抽水蓄能电站斜井和平洞施工关键技术

1、抽水蓄能电站斜井和平洞施工关键技术摘要：斜井施工作为工程中比较重要且难度较大的部分，一直是施工单位比较 困扰的地方。本文探讨了抽水蓄能电站斜井施工的关键技术。关键词：抽水蓄能电站；关键技术；注意事项抽水蓄能电站枢纽建筑物主要由上水库、输水系统、发电厂房、下水库等组 成，输水系统和发电厂房为复杂的地下系统工程，包括通风隧道、交通隧道、排 水隧道等。地下洞室尤其是竖井和斜井，施工难度大，安全风险高，一直是抽水 蓄能电站施工中的重点。一、抽水蓄能电站简介抽水蓄能电站又称蓄能式水电站，它是利用电力负荷低谷时的电能抽水至上 水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。我国在上世纪60年代 后期才开

2、始研究抽水蓄能电站的开发，于1968年和1973年先后建成岗南和密云 两座小型混合式抽水蓄能电站。上世纪80年代中后期，随着改革开放带来的社 会经济快速发展，我国电网规模不断扩大，广东、华北和华东等以火电为主的电 网，由于受地区水力资源的限制，可供开发的水电很少，电网缺少经济的调峰手 段，电网调峰矛盾日益突出，缺电局面由电量缺乏转变为调峰容量也缺乏，修建 抽水蓄能电站以解决火电为主电网的调峰问题逐步形成共识。随着电网经济运行 和电源结构调整的要求，一些以水电为主的电网也开始研究兴建一定规模的抽水 蓄能电站。到1991年，装机容量270MW的潘家口混合式抽水蓄能电站首先投入 运行，从而迎来了抽水

3、蓄能电站建设的第一次高潮。上世纪90年代，随着改革 开放的深入，国民经济快速发展，抽水蓄能电站建设也进入了快速发展期。二、关键技术1、斜井开挖方法1）小断面斜井开挖方法。对断面较小的斜井在开挖时需按从上到下的施工顺 序，使用全断面的开挖方式，坡度不能超过25度，利用机械设备进行人员的运 输，这时使用的是斗车将废渣运出，若坡度超过25度，需要使用簸箕进行运输 废渣。通常，施工顺序是：完成洞口支护-安装提升设备、出渣道-自上向下开挖。 若斜井坡度超过42度，一般会使用全断面爬罐法进行施工，此时斜井并没有挖 出通道，所以需将爬罐作为主要工具，进行相关的运输和爆破。此类施工的一般 顺序是：下部通道开挖

4、-安装轨道及爬罐-向上逐段开挖。2）斜井扩大开挖方法。斜井扩大开挖的方法采用的是自上到下的挖掘方法， 一般是在斜井的斜角超过45度时使用此方法。通过自上到下的开挖将斜井分为 多个层面，对每一层进行单独的钻孔和爆破，然后将废渣从最下层逐渐转移出来。 此类方法在施工过程中需要临时进行支护，在开挖通过平行的地方要挖掘供人行 走的道路，若斜井的长度属于中长范围，就要运用相关的机械设备进行运输。若 斜井的斜度大约在35度，并且斜井的长度相对较小，斜度相对较大，这时也可 使用自下而上斜井扩大开挖的方法，在具体的施工过程中要参考工程实际情况， 视具体情况而定。2、斜井施工的支护技术。斜井在开挖施工前首先应对

5、斜井的井壁进行支护。 在对井壁进行检查的过程中，若发现井壁出现很多的节理性裂纹时，需立即采取 措施对井壁的支护结构进行加强。支护结构能起到对斜井面的支持作用，进而保 证斜井在施工过程中的安全问题。根据斜井开挖直径的不同，应采取不同的支护 结构。当斜井开挖的直径较大时，支护结构的施工可在扩挖的台车上进行；当斜 井开挖的直径较小时，则支护结构施工可在掌子面上或运输台车上进行，此种情 况不需要用到扩挖车。在斜井内进行混凝土的喷射一般采用喷机设备，用钢管输 料管直接将材料输送到斜井的工作面上。为了最大化的保证施工人员的身体健康 状况，一般情况下，混凝土的施工都是采用湿喷工艺在斜井井口处或扩挖平台上 安

