厄瓜多尔索普拉多拉水电站343m超深高压竖井开挖支护施工技术研究
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次是 竖井扩 挖提升 系统的施工安 全管理难度 较大 。 （ ２ ） 方 案二 ： 增 加水 平 支洞 ， 分 段进 行 竖井 开 挖 支护 。 增 加一 条 ３ ３ ０ ｍ 长 的水 平 支 洞 （ ５ ｍ ×５ Ｉ ｎ ， 城 门洞 型 ） 至３ ４ ３ ． ７ ６ ｍ 竖井 中段 ， 将 超 深 竖 井分 两段施 工 ， 上段 竖井 深 １ ０ ６ ． ３ ３ ｍ， 下 段 竖 井 深 ２ ３ ７ ． ４ ３ ｍ。该 方 案 的主要优 点是 按 照 Ｂ ＭＣ ４ ０ ０型
高 压竖 井 开挖采 用 “ 反井 钻 机 导井 法 ” 和“ 人 工 溜渣 井 ＋自上而 下 扩 挖 ” 的施 工 方法 。首 先 采 用Ｂ ＭＣ ４ ０ ０型反井 钻 机造 ｑ ￣ ２ ７ ０导 向孔 ， 接 着 由反 井 钻机 自下 而 上 进 行 ‘ ｐ １ ． ４ ｍ导井开挖 ， 然 后 由 人 工 自上而 下对 导井 进 行 扩挖 形 成 ‘ ｐ ３ ． ４ ｍ 溜 渣
要 。 为此 ， 竖井开挖前 ， 制 定 了两 套 开 挖 施 工 方
案。方案一 ： 采取竖井全 高一段开挖 ； 方案二 ： 增 加水平支洞 ， 分段进行竖井开挖方案。
综合考虑以上 因素和分析结果 ， 决定采用方
案一进行超深高压竖井的施工。 ２ ． ２ 导 向孔和 导 井施 工 采用反井钻机进行导 向孔和导井施工。反井
电站由高压竖井连接引水隧洞上平段与埋深 ４ ３ ０ ｍ的地下厂房。竖井设计断面为圆形 ， 开挖典 型断面直径为 ７ ． ３— ６ ． ２ ｍ， 垂直开挖高度 ３ ４ ３ ． ７ ６ ｍ。地质资料显示无大断层通过 ， 围岩整体稳定 ， 岩 石强度为 ４ ０— ６ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 具 备较好 的成 洞条件 。
第３ ２卷第 ２期
２ ０ １ ３年 ４月
四
川
水
力
发
电
Ｖｏ １ ． ３ ２， Ｎｏ ． ２ Ａｐ ｒ ．， ２ ０ １ ３
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ
厄 瓜 多尔 索普 拉 多拉 水 电站 ３ ４ ３ ｍ超 深 高压
竖 井 开 挖 支 护 施 工 技 术 研 究
井， 最后 由人 工 自上 而 下 进 行 ‘ ｐ ７ ． ３ ｍ 竖 井 全 断
钻机不超过 ｌ ％井深 的偏 斜率 ， 可 以控制 竖井 与 引水 隧洞 下平 段 准 确 连接 ， 从 而 降低 了 因导 孔偏
斜过大、 重 新钻 设 的工期 风 险 ； 其 次是 竖井分 段施
面 扩挖 及支 护施 工 。 鉴 于竖 井深 度达 ３ ４ ３ ． ７ ６ ｍ， 且 因 岩层 走 向和
２ ０ １ ３年第 ２期
钻 机就位 后 从上往 下钻 设 导 向孑 Ｌ （ ￣ ｐ ２ ７ ０ ） ， 然后 自 下 而上 进行 导 井 （ ‘ ｐ １ ． ４ ｍ） 扩 孔施 工 。导 向孔 钻
索普拉多拉水电站位于南美洲厄瓜多尔国境 内， 是保特河流域上的重要梯级 ， 为地下厂房式发 电站 。水 电站 由三 台混 流式 发 电机 组 成 ， 发 电水 头为 ３ ７ ５ ． ６ Ｉ Ｔ ｔ ， 单机容量 １ ６ ２ ． ６ Ｍ Ｗ， 总装 机容量
４８ ７． ８ ＭＷ 。
（ １ ） 方案一 ： 竖井全高一段开挖支护。 采用反井钻机全高一段完成竖井导孔钻设和
收 稿 日期 ： Baidu Nhomakorabea ０ １ ３ － ０ ３ － ２ ０
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ圈
