各種導(dǎo)井法施工的比較
2.1 概述

水力發(fā)電站為滿足不同條件和對水工結(jié)構(gòu)物功能上的要求，設(shè)立地下豎井式閘門井、調(diào)壓井和垂直與斜井壓力管道。根據(jù)對我國68座不同壩型和不同開發(fā)型式的大型水電站的統(tǒng)計(jì)，其中有地下豎井、斜井的電站就有28座，占41%，而且每座電站都有數(shù)個豎井、斜井。從規(guī)模上看，調(diào)壓井直徑已達(dá)24m以上，井深達(dá)90m以上，垂直壓力管道深度已達(dá)300m以上。天生橋二級兩段斜井深已達(dá)754m，可以說豎井、斜井在水電建設(shè)中占有一定的比重。豎井、斜井開挖又是其施工的重要環(huán)節(jié)，而且由于豎井、斜井施工難度很大，往往是電站建設(shè)工期的控制項(xiàng)目之一。為了解決這個難題，水電建設(shè)者們克服了諸多困難，不斷地學(xué)習(xí)、借鑒、研究和應(yīng)用新的施工方法和技術(shù)，推動了我國水電豎井、斜井開挖技術(shù)的發(fā)展。 從開挖方法和施工設(shè)備的發(fā)展來看，已從正井人工吊碴開挖發(fā)展到人工反井溜碴法、人工配合機(jī)械的反井吊罐法、反井爬罐法。而后又發(fā)明了勞動強(qiáng)度較低的一次鉆孔反井分段爆破法和反井鉆機(jī)開挖方法等。應(yīng)該說，從正井開挖進(jìn)入應(yīng)用重力勢能的反井開挖法，是豎井開挖技術(shù)質(zhì)的飛躍。一次鉆孔分段爆破是一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步，而反井鉆機(jī)的應(yīng)用更使豎井、斜井開挖進(jìn)入了一個新的階段。

正導(dǎo)井開挖法 上馬嶺電站調(diào)壓井開挖和壓力管道上部開挖，采用自上而下的正井開挖方法。天生橋調(diào)壓井為了加快施工進(jìn)展，頂部也采用上部吊碴方法。永定河上馬嶺電站壓力管道傾角33°11†26.5‡，開挖直徑6.6m，全長179m，開始從上彎段向下開挖，施工十分困難，進(jìn)展很慢，后來在中間增開一條“七、一”支洞，開始從下而上的反井開挖，初步解決了出碴問題。

 

反導(dǎo)井開挖法  云南大朝山電站尾水設(shè)4個閘門井，開挖斷面為12×16m，閘門井高45m，都是采用2×3 m斷面開挖反導(dǎo)井，采用人工搭設(shè)腳手架平臺進(jìn)施工反井施工，施工中配置2臺手風(fēng)鉆，47天向上開挖導(dǎo)井45m，平均日進(jìn)尺0.96m，最高日進(jìn)尺2.5m。  云峰四條壓力管道，傾角45°，開挖直徑6.3m，鋼襯后直徑5.3m，斜長74.37m。斜井采用上導(dǎo)坑反井溜碴法開挖，導(dǎo)井寬3m，每排炮鉆孔19個，孔深1.6m，進(jìn)尺1.4m。這種開挖方法通風(fēng)條件較差，由于傾角較小，溜碴比較困難。  

反井爬罐導(dǎo)井開挖法  十三陵抽水蓄能電站豎井深54m，應(yīng)用反井爬罐法開挖導(dǎo)井，采用由葛州壩工程局設(shè)計(jì)制造的PCD-4型電動爬罐。主罐由罐籠、操作平臺和傳動裝置組成，輔助設(shè)備由軌道、安全裝置和風(fēng)水電系統(tǒng)組成。2臺手風(fēng)鉆，22天向上開挖導(dǎo)井54m，平均日進(jìn)尺2.45m，最高日進(jìn)尺4m。  廣蓄電站壓力管道斜井，上斜井長406.22m，下斜井長347.45m。開挖直徑9.7m，傾角50°。斜井開挖采用正、反井結(jié)合方法施工，先開挖2.4×2m下導(dǎo)井（底拱），采用上、下對口四個工作面同時開挖。上部向下開挖提升出碴，下部向上用阿立馬克STH-500型（柴油）和STH-588型（電動）爬罐。上斜井導(dǎo)井用127天完成，最高月進(jìn)尺90m；下斜井導(dǎo)井用125天完成，月進(jìn)尺77m。上斜井下口工作面平均日進(jìn)尺2.595m，下斜井下口平均日進(jìn)尺1.974m。  天生橋電站壓力管道，長159.5m（總計(jì)178.3m）。大井直徑.7m，豎井導(dǎo)井用阿立馬克爬罐開挖，斷面2.5m×2.5m，每個循環(huán)進(jìn)尺1～1.5m，平均月進(jìn)尺55m，最高月進(jìn)尺80m。  2.5 反井吊罐導(dǎo)井開挖法  

