梨园水电站泄洪冲沙洞闸门井快速开挖施工技术.pdf

水 力 发 电 第4 1 卷第 5 期 2 0 1 5年 5月 梨 园 水 电 玷 被 洪 冲 洞 闸 门 井 懊 逮 开 挖 袍 工 技 术 胡 勇 ，任 志民 ( 中国水利水 电第七工程局有 限公 司，四川 成都6 1 0 0 8 1 ) 摘要：梨园水 电站泄洪冲沙洞闸门井布置在电站进水塔 正 中间，上部 开挖 高程 同进 水塔底板 高程 1 5 7 1 m，下部 开挖高程 同冲沙洞进 口底板高程 1 5 4 2 m，开挖孔 口尺寸 1 2 9 5 m 1 5 m。开挖 中采用周边预裂 、中间掏槽爆破一 次 成形直径 3 m的导洞 ，再采用 四周预裂 、梯段微差爆破一次扩挖成形 的施工 方法 ，实现 了快 速、安全 、优质 、低 耗 施工 ，取得 了较好效果 。 关键 词：闸门井 ；快速开挖 ；施 工技 术 ；梨 园水 电站 Ra pi d Ex c av a t i o n a nd Cons t r uc t i o n Te c hn ol og y f or t h e Gat e W e l l of Sp i l l wa y a nd Fl us hi ng Tu nne l i n Li y uan Hy dr o po we r S t at i o n H U Yo ng ， REN Zh i mi n ( S i n o h y d r o Bu r e a u 7 C o ，L t d ，C h e n g d u 6 1 0 0 8 1 ，S i c h u a n ，Ch i n a ) Abs t r a c t ：The g a t e we l l o f s p i l l wa y a n d f l us hi n g t u n ne l i n Li y u a n Hy dr o po we r S t a t i o n i s a r r a ng e d i n t h e mi d d l e o f i nt a k e t o we r wi t h a u p p e r e x c a v a t i o n e l e v a t i o n o f 1 5 7 1 m ( e q u a l t o t h e b o t t o m e l e v a t i o n o f i n t a k e t o w e r )a n d a l o w e r e l e v a t i o n o f 1 5 4 2 m ( e q u a l t o t h e b o t t o m e l e v a t i o n o f f l u s h i n g t u n n e 1 ) T h e e x c a v a t i o n o r i f i c e s i z e i s 1 2 9 5 m x 1 5 mI n e x c a v a t i o n ，a g u i d e h o l e wi t h a d i a me t e r o f 3 m i s fir s t l y c o mp l e t e d b y u s i ng pe r i p he r a l p r e s p l i t t i ng b l as t i ng a n d mi d dl e c u t t i n g bl a s t i ng ，a n d t h e n t he pr e s p l i t t i ng b l a s t i ng f o r s u r r o u n di ng r o c k a nd be nc h mi l l i s e c o n d b l a s t i n g a r e u s e d t o f o r m we l l s h a p e i n o ne p r o c e s s The e x c a v a t i o n t e c h n o l o g y a c h i e v e s a f a s t ，s a f e，h i g h q ua l i t y a n d l o w c o s t c o n s t r u c t i o n a nd a l s o a c h i e v e s g o o d r e s u l t s Ke y W o r ds ：g a t e we l l ；r a p i d e x c a v a t i o n；c o n s t r uc t i o n t e c hn o l o g y ； L i y u a n Hyd r o p o we r S t a t i o n 中图分类号 ：T V 5 4 1 ( 2 7 4 ) 文献标识码 ：A 文章编号 ：0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 0 8 4 0 4 1 工程概述 梨 园 水 电 站 进 水 口与 泄 洪 冲 沙 洞 进 口共 用 引 渠 。 