譚虓隆

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川成都 610081)

1 工程概述

俄公堡水電站位于四川省木里縣境內(nèi)的木里河上，為低閘引水式電站，裝機(jī)容量132MW。調(diào)壓井位于電站廠址內(nèi)圓包山山頂，為開(kāi)敞阻抗式調(diào)壓井，矩形斷面，在平面上成“L”型布置。開(kāi)挖成型后長(zhǎng) 52．7m，寬 13．4m，內(nèi)徑 10．4 ～11m。與調(diào)壓井相交的引水隧洞底部高程為2273．1m，調(diào)壓井井底高程為2279．5m，頂部高程為2345 m(圖1)。調(diào)壓井井口以上為70m的開(kāi)挖邊坡，坡比為 1∶0．3。

因工程為低價(jià)中標(biāo)，利潤(rùn)低，工期緊，受以上條件限制，必須對(duì)調(diào)壓井導(dǎo)井開(kāi)挖方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

2 導(dǎo)井開(kāi)挖方案的優(yōu)化

2．1 原導(dǎo)井施工方案

調(diào)壓井井體開(kāi)挖出渣是工程的施工重點(diǎn)，因此，選擇調(diào)壓井溜渣導(dǎo)井方案是本工程加快施工進(jìn)度、降低施工成本的難點(diǎn)。

根據(jù)其他工程導(dǎo)井施工的成功經(jīng)驗(yàn)，在本工程前期準(zhǔn)備階段，選擇LM-200反井鉆機(jī)進(jìn)行導(dǎo)井施工。導(dǎo)井必須在調(diào)壓井井口高程2345m以上70m的高邊坡開(kāi)挖完成、井口平臺(tái)形成后，用LM-200型反井鉆機(jī)自上而下進(jìn)行導(dǎo)孔鉆孔(導(dǎo)孔直徑為216mm)。導(dǎo)孔施工結(jié)束后，用LM-200型反井鉆機(jī)從調(diào)壓井底部自下而上施工導(dǎo)井，導(dǎo)井直徑為1400mm。最后再由人工垂直自上而下將φ1400導(dǎo)井?dāng)U挖成φ4000的溜渣井，作為調(diào)壓井井身開(kāi)挖的出渣通道。

2．2 原導(dǎo)井施工方案存在的問(wèn)題

結(jié)合工程實(shí)際情況，采用原導(dǎo)井開(kāi)挖方案存在以下問(wèn)題:

(1)原導(dǎo)井開(kāi)挖方案規(guī)定調(diào)壓井邊坡于2009年4月21日開(kāi)始開(kāi)挖，8月5日完成;調(diào)壓井導(dǎo)井于2009年8月6日開(kāi)始開(kāi)挖，井身開(kāi)挖于2009年10月1日開(kāi)始。而實(shí)際情況是調(diào)壓井邊坡從2009年6月10日才具備開(kāi)挖條件，調(diào)壓井導(dǎo)井在2009年9月24日才能開(kāi)始開(kāi)挖，井身開(kāi)挖則推遲到2009年11月13日。若采用原施工方案，必須等待井口以上邊坡開(kāi)挖完成后才能進(jìn)行導(dǎo)井施工，同時(shí)，因邊坡開(kāi)挖實(shí)際進(jìn)度的滯后，占用了調(diào)壓井井身開(kāi)挖的直線工期，從而對(duì)整體工期構(gòu)成了極大的壓力;

(2)勘察設(shè)計(jì)資料顯示:調(diào)壓井井身巖體破碎，大部分為Ⅴ類圍巖，巖石強(qiáng)度極為不均衡。根據(jù)同類施工項(xiàng)目取得的經(jīng)驗(yàn)，若圍巖地質(zhì)條件差，采用LM-200反井鉆機(jī)容易偏鉆，一旦偏鉆，重新校正非常困難，將出現(xiàn)施工中很難解決的技術(shù)難題;

(3)本工程地處四川省木里縣俄公堡，距離成都955km，其中包括木里縣至施工現(xiàn)場(chǎng)146km的機(jī)耕道，交通運(yùn)輸條件十分惡劣，且調(diào)壓井導(dǎo)井垂直總長(zhǎng)度只有65．5m，工程量極小，若單獨(dú)從成都租用LM-200反井鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)，在成本控制上不經(jīng)濟(jì)。

由于以上幾個(gè)問(wèn)題的存在，尤以影響工期為無(wú)法克服的困難，而且業(yè)主方明確對(duì)原先認(rèn)可的工期不作調(diào)整，因此，在考慮進(jìn)度、工期、技術(shù)難度、成本控制等綜合因素的前提下，對(duì)原有方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整勢(shì)在必行。

2．3 方案優(yōu)化

經(jīng)論證并結(jié)合采礦行業(yè)普遍采用的人工開(kāi)挖導(dǎo)井的既有經(jīng)驗(yàn)，決定對(duì)原有方案進(jìn)行優(yōu)化，由反井鉆機(jī)施工正導(dǎo)井修改為采用人工開(kāi)挖反導(dǎo)井進(jìn)行施工。

