各種導井法施工的比較
2.1 概述

水力發(fā)電站為滿(mǎn)足不同條件和對水工結構物功能上的要求，設立地下豎井式閘門(mén)井、調壓井和垂直與斜井壓力管道。根據對我國68座不同壩型和不同開(kāi)發(fā)型式的大型水電站的統計，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個(gè)豎井、斜井。從規模上看，調壓井直徑已達24m以上，井深達90m以上，垂直壓力管道深度已達300m以上。天生橋二級兩段斜井深已達754m，可以說(shuō)豎井、斜井在水電建設中占有一定的比重。豎井、斜井開(kāi)挖又是其施工的重要環(huán)節，而且由于豎井、斜井施工難度很大，往往是電站建設工期的控制項目之一。為了解決這個(gè)難題，水電建設者們克服了諸多困難，不斷地學(xué)習、借鑒、研究和應用新的施工方法和技術(shù)，推動(dòng)了我國水電豎井、斜井開(kāi)挖技術(shù)的發(fā)展。 從開(kāi)挖方法和施工設備的發(fā)展來(lái)看，已從正井人工吊碴開(kāi)挖發(fā)展到人工反井溜碴法、人工配合機械的反井吊罐法、反井爬罐法。而后又發(fā)明了勞動(dòng)強度較低的一次鉆孔反井分段爆破法和反井鉆機開(kāi)挖方法等。應該說(shuō)，從正井開(kāi)挖進(jìn)入應用重力勢能的反井開(kāi)挖法，是豎井開(kāi)挖技術(shù)質(zhì)的飛躍。一次鉆孔分段爆破是一項技術(shù)進(jìn)步，而反井鉆機的應用更使豎井、斜井開(kāi)挖進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

正導井開(kāi)挖法 上馬嶺電站調壓井開(kāi)挖和壓力管道上部開(kāi)挖，采用自上而下的正井開(kāi)挖方法。天生橋調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(kāi)挖直徑6.6m，全長(cháng)179m，開(kāi)始從上彎段向下開(kāi)挖，施工十分困難，進(jìn)展很慢，后來(lái)在中間增開(kāi)一條“七、一”支洞，開(kāi)始從下而上的反井開(kāi)挖，初步解決了出碴問(wèn)題。

 

反導井開(kāi)挖法  云南大朝山電站尾水設4個(gè)閘門(mén)井，開(kāi)挖斷面為12×16m，閘門(mén)井高45m，都是采用2×3 m斷面開(kāi)挖反導井，采用人工搭設腳手架平臺進(jìn)施工反井施工，施工中配置2臺手風(fēng)鉆，47天向上開(kāi)挖導井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(kāi)挖直徑6.3m，鋼襯后直徑5.3m，斜長(cháng)74.37m。斜井采用上導坑反井溜碴法開(kāi)挖，導井寬3m，每排炮鉆孔19個(gè)，孔深1.6m，進(jìn)尺1.4m。這種開(kāi)挖方法通風(fēng)條件較差，由于傾角較小，溜碴比較困難。  

反井爬罐導井開(kāi)挖法  十三陵抽水蓄能電站豎井深54m，應用反井爬罐法開(kāi)挖導井，采用由葛州壩工程局設計制造的PCD-4型電動(dòng)爬罐。主罐由罐籠、操作平臺和傳動(dòng)裝置組成，輔助設備由軌道、安全裝置和風(fēng)水電系統組成。2臺手風(fēng)鉆，22天向上開(kāi)挖導井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(cháng)406.22m，下斜井長(cháng)347.45m。開(kāi)挖直徑9.7m，傾角50°。斜井開(kāi)挖采用正、反井結合方法施工，先開(kāi)挖2.4×2m下導井（底拱），采用上、下對口四個(gè)工作面同時(shí)開(kāi)挖。上部向下開(kāi)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(dòng)）爬罐。上斜井導井用127天完成，最高月進(jìn)尺90m；下斜井導井用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(cháng)159.5m（總計178.3m）。大井直徑.7m，豎井導井用阿立馬克爬罐開(kāi)挖，斷面2.5m×2.5m，每個(gè)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 反井吊罐導井開(kāi)挖法  

