浅谈竖井反导井开挖方法

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摘要：青海省海北州大通河纳子峡水电站，该电站引水发电隧洞由上平段、上弯段、竖井、下弯段、引水隧洞下平段组成。其中上平段长度为236.57m，上平段后由转弯半径R=18.0m、转弯角θ=87.71°的上弯段转入竖井段，竖井段总高度39.28m，竖井段后紧接着进入转弯半径R=18.0m、转弯角θ=87.71°的下弯段，最后为下平段，下平段长度为150.02m。竖井段开挖方法采用反导井法，首先进行施工放样，然后搭设作业平台、钻孔、装药爆破、通风排烟和排险出碴。

关键词：竖井反导井开挖

中图分类号：U455文献标识码： A

一、工程简况

青海省海北州大通河纳子峡水电站，地处大通河上游末段，是大通河流域年调节的“龙头”电站。该电站引水发电系统布置在大坝左岸，由进水口、引水隧洞上平段、上弯段、竖井、下弯段、引水隧洞下平段、压力钢管段和厂房组成。其中引水发电隧洞首端为12.0m长的渐变段，由6.0m×6.0m的矩形渐变为直径6.0m的圆形，上平段长度为236.57m，上平段后由转弯半径R=18.0m、转弯角θ=87.71°的上弯段转入竖井段，上弯段洞底高程为3166.54m，竖井段总高度39.28m。竖井段顶高程为3151.55m，底高程为3112.27m，竖井段后紧接着进入转弯半径R=18.0m、转弯角θ=87.71°的下弯段，下弯段底高程为3091.34m，最后为下平段，下平段长度为150.02m。

二、总体施工方案

由于上平洞开挖工程量较下平洞大且围岩破碎等因素影响，致使上平洞开挖支护施工进度滞后于下平洞开挖支护施工，因此，开工前已上报批复的“正导井法”开挖方案已不能满足实际施工进度需要，根据工程进展和竖井段围岩完整性好的情况，采用“反导井法”为主，“正导井法”为辅的开挖方案，具体如下：

1、下弯段底▽3091.34m～▽3097.89m段，在下平洞作业面采用传统钻爆法施工。

2、下弯段▽3097.89m～竖井段▽3146.55m之间采用“反导井法”(洞径为2.5m)开挖，共分为33层每层高度为1.5m。

3、上弯段▽3166.54m～▽3151.55m段采用“正导井法”（洞径为1.5m）开挖方案。

4、在反导井施工过程中，利用其出碴时间进行▽3166.54m～▽3151.55m段正导井的开挖。当正导井开挖至▽3151.55m时暂停正导井的开挖，待反导井开挖至▽3146.55m时，先在▽3151.55m工作面采用潜孔钻机钻中导孔（孔径120mm），然后自上而下用5米钻杆手风钻进行钻孔施工，将正、反导井予以贯通。

4、导洞全部贯通后，再自上而下扩挖全洞成形。

三、施工方法

1、施工放样

反导井施工时，为控制导井轴线，在竖井底部测设四个控制点（用锚筋锚入基岩形成），将成对角的两点均用弦线拉起，两弦线的交点即为竖井中心点，每排钻孔施工时，用弦线挂重锤对准该中心点，即可放出掌子面处的竖井中心点。对该四个控制点，测量人员每隔三～五排进行一次校核，当洞挖施工人员发现有异常时，可随时要求测量人员进行检查校核，正导井施工时，竖井轴线控制同此法。竖井高程控制采用在洞壁上设高程点，用钢卷尺丈量的方法进行高程的传递。

2、钻孔施工

导井施工时，采用一台YT28型气腿式风钻机，一字型合金钻头进行钻孔作业，钻孔采用湿式凿岩法。利用下弯段▽3091.34m～▽3097.89m段部分堆存的开挖石碴，沿洞壁一侧搭设人员上下安全通道至竖井底部掌子面，下导井内采用四根长度为2.2m的φ48钢管，扣件连接成“井”字形与导井岩壁上的8根锚杆连接，在钢管上铺5cm厚的木板作为施工平台，锚杆钻孔深度为70cm,外露30cm，使用锚固剂锚固牢靠。并利用沿井壁布设的锚杆焊接钢爬梯形成导井内上下通道。