將導(dǎo)井起點(diǎn)選擇在調(diào)壓井下部引水隧洞洞室的檢修閘門槽部位的A點(diǎn)，頂部出口選擇在調(diào)壓井井身的C點(diǎn)，因調(diào)壓井為L(zhǎng)形，在井身中間設(shè)置轉(zhuǎn)彎點(diǎn)B(圖1)。

導(dǎo)井與水平方向的夾角為45°，全長(zhǎng)85．56 m，開(kāi)挖斷面為直徑3m的圓形斷面。

圖1 調(diào)壓井導(dǎo)井布置對(duì)比圖

導(dǎo)井開(kāi)挖施工采用光面爆破技術(shù)，選用φ25乳化炸藥，導(dǎo)爆索傳爆，開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺1．5m。

由于導(dǎo)井的開(kāi)挖角度較陡，人很難直接站立在井壁進(jìn)行鉆爆施工，故每次開(kāi)挖前在井壁搭設(shè)簡(jiǎn)易操作平臺(tái)，在井壁底部預(yù)埋φ28插筋，插筋與操作平臺(tái)綁扎為一體，工人在操作平臺(tái)上施鉆。

導(dǎo)井因調(diào)壓井井身形狀限制而不能直接到頂，故在高程2308．15m處設(shè)置轉(zhuǎn)彎點(diǎn)B，為防止溜渣過(guò)程中在B點(diǎn)堵塞，導(dǎo)井開(kāi)挖過(guò)程中，可將B轉(zhuǎn)彎點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)挖。

溜渣導(dǎo)井根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況增加了隨機(jī)支護(hù)錨桿并隨機(jī)噴護(hù)混凝土，以確保洞內(nèi)施工安全。

導(dǎo)井開(kāi)挖過(guò)程中，可能伴隨有毒有害氣體(如氨氣。氨氣密度小于空氣，容易聚集在斜井開(kāi)挖掌子面，給施工人員帶來(lái)傷害)。針對(duì)該問(wèn)題，采用從現(xiàn)有引水隧洞通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置叉管，用φ100膠管接至開(kāi)挖面進(jìn)行通風(fēng)。通風(fēng)膠管順著導(dǎo)井的頂部安裝，B點(diǎn)轉(zhuǎn)彎處采用鋼筋網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)，可以防止溜渣過(guò)程中石渣對(duì)通風(fēng)膠管的損壞。

導(dǎo)井在2308．15m高程設(shè)置B轉(zhuǎn)彎點(diǎn)。雖然B點(diǎn)經(jīng)過(guò)擴(kuò)挖，但當(dāng)其遇到2塊或者2塊以上、粒徑稍大的石渣同時(shí)溜下時(shí)，仍然有發(fā)生渣料堵塞的可能。一旦堵塞，應(yīng)立即停止再往導(dǎo)井內(nèi)送渣。派遣工人從導(dǎo)井頂部到達(dá)B點(diǎn)，工人在系好安全帶及防毒面具等安全防護(hù)設(shè)施后，對(duì)卡在B點(diǎn)的石渣進(jìn)行鉆孔，然后采用放小炮的形式對(duì)堵塞斜井的石渣進(jìn)行解小處理，從而解決了B點(diǎn)發(fā)生渣料堵塞的問(wèn)題。

通過(guò)以上方案的優(yōu)化，解決了施工中存在的問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期的效果。

3 方案優(yōu)化后產(chǎn)生的效益

3．1 工期效益

根據(jù)原方案，調(diào)壓井溜渣導(dǎo)井采用反井鉆機(jī)施工。反井鉆機(jī)施工須澆筑鉆機(jī)安裝平臺(tái)(底座為10cm厚混凝土基礎(chǔ)，混凝土澆筑及等強(qiáng)3d)→鉆機(jī)就位安裝(2d)→φ216導(dǎo)孔開(kāi)挖(每天鉆進(jìn)5m，65．5m長(zhǎng)導(dǎo)孔需用時(shí)13d)→φ1400導(dǎo)井開(kāi)挖(每天鉆進(jìn)5m，65．5m長(zhǎng)導(dǎo)孔需用時(shí)13 d)→φ4000溜渣導(dǎo)井?dāng)U挖(人工擴(kuò)挖，每循環(huán)1．5 m，每天2個(gè)循環(huán)，總擴(kuò)挖時(shí)間需22d)。

采用原方案，65．5m長(zhǎng)溜渣導(dǎo)井施工總時(shí)間將達(dá)到53d，且必須等待調(diào)壓井邊坡施工完畢才能進(jìn)行，在工期上將占用調(diào)壓井井身開(kāi)挖53d的時(shí)間。加上實(shí)際因前期邊坡開(kāi)挖的滯后時(shí)間50d(邊坡開(kāi)挖從2009年4月21日推遲至2009年6月10日)，調(diào)壓井井身開(kāi)挖總進(jìn)度將滯后103d。

優(yōu)化后的導(dǎo)井雖然總長(zhǎng)度達(dá)到85．56m，較原方案的65．5m有所增長(zhǎng)，但人工開(kāi)挖導(dǎo)井可以和調(diào)壓井邊坡開(kāi)挖同時(shí)進(jìn)行(從2009年6月10日開(kāi)始施工，導(dