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水电站下水库导流泄放洞事故闸门井施工要点研究

来源:www.daxuelw.org  发布时间:2017-06-24  
1 工程概况。

  安徽绩溪抽水蓄能电站下水库导流泄放洞包括平洞段及事故闸门井两部分,平洞段进口处底部开挖高程为 297. 00 m,自进口向出口坡度为 0. 7% .平洞段全长 183. 869 m,洞身为城门洞型断面,开挖断面尺寸根据不同围岩石类别分为 5. 1 m × (5. 1~ 5. 6 m) 和 4. 5 m × 5. 0 m 两种; 事故闸门井开挖断面为直径 7. 2 m 的圆形,闸门井平台高程 344. 80m,对应洞底开挖高程 296. 06 m,井深 48. 74 m.

  2 施工难点及应对措施。

  2. 1 施工难点。

  (1) 根据合同文件要求,下水库导流泄放洞要求 2014 年 11 月 1 日开工、2015 年 3 月 31 日完工,施工时间仅 5 个月,但需完成的项目多,主要包括: 进、出口及竖井的土石方明挖,隧洞与竖井开挖、支护,进、出口混凝土浇筑、灌浆,金属结构及机电设备安装等施工内容。施工工作面狭小,交叉作业多,安全隐患大,质量要求高,工期极为紧张。

  (2) 进、出口开挖边坡整体基本稳定,局部稳定性差。平洞洞身段围岩以强风化为主,事故闸门井井身段围岩以Ⅳ类为主、井口为Ⅴ类,围岩强度及类别低,成洞条件差,安全风险高,施工难度大。

  2. 2 应对措施
  
  (1) 为满足导流洞整体工期要求,须加快土石方明挖及洞(井) 挖施工进度,开工后优先安排进、出口及竖井部位土石方明挖、边坡支护施工; 具备洞(井) 挖条件后,安排进口、出口、竖井三个工作面同时施工; 竖井先期采用正井法全断面开挖施工,待平洞贯通后竖井底部具备出渣条件,再改用"先导井,后扩挖"法施工,以便加快竖井开挖进度。

  (2) 洞(井) 挖施工前,做好进洞口边坡削坡、坡面处理及锁口支护措施; 施工过程中采用钢拱架、钢格栅、钢筋拱肋支护区严格控制开挖进尺并及时支护,确保施工安全及围岩稳定。

  3 正井法全断面开挖施工。

  如前所述,因导流洞施工工期极为紧张,待平洞段贯通后利用导井溜渣的开挖方式难以满足施工进度要求,故竖井开挖施工需与平洞同时进行,采用正井法全断面爆破开挖。

  3. 1 施工工艺流程。

  事故闸门井正井法全断面开挖施工工艺流程。

  3. 2 施工准备。

  施工前按照要求编制上报施工技术方案,经批准后组织人员进行技术、质量、安全等相关技术交底。对各类甲供主材进场后进行取样检测,合格后投入使用; 对非甲供材料进场后及时报验,经检测合格后用于现场施工。施工现场先修筑道路至竖井顶部,对竖井中心及竖井顶高程通过放样设置控制点后,采用 PC400 挖掘机直接将竖井顶部土方及风化岩石直接清挖至344. 80 m 高程,形成施工作业平台,满足正井法作业布置施工机具的要求。

  3. 3 测量放样。

  采用徕卡 TCR802 全站仪进行测量放样,此工作贯穿整个施工过程,严格按照规范要求控制施工精度。井挖施工导线每 10. 0 m 埋设一点,基本导线沿井壁两侧布置成自由导线,并及时算出各导线点平行井中心线的指向角和左、右偏离值,以减少超欠挖,确保误差控制在规范值内。

  3. 4 锁口施工。

  首先按照锁口圈梁高度开挖 1. 10 m 深的井身段及圈梁位置,随后进行锁口锚杆施工、基础面清理。锁口圈梁采用木模板、钢筋拱肋加固,混凝土浇筑后及时进行养护,待强度达到 100% 后进行下一步井身段的开挖施工。

  3. 5 竖井开挖。

  当竖井开挖区域为强风岩时,由25 t 汽车式起重机吊运 PC60 反铲到井底,直接进行开挖。开挖时人工配合反铲将渣料装入 2 m3渣斗内,渣斗装满后由汽车吊垂直运输至井口临时渣料堆放位置,渣斗共配备两个,循环使用,井挖施工与支护施工单循环进尺不超过 0. 75 m.

  当竖井开挖区为相对完整围岩时,则先进行钻孔爆破作业,再吊入反铲进行出渣。钻孔孔向均为垂直向下,遇渗水严重时可在井内中心位置预先掏槽爆破出一个集水井进行强抽排操作。爆破开挖采用"中间'掏槽孔 + 主爆孔'、井壁光面爆破"的方式施工。周边光爆孔用 25 mm 药卷,线状间隔不耦合装药弱爆破; 主爆孔采用 32 mm 乳化炸药连续装药,塑料导爆管分段起爆。按照单循环进尺 2. 00 m 进行钻孔爆破,其钻孔布置。

  爆破约半小时后,为确保施工安全由经验丰富的撬挖工清撬残留在洞(井) 壁的松动岩块,而后进行挖机装料、渣斗出渣作业。

  3. 6 支护作业。

  根据设计要求事故闸门井支护形式有锚杆、钢筋拱肋、挂网喷混凝土等型式。锚杆采取"先注浆后插杆",钢筋拱肋采取"场内制作、井内拼装",挂网采取现场制作安装,喷混凝土采取现场拌制的方式进行施工。

  4 "先导井、后扩挖"施工。

  在导流泄放洞平洞段贯通前,竖井采用正井法全断面开挖施工,平均约 2. 5 ~ 3 d 一个循环,每循环进尺 2. 00 m.在平洞贯通时,已累计开挖进尺达24. 50 m,剩余约 20. 00 m 未开挖。在平洞贯通后,此时竖井底部具备出渣条件,则由正井法全断面开挖施工改为"先导井,后扩挖"法施工,以便加快竖井开挖进度。

  4. 1 施工工艺流程。

  事故闸门井"先导井,后扩挖"施工工艺流程。"先导井,后扩挖"施工工艺除 VCR 爆破法(Ver-tical Crater Retreat Mining,垂直深孔球状药包后退式崩矿爆方法) 、出渣方式外,其他同正井法全断面开挖施工技术,此处不再赘述。

  4. 2 VCR 爆破法施工技术。

  为保证竖井开挖施工进度,采取"先导井,后扩挖"施工方法,其中导井开挖采用了 VCR 爆破法。VCR 爆破法是在利文斯顿爆破漏斗理论基础上研究创造的以球状药包爆破方式为特征的新型爆破采矿方法,适用于上部具备钻孔条件、下部有出渣通道、岩石可钻性较强、深度宜小于 50 m的竖井开挖。其施工工艺流程为: 导井及孔位布置 钻孔 装药 VCR 法爆破 导井贯通 竖井扩挖 安全处理 跟进支护 出渣 下一循环进尺。

  (1) 导井及孔位布置。导井直径 2 m,与竖井同圆心垂直布置; 中间布置 1 个空孔、掏槽孔间隔装药、外圈布置周边孔,具体孔位布置。

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