反井吊罐開挖導(dǎo)井，是從冶金系統(tǒng)引進(jìn)到水電六局的，而后在一些水電站施工中推廣應(yīng)用。 

  7  漁子溪埋藏式豎井壓力管道，總長295.21m，其中豎井為272.2m，開挖直徑5.2m，鋼襯直徑3.4m，內(nèi)水壓力.92MPa。開挖采用紅旗300型鉆機(jī)鉆設(shè)φ100mm中心孔，最高班進(jìn)尺3m，實(shí)際偏差為15～40cm。豎井分三段開挖，每段約90m，反井吊罐法開挖導(dǎo)井，導(dǎo)井?dāng)嗝鏋?.24m2。折疊式吊罐重400kg，載重600kg，折疊尺寸為900mm×900mm×1250mm，展開尺寸為1760mm×1460×2100mm。鉆爆人員4人，采用01-43和01-45型鉆機(jī)，混合式通風(fēng)方式。導(dǎo)井開挖平均日進(jìn)尺2.88m，中心孔上部用華1型游動卷揚(yáng)機(jī)牽引。  

一次鉆孔反井分段爆破開挖法  三門峽改建工程排沙洞1號工作閘門井，深51m。采用一次鉆孔、自下而上分段爆破的方法開挖導(dǎo)井，導(dǎo)井?dāng)嗝?.8m×1.8m，實(shí)際開挖成2.25m×1.93m。使用KA-2M-300型鉆機(jī)，鉆φ150mm中心孔，爆破孔φ110～120mm，鉆機(jī)偏差小于1.7‟。開挖布置6個孔，后來增加至10個孔，裝藥8.5～12kg/孔，崩落孔7～11kg/孔，周邊孔8～12kg/孔。巖石豎固系數(shù)為8～12。孔徑120mm，藥卷直徑105mm（內(nèi)徑95mm），采用毫秒爆破，并串并聯(lián)法。放炮有效天數(shù)10.33天，最高班進(jìn)尺4.28m，最高日循環(huán)4次，進(jìn)尺8.19m，平均日進(jìn)尺4.6m。如果把鉆孔和準(zhǔn)備工作時間包括在內(nèi)，則日平均進(jìn)尺僅為0.807m。  天生橋二級調(diào)壓井，φ24m，深90m以上，采用一次鉆孔，分段自下而上爆破法開挖導(dǎo)井，導(dǎo)井φ2.4m，共鉆7個孔，中間一個大孔，垂直偏差小于1%。每次進(jìn)尺1m，月進(jìn)尺20m。  

反井鉆機(jī)導(dǎo)井開挖法  北京十三陵抽水蓄能電站出線豎井和黃河小浪底導(dǎo)流洞φ200cm通風(fēng)豎井，導(dǎo)井開挖都使用由中國煤炭總公司建井研究所研制的LM-200型反井鉆機(jī)，全液壓驅(qū)動，中心孔上部主機(jī)重10t，可鉆鉆孔傾角60°～90°，鉆深孔度可達(dá)150～200m，鉆孔順序?yàn)椋合茹@φ21.6cm的導(dǎo)孔，再擴(kuò)φ140cm導(dǎo)井。  十三陵出線豎井高161m，導(dǎo)孔每小時進(jìn)尺2.12m，φ141cm擴(kuò)孔每小時進(jìn)尺1.11m，20個班完成161m，每班完成8.05m，偏差20cm，偏差率1.18‟。  小浪底通風(fēng)豎井，深61.5m，巖石飽和抗壓強(qiáng)度40～60MPa。φ21.6cm導(dǎo)

 8  孔鉆進(jìn)每小時進(jìn)尺3.2m，φ141cm導(dǎo)井?dāng)U孔每小時進(jìn)遲0.82m，φ200cm擴(kuò)孔成井每小時進(jìn)尺0.69m，綜合日進(jìn)尺8.3m，折合月進(jìn)尺211m。孔斜達(dá)1.14%，超過設(shè)計(jì)要求的0.14%。每班3～4人工作。  在煤炭系統(tǒng)中，導(dǎo)孔鉆孔每小時進(jìn)尺1.25～3.8m，φ141cm擴(kuò)孔每小時進(jìn)尺0.73～1.5m，月進(jìn)尺150m。  

各種豎井導(dǎo)井開挖方法指標(biāo)比較  將各種豎井導(dǎo)井開挖方法的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)列入表2-1

 說明：（1）十三陵φ21.6cm導(dǎo)孔，進(jìn)尺2.12m/h，偏差率1.18%； （2）小浪底φ21.6cm，導(dǎo)孔進(jìn)尺3.2m/h，偏差率1.14%，φ140cm擴(kuò)孔，進(jìn)尺0.82m/h，綜合日進(jìn)尺16m。