闫 平等 ： 厄瓜 多尔索普拉 多拉 水电站 ３ ４ ３ ｍ超深高压竖井开挖支护施工技术研究
闰
摘
平 ， 黄 传 庚
（ 葛洲坝集团第二工程有限公司 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ９ １ ） 要： 索普拉多拉水 电站高压竖井深度达 ３ ４ ３ ． ７ ６ ｍ， 开挖施 工难度大 ， 技术要求高。对该高压竖井 开挖支护施工方案和垂
直运输 方案 的选择 以及竖井 开挖支 护过程 中的技术难点进行 了深入分析和研究 ， 值得类似条件下 的竖井施工借鉴。 关键词 ： 厄瓜多尔 ； 超深竖井 ； 开挖支护 ； 技术研究
工后 ， 扩挖提升系统的安全管理难度较小 。但由
于需增 加 支洞 、 增 加 预 算 费 用 且 因竖 井 要 分 两段 施工 ， 反井 钻机 、 开 挖提 升 系统及 相关 辅助设 施 的 拆 卸 和安 置各增 加 １次 ， 均需 增 加 竖 井 的 直线 工 期。
硬度变化 、 地质缺陷等潜在因素影响 ， 是否能够竖 直 开挖 至底 部 与引水 隧 洞下平 段 准确 连接 非 常重
２ 开挖 支护 施 工方 案
２ ． １ 开挖 支护 总体 方案 的确 定
费用。难点主要是反井钻机偏斜率 的精度控制要 求非常高 ， 要求在 １ ％偏斜率的基础上 ， 再进一步
减 小偏 差 。若第 一 次导孔 钻设 偏斜 率 较大而 成 为
废孔， 则重新钻设导向孔需增加竖井直线工期 ； 其
中圈分类号 ： Ｔ Ｖ ５ ２； Ｔ ｖ ７ ； Ｔ Ｖ ５ ５ ４ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ － ２ １ ８ ４（ ２ ０ １ ３ Ｊ ０ ２ － ０ ０ ３ ７ － ０ ４
１ 工 程概 况
导井 扩挖施 工 。 由于反井 钻 机 的偏 斜 率不超 过井 深的１ ％， 即导孔 钻设 完毕 ， 与 引 水 隧洞 下 平 段 的 中心线 水 平 最 大偏 差 不 超 过 约 ３ ． ４ ４ ｍ。若 控 制 得当， 此偏 差会 更 小 。该 方 案 的优 点是 反井 钻机 、 开 挖 提升 系统及 相关 辅助 设施 仅需 安置 和拆 卸 一 次， 既 节省 了竖 井施 工 的直线 工期 ， 且 不增加 支洞
高 压竖 井 开挖采 用 “ 反井 钻 机 导井 法 ” 和“ 人 工 溜渣 井 ＋自上而 下 扩 挖 ” 的施 工 方法 。首 先 采 用Ｂ ＭＣ ４ ０ ０型反井 钻 机造 ｑ ￣ ２ ７ ０导 向孔 ， 接 着 由反 井 钻机 自下 而 上 进 行 ‘ ｐ １ ． ４ ｍ导井开挖 ， 然 后 由 人 工 自上而 下对 导井 进 行 扩挖 形 成 ‘ ｐ ３ ． ４ ｍ 溜 渣
要 。 为此 ， 竖井开挖前 ， 制 定 了两 套 开 挖 施 工 方
案。方案一 ： 采取竖井全 高一段开挖 ； 方案二 ： 增 加水平支洞 ， 分段进行竖井开挖方案。
综合考虑以上 因素和分析结果 ， 决定采用方
案一进行超深高压竖井的施工。 ２ ． ２ 导 向孔和 导 井施 工 采用反井钻机进行导 向孔和导井施工。反井
电站由高压竖井连接引水隧洞上平段与埋深 ４ ３ ０ ｍ的地下厂房。竖井设计断面为圆形 ， 开挖典 型断面直径为 ７ ． ３— ６ ． ２ ｍ， 垂直开挖高度 ３ ４ ３ ． ７ ６ ｍ。地质资料显示无大断层通过 ， 围岩整体稳定 ， 岩 石强度为 ４ ０— ６ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 具 备较好 的成 洞条件 。
第３ ２卷第 ２期
２ ０ １ ３年 ４月
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Ｖｏ １ ． ３ ２， Ｎｏ ． ２ Ａｐ ｒ ．， ２ ０ １ ３
