第11章 引水压力管道系统施工-正稿

第11章引水压力管道系统施工—正稿

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计

第11章引水压力管道系统施工

11.1概述及施工要点

11.1.1概述

引水压力管道系统采用一管二机的布置方式，上水库进/出水口为岸边侧式，并设事故

闸门。输水系统主要建筑物包括：上水库进/出水口、上游输水主洞、钢筋混凝土岔管、

高压钢支管。上游输水主洞共有两条，主洞中心间距46m,洞径D=8.50m,洞轴线方位角

90°,由上平段、斜井段和下平段组成。上平段纵向底坡为8%；后接倾角为50。的斜井

段，中心高程由▽343.514m降至▽16.85m,垂直高差325.664m；上游输水主洞高压下平

段长度为193.865m,轴线高程▽16.85m。上游输水主洞后接两个对称“Y”型高压岔洞，

高压岔洞的分岔角度为30°,长度均为18.311m,斜锥收缩，顶收缩角为10.116°,底板

高程为VIS.6m。岔洞段末端经半径16.50m、角度为30°的平面弯道与钢衬高压上游输水

支洞相接，上游输水支洞与地下厂房正交。高压钢衬上游输水支洞总长度为108.734m,在

厂房上游侧27m处洞径由05.30m渐缩至*2.78m,后与球阀及蜗壳进口断面衔接。从上

水库进/出水口至厂房上游边墙上游输水管道总长度为1067.529m。

上平段、斜井段和下平段的开挖洞径均为D=9.50〜9.70m,混凝土衬砌厚度50cm,混凝

土衬砌后洞径均为D=8.50mD高压岔洞开挖后混凝土衬砌厚度80cm。

根据参考地质资料，引水发电系统布置于上水库易家冲至下水库杨桥电站一带，总体布

置方向近EW向。布置山体雄厚，岩性以二长花岗岩为主，局部分布花岗伟晶岩脉和石英

脉。弱风化及其以下花岗岩岩石较致密坚硬，岩石完整性较好，但布置区断裂构造较发

育。引水隧洞上平段上覆岩体厚大于50m,穿过上平段主要断层有F36、F8、F6等。斜井

段岩体完整性•般较好，但NW向断层F13斜穿斜井段，断层碎裂带最大宽度达2.0m,沿断

层岩体蚀变明显。下平段洞室围岩以二长花岗岩为主，-305-

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计主要有NWW向断层F55和规模较大的NNE向断层F15、F51穿过下平段，不利于洞室稳

定。

引水压力管道系统主要施工内容为：（1）1#、2#压力管道主洞上平段、上弯段开挖支

护、混凝土衬砌、灌浆施工；（2）1#、2#压力管道主洞斜井、下弯段开挖支护、混凝土

衬砌、灌浆施工；（3）1#、2#压力管道主洞下平段、岔管开挖支护、混凝土衬砌、灌浆

施工；（4）1#〜4#高压支管开挖支护、压力钢管制作安装、混凝土回填及灌浆施工等。

引水压力管道系统施工的主要工程量有：

平洞石方洞挖77123m3；

斜井石方洞挖69353m3；

喷碎3349m3；

锚杆13455根；

碎衬砌及回填28621m3；

固结灌浆35444m；

帷幕灌浆3168m；

化学灌浆3729m；

回填灌浆13211m2；

压力管道钢管制造与安装1627.72t；

钢筋制安1997t»