反井吊罐開(kāi)挖導井，是從冶金系統引進(jìn)到水電六局的，而后在一些水電站施工中推廣應用。 

  7  漁子溪埋藏式豎井壓力管道，總長(cháng)295.21m，其中豎井為272.2m，開(kāi)挖直徑5.2m，鋼襯直徑3.4m，內水壓力.92MPa。開(kāi)挖采用紅旗300型鉆機鉆設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(kāi)挖，每段約90m，反井吊罐法開(kāi)挖導井，導井斷面為3.24m2。折疊式吊罐重400kg，載重600kg，折疊尺寸為900mm×900mm×1250mm，展開(kāi)尺寸為1760mm×1460×2100mm。鉆爆人員4人，采用01-43和01-45型鉆機，混合式通風(fēng)方式。導井開(kāi)挖平均日進(jìn)尺2.88m，中心孔上部用華1型游動(dòng)卷?yè)P機牽引。  

一次鉆孔反井分段爆破開(kāi)挖法  三門(mén)峽改建工程排沙洞1號工作閘門(mén)井，深51m。采用一次鉆孔、自下而上分段爆破的方法開(kāi)挖導井，導井斷面1.8m×1.8m，實(shí)際開(kāi)挖成2.25m×1.93m。使用KA-2M-300型鉆機，鉆φ150mm中心孔，爆破孔φ110～120mm，鉆機偏差小于1.7‟。開(kāi)挖布置6個(gè)孔，后來(lái)增加至10個(gè)孔，裝藥8.5～12kg/孔，崩落孔7～11kg/孔，周邊孔8～12kg/孔。巖石豎固系數為8～12?？讖?20mm，藥卷直徑105mm（內徑95mm），采用毫秒爆破，并串并聯(lián)法。放炮有效天數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。如果把鉆孔和準備工作時(shí)間包括在內，則日平均進(jìn)尺僅為0.807m。  天生橋二級調壓井，φ24m，深90m以上，采用一次鉆孔，分段自下而上爆破法開(kāi)挖導井，導井φ2.4m，共鉆7個(gè)孔，中間一個(gè)大孔，垂直偏差小于1%。每次進(jìn)尺1m，月進(jìn)尺20m。  

反井鉆機導井開(kāi)挖法  北京十三陵抽水蓄能電站出線(xiàn)豎井和黃河小浪底導流洞φ200cm通風(fēng)豎井，導井開(kāi)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，全液壓驅動(dòng)，中心孔上部主機重10t，可鉆鉆孔傾角60°～90°，鉆深孔度可達150～200m，鉆孔順序為：先鉆φ21.6cm的導孔，再擴φ140cm導井。  十三陵出線(xiàn)豎井高161m，導孔每小時(shí)進(jìn)尺2.12m，φ141cm擴孔每小時(shí)進(jìn)尺1.11m，20個(gè)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，巖石飽和抗壓強度40～60MPa。φ21.6cm導

 8  孔鉆進(jìn)每小時(shí)進(jìn)尺3.2m，φ141cm導井擴孔每小時(shí)進(jìn)遲0.82m，φ200cm擴孔成井每小時(shí)進(jìn)尺0.69m，綜合日進(jìn)尺8.3m，折合月進(jìn)尺211m?？仔边_1.14%，超過(guò)設計要求的0.14%。每班3～4人工作。  在煤炭系統中，導孔鉆孔每小時(shí)進(jìn)尺1.25～3.8m，φ141cm擴孔每小時(shí)進(jìn)尺0.73～1.5m，月進(jìn)尺150m。  

各種豎井導井開(kāi)挖方法指標比較  將各種豎井導井開(kāi)挖方法的有關(guān)技術(shù)指標列入表2-1

 說(shuō)明：（1）十三陵φ21.6cm導孔，進(jìn)尺2.12m/h，偏差率1.18%； （2）小浪底φ21.6cm，導孔進(jìn)尺3.2m/h，偏差率1.14%，φ140cm擴孔，進(jìn)尺0.82m/h，綜合日進(jìn)尺16m。