3、装药引爆

炸药在反导井开挖时选用2#岩石乳化炸药。反导井的掏槽孔和主爆孔均采用连续装药结构，用非电塑料导爆管起爆。光爆孔采用不偶合间隔装药结构，选用导爆索同时起爆，导井周边孔间距为50cm。

4、通风排烟

反导井施工时，在下平段末端近竖井部位设一台吸出式5.5km通风机，向外排出烟尘，在竖井内用13m3空压机对掌子面进行通风，将烟尘压到竖井底部，经该部位的吸出式风机抽出洞外；正导井用空压机向工作面通风后，将烟尘压出竖井内。当竖井导洞贯通后，下平洞经竖井与调压井形成一条自下而上的自然风道，通风条件很好，故竖井扩挖时不再考虑人为通风的措施。

5、施工照明

在反导井底部安装两台移动镝灯，向上照明，放炮前，撤到洞外。作业人员全部配置矿用头灯，并配给两把大光率强光手电，即可满足施工要求。

6、出碴

反导井开挖的洞碴直接落入竖井底部下平洞内，人工使用长竹竿对爆破后掌子面进行安全处理，经现场带班人员和安全员共同确认安全后，在下平洞使用装载机配两台自卸汽车出碴，运至弃渣场。上导井出碴方法是：采用人工配合机械出渣，由1t快速卷扬机配0.25m3吊罐提渣，至出井高程后人工辅助直接卸料入15t自卸汽车内，经上平段，沿1#临时施工道路运输至上游弃渣场。

四、施工安全保证措施

1、在进行全断面扩挖时，必须用钢护栏封闭好导井口，并将钢护栏固定以防止松动。铁护栏未安设或未固定完毕，严禁进行钻孔施工。

2、在洞内进行施工作业时，洞壁上需设插筋，施工人员将安全绳一端固定于插筋上，一端拴在自身腰部。施工人员只有将安全绳正确系好后，才可开始施工。

3、进行下导井钻孔施工时，在施工人员进入工作面之前，必须先开动空压機通风30分钟以上，确认工作面已将烟尘排除干净后，施工人员才能进入工作面。在施工人员开始进入工作面直至撤出工作面为止，不得停止空压机供风，以保证工作面有新鲜空气补给。当施工人员在进入工作面的途中，认为工作面烟尘尚未排除干净或无足够新鲜空气，可返回安全地带，延迟进入工作面的时间。

4、下导井爆破后，要开动13m3空压机，向竖井工作面供风，以排除竖井内的烟尘，并同时开动下平洞内的吸出式风机，通风30分钟以上并确认已将下平洞内烟尘排除干净后，出碴人员才能进洞出碴。但竖井通风仍应继续进行2小时以上，以切实保证将洞内的烟尘排除干净，尤其当竖井施工至20m以上时，还要适当延长通风时间。

5、进入竖井工作面进行施工时，必须有二人以上，否则不得进入洞内进行施工。

6、每排炮施工后，安全员要带领竖井洞挖施工人员对已开挖段进行安全处理，清除松动岩石，当确认安全后，才能进行下道工作施工。

7、上、下导井当有任一工作面在从事爆破作业时，另一工作面均需撤离所有人员，不得在工作面内从事任何作业。

8、在进行上导井出碴时，在洞底掌子面以上2m高度的洞壁上打入插筋，上铺木板，用铁丝将其固定在锚筋上，形成保护棚（约占导井断面的一半）。出碴人员用吊罐装好碴后，躲入保护棚下，上面的人员才能提起土筐进行出碴，且用吊罐装碴时，只能装满罐的3/4装满，以防石碴太满容易掉落。

9、竖井内施工人员必须按规定正确戴好安全帽，才能进入工作面施工。

10、在上平洞部位进行上导井进行出碴的人员必须系好安全绳进行作业。出碴过程中，要随时将掉落在竖井口的石碴清理干净，以防其掉入竖井内。

11、竖井内有人作业时，在竖井上部上平段部位派人进行值班，同时在上平段近竖井部位的明显位置悬挂警示牌，提示井下有人作业、严禁闲杂人员出入。

12、供照明的绝缘电缆应经常检查表面有无破损，发现破损的地方必须予以更换。

五、 结束语

青海纳子峡水电站引水发电隧洞竖井段采用反导井开挖方法，在安全措施到位、围岩现状较好的条件下，减小了出碴难度，加快了施工进度，经业主、设计及监理验收，均满足设计要求。为以后的隧洞竖井段的施工积累了丰富的施工经验。