11.1.2施工特点

(1)工期紧。引水压力管道系统施工，自2005年5月开始施工，2007年2月10日必

须完成全部开挖支护施工，开挖总工期仅22个月；混凝土自2006年8月开始施工，到

2007年2月必须完成上库进出水口、上库事故闸门井的混凝土衬砌和灌浆施工，并完成闸

门及启闭机的安装，以满足上水库蓄水要求；1#、2#引水上平段、斜井、下平段、高压岔

洞、钢衬高压支洞的混凝土衬砌和灌浆、高压钢管制安等全部工作必须在2007年年底以

前完工，以满足2008年3月前完成4#、5#支洞封堵的要-306-

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计求。工期十分紧张。

(2)引水压力管道系统单条斜井井线总长约449.06加，所穿越的岩层围岩以112类为

主。斜井长度长，施工难度大，特别是导井开挖和扩挖，施工难度大及安全风险大，需选

择适合的施工方法、施工工艺，确保施工进度、保证成井质量和施工安全。

(3)压力管道系统与主副厂房、上水库进出水口、上水库大坝等施工项目相互关联，

必须合理安排、均衡施工。

(4)压力管道由4#施工支洞进入引水下平洞、岔管、高压支管施工作业面，洞室纵横

交错，必须合理布置通风、排水、供电系统和合理安排施工顺序，提高施工效率。

(5)需采取先小导洞开挖、及时锁口支护、预锚固等有效措施，采取合理的爆破设

计，控制交叉部位洞挖特别是岔管段的成型质量及围岩稳定，控制洞壁、底板开挖的成型

质量，减少对围岩的破坏。

（6）斜井开挖施工时应及时进行支护；在开挖支护、压力钢管安装、碎施工等各阶段

均需有效落实安全防护措施，确保施工安全。

（7）岔管是压力管道系统的重要部位，应进行控制爆破开挖，重点控制爆破对围岩的

破坏，施工时需进行相关的工艺试验，如爆破工艺试验、围岩松弛深度检测试验、爆破振

动检测试验等。开挖过程应及时进行施工监测，根据揭露出的地质情况，合理调整施工参

数。

11.2施工布置及支洞施工

11.2.1施工支洞布置

为满足引水系统上平洞、斜井的施工，在上水库山后上山顶公路旁设5#施工支洞（具体

位置详见第03.4节《施工支洞布置》及附图HMF/C14-03-04）。

为满足引水斜井段、下平段、岔管、高压支管的施工，在进厂交通洞的下游侧，从送风

洞延伸布置一条4#施工支洞（具体位置详见具体位置详见第03.4节《施工支洞布置》附

图HMF/C14-03-04）。

11.2.2施工通道-307-

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（1）引水系统上平段

从5#施工支洞，从EL385.0m高程掘进至1#、2#引水主洞上平段EL349.30m高程，作为

引水主洞上平段及斜井段的施工通道。

（2）下平段、岔管、高压支管段

利用已开挖好的进厂交通洞，先进行送风洞开挖施工，然后继续延伸开挖4#施工支洞，

进入引水主洞下平段，EL10.05m高程，作为引水支洞、岔管、引水主洞下平段及斜井的施

工道。从进厂交通洞，经送风洞、4#施工支洞进入斜井下部、下平段、岔管、高压支管段

的施工各作业面。11.2.3风、水、电系统布置

（1）施工供风

在5#施工支洞内布置4台移动式电动10m3空压机，为引水上平段、斜井施工供风；在

4#施工支洞内布置2台移动式电动10m3空压机，为引水主洞下平段、岔管、高压支管及

斜井反导井、斜井下部的施工供风。

风管用DN50钢管沿洞壁（用锚杆固定）接入主洞内，再用软管接至工作面附近。空压

机室设在变压器室附近。

(2)施工供电

引水主洞上平段、斜井作业面的施工用电，从5#施工支洞附近变压器室引接，提供斜井

导井和扩挖施工的动力及照明用电。井内用电，从配电系统接防水电缆入井，电缆沿井壁

固定敷设，工作面照明采用卤素灯投光照明；

压力管道斜井下弯段、下平段、岔管段、高压支管段的施工用电，从4#施工支洞内的供

电系统接入，洞内照明用电，工作面采用1000W卤素灯投光照明，沿线照明采用150W白

炽灯，间距6〜8m架空布置，架空高度不小于2.50m。动力用电采用防水电缆沿洞壁架空

固定接至配电柜，然后接至用电设备。

斜井反导井施工用电，从4#施工支洞供电系统接入，导井施工采用36V行灯照明。

(3)施工供水-308-

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从上库供水系统沿5#施工支洞用DN80钢管接至引水主洞上平段，上设分水头，斜井施