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ
厄 瓜 多尔 索普 拉 多拉 水 电站 ３ ４ ３ ｍ超 深 高压
竖 井 开 挖 支 护 施 工 技 术 研 究
井， 最后 由人 工 自上 而 下 进 行 ‘ ｐ ７ ． ３ ｍ 竖 井 全 断
钻机不超过 ｌ ％井深 的偏 斜率 ， 可 以控制 竖井 与 引水 隧洞 下平 段 准 确 连接 ， 从 而 降低 了 因导 孔偏
斜过大、 重 新钻 设 的工期 风 险 ； 其 次是 竖井分 段施
面 扩挖 及支 护施 工 。 鉴 于竖 井深 度达 ３ ４ ３ ． ７ ６ ｍ， 且 因 岩层 走 向和
２ ０ １ ３年第 ２期
钻 机就位 后 从上往 下钻 设 导 向孑 Ｌ （ ￣ ｐ ２ ７ ０ ） ， 然后 自 下 而上 进行 导 井 （ ‘ ｐ １ ． ４ ｍ） 扩 孔施 工 。导 向孔 钻
索普拉多拉水电站位于南美洲厄瓜多尔国境 内， 是保特河流域上的重要梯级 ， 为地下厂房式发 电站 。水 电站 由三 台混 流式 发 电机 组 成 ， 发 电水 头为 ３ ７ ５ ． ６ Ｉ Ｔ ｔ ， 单机容量 １ ６ ２ ． ６ Ｍ Ｗ， 总装 机容量
４８ ７． ８ ＭＷ 。
（ １ ） 方案一 ： 竖井全高一段开挖支护。 采用反井钻机全高一段完成竖井导孔钻设和
收 稿 日期 ： Baidu Nhomakorabea ０ １ ３ － ０ ３ － ２ ０
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ圈
闫 平等 ： 厄瓜 多尔索普拉 多拉 水电站 ３ ４ ３ ｍ超深高压竖井开挖支护施工技术研究
闰
摘
平 ， 黄 传 庚
（ 葛洲坝集团第二工程有限公司 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ９ １ ） 要： 索普拉多拉水 电站高压竖井深度达 ３ ４ ３ ． ７ ６ ｍ， 开挖施 工难度大 ， 技术要求高。对该高压竖井 开挖支护施工方案和垂
直运输 方案 的选择 以及竖井 开挖支 护过程 中的技术难点进行 了深入分析和研究 ， 值得类似条件下 的竖井施工借鉴。 关键词 ： 厄瓜多尔 ； 超深竖井 ； 开挖支护 ； 技术研究
工后 ， 扩挖提升系统的安全管理难度较小 。但由
于需增 加 支洞 、 增 加 预 算 费 用 且 因竖 井 要 分 两段 施工 ， 反井 钻机 、 开 挖提 升 系统及 相关 辅助设 施 的 拆 卸 和安 置各增 加 １次 ， 均需 增 加 竖 井 的 直线 工 期。
硬度变化 、 地质缺陷等潜在因素影响 ， 是否能够竖 直 开挖 至底 部 与引水 隧 洞下平 段 准确 连接 非 常重
２ 开挖 支护 施 工方 案
２ ． １ 开挖 支护 总体 方案 的确 定
费用。难点主要是反井钻机偏斜率 的精度控制要 求非常高 ， 要求在 １ ％偏斜率的基础上 ， 再进一步
减 小偏 差 。若第 一 次导孔 钻设 偏斜 率 较大而 成 为
废孔， 则重新钻设导向孔需增加竖井直线工期 ； 其
中圈分类号 ： Ｔ Ｖ ５ ２； Ｔ ｖ ７ ； Ｔ Ｖ ５ ５ ４ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ － ２ １ ８ ４（ ２ ０ １ ３ Ｊ ０ ２ － ０ ０ ３ ７ － ０ ４
１ 工 程概 况
导井 扩挖施 工 。 由于反井 钻 机 的偏 斜 率不超 过井 深的１ ％， 即导孔 钻设 完毕 ， 与 引 水 隧洞 下 平 段 的 中心线 水 平 最 大偏 差 不 超 过 约 ３ ． ４ ４ ｍ。若 控 制 得当， 此偏 差会 更 小 。该 方 案 的优 点是 反井 钻机 、 开 挖 提升 系统及 相关 辅助 设施 仅需 安置 和拆 卸 一 次， 既 节省 了竖 井施 工 的直线 工期 ， 且 不增加 支洞