水利工程_220KV电缆出线竖井开挖支护施工措施

山东泰安抽水蓄能电站

地 下 厂 房 工 程 施 工

（合同编号：TAP/C₂）

220KV电缆出线竖井开挖

支护施工措施

中国水利水电第四工程局泰安施工局

2002年11月

批准：

审查：

校核：

拟稿：

一、工程概况

220KV电缆出线竖井位于主变洞的下游侧，通过一段11.75m长的竖井交通道与主变洞相通，其开口断面中轴线的桩号为厂左0+48.175，厂下0+80.45。220KV电缆出线竖井开挖支护由五部分组成：即EL346.00以上竖井井口周围土石方的明挖区；EL339.80以上竖井段与厂内电缆道相连段；EL339.80～EL326.00之间10.8m×10.5m竖井段；EL326.00～EL115.40之间10.4m×10.1m竖井段；EL115.40～EL108.40之间3.1m×3.25m竖井段；其中竖井交通道的开挖支护也并入该措施内。竖井交通道在主变洞内的开口断面底板高程为EL115.4，其断面中轴线桩号为厂左0+51.4，其开挖断面呈城门洞型，尺寸为3.55m×3.5m，是220KV电缆出线竖井开挖的出碴通道。

为了保证施工质量及相关技术要求，特编写220KV电缆出线竖井及竖井交通道开挖与支护等项目的施工措施，指导现场施工。

二、主要设计工程量

本措施所指的工程量主要包括220KV电缆出线竖井的石方井挖，喷锚支护，排水孔，以及竖井交通道的石方洞挖、喷锚支护、排水孔等项目，根据设计图纸进行统计，主要工程量（不包括EL346.00以上井口附近边坡土石方明挖与支护）如下：

220KV电缆出线竖井深237.6米，计划采用反井钻机先钻φ1.4m的导井，然后分三层（三次）使用手风钻自上而下进行扩挖，由竖井交通道出碴至主变洞，再由主变洞另行集中出碴。在竖井第三次扩挖时锚杆孔的施工紧随扩挖进行，即在施工爆破炮孔的同时将周围井壁的系统锚杆孔也一并施工。然后再进行相应喷锚支护。因此总体安排为：

井口开挖支护处理—>反井钻机钻设导井（竖井交通道开挖支护）—>手风钻第一次扩挖—>手风钻第二次扩挖—>手风钻第三次扩挖、支护

—>EL115.4~EL108.4之间开挖、支护。

四、施工进度安排

现电缆通道已贯通，主变洞第二层开挖已完成，开关站隧洞开挖也将于9月20日全断面贯通，计划可于9月25日左右进行竖井井口土石方明挖及边坡支护。经现场查看，从开关站隧洞洞口开挖至220KV电缆出现竖井，需一个星期，故计划在10月15日前安装调试完成反井钻机并开始钻设导孔，10月22日左右可将导孔打通，此时可在电缆通道内安装反井钻φ1.4m钻头进行导井的开挖，40天后即12月2日前可完成导井的开挖。并与竖井交通道实现贯通，此后随即进行竖井的第一次、第二次、第三次扩挖以及支护施工。2003年1月20日可完成第一次扩挖，3月25日可完成第二次扩挖，5月10日可完成第三次扩挖及支护工作，在实际施工时，也可将二、三层结合起来错面开挖施工，以加快进度。

五、施工临建布置
1.施工通道

出碴通道：由于导井开挖是自下而上进行，故所产生的石碴经由已开挖的导井进入电缆通道，并由人工从电缆通道运至主变洞。同样，导井贯通后扩挖的石碴也由导井溜碴至主变洞集中运出。

施工人员、机械通道：由反井钻机钻设导孔、导井，此时的施工通道已得到解决，但在扩挖时，需在井口搭建卷扬机龙门支架，并在相应位置安装一台10t卷扬机，由此形成一条沿竖井方向的施工竖向通道。

2.施工用水

用1”塑料管，接二级高位水池引水管引水至开关站346m高程，向反井钻供水。为保证竖井开挖的持续供水，需砌筑一水池（3×5m），扩挖时用2”供水管从水池处接取并向竖井开挖掌子面供水，2”钢管可通过加焊插筋固定在井壁上。制一水包，以便在开挖掌子面时，通过胶管向掌子面供水。

3.施工用风

扩挖竖井时用2”供风管从220kv开关站附近的17m³移动式电动空压机引风至井内距掌子面30～50m，然后制一风包，并用软管引风到工作面，2”供风钢管固定方式与供水管相同。