工从DN80钢管分水头，用D50N钢管接入井内，D50N钢管沿井壁用锚杆固定敷设，钢管随

竖井扩挖向下延伸，同时设置减压装置，确保施工正常供水；

斜井下平段、下弯段、岔管段、高压支管段的施工用水，从4#施工支洞内的供水系统用

DN100钢管接入各作业面。

11.2.4施工通风及排水

(1)施工通风

引水主洞上平段、斜井上部导井施工，采用压入式通风，在5#施工支洞洞口布置两台风

机，风机型号SD11-2X55KW、SD10-2X55KW,配-10机mm高强导风筒,接入引水主洞上

平段。

压力管道斜井反导井、斜井下弯段、下平段、岔管段、高压支管段的施工通风，采用混

合式通风系统，在进厂交通洞洞口从送风机房、从4#施工支洞向内延伸，用四通或三通管

引入各工作面。下平洞施工区进行强制通风，同时在洞内设置喷水降尘装置，以保证洞内

施工环境。

斜井和下平洞贯通后，由该压入式通风系统即与斜井形成通风循环。

(2)施工排水

引水主洞上平段施工，在1#引水主洞和2#引水主洞之间设一个临时集水井，施工废水

用移动式潜水泵抽至集水井，再利用离心式水泵沿5#施工支洞排水管排出洞外，经沉淀后

达标排放。

引水主洞下平段、岔管段、高压支管段及斜井反导井和扩挖施工，在4#施工支洞内设一

个集水井（排水泵站），各洞室工作面每隔30〜50米设临时集水井，通过排水沟汇集施

工废水至临时集水井，再用移动式潜水泵抽至4#施工支洞排水泵站，再利用离心式水泵沿

4#施工支洞排水管排出洞外的水处理系统。

11.2.5施工支洞施工

本工程引水压力管道系统工期紧，洞挖工作量大。为满足各洞室施工需要，根据上游输

水系统工程结构的布置情况，为了满足工程施工的-309-

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计需要，布置设计4#、5#2条施工支洞。

（一）4#施工支洞

（1）布置设计

4#施工支洞位于进厂交通洞左侧，由送风洞进入，在桩号厂左0+230.633m处分岔起

点，全长374.58m。起点高程EL15.50m,终点高程EL13.60m,支洞纵坡为0.578%。4#施

工支洞是为斜井、下平段、岔管、高压支管的开挖、钢管安装等施工提供施工通道，考虑

到钢管运输要求，4#施工支洞断面尺寸为7.0mX6.5m（宽X高）的城门洞型。考虑到1#高

压支管钢管安装，需符4#施工支洞端头向前延伸2.5m。

（2）施工方法

洞室开挖采用两臂台车钻孔，大孔径（＜1）102mm）空孔直孔掏槽的型式，全断面掘进，

一次成型，周边孔间距50〜60cm,装。25mm药卷光面爆破。用3m3侧翻装载机装15T自

卸汽车出硝，PC220反铲清底。锚杆由锚杆台车钻孔、注浆。喷碎用喷锚台车喷射，6m3

搅拌车供料。3#、4#、5#施工支洞爆破设计典型附图HMF/C14T1-01。

（3）施工强度

根据施工支洞的断面结构尺寸和施工机械设备的工作能力以及施工条件，确定各施工支

洞的施工强度。各施工支洞开挖循环时间、施工强度见表11.2.1。

（二）5#施工支洞

（1）布置设计

5#施工支洞洞口布置在土库山后上山顶公路旁，起点高程385.00m,终点高程

348.52m,支洞长度为465.19m,是为上平洞、斜井、闸门井施工提供施工通道。5#施工支

洞断面尺寸为7.0mX6.5m（宽X高）的城门洞型。

为了加快施工进度，各施工支洞中部在岩石地质条件较好位置设置避车洞,避车洞尺寸

为：10mX4mX5mo

(2)施工方法-310-

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洞室开挖采用手风钻钻孔爆破，先开挖4mx4m的导洞，再扩挖跟进。钻孔孔径

<t>45mm,孔深导洞2.5m,扩挖3m,导洞用空孔直孔掏槽的型式，周边孔间距50~60cm,

装。25mm药卷光面爆破。用3m3侧翻装载机装15T自卸汽车出砧，PC220反铲清底。锚杆

由手风钻钻孔、注浆器注浆。喷射碎用佐喷射机喷射，6m3搅拌车供料。

4#、5#施工支洞布置设计参数及工程量见表11.2.2。

各施工支洞开挖循环时间表

表11.2.1

支

洞装药安全

工序测量钻孔排烟出渣清面

名爆破处理

称

时间

1.03.01.51.01.02.00.5

4#(h)

循环进尺2.3m,每天2.1个循环，最高月进145m,平均月1

时间

1.01.01.51.01.02.00.5

5#(h)

循环进尺2.3m,每天2个循环，最高月进138m,平均月进

施工支洞设计参数及工程量表

表11.2.2

断面支洞平均

施工断面起/止高程洞挖量混

面积长度坡度

支洞尺寸(■)(■)(万一)(7

(■1)(1)(%)

4*施1.15.5

7.0X6.511.41374.580.511.660

支洞13.6

5*施1.385.0

7.0X6.511.41465.198.02.050

支洞318.5

11.3施工程序

11.3.1施工程序

根据本标各施工项目的相互关系、施工特点，通过分析标书，结合施工进度要求，引水

压力管道系统按下列程序组织施工：

-311-

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(1)工程进点后，首先进行5#施工支洞、送风洞和4#施工支洞的开挖支护施工；

(2)1#、2#引水主洞上平段、上弯段开挖支护施工；1#、2#引水主洞下平段、下弯段

开挖支护施工；

(3)引水压力管道1#、2#高压岔洞及1#〜4#钢衬高压支管开挖支护施工；

(4)1#、2#引水主洞斜井下部反导井爬罐开挖施工；1#、2#引水主洞斜井上部反井钻

导井施工；

(5)1#、2#斜井扩挖及支护施工；

(6)1#、2#引水主洞斜井混凝土衬砌施工、灌浆施工；1#、2#引水主洞上平段混凝土

衬砌施工、灌浆施工；

(7)1#〜4#高压支管压力钢管安装、回填混凝土施工；

(8)1#、2#高压岔洞及1#、2#下平洞混凝土衬砌施工;

