山西輸水系統(tǒng)大坡度超長斜井開挖技術(shù)

輸水系統(tǒng)大坡度超長斜井開挖技術(shù)研究編輯：xx委托單位：xx承建單位：xx

經(jīng)過兩年多時(shí)間，20余名技術(shù)及科研人員的一致努力，“輸水系統(tǒng)大坡度超長斜井開挖技術(shù)研究”在xx抽水蓄能電站取得豐碩成果。在大坡度超長斜井開挖技術(shù)攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目已經(jīng)結(jié)束并取得成功。

xx抽水蓄能電站引水系統(tǒng)上斜井斜段長515.474m，上下為弧段各20m，傾斜坡面為560角。為了便于施工，將上斜井分為兩段，上段導(dǎo)井為反井施工，長度135m，下段導(dǎo)井為爬罐施工382m，目前上下導(dǎo)井已施工結(jié)束。xx抽水蓄能電站引水系統(tǒng)斜井爬罐導(dǎo)井施工創(chuàng)造了單條382m的目前國內(nèi)最高施工紀(jì)錄，開挖進(jìn)度82m/月也處于全國領(lǐng)先水平，比計(jì)劃工期提前一個(gè)月。與此同時(shí)試制成功了低成本點(diǎn)火起爆裝置。在反井鉆斜井施工研究項(xiàng)目上，我局克服了鉆機(jī)本身設(shè)計(jì)制造上的缺陷造成的影響，創(chuàng)造了斜井施工135m貫通偏差4.4‰的目前國內(nèi)最好水平。（反井鉆設(shè)計(jì)控制偏差千分之十五）在測量領(lǐng)域形成了一套成熟爬罐斜井施工導(dǎo)向控制與反井鉆導(dǎo)孔鉆進(jìn)過程偏斜測量手段。在此兩項(xiàng)控制測量方面取得了非常好的成果，為爬罐和反井鉆施工創(chuàng)造了非常便捷的測控方法。在爬罐382m的導(dǎo)井施工中遇到的不良地質(zhì)處理和反井鉆過不良地質(zhì)段方面的探索研究方面亦取得重要成果，可以為今后反井鉆與爬罐施工提供可借鑒的處理技術(shù)方法。山西xx抽水蓄能電站引水系統(tǒng)土建及鋼管制安工程標(biāo)，總標(biāo)價(jià)1.4億元。該工程的輸水系統(tǒng)采用一管兩機(jī)布置，系統(tǒng)有二條輸水隧洞，單線最長1859.28m（包括尾水洞），開挖高差90.3m，正常發(fā)電水頭640m，最高發(fā)電水頭694.5m，最低發(fā)電水頭620m，引水1#洞和2#洞分別為1448.33m和1431.18m，單線引水斜洞長756.59m,其中上斜段515.474m，坡度56度，下斜段241.9m，坡度60度，最大洞徑5.9m，最小洞徑4.82m，馬蹄形布置。該電站輸水系統(tǒng)斜井的坡度和長度，電站發(fā)電的壓力水頭均是國內(nèi)第一，其發(fā)電壓力水頭還位居世界第二，其鋼襯的HD值位居亞洲第二。工程概況電阻起爆法示意圖爬罐安裝及施工培訓(xùn)爬罐設(shè)備到場驗(yàn)收開箱驗(yàn)貨核對到貨清單爬罐到貨驗(yàn)收膨脹錨桿起吊主機(jī)爬罐安裝前準(zhǔn)備軌道端頭處理現(xiàn)場指導(dǎo)軌道端頭處理目的：使軌道端頭接合部連接緊密，防止水、氣損失。爬罐安裝裝前準(zhǔn)備備軌道連接接軌道吊裝裝弧段軌道道安裝是是爬罐軌軌道安裝裝的關(guān)鍵鍵和難點(diǎn)點(diǎn).圖中為我我局員工工在廠家家專家指指導(dǎo)下進(jìn)進(jìn)行彎軌軌段的拼拼裝.