张溪河抽水蓄能电站工程枢纽总体设计.docx

张溪河抽水蓄能电站工程枢纽总体设计 张湾引水蓄能站位于河北省石家庄区井义县测鱼市。总安装功率为1000mw，安装台4台，配备250mw。工程枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统及地面出线场、下水库等组成。工程等级为一等。 上水库位于甘陶河左岸的老爷庙山顶, 通过挖填筑坝围库形成。下水库是利用已建的张河湾水库拦河坝加高续建而成。引水系统采用一管二机的布置方式, 尾水系统采用一管一机的布置方式。地下厂房系统由主副厂房、主变及开关室、附属洞室和地面出线场等组成。 1 垂直井和设计井的布置 1.1 竖井与转弯半径管 张河湾抽水蓄能电站引水竖井共2条, 开挖断面均为直径7.6 m的圆形, 竖井井深303.4 m, 竖井上下口与转弯半径20 m的上弯段和转弯半径18 m的下弯段相接。引水竖井采用钢板衬砌, 衬砌后直径为6.4 m。 1.2 损变型“破碎带” 引水竖井围岩以Ⅲ类围岩为主, 少部分Ⅱ类围岩, 局部 (J5、J6挤压破碎带) 为Ⅳ类围岩。引水竖井穿过多组岩层, 以竖井中下部的不整合面 (高程514～520 m) 为界, 其上部为中元古界长城系沉积岩层, 其下部以下蒿亭组变质安山岩为主, 少量安山质火山砾岩。引水竖井岩性见表1。 1.3 施工竖井、钻机 引水系统上平段覆盖岩体较薄, 61～63 m, 设计充分利用此有利的地形条件, 布置2条施工竖井, 将引水竖井延伸直接通至地面, 并在井口露天平台安装龙门式起重机, 作为竖井钢管吊装、混凝土运输的作业工具。施工竖井特性见表2。 1.4 合枢纽布置特点 经分析, 施工竖井的布置设计具有经济性好、实用性强的优点: (1) 结合枢纽布置特点, 并充分利用工程自身天然优越的地形条件, 竖井直上直下, 施工通道顺畅, 作业方便快捷。 (2) 钻爆作业后通风时间短, 通风效果好, 作业环境好, 施工速度快。 (3) 临建工程量少, 投资省。 2 垂直井开挖技术 2.1 反井钻机现场施工 引水竖井深度303.4 m, 加上施工竖井井深高达365.3 m, 施工单位采用中煤集团研制的ZFY2.0/400型反井钻机钻设导井、人工扩挖的施工方式。水道系统岩性大部为变质安山岩, 饱和抗压强度120～290 MPa, 岩石质地坚硬, 同时国产反井钻机当时还没有类似工程业绩, 为提高引水竖井施工的可靠性, 业主提出PD1探洞进行局部扩挖作为施工通道, 将引水竖井分成上下两段进行施工。500.0 m高程以上部分导井选用ZFY2.0/400的反井钻机进行施工, 500.0 m高程以下部分的导井采用人工手风钻自上而下进行施工。1#竖井实际施工时反井钻机偏斜率控制良好, 施工顺利。建设各方均有意向在2#竖井导井施工时进行全井一次钻成 (高程801.3～436 m) 的尝试, 由于钻机生产研制单位事先没有准备相应井长的钻杆, 继续生产钻杆会导致工期延后, 2#竖井施工仍分为上下两段, 反井钻机成孔深度为299 m (高程801.3～502.3 m) 。 2.2 导井深化设计 竖井开挖施工程序为:反井钻机基础混凝土浇筑→反井钻机自上而下钻设导孔→反井钻机自下而上反导井提拉→人工自下而上一次扩挖→人工自上而下竖井二次扩挖及支护。 (1) 反井钻机基础施工。反井钻机基础采用C15混凝土, 浇筑前预埋反井钻机螺栓。基础混凝土强度满足安装要求后进行反井钻机安装。 (2) 导孔钻设。沿竖井中心线自上而下钻设直径为270 mm的导孔, 在钻设导孔时如遇裂隙、破碎带等不良地质条件或断层, 采用膨润土泥浆进行护壁。控制导孔偏斜度是反井钻机施工的技术关键环节, 采取的措施是:钻机安装牢固、定位准确;根据地质条件选用螺旋、直条等多种镶齿稳定钻杆和硬岩导孔钻头;挑选熟练工人, 根据地质条件选择不同的钻压、钻速和转速, 及时发现和处理钻进中的问题。 (3) 反导井提拉。竖井导孔形成后, 在中部施工支洞部位换扩孔钻头, 自下而上扩挖为直径1.4m的导井, 挖至反井钻机混凝土基础时结束。 (4) 竖井一次扩挖。反井钻机钻设导井形成后, 采取钻爆法对竖井分2次扩挖。为防止崩落石渣堵塞导井, 第1次扩挖自下而上, 导井直径由1.4 m扩大到3.4 m。施工时以龙门式起重机作为牵引起吊系统, 采用简易提升吊笼运输材料、工具、人员, 并在岩壁固定后作为作业平台。扩挖采用YT28手风钻人工钻设水平径向孔, 井外起爆。 (5) 竖井二次扩挖。竖井二次扩挖采用自上而下全断面扩挖至设计断面, 光面爆破, 采取YT28手风钻人工钻设垂直孔, 毫秒微差起爆。 2.3 反井提取工程施工 2004年8月6日反井钻机开始导孔钻进, 至11月25日完成1#引水竖井反井提拉钻进施工, 至2005年7月30日完成2#竖井反井提拉钻进施工, 至此反井钻机导井工程完工。至20