4.施工用电

扩挖竖井时，用185mm²电缆从开关站附近布置的一台ZBW12-10/0.4-315KVA变压器引电，供空压机及其它施工设备使用，从开关柜上分出50mm²电缆，通过设在井口附近的辘轳延入或提出竖井，供井内小型设备用电。施工设备可在井外先接好电源，然后和操作平台一起进入竖井，在到达工作面后进行施工。待施工结束后可同吊篮或操作平台一起退出竖井，电缆也通过设在地面上的辘轳提升、收起。

5.施工排水

钻设导孔时，所有废水均随洗井液排出至污水处理池。在导孔贯通后的所有施工废水及渗水均经竖井流入主变洞，由主变洞内的水泵排至系统污水处理厂。

6.施工照明

在井口处附近位置安装一台低压柜，将照明电降压降至36V，然后用电线延伸至工作面，再在工作面上安装2～3盏灯(每盏125W)，即可满足施工照明的需要。照明线路可以与50mm²电缆布置的方式进行布置。

7.施工通讯

井口与井底、工作面、卷扬机房等分别设信号灯和电铃进行联络。在吊篮或操作平台各周边控制点分别加设明显的信号色灯。吊篮或操作平台的提升、下降、慢行、停止、上人、下人、运送材料、运送炸药及井口蝴蝶门的启闭均有明确音响和色灯信号显示。

六、施工方法

1.各施工区的施工方法

1.1.导孔及φ1.4m导井开挖

竖井导井采用LM200型反井钻机施工。首先在出线竖井水平井口，浇筑钻机砼基础及循环水池等，然后安装钻机及辅助设备，调平找正钻机后，进行注浆孔钻进。注浆孔开孔直径为φ311mm，开孔深度为4m，孔口管直径为φ245mm，预埋孔口管后便进行注浆孔（φ216mm）钻井。注浆结束后，将反井钻机移至溜井中心进行导井钻进。首先自上而下钻导孔，导孔钻透后，在端头处换接φ1.4m扩孔钻头，自下而上扩孔，岩碴沿井孔自由落至井底，并及时排出，扩孔直至导井上部。

1.2.竖井扩挖、支护

导井贯通后，随即进行竖井的扩挖，扩挖施工共分三次，第一次扩挖厚度为0.8m，即扩挖成φ3.0m的圆井。用2部手风钻钻孔，孔深2.5m，钻孔直径为φ42mm，炮孔间距80cm，采用φ32mm直径的药卷连续装药；第二次扩挖厚度为1.55～1.7m，即开挖成距井壁设计开挖线2.0m的断面，断面形式与竖井的设计断面形式相同，用3～4部手风钻钻孔，炮孔间距为1.0～1.2m，孔深、孔径及药卷直径、装药结构同第一次扩挖；第三次扩挖厚度为2.0m，即开挖至设计边线，中间布置爆破孔，周边布置光爆孔。其中爆破孔间距1.2m，周边光爆孔间距为45cm，线装药密度为120g/m。

爆破炸药选用乳化炸药及部分硝铵炸药，爆破网络采用非电毫秒微差延时网络，火花起爆方式。在装药时采取有效的措施，控制爆破的最大单响药量，并在爆后对爆破效果及时进行描述，如地质情况有变，应及时调整爆破参数。

整个扩挖过程均采用10t卷扬机配合操作平台作为施工人员、设备、材料的上下运输通道（施工布置见后附图1），操作平台根据每次扩挖半径的不同加工成相应尺寸的平台。石碴均经由导井溜至井底，通过竖井交通道由主变洞运出。

1.3井口边坡土石方明挖与支护

使用正铲、反铲、装载机、推土机等机械开挖土方，T20自卸汽车进行运输。石方明挖采取手风钻钻孔，梯段爆破，装载机配合T20自卸汽车运碴。并按设计要求进行相应的喷锚支护。具体见报上的《220KV开关站施工措施》中的开挖部分。

1.4.小方井的开挖

EL115.4～EL108.4之间有7.0m深的方井，其断面尺寸为3.25m×3.1m，此处采用手风钻先进行直形掏槽爆破成2m×2m的导井，再进行周边光爆扩成3.25m×3.1m的设计断面。

以上扩挖过程，在扩至设计边线后及时请监理工程师检验岩面，岩面合格后及时落实支护方案进行支护施工。

1.5.竖井交通道的开挖支护

主变洞第三层开挖完成后，及时施工竖井交通道的锁口锚杆，在锁口锚杆达到设计强度后，对竖井交通道进行开口并掘进。由于竖井交通道断面尺寸为3.55m×3.5m，可全断面开挖，手风钻钻孔，非电引爆，周边光爆，3m³装载机配合T20自卸汽车自主变洞出碴。

