部纵向连接。操作平台采用[20b 工字钢、钢管及钢片网焊接制作，操 作平台外形尺寸小于断面尺寸 40cm。闸门井井口锚筋连接 4 根钢丝绳，作业平台运至扩挖断面岩石 基础上后，将钢丝绳端挂钩与操作平台连接。
工；挂网采用人工铺设，钢筋网与锚杆点焊连接，钢筋网随边坡及井内岩面起伏人工铺设。支护施 工时，将操作平台进行简易改装，保证安全运行的情况下进行喷砼施工，有效地加快了施工进度。
6 施工中的安全保证措施
（1）施工前制定施工安全技术措施，制定有效的扩挖堵井处理预案以及施工突发意外事故应
急救援预案，并对施工人员进行安全技术交底； （2）井口设置阻车器、安全门、安全防护栏及醒目的警示标识牌。井内施工用电电缆在井壁上
架空布设，接头做好防水处理； （3）对施工提升用卷扬机配置的限位、过载保护，安全开关、牵引实效保护装置以及配套的钢
丝绳进行全面检查，制定其安全操作规程，并严格执行。此外，对龙门架进行验收，并进行定期检 查和经常性检查，查处隐患，整改后使用；
（4）扩挖或支护钻孔施工时，作业人员带安全帽，系安全绳，安全绳固定在洞内锚杆或龙门架 上；
[2]朱镜方.水工建筑物地下开挖工程施工技术规范.北京：中国电力出版社，2001 Zhujingfang, Excavation of underground hydraulic structures specifications.Beijing: China Electric Power Press, 2001
7 结语 本工程闸门井开挖施工历时 1 个月，施工过程中没有出现一次安全事故，且洞内超欠挖控制效 果理想，虽在实际施工初期，曾出现两次堵井，但分别采用钢钎撬除、邻近爆破方法进行了特殊处 理，及时地完成了施工任务，为后序施工项目的顺利进行创造了有利条件。
参考文献
[1]陈宏友.水电水利工程地下工程施工组织设计导则.北京：中国电力出版社，2005 Chenhongyou, Underground hydropower water conservancy construction design guidelines.Beijing: China Electric Power Press, 2005
4 堵井处理 对于堵井情况，先采用钢钎试探性确定井口处石渣是否封堵牢固，若是仅轻微封堵，在保持作 业人员有一定的安全距离的前提下，采用钢钎进行人工撬除。若出现井口被大粒径的石渣密实封堵 的情况，则采用钻孔破碎封堵块石或邻近爆破疏通法特殊处理。爆破处理时，用操作平台将施工人 员运送至堵井处，清理导井口小块碎石，将炸药包安放在导井口石渣表面，在炸药包上覆盖黄土层， 保证密封不漏气。将导火索延长至井口地面，在地面点燃导火索，爆破疏通堵井。 5 闸门井支护 闸门井支护采用锚杆与喷混凝土相结合的型式。闸门井井口及闸门井与尾水洞交叉部位、竖井 段支护参数各不相同。锚杆施工在本次循环开挖钻孔时将上一循环的锚杆孔钻孔，在装药爆破前， 先进行上一循环锚杆的安装。喷混凝土施工前先清理松动岩块，岩壁冲洗干净后进行喷混凝土的施
[关键词] 仙游 下水库 闸门井 开挖 支护
[作者简介]刘玉莲，武警水电第七支队助理工程师，江西鹰谭府前路 10 号 335000，电话（0594） 8881711，Email:453193520@
1 工程概况 仙游抽水蓄能电站位于福建省仙游县西苑乡，为周调节抽水蓄能电站，工程属大（1）型一等工 程，下水库位于上游溪口溪峡谷中，主要施工项目包括尾水隧洞、大坝、溢洪道、库盆及库岸防护 等。两条尾水隧洞呈平行布置，典型断面为圆形，洞径 8m，单洞长 750m，包括进/出水口扩散段洞 挖、尾水隧洞挖、闸门井洞挖、施工岔支洞洞挖施工。下水库进出水口闸门井分 1#、2#井，为平行 布置的垂直竖井，典型断面呈大半圆形，直径 8.4m，洞长 44.93m，断面面积 50m2，其岩性以凝灰 岩为主，下部为弱～微风化岩体，井身围岩为Ⅲ～Ⅳ类岩体，工程地质条件差。 2 方案选择 本工程的闸门井开挖施工原方案计划采用潜孔钻打通导孔，进行锁口锚喷支护及圈梁混凝土施 工，然后在闸门井顶面设置龙门架，设置定滑轮，以卷扬机为动力的钢丝绳穿过导孔在闸门井底面 吊起开挖支护作业操作平台，在平台上进行钻孔、装药、临时支护等作业，最后自上而下进行全断 面扩挖。该方案施工时施工人员安全问题难以保证，且扩挖施工耗费人力物力成本较大。综合考虑 到该洞段围岩状况较差，施工工期紧张及施工的危险性，实际施工采用反井钻机开挖导井，潜孔钻 爆破扩挖，手风钻光面爆破成型的施工方案。采用反井钻机开挖导井，不仅大大提高了工作效率， 也保证了工程施工期间的安全，同时在扩挖钻爆爆破参数的严格控制之下，能有效避免堵井等不良 施工问题的发生，尽早完成施工任务。 3 施工方法 3.1 导井施工 平整场地，连通水电，测量放样出闸门井中心位置，开始组装反井钻机。调整机体至水平、钻
图 3 闸门井扩挖钻孔布置起爆分段示意图 Fig.3 Drilling layout of gate shaft and diagram of Initiating section
表 1 闸门井扩挖爆破参数 Table 1 Blasting parameters of extended gate shaft excavation
杆与闸门井中心线重合后，反复校准。先用反井钻机从闸门井中心自上而下打通，形成直径 28cm 的导孔，在井底安装扩挖钻头，自下而上进行导井开挖，导井直径 140cm。
3.2 锁口混凝土施工 导井开挖结束后，闸门井扩挖施工由上而下进行。闸门井井口往下 1.5m 段采用手风钻钻孔，人 工装药，非电毫秒微差引爆，挖掘机配合人工的方式进行出渣，开挖后进行局部修边，并立即进行 锁口圈梁钢筋混凝土的浇筑。圈梁断面型式呈倒直角梯形，上部宽 100cm，底部宽 50cm，厚 150cm。 待混凝土具备 7 天强度后，进行扩挖施工。 3.3 导井扩挖 扩挖施工提升系统采用在井口搭设龙门架，以卷扬机牵引升降操作平台的形式，通过升降操作 平台和井壁上设置的人行爬梯进行运输。龙门架采用[20b 工字钢制作，详见图 1（ 龙门架结构示意 图）。龙门架上设置两道定滑轮和一道动滑轮，采用卷扬机牵引，卷扬机与 4 根打入混凝土基础的锚 筋牢固焊接。施工前对提升系统进行验收，通过对牵引系统钢丝绳的受力分析和卷扬机基础的抗剪 分析，计算其安全系数，均符合规范要求。
[3]张继春.工程控制爆破.成都：西南交通大学出版社.2001 Zhangjichun, Engineering Control blasting. Chengdu: Southwest Jiaotong University Press .2001