爬罐軌道道安裝固定軌道道軌道墊塊塊安裝爬罐安裝裝前準(zhǔn)備備運(yùn)行系統(tǒng)統(tǒng)起吊運(yùn)行系統(tǒng)統(tǒng)安裝爬罐主機(jī)機(jī)安裝組裝完成成的爬罐罐組裝完成成的爬罐罐試運(yùn)行行上圖：爬爬罐風(fēng)水水管路系系統(tǒng)下圖：供供風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)下圖：通通訊電話話上圖：報(bào)報(bào)警指示示燈爬罐供水水泵爬罐在施施工中：：圖為施施工人員員從施工工平臺下下到安全全罐內(nèi)爬罐在施施工中：：圖為施施工人員員在爬罐罐內(nèi)罐內(nèi)內(nèi)下圖：延延伸的軌軌道及激激光光靶靶上圖：綠綠色點(diǎn)為為激光光光點(diǎn)長斜井施施工中的的導(dǎo)向控控制也是是制約施施工進(jìn)度度的難題題之一。。采用激激光指向向儀是通通常的斜斜井導(dǎo)向向控制方方法，但但受激光光指向系系統(tǒng)能力力及斜井井中的煙煙塵霧氣氣影響，，指向能能力受到到限制，，指向儀儀難以發(fā)發(fā)揮應(yīng)有有作用，，會直接接影響工工程進(jìn)展展。在xx輸水系統(tǒng)統(tǒng)導(dǎo)井開開挖中也也遇到了了樣的技技術(shù)難題題。我局局采用的的激光指指向儀（（YHJ800A型號：））在正常常情況下下一般可可達(dá)到有有效距離離800m，但在斜斜井中各各種不利利因素（（霧氣、、煙塵））影響下下，有效效射程一一般只能能達(dá)到200m，200m后光斑很很弱，嚴(yán)嚴(yán)重影響響導(dǎo)向能能力。經(jīng)經(jīng)過一一個(gè)階段段的試驗(yàn)驗(yàn)，采取取增加通通風(fēng)排煙煙設(shè)施，，盡量減減小激光光束的能能量損失失，斜井井導(dǎo)向控控制的難難題就得得到了很很好的解解決。激光導(dǎo)向向問題左圖：紅紅源激光光光束擴(kuò)擴(kuò)散情況況右圖：紅紅源激光光光束擴(kuò)擴(kuò)散情況況下圖為激激光器外外罩上圖為綠綠源激光光光束國產(chǎn)激光光器左圖：水水平運(yùn)行行狀態(tài)的的爬罐爬罐運(yùn)行行狀態(tài)照照片.2左圖：爬爬罐導(dǎo)井井施工鉆鉆孔作業(yè)業(yè)右圖：激激光光點(diǎn)點(diǎn)在作業(yè)業(yè)面投影影采用特殊殊加工的的膨脹錨錨桿固定定軌道在爬罐導(dǎo)導(dǎo)井施工工中遇到到了長達(dá)達(dá)10多米的破破碎帶，，由于巖巖石破碎碎且夾泥泥，爬罐罐導(dǎo)軌固固定存在在問題，，爬罐廠廠家提供供的膨脹脹錨桿最最長只有有1.2m，由于錨錨固長度度不夠，，無法穿穿越巖石石破碎層層（經(jīng)鉆鉆探發(fā)現(xiàn)現(xiàn)破碎帶帶厚度距距開挖面面1.6m），由于于斜井導(dǎo)導(dǎo)井的開開挖段面面為2.4××2.4m，長鉆桿桿在導(dǎo)井井內(nèi)無法法一次完完成深于于2m的鉆孔。。攻關(guān)小小組經(jīng)過過仔細(xì)研研究決定定，還是是采用膨膨脹錨桿桿，錨桿桿加長到到2m，錨桿孔孔采取長長短鉆桿桿結(jié)合，，一個(gè)鉆鉆孔兩次次成型的的施工方方法，先先用段鉆鉆桿施工工，在用用長鉆桿桿可以確確保在導(dǎo)導(dǎo)井有限限的空間間內(nèi)進(jìn)行行鉆孔作作業(yè)，鉆鉆孔深度度（側(cè)向向）可達(dá)達(dá)2.2m，解決了了鉆孔問問題。膨膨脹錨桿桿在國內(nèi)內(nèi)找廠家家加工，，使爬罐罐順利穿穿越不良良地質(zhì)段段。