溪洛渡水电站左岸泵房竖井优化设计

杨肖年

【摘要】溪洛渡水电站左岸泵房竖井原设计方案为8.0m 的大直径竖井，采用卷扬机提升系统辅助开挖及支护，施工风险极大，而且施工供水、供电、供气、进人通道等搭设困难。该深井泵最大外径只有Φ390mm，鉴于此，经与设计探讨研究后确定：取消原设计方案中直径Φ8m的竖井开挖和支护，只钻取六个φ1.0m竖井，并采用φ630mm×6mm钢套管进行全断面支护。

【关键词】溪洛渡水电站 左岸泵房竖井 优化设计

1 概述

金沙江溪洛渡水电站位于金沙江下游云南省永善县与四川省雷波县相接壤的溪洛渡峡谷，地理位置、地质结构优越，是国内第二、世界第三大大型水电站。工程以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运条件等综合效益。电站主要供华东、华中地区，兼顾川、滇两省用电需要，是金沙江“西电东送”距离最近的骨干电源之一，也是金沙江上最大的一座水电站。

水垫塘泵房竖井位于左岸泵房0+32.8m处，井口高程415.7m，井底高程EL.317.0m，总长98.7m。竖井底部与水垫塘底板坝0+365m横向排水洞相连通，顶部与左岸泵房及泵房交通洞连通至EL.412m平台和场内公路。泵房内环形均布六台排水泵，其主要功能是抽排水垫塘底板及二道坝廊道内的积水，泵房顶部还设置有环形检修吊。

2 原设计方案

原设计是在左岸泵房0+32.8m处开挖一个断面为圆形，直径8.0m的集水竖井。具体施工方法是先采用反井钻机进行竖井的Φ1.4m导井开挖，然后利用卷扬机提升系统和作业吊篮配合人工按照从下至上的顺序进行将Φ1.4m导井扩挖至Φ3.4m，最后由人工将直径φ3.4m竖井由上至下扩挖成φ8.0m的标准断面并随开挖下降进行支护，开挖一层，支护一层。竖井提升系统由一台15t双抱闸卷扬机作为大吊盘提升动力设备，两台5t双抱闸卷扬机作为载人吊篮主要提升动力设备，一台2t辅助卷扬机及钢丝绳、滑轮组、承重吊篮以及安全限位制动装置等组成的上下升降运输及作业平台系统，它是开挖施工人员、钻机、材料等上下的主要交通工具，同时又作为支护施工作业平台，其属于高空作业，因而存在较大的安全隐患。

3 优化方案

㈠ 方案优化设计

取消原设计方案中直径Φ8m的竖井开挖和支护，只钻取六个φ1.0m泵井，分两排布置，因需要穿越数个岩流层，需对井壁进行必要的支护，在形成六个开挖泵井后，采用φ630mm×6mm钢套管进行全断面支护。

㈡ 施工方案

⑴ 开挖：φ1.0m小竖井采用反井钻机开挖，先由上向下钻进直径为φ250mm的导孔，导孔与下部0+365m排水洞贯通后，拆掉导孔钻头，连接φ1.0m扩孔钻头，由下向上扩孔，导孔钻进时破碎下来的岩屑由循环液带出地面，扩孔时破碎下来的岩屑靠自重落到0+365m排水洞内，由装载机或其它装载设备运出。

① 导孔施工：反井钻机施工的关键在于导孔钻孔质量。应针对不同的围岩类别，依据经验，实施不同的工作压力、转速和适时装配稳定钻杆进行控制。

② 扩孔开孔：扩孔开始施工时一般围岩破坏严重，钻头周圈难以均匀受力，因此，采用副泵提供较小的均匀动力。当Φ1.0m 扩孔钻头接好后，慢速上提钻具，直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，用最低转速 （5～9rpm） 旋转，并慢慢给进，进尺控制在10cm/h，保证钻头滚刀不受过大的冲击，防止钻头偏心受力过大而扭断钻杆。给进一些停下，等刀齿把凸出的岩石破碎掉，再继续给进。

③ 开始扩孔时下边有人观察，将情况及时通知操作人员，等钻头全部均匀接触岩石，才能正常扩孔钻进。在扩孔过程中，如岩石硬度较大，可适当增加钻压，反之可以减少钻压。

⑵ 支护：考虑到Φ1.0m孔将作为扬水管安装孔，该孔穿越数个岩流层，或者遇到岩石破碎带，原设计方案采用衬砌混凝土，优化方案采用Φ630×9钢套管全竖井支护，且钢套管内外采用环氧沥青防腐二道，原方案中两根接地扁钢焊接在钢套管外侧上，从套管与竖井之间空隙接引至泵房，然后将空隙用自密实混凝土回填。

① 钢管安装：泵井钢管安装采用四角架配合16t手动葫芦吊装，四角架支腿采用Φ65*5无缝钢管，顶部连接件采用18#工字钢与四角架钢管焊接，并与环形梁锚筋双面焊接固定。连接件中部安装16t手动葫芦，四角架高8.0m，跨度4.0m，底部打设插筋固定。

② 混凝土衬砌：泵管混凝土衬砌采用C20自密实混凝土，混凝土浇筑设备采用混凝土托泵配合搅拌罐车，下料时下料管管口安装塑料软管，防止混凝土冲击钢管，衬砌第一次浇筑3m，待自密实混凝土达到初凝后继续衬砌，每次衬砌高度控制在4m～5m高度。

4 方案对比分析

㈠ 工程量对比

工程量对比 原设计方案 优化方案

石方开挖 4961m3 1021 m3

喷混凝土 245m3 取消

锚杆 1056根 取消

随机挂网 取消

排水孔 992m 取消

PVC排水管 99.2m 取消

钢套管 无 592.2m

砂浆 无 36.2 m3

环氧沥青 无 2.34 m3

㈡ 工程造价对比

项目名称 土建部分工程造价（万元）

原设计方案 142.37

优化后方案 129.46

㈢ 安全工作对比

项目名称 风险规避

原设计方案 ① 竖井扩挖中安全隐患较大，需设置吊篮运送施工人，存在重大危险源

② 扩挖爆破作业完成后，人工将作业面石渣扒至Φ3.4m导井中，溜至水垫塘左岸底板坝0+365斜向排水洞过程中存在井壁坍塌、高空坠落等重大安全隐患。

③ 15t卷扬机作为大吊盘提升动力设备，其运行过程中安全系数较低。

优化后方案 ① 所有工作均由反井钻机在泵房内完成，不需吊运人员进行竖井内扒渣及爆破、支护作业，安全性较好。不存在重大危险源；

㈣ 结论

设计安装排水泵共6台，井下最大直径φ390mm，φ1.0m竖井开挖施工仅需采用反井钻机进行，不需吊运人员进行竖井内扒渣及爆破、支护作业，安全性较好。且不存在重大危险源，小竖井不仅节约了成本，同时也提高了时效，施工完全可满足要求。

5 結束语

当前国内大竖井施工扩挖中安全隐患较大，需设置吊篮运送施工人员，存在重大危险源；扩挖爆破作业完成后，需要人工将作业面石渣扒至导井中，溜至底部，过程中存在井壁坍塌、高空坠落等重大安全隐患；一般卷扬机作为大吊盘提升动力设备，其运行过程中安全系数较低。优化为小竖井后所有工作均由反井钻机在泵房内完成，不需吊运人员进行竖井内扒渣及爆破、支护作业，安全性较好，不存在重大危险源，施工易操作，且小竖井不仅节约了成本，同时也提高了时效，为后续同类工程提供了宝贵的经验。