03-2西龙池电站大坡度超长斜井开挖施工技术7.doc

西龙池电站大坡度超长斜井开挖施工技术 姬脉兴 （中国水利水电第三工程局 ， 陕西 西安 710016） 摘 要：西龙池抽水蓄能电站引水斜井长756.59m，倾角56°或60°，是大坡度超长斜井。斜井开挖采用阿里玛克帕爬罐自下而上打导井和反井钻自下而上打导孔再反拉导井技术，并设施工支洞。施工中针对导洞位置选择、扩挖掌子面设计、钻机定位、贯通精度、测量工艺、爆破方式等采取了一系列的技术措施，安全优质地完成了斜井施工。 关键词：西龙池电站 大坡度 超长斜井 开挖 施工技术 1．西龙池抽水蓄能电站引水系统简述 西龙池抽水蓄能电站位于山西五台县内，装有4台300MW的竖轴单级混流可逆式水轮发电机组，其电站的输水系统由其发电水头高，引水道大倾角和超长而著称，在水电行业位居中国第一，世界第二。其输水系统由上库进出水口、压力管道上平段、引水闸门井、上斜井段、中平段、下斜井段、下平段、岔管、高压支管、尾水隧洞、尾水闸门井及下水库进出水口组成。输水系统有两条输水隧洞，采用一管两机布置。系统总长1859.28m，开挖高差690.3m，1#、2#引水洞分别长1448.33m和1431.18m，高差677.0m。电站正常发电水头640m，最高水头694.5m。单条引水斜洞长756.59m，其中上斜段达515.5m，最大坡度60°，最小坡度56°，最大洞径5.9m，最小洞径4.82m，马蹄形布置。为保证工期，减少长斜井的施工难度，在输水洞中间设立四条施工支洞，至上而下分别是上引支洞、1#中支洞、2#中支洞、下引支洞，总长4232.7m。由于输水系统与地下厂房的功能布置要求和施工需要，施工区域构成了一个线路长，占地广，弯道多，层次多，交叉多，高差大，坡度陡，危险因素多，施工条件差的地下施工洞群。 对其输水系统的斜井施工难点进行研究，对推动中国抽水蓄能电站建设，加快中国斜洞开挖技术与世界接轨，培养中国水电施工队伍步入世界斜井开挖先进行列是非常必要的。 2．斜井施工的难点及对策 长756.59m，56°和60°的斜井开挖在中国水电史上还是第一次，主要施工难点： （1）.如何保证测量放点准确定位，施工的洞子不偏离设计轴线，并能精确贯通； （2）.施工中如何解决洞挖中烟尘雾气干扰、缺氧、避免塌方和坠石、不发生安全事故； （3）.如何选定开挖机械、提高施工速度、降低工程成本、保证工程质量； （4）.如何以人为本、改善施工条件、降低职业病。针对这些难点，我们主要研究了以下问题，采取了如下措施。 2.1 斜井施工方案的研讨及施工设备的优选 我国在十三陵水库、广蓄、天荒坪、桐柏和宝泉抽水蓄能电站输水系统斜井开挖施工中都使用了瑞典阿里玛克（ALIMK）公司生产的爬罐。北京十三陵水库由于斜井遇到地质问题，斜井上段使用过反井钻。西龙池斜井开挖采取施工支洞后，去掉上下弧段，最长的一段斜井382m。计划施工中用阿里玛爬罐从下往上施工导井262m；用反井钻自上而下打导孔，再反拉导井120m。采取这种施工方案的原因： （1）.是用阿里玛克爬罐施工，当超过250m时，如洞内温度低于洞外，阴天下雨，气压较低时，洞内排烟除尘困难，会形成雾云，烟雾影响测量放线。 （2）.是因掌子面直接送风，操作面上空气状况尚可，但通往掌子面的通道却因缺氧，号称是“死亡之谷”。人往上行通过通道时需用氧气瓶（或氧气袋），易发生操作人员窒息。 （3）.是用反井钻施工斜段上部的120m，可避免阿里玛爬罐施工的缺陷和不足，改洞内施工为斜井外施工，更趋于安全，还能形成两个工作面，利于改善工作环境，加快施工速度。用反井钻施工主要解决的问题是怎样确保钻机定位的准确性，运送钻头的安全性，保证导孔不偏。 为解决阿里玛克爬罐在施工中的烟尘雾气和缺氧问题，我们在施工中要求使用两套空压机，一台供通风，一台供打钻，设立储风罐和油水分离器，总风量20m3/min；开挖进洞150m后，在阿里玛克轨道的供风供水管上，每100m安装一节有丝堵的轨道，去掉丝堵，安装90°的弯头、叉管、喷雾头和截门，形成除掌子面外的强制性中间接力通风和喷雾设施；操作人员通过“死亡谷”时配备氧气瓶（袋）；利用地质探洞和闸门井导洞，提前施工反井钻钻杆导洞等措施，尽量提前形成排烟吸尘通道，发挥烟囱效应，较好地解决了排烟除尘缺氧的难题。 在施工中为解决反井钻的定位和跑偏问题，我们革新改造了原LM-300型反井钻的基座；增加改进后加长的稳定钻杆；提前预埋2m长的定向导管导向；用全站仪（辅助经纬仪）进行测量放点定机位，用全站仪和测斜仪在钻导孔5m、15m、30m时，以后每钻50m时，对钻孔进行一次检查校验，发现不合格孔及时封孔返工；遇不良地质问题时，及时灌浆处理；打钻时采用轻加力，慢掘进等措施，较好地解决了斜井用反井钻施工中的定位和跑偏难题。 2.2 导洞位