紫坪铺工程引水隧洞斜井开挖的施工方法

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1、第23卷第2期四　川　水　力　发　电Vol.23,No.22004年6月SichuanWaterPowerJun.,2004紫坪铺工程引水隧洞斜井开挖的施工方法吴　军,　杨仲文,　唐子龙(中国水利水电第七工程局,四川郫县　611730)摘　要:紫坪铺工程设引水隧洞4条,每条隧洞均由上平段、下平段、弯管段及斜管段组成,是较为典型的引水式发电隧洞。在紫坪铺工程引水隧洞斜管及弯管段的开挖施工中,采用了先导井开挖,再扩挖的施工方法。针对不同的施工条件和地质条件,分别采用了从上至下掘进和从下至上掘进的导井施工方法。在2号和4号引水隧洞的斜管及弯管段均

2、遇到了较差的地质条件和坍塌的旧煤洞等不利地质情况,结合实际情况,采取了相应的支护形式和处理措施,解决了施工中所遇到的问题。关键词:先导井;斜井;开挖;躲避洞;施工方法;紫坪铺水利枢纽中图分类号:TV52文献标识码:B文章编号:100122184(2004)02200572021　工程概况4　施工方案的比较紫坪铺工程设引水隧洞4条,每条引水隧洞均由4.1　导井布置方案的比较上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段及出口明拱导井断面以保证开挖施工及扩挖出渣的最小断段组成。隧洞衬砌混凝土内径为8m(部分钢衬段为面为准,定为2.5m×2.5m。导井断

3、面形式见图1。7m),衬砌厚度及隧洞开挖直径因地质条件不同而不同。上、下弯段轴线转弯半径为40m,弯管段轴线长度均为40.69m,斜井段长21.164m,轴线坡度为260°,开挖半径4.8m,断面72.35m。引水隧洞进口端前方为引水系统进水塔。由于受塔体结构的影响,引水隧洞在进口工作面的施工交通不畅。2　工程地质情况1号、3号引水隧洞斜井段主要为含煤含砾中细图1　导井断面示意图粒砂岩、粉砂岩和含煤质泥岩等,岩层埋深较大,倾角　　导井的作用为抛卸扩挖石渣。为保证扩挖石渣较缓,地下水丰富,节理裂隙较发育,层面及裂隙面充能通过导井顺利的卸至下平

4、段出运,将导井坡度定为泥,围岩多以Ⅲ～Ⅳ类为主,斜管段拱顶与层面交角60°。研究中比选了导井布置在斜管中心线上部和中较小,易出现局部掉块。心线下部两种方案。两方案的优缺点见表1。2号、4号引水隧洞斜井段岩石主要为煤质页岩、表1　两种导井布置方案优缺点比较表泥质粉砂岩和粉砂质泥岩,岩性软弱,地下水丰富,岩方案优　　点缺　　点石遇水软化,且有L11剪切破碎带穿过,地层富含瓦(1)导井出口距下弯段底(1)导井上端井口太贴近斯。岩石裂隙发育,围岩多以Ⅳ～Ⅴ类为主,层面与布置于板高,堆渣量大,不易导上弯段顶拱,不便于上部致弃渣堆积至井口而堵导井开挖的

5、出渣布置。顶拱夹角较小,在开挖中易出现顶拱沿层面大面积剥中心线井;(2)导井下部扩挖量大,上方落现象及顶拱塌方。(2)斜井顶部扩量小,施不便于爆破抛渣,人工扒工相对较安全。渣量大。3　施工难点及施工方案的提出2(1)导井上口距上弯段顶(1)斜井顶部扩挖量大,该引水隧洞斜井开挖断面为72.35m,经研究拱有一段距离,易于导井施工时须搭设反操作架;布置于确定了采用先导井开挖,后扩挖,利用导井向下抛渣开挖的出渣布置;(2)导井出口距下弯段底中心线(2)斜井顶部扩挖量大,板低,堆渣量大,下弯段及改善通风的施工方法。该引水隧洞斜管段均在隧下方并且扩挖

6、量大部分自落须频繁扒渣、出渣。洞的中部,其工作面非常有限,加之其前端又受进水入导井内卸下。塔结构的影响,交通较为不便,导致较大的斜井及导　　在引水隧洞斜管开挖施工中,鉴于斜管的开挖断井施工机械(反井钻机)亦无法进入。在导井的开挖面较大、工期紧,最终决定采用导井布置于斜管中心施工中采用手风钻掘进,导井的掘进分为从上向下掘线以下的方案。进和从下向上掘进两种方案。4.2　导井开挖方案的比较收稿日期:2004204202导井开挖方案分为从上至下开挖和从下至上开57挖两种,而从上向下开挖为较常规的开挖方式。两种5.1　导井的开挖与支护开挖方案各有其优

7、缺点:导井一般都布置在斜井的开挖断面内,属施工期(1)从上至下开挖导井:该方法为常规的导井施间的临时洞挖,且洞断面一般都较小,其开挖期间的工方法,从上至下开挖在掘进、钻爆的过程中比较安支护仅用于保证导井的施工安全。支护形式较简单,全。施工用风、水、电随掘进面布置,不易被爆破施工除洞口应采用较安全的锚喷支护外,在Ⅲ类及好于Ⅲ损坏。可沿导井底部布设上下爬梯,进出导井较安类的围岩洞段一般可不进行支护,Ⅳ类围岩应进行喷全。掘进工作面不需搭设操作平台。但从上至下开射混凝土支护,Ⅴ类围岩应采用喷锚支护。对有旧煤挖,首要的问题是导井开挖过程中的石渣需提升

8、出导洞、地质断裂带等特殊地质条件的洞段,应结合斜井井,掘进出渣效率较低,单循环进尺仅为0.8开挖时围岩稳定的需要,采取相应的围岩处理措施。0.5m,综合掘进效率不如从下至上的掘进