抽水蓄能电站引水系统深竖井快速安全施工技术

沈建平1

刘一2

刘艳玲3

陕西西安

710016

中国水利水电第三工程局有限公司

摘要：引水系统竖井施工是抽水蓄能电站施工难点之一，施工难度大、技术复杂、安全风险高。回龙电站引水系统深竖井正井法开挖及混凝土衬砌的施工方法克服了上述难题，具有显著的技术经济价值。回龙电站引水系统400余米竖井开挖采用全断面正井法施工技术，创造了开挖月进尺53m的好成绩。混凝土衬砌采用翻模施工技术，不但衬砌速度快，而且有着显著的经济效益和社会效益，值得推广和应用。

关键词：抽水蓄能电站；引水系统；深竖井；快速安全施工技术

Abstract:Thediversionsystemshaftconstructionisoneofthedifficultiespumpedstoragepowerstationconstruction,constructiondifficult,technicallycomplex,highsecurityrisk.Huilongstationdiversionsystemiswellmethodofdeepshaftsexcavationandconcreteliningconstructionmethodstoovercometheseproblems,withsignificanttechnicalandeconomicvalue.Huilongstation400mdiversionsystemshaftexcavationusingfull-facepositivewellsconstructiontechnique,creatingfootage53mexcavationmonthsofgoodresults.Concreteliningconstructiontechnologyusingmolds,liningnotonlyfast,butalsohasasignificanteconomicandsocialbenefits,shouldbepromotedandapplied.

Keywords:PumpedStoragePowerStation;diversionsystem;deepshaft;quickandsafeconstructiontechnology

中图分类号：TV文献标识码：A

1．概述

回龙抽水蓄能电站引水竖井深426.1m，属国内水利水电工程中无施工支洞的最深竖井，设计开挖直径4.3m～5.0m，衬砌直径3.5m～4.0m。竖井上部接上弯段、底部接下弯段、下斜井及底弯段。

2．竖井施工方案的确定

竖井开挖有两种施工方案：一是采用“反导井扩挖法”，即首先进行引水竖井底部开挖，然后利用阿里马克爬罐自下而上进行反导井施工，再自上而下进行竖井的扩挖。二是在竖井中部设置施工支洞，将竖井分成上下两段采用“反导井扩挖法”施工。以上两种方案均存在问题：方案一工期满足不了合同要求；方案二须增加工程造价。两方案均不可取。为满足工程施工进度要求和节约工程造价，确定采用正井法全断面开挖支护施工方案。

根据引水竖井结构特性及施工工期的要求，经过大量研究和反复论证，竖井混凝土衬砌施工利用开挖施工形成的设备及设施，采用翻模施工技术。

3．正井法施工设施

正井法施工选用Ⅱ型凿井井架一座布置在竖井井口。在上井口平台主要布置3台JZ-10/600型吊盘稳车、1台JZ-10/700型抓岩机稳车、1台Φ1.6m主提升绞车和空压风机等设备。在竖井上井口EL905设置一钢结构封口盘，并设置挡水墙。井筒内的吊盘作为临时施工机具和材料及人员操作施工的工作平台，吊盘为两层间距4m型钢骨架吊盘，上/下盘用6根钢管立柱联结，并设连接钢丝绳保护上/下盘，盘面铺设花纹钢板，上/下盘与井壁采用木楔固定。开挖施工的通风、供风、供水、排水、供电和照明、通讯等系统采用井壁固定定位布置。

4．施工工艺4.1开挖工程

正井法全断面开挖钻孔采用手风钻，设计开挖边线采用光面控制爆破技术。采用T330型水胶炸药、毫秒延期非电雷管，在地面采用MFB-200型起爆器起爆。爆破后，采用11KW通风机进行压入式通风排烟。人员乘吊桶下井进行安全处理。井内工作面装渣采用1台长绳悬吊抓岩机，

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人工推动抓斗至盛渣吊桶的上口将渣卸入吊桶。井筒内提渣采用Φ1.6m提升机牵引1.2m3的吊桶进行。吊桶提升至井口上部采用座钩式自动翻渣装置翻渣至溜槽、溜入自卸车，至指定弃渣地点。

竖井内安全支护是根据岩石地质情况进行。喷射混凝土时，在井口布置一台搅拌机，喷射机安设于双层吊盘的下层盘上，水泥、砂、碎石经搅拌机搅拌以后人工装袋，利用提升吊桶运至井内吊盘下层盘上，为混凝土喷射机供料。

EL905.00 上调压井平台EL900.00回车场调压井上弯段EL494.80竖井直线段R1750EL480.40EL476.40改线后下弯段原设计下弯段回龙抽水蓄能电站正井法开挖示意图

4.2混凝土工程

竖井混凝土衬砌施工充分利用开挖施工的井架、提升及各项系统布置。混凝土水平运输采用6m3混凝土搅拌运输车，垂直运输采用溜管下料系统：即利用开挖时的Φ159厚壁无缝供风钢管，为防止骨料分离，溜管每隔150m设置一个针式缓冲器，在浇筑工作面上部设置一个L型缓冲器。人员和施工材料输送利用开挖施工时的主提升绞车牵引吊罐来实现。