泄 洪 冲 沙 洞 闸 门 井 布 置 在 电 站 进 水 塔 正 中 间 ， 上 部 开挖 高程 同进水塔 底板 高程 1 5 7 1 n l ，下部 开挖 高程 1 5 4 2 m，开 挖 孔 口 尺 寸 1 2 9 5 i n x 1 5 in。 其 中 ， 冲 沙 洞 上 部 井 深 1 4 5 in ( 见 图 1) 。 闸 门 井 开 挖 中 能 否 实 现 快 速 、安 全 、优 质 、 高 效 的 施 工 ，是 本 次 施 工 的 难 点 和 关 键 。 2 闸门井开挖程序 根 据本 工程 的特 点 ，在 冲沙 洞 闸门 井 开 挖 中采 用 的 施 工 程 序 是 ：泄 洪 冲 沙 洞 进 口段 上 半 洞 开 挖 ( 引 0 6 6 6 0引 0 一 O 0 O 0) 支 护 完 成 一 闸 门 井 直 径 3 in 导 圜W a e r V o L 4 1 N o 5 洞 开 挖 一 闸 门井 全 断 面 一 次 扩 挖 ( 冲 沙 洞 上 半 洞 以 上 部 分 )一 冲 沙 洞 下 半 洞 开 挖 (引 0 6 6 6 0 引 0 0 0 O 0 ) 一 剩余 部 分 闸 门井 槽 挖 。闸 门 井 开挖 程 序 见 图 2。其 中 ， 闸 门 井 导 井 一 次 开 挖 、 闸 门 井 全 段 面 一 次 扩 挖 成 形 是 施 工 的 最 大 难 点 和 关 键 。本 文 主 要 叙 述 闸 门井 导 洞 开 挖 及 扩 挖 爆 破 设 计 。 3导井爆破设计 3 1 方 案选择 鉴 于下 部 冲 沙洞 上半 洞开 挖并 支 护 施 工完 毕 ， 收稿 日期：2 0 1 5 0 2 0 3 作者简介：胡勇 ( 1 9 7 3 一) ，男 ，四川 自贡人 ，高级工程 师 ，梨 园水电站项 目部项 目经理 ，从事水电工程施工与管理工作 弟 4 1卷 弟 b别 石 f | 男 ， 寺 ： 梨 园 z K电 蚰 旭 7 ) lO J l 甲 J l J 丹 坯 胞 上 仅 不 图 1 冲沙洞闸门井结构布置 ( 高程 ：m) 图 2 闸 门 井 开 挖 施 工 程序 ( 单 位 ：高 程 m； 尺 寸 c m) 为 确 保 安 全 ， 保 证 施 工 顺 利 进 行 ，经 过 不 同 方 案 的 对 比与 研 究 ，最 终 选 定 对 导 井 进 行 全 井 深 一 次 钻 孔 装 药 ，毫秒 雷 管起 爆 ，先 起 爆 周 边 预 裂 孔 ，后 起 爆 掏槽 孔 ，顺 序 将 井 内岩 体 破 碎 ，再 向井 内大 量 灌 水 后 ，破 碎 的 爆 渣 在 自重 和 水 的 冲 压 下 自动 下 落 成 井 的 施 工 方 案 。最 后 在 冲沙 洞 用 装 载 机 清 渣 。 3 2 炮 孔设计 ( 1 ) 炮 孔 平 面 布 置 见 图 3。 ( 2 ) 炮 孔 允 许 偏 斜 率 。 因 全 井 深 一 次 钻 孔 ，炮 孔 长 ，钻 孑 L 时 每 个 炮 孔 的 偏 斜 率 控 制 在 2 以 内 。 ( 3 ) 预 裂 孔 。 主 要 利 用 其 爆 破 裂 成 的 缝 隙 ， 衰 减 掏槽 孔起 爆 时传 来 的爆 能 ，并 提 高 开挖 质 量 ，使 爆 渣 自动 下 落 。 共 布 置 1 6个 预 裂 孔 ， 孔 径 1 1 0 mm ， 孔距 6 0 c m，孔 深 1 4 m。 采 用 CM3 5 1高 风 压 钻 机 图 3导 井 爆 破 炮 孔 布 置 ( 单 位 ：c m) 造 孔 。 ( 4 ) 掏 槽 孔 与 空 孔 。 掏 槽 孔 主 要 起 破 碎 导 井 区 域 岩 体 的 作 用 。 共 布 置 8个 掏 槽 孔 ，孔 径 1 1 0 mm， 孔 距 4 7 e m，孔深 1 3 8 m，采用 C M3 5 1高风 压 钻机 造 孔 。空孑 L 是 为掏 槽 孔 提 供 爆 破 临空 面 ，以使 掏槽 孔 全 孔 深 连 续 装 药 能 同 时 起 爆 ，采 用 YG一 8 0钻 机 造 1 6 0孔 。 