1.6.交叉口的开挖支护

由于竖井分别与一层排水廊道、电缆通道和竖井交通道有交叉口，为了保证交叉口的成型，故在进行开挖交叉口部位前必须先进行锁口锚杆的施工，并待锁口锚杆达到一定的强度后方可开口施工。

2.施工工序与控制

根据以上施工安排及施工方法，在220KV电缆出线竖井开挖过程中主要有开挖与支护两道工序。其工序流程图如下：

施工准备—>测量放线—>炮孔布置—>造孔—>装药爆破—>通风排烟—>安全检查与处理—>出碴—>清面—>支护（岩石条件允许时，可滞后开挖面一定距离）—>下一个循环施工

2.1.开挖施工

2.1.1测量放线

测量人员根据监理提供的控制点和施工图控制坐标，进行导线校验。在布置反井钻机时精确测定竖井中心点，并在反井钻机安装调试完成后再次进行复核，复核无误后才可开钻。在导井钻挖完成后及时对导井进行校核，并以此数据作为扩挖的依据进行布孔。在每次扩挖前测定竖井中心线及该扩挖周边控制线进行布孔控制（周边控制点不少于4个）。

2.1.2布孔

炮孔布设，特别是周边光爆孔，现场技术人员必须根据爆破设计及测量放线成果精确布孔，并做好布孔记录。在遇到特殊地质区段，可根据现场实际施工情况对个别孔位进行调整，但须保证爆破效果达到设计要求。

2.1.3钻孔

钻孔作业人员根据现场技术人员的布置用手风钻进行钻孔施工。钻孔孔径42mm。钻孔角度和孔深，应符合爆破设计的规定，已造好的钻孔，孔口需进行覆盖。对于因堵塞无法装药的钻孔，应予吹孔或补钻，钻孔经检查合格后方可装药。

2.1.4装药爆破

现场技术人员须根据爆破设计，指导装药相应的装药、封堵及联网布置，严格控制装药量、药卷布置和封堵长度。装药过程应在现场技术人员的严格监督指导下进行，并须在装药结束后进行严格的检查。严格控制装药量和不耦合系数，特别是加强周边孔的控制。要求半孔率不低于80％，并且壁面超挖不超过10cm。爆破设计见后附图2。

2.1.5出碴

采用小型装载车配T20自卸车，由竖井交通洞通道运往业主指定碴场。

2.1.6爆破设计

爆破设计见后附图2。

2.2.支护施工

2.2.1系统锚杆的施工

本竖井工程中主要包括了φ25，L＝500cm，以及少量的φ22，L＝300cm两种锚杆，故在钻孔时由技术人员向施工人员交代清楚钻孔深度、孔向、孔角。施工人员在钻孔过程中应严格把关，规范操作。锚杆施工工序主要包括：钻孔、孔深检测、钻孔清洗、灌注砂浆和安设锚杆等。第三次扩挖时对已开挖出的岩面在钻设爆破炮孔时同时钻设锚杆孔。锚杆安装采用先注浆后插杆的方式进行施工，注浆机注浆，人工安插锚杆，并在锚杆达到一定强度后在监理工程师的监督下，做锚杆抗拉拔试验。

锚杆的安装可根据实际地质情况施工。除需增加随机锚杆外，遇到裂缝或地质断层，在征得设计、监理工程师的许可下，可调整钻孔方向、角度，使锚杆方向尽量与地质结构面正交。

其他详细的锚杆施工工序在《锚杆施工措施》中均有详细的规定，在此就不再赘述。

2.2.2喷砼施工

根据设计图纸，220KV电缆出线竖井井壁等部位需素喷5～10cm厚的混凝土（喷砼厚度视岩石条件，由监理工程师指定）。喷护前，先对施喷混凝土的部位进行验收，清洗岩石表面，并须在岩石面湿润的状态下，进行喷护作业。施工时应严格按照监理工程师批准的配合比调配混凝土，并保证喷射混凝土的强度。

施工时，喷射料由搅拌机拌制，拌制均匀后，用混凝土搅拌罐车运至工作面，卸入混凝土泵的集料斗内，由吊罐吊至喷射机受料斗中，待喷射机下到井中后，再由人工手持喷射机喷头进行喷护作业。喷射机可随操作平台深入井下作业。根据实际地质情况，对于地质条件恶劣的地段可由监理工程师决定是否进行挂网喷护。素喷混凝土及挂网喷混凝土的具体技术要求在以往上报的主变洞、厂房等系列施工措施中均有详细规定，可参阅，此处不再赘述。