(9)1#〜4#钢衬高压支管、1#、2#下平洞施工灌浆施工；

(10)5#、4#施工支洞封堵。

-312-

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计11.3.2施工程序框图如下：

上游输水系统施工程序-313-

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计11.3.3施工安排的思路：

根据招标文件要求，2007年2月底上下水库进出水口闸门安装完成，具备蓄水条件；

2008年3月底所有需要封堵的施工支洞封堵及灌浆完成，具备输水系统充水调试条件。

上游输水系统的上平段、斜井的主要施工通道为5#施工支洞。由于上游输水系统的上平

段、斜井施工工作量大，工序多，难度大，安全风险大，在2007年2月底以前全部完成

难度很大，考虑到5#施工支洞洞口高程为▽385m,已超过上水库的死水位▽376.50m高

程，而且上水库的水源很少蓄水速度非常慢，本工程蓄水主要应靠下水库为主。因此上游

输水系统上平段、斜井施工安排的思路是：把5#施工支洞的封堵时间安排在2007年12

月〜2008年3月期间，使上游输水系统上平段、斜井在2007年全年都能施工，以确保上

游输水系统上平段、斜井施工有充裕的时间，从而保证施工的安全和质量。为此，需修建

一条从上水库库岸至5#施工支洞洞口的施工道路，保证5#施工支洞在上水库蓄水后能正

常使用。

11.4上平段、下平段、高压岔洞及高压钢衬上游输水支洞开挖施工

11.4.1上平段、下平段开挖施工

(-)上平段开挖施工

(1)施工通道：从5#施工支洞进入工作面。

(2)施工次序：先进行1#上平段开挖支护施工，然后2#上平段开挖支护施工跟进，相

邻两个洞室开挖掌子面间隔30米以上。

(3)主要施工方法：采用手风钻钻孔爆破施工，先开挖41nx4m的导洞，然后进行扩

挖，周边光面爆破。(爆破设计详见附图HMF/C14T1-04)。出砧采用3m3侧翻装载机装

渣，配15T自卸车外运，经5#施工支洞至指定堆磴区。同时配0.8m3液压反铲挖掘机进行

清底。由于上平段为圆形断面，为便于机械出磁和提高机械效率，便于机械行走，平洞底

部铺硝形成路面，最后再用0.8m3反铲挖掘机清磴。

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上平段开挖施工程序、施工方法详见《引水上平洞施工程序示意图》(HMF/C14-11-

02)。

(4)施工组织及进度安排1)施工强度

上平段为圆形段，其施工强度，按每个循环平均进尺2.7m左右计，平均月进尺85〜

105m。圆形段开挖作业循环时间见表11.2.3o

上平段圆形断面开挖作业循环时间表

表11.2.3

装药安全

工序测量钻孔排烟出渣清面其4

爆破处理

时间

1.06.02.51.01.01.00.52.

(h)

循环进尺2.7m,每天1.3个循环，最高月进尺105m,平均月进尺8

2)施工进度

根据爆破设计和施工强度，确定上平洞开挖历时92天，施工时间从2005年11月1

日〜2006年1月31日。

(-)下平段开挖施工

(1)施工通道：下平段开挖施工从进厂交通洞、经送风洞、4#施工支洞进入工作面。

(2)施工次序：首先进行1#下平段开挖支护施工，2#下平段开挖支护施工跟进，两个

开挖掌子面间隔30m以上。

(3)主要施工方法：采用三臂台车钻孔爆破施工，全断面掘进，周边光面爆破。平洞

全断面掘进时，采用大直径中空孔((H02min)平行直眼掏槽方式，掏槽孔孔径4)48mm,

深5.0m,周边光面爆破控制成型。崩落孔及周边孔孔径曲48mm,孔深4.80m,采用非电毫

秒雷管延时起爆网络，每日1.00个循环，每爆破循环进尺4.0m。(详见附爆破设计图

HMF/C14T1-05与下平段圆形断面开挖作业循环时间表11.2.4)。

出磴采用3m3侧翻装载机装渣，配15T自卸车外运，经4#施工支洞、送风洞、进厂交通

洞运至指定堆硝区。同时配0.8m3液压反铲挖掘机进-315-

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行清底。由于上平段为圆形断面，为便于机械出庭和提高机械效率，便于机械行走，平

洞底部铺碓形成路面，最后再用0.8m3反铲挖掘机清旖。

下平段开挖施工程序、施工方法详见附图《下平洞、岔管高压支管施工程序图》

(IIMF/C14-11-03)。

当平洞开挖穿过IV2、V1类围岩区等不良地质段时，采用浅钻孔、弱爆破、多循环、及

时支护的方法施工，必要时采用导洞法、管棚法、钢支撑法、超前支护法等方法施工，同

时加强围岩变形的施工监测、检查和巡视。确保施工安全。

(4)施工组织及进度安排

下平段为圆形断面，根据爆破设计，平均月进尺100m,其开挖作业循环时间见表

11.2.4。

下平段圆形断面开挖作业循环时间表

表11.2.4

装药安全

工序测量钻孔排烟出渣清面

厚破处理

时间

1.06.02.01.01.05.00.5

(h)

循环进尺4.0m,每天1.0个循环，最高月进尺120m,平均月进

下平段开挖支护历时71天，施工时间从2005年10月1日至

!

