大直径、大深度调压井开挖施工技术.docx

www.zhulong.com大直径、大深度调压井开挖施工技术研究与应用1．工程概况某水电站调压井位于发电引水洞桩号3＋446.17m～3+476.17处，井顶高程1672.30m，井底高程1600.70m，圆形断面，开挖直径为30m，开挖工程量为50585.4m3。调压井岩石为千枚夹板岩，岩石走向与引水洞呈20°～30°夹角，为软岩岩石，岩体中主要为小断层和裂隙，断裂构造较发育，而调压井围岩主要为强风化～弱风化板岩岩体，上部局部为强风化转弱风化岩体，岩石开挖成型困难，危险系数大。调压井导井一次性造孔、一次性爆破深度为22m，具体高程为1667.20m～1645.20m,开挖设计断面为2m×2m，一次性石方爆破方量约为88m3。2．施工背景整个调压井高为71.6m，在从下而上将竖井开挖到1645.20m高程约44.5m高时，由于岩石稳定性较差，且洞内通风换气比较困难，存在较大安全隐患。所以，自下而上的反导洞开挖方法实施起来比较困难。因此，为了安全考虑，在无法继续进行自下而上导井开挖后，决定由上而下进行整个调压井导井（竖井）钻爆开挖。但是，由上而下进行开挖时，如果按一般导井开挖，以3m左右进行一次钻爆，由于下部为岩体，只能采用松动爆破或进行漏斗爆破，一是在形成部分井或坑后无法保证爆破效果，二是即使形成井后，只www.zhulong.com能以人工采用吊篮进行出碴，出碴困难的同时还无法保证井内施工安全。所以，经过充分讨论，最后作出重大决策：将整个调压井剩余竖井从上而下采用一次性钻爆进行开挖。而调压井井身开挖，根据调压井边坡开挖岩石揭露情况，整个调压井岩石为千枚夹板岩，岩石走向与引水洞呈20°～30°夹角，为软岩岩石，岩体中主要为小断层和裂隙，断裂构造较发育，而调压井围岩主要为强风化～弱风化板岩岩体，上部局部为强风化转弱风化岩体，岩石开挖成型困难，危险系数大。所以，采用全断面边扩挖边支护的施工技术方案进行井身扩挖。3．施工特点⑴竖井开挖深度大，开挖技术创新，施工难度大。⑵竖井开挖爆破参数要求准，爆破技术要求高。⑶井身直径大、深度大，岩石破碎，难度大，危险性大，安全监测频率高。4．施工内容及其施工技术工艺1）竖井开挖⑴施工放样及布孔首先将下部已形成的竖井位置确定，然后使用全站仪准确放出竖井上部中心点及其四周每个布孔点，然后用红漆标出钻孔位置。调压井竖井中心点上为一个中心孔，然后在2米的方形边线上布置8个爆破孔（崩落孔）。⑵钻孔www.zhulong.com钻孔是整个爆破过程的关键步骤之一，以搭设垂直钢管排架采用100型潜孔钻进行钻孔作业，辅助以罗盘仪进行孔位检查（必须垂直于地面，且钻杆竖直向下，不得倾斜，每加一根钻杆测一次钻孔角度）且须将孔打穿至下部已挖竖井内。由于岩石破碎，在造孔过程中，容易造成卡钻，在造孔时，采用边加黄土边进行造孔确保造孔时不卡钻。⑶验孔、堵孔首先确保每个孔必须与下部已挖竖井相通：将每个孔编号，从顶部向下放绳索，一人在下部（已挖竖井顶部）观察，在确保孔已通且位置相符的情况下，先用小沙袋将孔底封堵，再从上部以细沙将底部再堵塞约20cm。⑷装药、联网、爆破炸药选用药卷直径为70mm和32mm的乳化炸药，人工装药、联网，用毫秒非电雷管与电雷管进行分段、分层爆破。但是，由于到目前全球还没有一例如此大深度的调压井竖井一次性爆破开挖，而且又没有条件允许进行爆破试验。没有经验可借鉴，又没有试验条件，爆破参数如何确定！在翻阅大量爆破书籍、查看大量爆破专题、经过反复讨论、计算后，最终得出：堵塞孔底0.8m～1.0m→装1.5m左右长度炸药→堵塞约2.0m→→的方法，直至装药到顶部然后堵塞的装药结构。⑸爆破技术参数见表一。表一竖井开挖爆破参数表www.zhulong.com序号炮孔名称个数孔径（mm）角度孔距（m）单耗（Kg/m3）装药量（Kg）药卷直（mm）1中心孔190903.3753370，322塌落孔89090126470，32导井爆破布孔图及装药结构图、雷管分段表（略）2）井身扩挖整个调压井井身扩挖分为两段进行。第一段为井口段约5m高度，剩下的作为第二段。第一段扩挖主要进行井箍处理，将该段扩挖2m，然后以浇筑钢筋砼的形式形成砼井箍。第二段采用自上而下全断面分层、分块爆破方式进行，分层厚度3.5m。每层分为两块钻爆，分别以半圆为一块，周边进行光面爆破，系统支护同步跟进，并在井内每隔10m高度增加一段2m高格栅拱架并喷护砼形成砼拱圈梁形式的支护方案以及在井口平台5m范围增加3排深均为20m的预固结灌浆。爆破技术参数见表二。表二井身扩挖爆破参数序号炮孔名称孔深（m）孔径（mm）角度孔距（m）单耗、线装（kg/m3、kg/m）单孔装药量（kg）药卷直径（mm）1爆破孔3.59085～872.5×20.356.5-10702保护孔44