竖井混凝土翻模施工系统主要由提升动力源系统、施工平台系统、模板系统等几部分组成。

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模板吊运、安装与施工平台运行分开进行。模板安装和混凝土施工利用施工平台完成。施工平台总高度16m，分六层作业平台：第一层为接料平台，可堆放钢筋，并承接溜管输送下来的混凝土；第二层为施工平台，主要进行钢筋安装、混凝土振捣，放置工器具，布置配电箱及卷扬机；第三、四层为模板支撑平台，主要进行模板支撑安装；第五层为值班平台，浇筑过程中进行模板监测。第六层为拆模、整修平台，主要进行模板拆除、吊运及混凝土表面整修。施工平台框架采用钢结构。施工平台运行利用开挖期间形成的3台JZ-10/600型盘稳车。

模板采用专门设计制作的弧形无支架钢模板。（1）引水竖井模板采用特制钢模板，模板有8块组成一组圆形，单层高度3m，共计4层，总高度12m。单块模板重量为0.3t。翻模的动力源利用布置在施工平台二层中心的可旋转式0.5t卷扬机与设置在第一层接料平台上的导向滑轮完成模板的提升与安装，利用1台JZ-10/700型稳车辅助吊倒模板。模板外支撑利用布置在值班平台上的移动式模板支撑，支撑采用钢管丝杠，内支撑采用钢筋和木方支顶。在引水竖井EL494.8设置45°角施工缝，作为引水竖井混凝土衬砌施工起滑点。引水竖井混凝土垂直运输利用Φ159溜管输送混凝土到模体接料平台，接料平台至仓面的运输利用布置在施工平台上的旋转式溜管进行分料。为保证混凝土垂直运输的质量，混凝土坍落度按泵送标准控制在14-16cm。起滑段的钢筋施工在模板安装之前完成，利用铝合金爬梯人工安装。正常施工过程中钢筋安装在混凝土下料或振捣时穿插完成。钢筋采用绑扎接头，钢筋绑扎搭接长度为40倍钢筋直径。混凝土采用分层浇筑方式，分层厚度控制在20-30cm。混凝土下料入仓要求对称下料并对称振捣，以避免模体发生倾斜或扭转，浇筑后的混凝土应保持在同一水平面上，浇筑混凝土距离模板上缘不小于10cm。

5．安全施工技术措施

5.1井口安全设施

为了防止井口向井下落物，在井口布置封口盘，将井口全部封闭。封口盘采用钢结构设计，利用Ⅰ18工字钢作支撑骨架，δ=4mm压花钢板作封口盘面。考虑到施工布置需要，在盘面上设置了各种预留孔道，各缝隙均考虑施工安全要求进行防护。封口盘设计时考虑了焊接并用螺栓连接，确保施工使用的安全性。

在竖井井口，用红砖砌40cm厚，高出平台20cm的挡水墙，另一方面作固定封口盘用。

5.2井内安全设施

为了保护井下施工作业人员的安全和便于施工，在井下设置吊盘，由井口平台布置的3台JZ-10/600型吊盘稳车牵引。吊盘作为临时施工机具和材料及人员操作施工的工作平台，吊盘为两层间距4.0m型钢骨架吊盘，上层为保护棚，下层为施工的工作平台，上、下层用6根钢管立

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柱连接，上、下层之间设连接保护钢丝绳，盘面铺设花纹钢板，为了防止吊盘摆动，吊盘与井壁用木楔临时固定。

5.3提升系统安全设施

提升机提升吊桶进行井内出渣和人员的输送，为了防止吊桶上升、下降过程中摆动，在吊桶的两侧设置两根钢丝绳作为控制吊桶摆动的稳绳，稳绳的上端固定在井架上，下端固定在吊盘上，在吊桶上部设置移动式定位架，移动式定位架的两端滑轮与钢丝绳相连，利用钢丝绳作为导向滑道，吊桶沿着稳绳上下运行。

考虑吊桶在载人过程中的安全，在吊桶上部设置防护伞帽，防护伞帽由钢板制成，并与移动式定位架固定在一起，吊盘上有一喇叭形孔洞，便于吊桶通过吊盘，当吊桶下降通过吊盘时，防护伞帽直接扣在喇叭形孔洞上，防止从喇叭形孔洞中向下落物。

提升机安装限位装置，以防止绞车过卷或失灵。

6．结束语

国内水电工程引水竖井开挖一般采用“反导井扩挖法”。回龙电站426.1m深竖井（无中平段或中支洞）开挖采用全断面正井法施工是国内水电建设上的第一次，成功地解决了深竖井施工中的供风、通风、开挖与支护、开挖装渣与运输、施工通迅、供水与排水、供电与照明等一系列技术问题，为水电工程深竖井施工开创了一种新的方法。

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