工种测量1：记工炮1.司机电工空压机工水泵1.

人数830832866

2005年12月20日。

(三)投入的设备和劳动力(1)上、下平段开挖的主要劳动力

上、下平段开挖主要劳动力表

表11.2.5

(2)下平段开挖的主要机械设备-316-

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上、下平段开挖主要机械设备表

表11.2.6

序号机械设备名称规格型号单位

1凿岩台车Boomer353E>BoomerH178A

ZA

2液压反铲CAT320口

3装载机WA380台

4自卸汽车15t台

5锚杆台车ROBOLT330-50C□

A

6喷混凝土台车Spraymec9150WP口

11.4.2高压岔洞、高压钢衬上游输水支洞开挖施工

(-)高压岔洞开挖施工

引水高压岔洞结构复杂，承受高压水头的内水压力，是地下洞室极其重要的部位，因此

如何保证洞室的开挖质量，是工程施工中极为重要的工作。根据本工程的结构布置特点和

地质条件，高压岔洞开挖从下平洞、主管向支管方向掘进。具体施工方案如下：

(1)施工通道：从进厂交通洞、经送风洞、4#施工支洞、下平段进入高压岔洞、高压

钢衬上游输水支洞施工工作面。

(2)施工次序：先进行1#高压岔洞开挖支护施工，然后进行2#高压岔洞开挖支护施

工。

（3）施工方法：高压岔洞段开挖，采用手风钻钻孔，人工装药，先中导洞后扩挖，短

进尺，小药量、弱爆破的方式施工。中导洞超前10m左右，由于岔管断面较大，扩挖分二

层进行，跟进及时支护。周边预留保护层光面爆破，严格控制爆破对附近围岩的振动影

响。在岔管上下游15m范围内及岔管段的开挖，预留的保护层厚度不小于1.0m,保护层开

挖，周边光面爆破孔加密至40cm左右，根据爆破效果及时调整钻爆参数，确保岔管段围

岩完整和无松动现象。

为保证高压岔洞成型及高压岔洞围岩稳定，中导洞尺寸在满足预留保护层要求的原则

下，尽可能达到装载机铲运石磴要求，以提高效率，导洞初定为宽4.0m,高4.0m,施工

期严密监测已开挖边墙的围岩稳定情况，确保安全和质量。

-317-

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高压岔洞段石渣，用3.0m3装载机配15T自卸车经4#施工支洞外运至指定堆硝区。