2.3.排水孔的施工

该竖井中有300个直径为φ50，L＝4.5m，α＝10°以及4个直径为φ50，L＝3.5m的排水孔。考虑到施工的便利，系统排水孔可在全断面开挖完成后，再用手风钻换φ50钻头逐个钻设，并在喷砼前安装排水管或保护处理。同时设计图中在EL108.4高程有φ100的排水孔与正压送风井相通，此处的排水孔用地质钻或100B钻机进行钻设。排水孔应按设计要求的方向，孔位，倾角严格施工，并经监理工程师检验合格后方可完工。

七、质量保证与安全防护

有关质量保证、安全防护及环境保护等方面的问题，可参照此前为C2标工程已报批的相关文件。结合220KV电缆出线竖井开挖与支护施工过程中的情况，还需强调以下几个方面：

安全防护：

1、井口与井底、工作面、卷扬机房等分别设信号灯、电铃或电话进行联络。在操作平台各周边控制点分别加设明显的信号色灯。井内信号必须经井口信号员转发至卷扬机房，不得直接向卷扬机房发信号。

2、凡操作平台的提升、下降、慢行、停止、上人、下人、运送材料、运送炸药及井口门的启闭均应有明确的报警器和色灯信号显示。

3、提升装置应有深度指示器，在深度指示器和井架上设终端开关，当提升容器超过正常高度0.5m时能自动切断电源，防止过卷扬。

4、通向井口的轨道设车挡，防止车辆坠入井内，井口应设安全拦杆和安全门。

5、在三次扩挖中的井壁上，随开挖面下降，制作盘旋井型爬梯，供施工人员上下进行。

6、每次爆破结束后，待足够时间（一般约为30min），方可由经验丰富的施工人员到开挖掌子面进行危石处理。危石处理时该人员必须配备足够的安全防护设施，危石处理要干净、彻底。

7、扩挖时，所搭设的开挖盖板必须牢固可靠（根据相应扩挖断面及时制作，制作时考虑比开挖断面稍大），并时常进行维修保养。

8、在爆破溜碴时，竖井内、竖井交通道段内及其在主变洞的开口处10m范围内应无施工人员、无设备在场，并在此范围外较明显的关键地段设专人负责安全，以防有人误入此安全范围区。

9、溜碴设施、洞口防护设施、上井口卷扬机导向架、吊篮、操作平台、缆索、卷扬机、爬梯等设施、设备运行一段时间（3～5天）后应定期进行检查、维修、更换。

10、爆破施工时应避免出现瞎炮，如有瞎炮现象，需及时进行瞎炮处理，排除隐患。

11、下部溜碴设施因意外发生堵碴现象，应由经验丰富的施工人员及时排除。在排除过程中，施工人员应用尽可能长的器具排患，同时施工人员应与石碴所经线路保持尽可能远的距离。

12、石方明挖爆破时，应采取措施控制飞石，同时还必须及时通知兄弟施工区的施工人员及时避炮。

13、竖井扩挖时，应采用电雷管控制引爆的方式，确保安全；或者通过长线塑料导爆管引至井口位置。

14、在井口布置铁皮门（蝴蝶门）及安全护栏（随层而相应增大加宽），以防井口以上的石碴、杂物等掉入井内。

质量保证：

1、为了保证竖井井壁的成型，在锚杆施工结束后，暂不进行喷护施工，在所有开挖（扩挖）完成后再进行。

2、竖井底部φ100的排水孔，可在开挖完成后，从主变洞内调入地质钻或100B钻机，换φ100左右的钻头进行钻设。钻设时严格控制孔向，角度等参数。

3、土石方明挖、石方井挖等，按设计图纸和规程规范的要求，严格控制超挖，杜绝欠挖。加强周边爆破的控制，以保证边坡的形成，预裂孔要求其半孔率不低于80％，并且壁面超挖不超过10cm。

4、提升50mm²电缆时，不宜提升过快；下放时也不宜松放过慢，应与吊篮（操作平台）速度保持一致或比其略快一些，防止应过快或过慢造成电缆紧张过度而断裂。

5、按照监理批准的喷射混凝土配合比，严格遵循操作规范进行喷射混凝土施工，保证喷射混凝土的施工质量。

6、严格控制锚杆砂浆的配比，遵循操作规范进行注浆安装，保证锚杆砂浆的注浆密实度和砂浆锚杆的强度。

7、在喷射混凝土时须杜绝利用回弹料进行喷护。由于竖井空间限制，故在喷砼施工时施工人员、设备应与喷射面保持一定的安全距离。由于喷砼采取砼泵送料至喷射机，故喷砼操作人员须保持与砼泵操作人员的紧密联系，以免发生喷料过多过剩。

八、施工机械设备配置

根据以上施工方法、施工方案、施工工序，220KV电缆出线竖井在开挖与支护过程中需配置机械设备情况如下表：

九、施工人员配置

十、材料计划

 说   明

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