爬罐貫通通處爬罐導(dǎo)井井施工紀(jì)紀(jì)錄：382m國內(nèi)輸水水系統(tǒng)爬爬罐導(dǎo)井井施工長長度對比比圖序號工程名稱爬罐施工進(jìn)尺斜井角度備注1xx抽水蓄能電站382m560上斜井斜長515.474m下斜井斜長241。9m6002寶泉抽水蓄能電站271m5003十三陵抽水蓄能電站150m540反井鉆斜斜井施工工部分近年來，，反井鉆鉆施工水水利水電電站豎、、斜井導(dǎo)導(dǎo)井的方方法是一一種高效效、安全全的開挖挖施工新新工藝。。反井鉆機(jī)機(jī)工作原原理如下下：將鉆鉆機(jī)安裝裝在上平平或地面面，先向向下鉆小小直徑導(dǎo)導(dǎo)孔，用用清水或或泥漿作作循環(huán)洗洗井液排排渣。導(dǎo)導(dǎo)孔鉆透透以后，，在下水水平巷道道中卸下下導(dǎo)孔鉆鉆頭，裝裝上大直直徑的擴(kuò)擴(kuò)孔鉆頭頭，然后后沿導(dǎo)孔孔自下而而上擴(kuò)孔孔，鉆屑屑從工作作面自由由下落到到下水平平，由裝裝運(yùn)設(shè)備備將巖渣渣從下水水平巷道道運(yùn)出，，當(dāng)擴(kuò)孔孔鉆頭從從上水平平巷道透透出后，，拆掉擴(kuò)擴(kuò)孔鉆頭頭，即告告完成。。根據(jù)工工作原理理不難看看出反井井鉆施工工的重點(diǎn)點(diǎn)或者說說成敗主主要是在在導(dǎo)孔施施工時(shí)的的偏斜控控制上。。由于反井井鉆施工工采用全全機(jī)械化化作業(yè)，，鉆孔偏偏斜率不不易控制制。如何何有效的的控制導(dǎo)導(dǎo)孔鉆孔孔的偏斜斜，對反反井鉆施施工是極極其重要要的。反井鉆在在xx工程中的的應(yīng)用反井鉆斜斜井鉆孔孔偏差明明細(xì)工程名稱1號閘門井2號閘門井1號上斜井上段2號上斜井上段導(dǎo)孔深度（m）75.164.5132135擴(kuò)孔深度（m）75.164.5132135鉆孔傾角（度）90905656導(dǎo)孔直徑（mm）216216216216擴(kuò)孔直徑（mm）1400140014001400終孔偏斜（%）0.030.080.620.44反井鉆斜斜井施工工全景鉆孔中心心點(diǎn)反井鉆對對中施工中的的反井鉆鉆反井鉆在在擴(kuò)孔作作業(yè)中斜井爬梯梯及運(yùn)輸輸臺車框框架擴(kuò)挖完成成的斜井井社會效益益與經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益分分析xx抽水蓄能能電站輸輸水系統(tǒng)統(tǒng)斜井施施工中，，我局利利用單斜斜長度515m(斜直段)這個(gè)平臺臺，創(chuàng)造造了爬罐罐導(dǎo)井施施工382m的國內(nèi)最最好紀(jì)錄錄，同時(shí)時(shí)國產(chǎn)反反井鉆（（L-300型）斜井井施工135m，軸線偏偏差只有有0.44%的目前國國內(nèi)領(lǐng)先先水平。。其創(chuàng)造造的社會會效益是是，使中中國在輸輸水系統(tǒng)統(tǒng)斜井開開挖施工工進(jìn)一步步躋身世世界前列列。同時(shí)時(shí)也使水水利建筑筑施工企企業(yè)依靠靠技術(shù)創(chuàng)創(chuàng)新來提提高市場場競爭能能力，擴(kuò)擴(kuò)大市場場份額成成為施工工企業(yè)的的重要品品牌。長斜井施施工中，，我局采采用的電電阻起爆爆裝置替替代有壓壓起爆裝裝置大大大降低了了施工成成本，同同時(shí)利用用國產(chǎn)激激光導(dǎo)向向裝置替替代國外外產(chǎn)品也也節(jié)約了了很多資資金，其其維