高压岔洞中导洞采用两臂台车钻孔爆破，采用中空孔（676mm）平行直孔掏槽，掏槽孔

孔径（I）48mm,孔深1.80m,崩落孔孔径648mm,孔深1.80m,非电毫秒雷管延时起爆网

络，扩挖钻孔装药用自制移动式工作平台，每日2个循环，单循环进尺按1.5m控制，弯

管段单循环进尺按1.0m控制。（详见附爆破设计图HMF/C14-11-06）o

如有地下水活动较大的地段，如穿过W2类围岩开挖区，采取超前勘探措施判明地下水

的活动状况和地质情况后，采取排、堵、截、引的综合治理措施。

（4）施工组织及进度安排1）施工强度

引水岔管开挖为渐变圆形结构，开挖要求质量很高，根据爆破设计要求和施工条件，确

定岔管开挖作业循环时间及施工强度见表11.2.7。

引水岔管开挖作业循环时间表

表11.2.7

项装药安全支

工序测量钻孔排烟出渣

目爆破处理护

时间（h）0.54.01.01.50.53.0

导洞

循环进尺1.5m,每天2.0个循环

时间（h）1.06.02.01.51.04.02.0

扩挖

循环进尺1.01.5m,每天1.23个循环，最高月进尺55m,平均

2）施工进度

在下平段开挖完成后进行岔管开挖，首先进行1#岔管开挖，完成后进行2#岔管开挖。

具体安排：1#岔管开挖时间从2005年12月11日至2006年1月10日；2#岔管开挖时间

从2006年1月11日至2006年2月10日，总历时36天。

（5）投入的设备和劳动力1）主要劳动力-318-

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岔管开挖所需的主要劳动力见表1L2.8。

引水岔管开挖主要劳动力表

表11.2.8

工种开挖工"J机!1他测量炮工

人数301618414

2）主要机械设备表

引水岔管开挖主要机械设备表

表11.2.9

序号设备名称型号单位

1两臂台车B00MER352

2手风钻YT-26台

3装载机WA380

4液压反铲EX200

5自卸汽车15t台

A

6锚杆台车ROBOLT330-50C口

LA

i喷混凝土车Spraymec9150WP口

(-)高压钢衬上游输水支洞开挖施工

1#、2#引水主洞经1#、2#高压岔洞后，分成4条高压钢衬上游输水支洞，高压钢衬上游

输水支洞总长度为108.734m,在厂房上游侧27nl处洞径由5.30m渐缩至小2.78m,后与

球阀及蜗壳进口断面衔接。

(1)施工通道：从进厂交通洞、经送风洞、4#施工支洞、下平段、高压岔洞、进入高

压钢衬上游输水支洞施工工作面。

(2)施工次序：4条高压钢衬上游输水支洞开挖施工必须错开，按2#、4#及1#、3#的

顺序间隔开挖，相邻2条高压钢衬上游输水支洞开挖的两个开挖掌子面必须间隔30m以

上。

(3)施工方法：采用手风钻钻孔爆破施工，先开挖3mx3.5m的导洞，然后进行扩挖，

周边光面爆破。出喳采用3m3侧翻装载机装渣，配15T自卸车外运，经高压岔洞、下平

段、4#施工支洞、送风洞、进厂交通洞至指定堆碓区。同时配0.8m3液压反铲挖掘机进行

清底。由于高压钢衬上游输水支洞为圆形断面，为便于机械出硝和提高机械效率，便于一

319-

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计

机械行走，平洞底部铺硝形成路面，最后再用0.8m3反铲挖掘机清磴。

交叉段一个洞室的开挖支护完成后方可开挖另一洞室。开挖后及时进行支护施工。

(4)施工组织及进度安排1)施工强度

依据爆破设计和施工条件，高压支管开挖作业循环时间见表11.2.10。

高压支管开挖作业循环时间表

表11.2.10

装药安全

工序测量钻孔排烟出渣清面

爆破处理

时间

1.04.02.01.50.54.51.0

（h）

循环进尺2..7m,每天1.04个循环，最高月进84m,平均月进尺7

工种测量工钻工达1司机其他

人数41881410

2）施工进度

引水岔管开挖结束后，先进行2#、4#支管开挖，而后进行1#、3#支管开挖。考虑其施

工强度、施工条件等因素，确定高压支管开挖历时73天，具体施工安排在2006年1月11

日至2006年4月25日。

（5）投入的设备和劳动力1）主要劳动力见表11.2.11。

高压支管开挖主要劳动力表

表11.2.11

2）主要机械设备见表11.2.12-320-

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高压支管开挖主要机械设备表

表11.2.12

序号机械设备名称规格型号单位

1手风钻YT-26台

2液压反铲EX200台

八

3装载机WA380口

4自卸汽车10t台

5喷混凝土车ROBOLT330-50C口

6锚杆台车Spraymec9150WPfl

11.4.3支护施工

在岔管和高压支管的开挖过程中，锚喷支护迅速跟上，并在工作面三次循环时间内完成

一次锚杆的支护。依据施工详图或现场围岩状况，必要时采取挂网喷混凝土或喷钢钎维混

凝土等联合支护施工，并且可按监理人的指示，增设预应力随机锚杆，保证岔管围岩稳

定。

为防止附近开挖的岔管洞室及其它建筑物受到振动而损坏，施工时做好必要的爆破震动

测试工作，依据施工详图等埋设监测仪器并观测，把岔管开挖安全爆破质点振动速度控制

在50mm/s范围内。

洞挖时密切注意围岩的地质条件变化，以及地下水的渗漏等情况，据此调整和评价爆破

参数，施工工序，支护型式等，用以指导施工达到准确、迅速、无误。

根据地下洞室爆破要求，两条岔管开挖须错开施工，其错距必须大于20m,并不得同时

放炮。

开挖施工本着不欠挖、尽量减少超挖的原则，严格控制超挖量，对局部欠挖部位采用高

效无声破碎剂进行处理。

11.5斜井开挖支护施工（含上、下弯段）

本工程引水主洞斜井线总长约449.06m（含上、下弯段），所穿越的岩层围岩以H2类

为主。斜井长度长，工期紧，施工难度大，特别是导井开挖和扩挖，施工难度大及安全风