3 3装药 量及 装药 结构 爆 破 炸 药 采 用 1号 岩 石 乳 化 炸 药 。 线 状 药 密 度 和装药 结构 必须 合理 。 ( 1 ) 预 裂 孔 。采 用 全 井 深 不 耦 合 连 续 装 药 ，线 装 药密 度 为 0 4 k g m，不 耦 合 系 数 为 3 9 。药 卷 直 径 3 2 mm。为 保 证 装 药 均 匀 和 可 靠 起 爆 ，采 用 将 1 根 全 孔 长 导 爆 索 和 药 卷 固 定 在 竹 片 上 的装 药 方 式 。 ( 2) 掏槽 孔 。采 用 全 井 深 不 耦 合 连 续 装 药 ，线 装 药密 度 为 2 2 5 k g m，不 耦 合 系 数 为 1 5 7 。药 卷 直径 7 0 mm。每孔采 用 3发 MS 3雷 管 起爆 ，雷 管 竖 直 斜 插 入 在 药 卷 里 ，3发 雷 管 从 下 到 上 分 别 位 于 底 部 、 中 部 、上 部 的 药 卷 里 ， 每 装 2节 药 卷 就 采 用 粘 土 封 堵 孔 深 4 0 c m。 3 4炮 孔堵 塞 炮 孔装 完 药 后 ，要 采 用 粘 土 和 砂 质 量 比为 1 ： 2 的 混 合 物 ，加 2 0 水 拌 制 ，将 各 个 装 药 孔 孔 口 填 塞 1 m 长 。 3 5 起爆 网络 采 用微 差 起 爆 方 式 ，非 电毫 秒 延 期 ，导 爆 索 传 爆 ， 电 雷 管 引 爆 方 式 连 接 。 爆 破 时 按 照 先 起 爆 预 裂 孔 ，再 起 爆 掏 槽 孔 的 起 爆 顺 序 。起 爆 网 络 见 图 4。 4闸门井扩挖爆破设计 4 1 方 案选择 导 井 形 成 后 ，为 闸 门 井 预 裂 爆 破 扩 挖 创 造 了 临 W a fP r P o V o L 4 1 N o 5 l 盈 z K 刀友电 图 4导 井爆 破 起 爆 网 络 空 面 和 溜 渣 通 道 。 采 取 四 周 预 裂 、 梯 段 微 差 爆 破 ， 梯段 高度 为 1 3 8 r n 。预 裂孑 L 、主爆 及 缓 冲孔 全 部 采 用 C M3 5 1型 高 风 压 造 孔 。 4 2 爆 破参数 闸 门 井 扩 挖 预 裂 爆 破 参 数 见 表 1 。 4 3 装 药结构 主 爆 孔 采 用 分 段 装 药 结 构 ， 分 段 高 度 为 6 8、 7 0 m，用 7 0药 卷 连 续 装 药 ， 分 段 用 编 织 袋 封 底 和 粘 土 封 堵 。 预 裂 、 缓 冲 孔 采 用 间 隔 不 耦 合 装 药 结 构 。 主 爆 孔 、 预 裂 孔 、 缓 冲 孔 装 药 结 构 见 图 5。 4 4 起 爆 网络 采用微 差 起 爆 方 式 ，非 电毫秒 延 期 ，导爆 索传 爆 ，电 雷 管 引 爆 方 式 连 接 。 爆 破 时 按 照 先 起 爆 预 裂 孑 L，再 起 爆 主 爆 孔 ，最 后 起 爆 缓 冲 孔 的 起 爆 顺 序 。 起 爆 网 络 见 图 6。 5爆破减震 ( 1 ) 该 施 工 方 法 有 效 利 用 了 深 井 全 井 深 装 药 齐 爆 的 原 理 ，采 用 多 点 起 爆 ，在 时 间 和 空 间 上 达 到 泄 能 作 用 ，加 之 预 裂 缝 隔 断 减 弱 了 应 力 波 向 四 周 传 递 ， 在 高 频 条 件 下 ，起 到 有 效 降震 的作 用 。 ( 2) 采 用 预 裂 爆 破 ，炮 孔 直 径 1 1 0 mm， 药 卷 直 径 3 2 mm，不 耦合 系数 为 3 9，可使 爆轰 波初 始超压 2 0 1 5年 5月 a主爆孔 c缓冲孔 图 5 扩挖爆破装药结构( 单位 ：m) 图 6扩挖爆破 布孔及起爆 网络 降 低 到 2 1 0 MP a 以 下 ， 对 井 壁 围 岩 损 伤 程 度 较 小 。 ( 3 ) 采 用 小 孔 距 预 裂 爆 破 ， 预 裂 缝 较 宽 ， 隔 震 减 震 效 果 显 著 。 该 方 案 实 施 后 ，井 底 泄 洪 冲 沙 同围 岩 未 出 现 恶 化现 象 。距 井 轴 2 0 m 处 的喷射混 凝 土支 护 虽 出现 了 少许 裂缝 ，但 并不影 响 洞室 的围岩 稳定 。 表 1 扩挖爆破 参数 注 ：炸药采用 1号岩石乳化炸药 ；主爆孔和缓 冲 L 采用 4 ) 7 0药卷 ，预裂孔采用 + 3 2药卷。 固lr a fP r P o V o 1 4 N o 5