6、置混凝土湿喷机，为了最大化的降低缓冲，在输料管喷头附近采用的是一小段 软管，其他部分则采用的都是钢管。3、混凝土衬砌。通过大量实际工程的总结，对倾角比较陡的斜井，混凝土衬 砌施工中滑模的施工工艺已比较成熟，因此在倾斜角度大于45度的斜井施工中， 若衬砌采用的是混凝土时应采用滑模的方法进行施工。运用卷扬机、爬轨器或采 用连续拉伸式液压千斤抽拔铜绞线作为滑模牵引方式。4、斜井井口的加固方式。斜井的上部井口主要分为露天和埋藏两种。在对斜 井井口进行加固时，要根据具体的施工条件来进行选择。若井口为露天型，就不 会有过高的边坡坡度，此时应根据周围岩石的稳定情况来进行加固处理。根据施 工现场条件及具体建筑

7、的需求，对尺寸进行具体的确定，通常，井口在周边都会 有35m的宽台池，在边坡处及边角处设置排水沟来确保地表水不会最终流入到斜 井的内部。对稍大的井口，在上部需要挖掘到一定程度，然后再根据周围岩石的 具体条件来选择加固方式或选择具体标准进行衬砌，确保稳定性。而对埋藏式的 井口，加固方式的选择应综合考虑地表上建筑物的具体情况，比如在调压井的上 部，采用混凝土结构，既可方便模板的搭建，同时也可为之后施工便利和安全打 下基础，从而确保施工稳定和安全；在对下部进行施工前，于斜井的顶部进行混 凝土的施工可有助于周围岩石的稳定性，从而能创造良好的安全性。5、施工安全。斜井施工难度较大、施工环境恶劣，而且在施

8、工过程中，不安 全因素较多，因此，保证施工安全，是斜井施工的难点和重点。斜井施工前，应 根据相关规范和实际要求，制定具体的施工安全技术措施。另外，对施工人员， 应进行安全技术交流交底工作，并加强安全技术培训，并按规定持证上岗。在施 工过程中，应严格执行作业动态挂牌制管理办法，作业时挂牌，下班时摘牌。三、施工注意事项1、爬罐法应用注意事项。其是在斜井开挖的基础上进行的，为保证斜井整体 施工质量，需要及时进行斜井衬砌。在实际施工中，需要结合实际需要采用适宜 的衬砌方法。若斜井的倾角大于42度，可应用爬罐法进行开挖。在应用过程中， 需保证平洞被贯穿。在施工过程中，要先在平洞上布设施工设备，然后依据设

9、计 方案进行设备位置的调整，爬罐可通过导轨进行移动。在掌子面开挖后，便可开 展钻孔爆破开挖。但在爆破后，会产生大量的石渣。在重力作用下自然下落，为 保证现场作业安全和进度，需及时将石渣清出场外，运送至弃渣场。根据工程斜 井断面的尺寸确定施工工艺。对面积较小的斜井断面，可应用倒扩法进行开挖施 工。另外，需注意钻爆施工应分层进行，及时将井内的溜渣清出。2、施工安全注意事项。首先，需进行斜井挖掘，安排专业施工人员进行施工 测算，确定爆破施工的各项参数，在进行爆破施工前，应对施工现场地质情况进 行检查，加强对爆破施工的效果与预裂爆破施工过程中的震动进行有效地检查， 需要根据岩土工程地质情况的含水量、节

10、理裂隙发育的特点。对预裂施工及缓坡 爆破施工的参数进行合理的设计，根据爆破施工现场的实际情况进行调节与优化， 这样便可控制施工中的爆破作业，也可减少爆破药量，还可减少爆破中产生的石 块数量。在爆破作业结束后，需及时进行场地清理。其次，需加强爆破施工机械的管 理。在进行爆破施工设备选择的过程中，必须进行严格的检查，并对设备的各项 功能进行严格检查，查看其是否能正常使用，保证机械设备的参数达到相应的规 定。在进行爆破施工前，应加强对起爆器材等设备进行严格检查，确认相关设备 达到施工参数后方可使用。施工前需保证炸药的质量，爆破炸药的质量存在问题、 过期或炸药出现受潮，都会导致炸药出现半爆破或不爆破的情况。在实际施工中， 斜井作业的施工人员必须做好安全防护工作，在施工前佩戴安全绳和安全帽，维 护自身生命安全。同时，施工人员也必须依据工程建设的要求进行操作。对于设 备操作人员，需事先进行职业技能考核，校核通过方可进场作业。斜井施工中应 用的输送小型车辆，需要配备双制动闸，而施工中应用的卷