险大，需选择适合的施工方法、施工工艺，确保施工进度、保证成井质量和施工安全。

11.5.1主要施工方案-321-

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计

（1）导井施工

本工程引水主洞斜井开挖段总长421m,直线长度约为392m。下部230m左右采用阿里马

克爬罐进行反导井开挖，导井尺寸2.5mX2.7m；上部191m左右采用反井钻钻直径

D=140cm的导井。爬罐施工的反导井和反井钻钻成的导井布置在斜井中心的位置。

本工程拟配置一台阿里马克爬罐进行反导井开挖，1#斜井导井开挖结束后立即将阿里马

克爬罐转移到2#斜井反导井开挖。

（2）扩挖施工

扩挖施工，采用自制扩挖台车，自上而下，用手风钻钻爆扩挖，人工清砧，从下平洞出

砧。利用扩挖台车进行斜井支护施工，扩挖一段支护一段。

11.5.2导井开挖施工

（-）反导井开挖

我局在桐柏抽水蓄能电站尾水斜井开挖施工中，采用阿里马克爬罐进行反导井施工，积

累了使用阿里马克爬罐进行斜井反导井施工的经验。阿里马克爬罐反导井施工工艺流程

如下：

-322-

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计（1）施工布置

供风、供水、供电：斜井反导井开挖所需风、水、电均由下平洞已形成系统接引，通过

阿里玛克爬罐轨道所含的管路供至作业面。

通风：采用空压机供风，通过阿里玛克爬罐轨道所含的管路，向工作业面吹风，烟尘排

至下平洞后，由下平洞排风系统排出洞外。

排水：施工排水系统利用下平洞开挖时L2形成的排水系统。

（2）爬罐安装：

-323-

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计

①爬罐平台：在下平洞搭设爬罐平台，平台由洞顶拱锚杆悬吊加固，锚杆采用①22钢

筋，间距5.0m、排距1.0m,锚入岩体3.0m,平台距顶拱约3m,宽5.5m,长约20.0m。

②轨道安装：安装高程距洞顶约30cm,先在井口处安装弧形轨道，继而向两端延伸。轨

道采用膨胀螺栓固定在岩壁上。

③爬罐安装：爬罐安装在搭设好的平台和轨道上进行，安装严格按说明书操作，安装结

束经调试运行投入施工。

(3)反导井开挖施工

①先导井开挖：爬罐轨道安装前，先在反导井井口开挖先导井，使爬罐能进入斜井段，

保证反导井正常施工。先导井采用手风估或多臂估钻孔开挖，开挖深度为4〜5m,断面尺

寸同反导井。

②钻孔爆破：爆破造孔用7655气腿钻在爬罐上进行，采用4#抗水岩石销钱炸药、非电

雷管引爆。爆破参数初步拟定为孔深1.8m,孔径。48nm1,循环进尺1.5m,具体爆破参数

在施工时根据岩石及施工情况进行调整。(详见附图HMF/C14T1-08)。

③出渣：反导井开挖石渣顺导井溜至下平洞，由WA380装载机装入15T自卸车运至渣

场。为便于反导井出渣及斜井扩挖出渣，需在下弯段进行局部超挖，超挖位置范围，初步

估算为2601n3/条。

(-)上部导井反井钻施工

(1)施工工艺流程-324-

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计

(2)导井施工

①准备工作：在上平段EL337.5m高程上布置反井钻作业平台，平面尺寸约为

10.0mX6.0m,用于布置钻机的主要辅助设备；钻机佐基础的尺寸要求为

5.0mX2.2mX1.0m;开挖12m3泥浆循环池和冷却水池；架设钻机专用供电线路，设置

380V配电系统；铺设钻机D50专用供水管路，要求供水量不小于15〜20m3/h；在钻机、

配电柜、泥浆泵、循环池等位置分别设置经防水保护的500w卤素灯投光照明。

②导井施工：压力管道斜井上部约191米的导井采用反导井钻施工，(详见附图

I1MF/C14-11-09)导井布置于斜井中心线上。导井施工分两部分，首先用LM300型反井钻

自EL337.54高程自上而下钻导孔，导孔直径©244mm。然后，由下平洞进入，通过阿里马

克爬罐开挖的斜井下部反导井，拆下导孔钻头，换接力140cm扩孔钻头，用LM300型反井

钻自下而上扩孔，完成导井施工。

反井钻机为连续作'也，为保证夜间施工，在钻机、开关柜、泥浆泵、

上平段开挖支护施I：

反井钻机位基础、泥浆循环池、冷却水池形成

-325-

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计循环池等位置分别设置不小于200W的照明灯，并作防水保护。使反井钻机施工达到技

术指标。

根据工程情况，竖井技术参数控制指标为：钻孔直径1.40m,钻孔偏斜率不大于0.8%。

③质量保证措施

1）孔径保证

选用的扩孔钻头为标准61.40m钻头。

2）偏斜控制

钻井偏斜就是反井钻施工的技术关键，为此，采取以下措施：

a、施工设备

选用经检修完好的反井钵机和泥浆泵，保证其性能良好。

b、钻机安装定位

钻机安装牢固，定位准确，混凝土浇筑密实。

c^合理布置钻具

选用螺旋、直条等多种镶齿稳定钻杆和硬岩导孔钻头，并根据地质条件合理布置。

d、正确选择钻进参数

钻进参数主要是根据地质条件和不同的钻进位置选择不同的钻压、转速和确定相应的钻

进速度，并根据实际钻进过程进行相应的调整。

e、精心操作

挑选有多年实践经验的操作人员，按照施工组织设计和反井钻机操作规程进行操作，及

时发现和处理钻进中的问题和事故。

3处理复杂地层

断层部分对钻孔精度有直接的影响，必须在钻进过程中给予足够的重视，处理好导孔估

头进入断层、出断层以及灌浆后的重复钻进工作。

④扩孔钻进

扩孔开孔，当扩孔钻头接好后，慢速上提钻具。直到滚刀开始接触-326-

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计岩石，然后停止上提，用最低转速（59rpm）旋转，并慢慢给进、保证钻头滚刀不受过大

的冲击而破坏，给进一些停下，等刀齿把凸出的岩石破碎掉，再继续给进。开始扩孔时，

下边要有人观察，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。

⑤完孔

当钻头始至距基础2.5m时、要降低钻压慢速钻进，并且要认真观察基础周围是否有异

常现象，如果有，要及时采取措施处理。慢慢的扩孔，直至钻头露出地面

⑥反井钻机拆除

将扩孔钻头卡固在钢轨上、拆掉钻机的前后斜拉杆和各种油管，将主机车从钻架上拆

掉，将钻架主机车和一些辅助设备拆下。将扩孔钻头吊装牢，将轨道拆掉，将钻头提出孔

外，运到井上；然后将操作车吊上来，再将泵车、油箱冷却器拆下，分别运到出。全部钻

孔工作结束。

⑦复杂地层处理

根据反井钻机①244mm导孔所揭露的地层，对复杂地层，根据情况决定是否需要进行处

理。

11.5.3斜井扩挖施工

斜井扩挖，由上至下进行，在扩挖施工中为混凝土施工作必要的准备。扩挖按深度不同

分两种施工方法，在扩挖30m范围内，由于作业面距井口距离较短，不能满足扩挖台车运

行系统运行范围，故采用岩壁爬梯作为施工人员的交通及材料、工具的运输，当扩挖深度

大于30m以后采用扩挖台车施工，其施工工艺流程为：

-327-

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计

深度0—30m工序循环深度大于30m工序循环

扩挖台车就位

(1)施工布置

①供风、供水：扩挖所需风、水管线均从上平洞形成系统接引布置，在扩挖台车的两轨

之间分别采用巾100mm和450mm钢管供应斜井扩挖及后期混凝土滑模的用风和用水，

风、水管线随扩挖跟进，用锚筋固定在岩壁上，作业面前30m为橡胶管，以便在放炮时随

扩挖台车一起撤离作'也面。

②供电：动力线、照明线和通讯线布置在井壁高处。在井筒内每201n设一盏220V白炽

灯，在扩挖台车上安放一台BJZ行灯变压器，台车上使用电压36V的安全照明。另外，台

车上布置一台单相电焊机。

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计

③通风：由于导井已贯通，整个地下洞室已形成自然通风的环路，因此扩挖通风为自然

通风。特殊情况启动下平洞通风系统加快洞内空气流动速度。

④排水：扩挖施工排水由下平洞排水系统进行。

（2）运输、交通及扩挖台车运行系统

①井口平台：为方便运料/乘人车在井口弯段处的装料及人员的上、下车，在井口布设

型钢制作的施工平台，在平台下方超挖一定空间用以安放牵引扩挖平台车卷扬机。

②扩挖台车及运行系统

扩挖台车初步设为三层操作平台（施工时做专项设计），给在作业面上的钻孔、装药、锚

杆施工和喷混凝土等工作提供了宽敞、安全又实用的工作场地。扩挖台车由2台10t卷扬

牵引，台车轨道用两根20号槽钢焊接而成，由锚杆作支撑，开挖•段跟进铺设一段。在

铺设轨道的同时做混凝土滑模体轨道锚杆施工具体见附图《斜井扩挖井口平台及卷扬机布

置图》（HMF/C14-11-10）„

③运输与交通系统

扩挖深度在30m以内时斜井施工以爬梯为施工人员的交通手段，由人工进行材料、机具

的运输，深度超过30m以后，设一台载人/送料小车（人、货不同载）与扩挖台车共用同

一轨道，载人送料小车用一台8t卷扬机牵引。在已扩挖的底拱按要求布设钢筋爬梯，以

防止意外停电等情况下，供施工人员的交通。

（3）开挖方法：

由于本斜井井径较大，而爬罐可开挖的导井面积相对斜井断面偏小，斜井的倾角为

50°,根据桐柏电站斜井扩挖的经验，经分析及测算，采用浅孔梯段、多循环微差爆破，

控制石渣粒径防止堵井，使爆破石渣顺利通过导井溜至下平洞。

扩挖施工方法详见《斜井扩挖方法示意图》（HMF/C14T1T1）。

（4）上、下弯段开挖分两部分进行，上弯段▽336.1m高程以上，-329-

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计下弯段▽23.9m高程以下，部分在上、下平段开挖时进行，开挖方法与上、下平段开挖

相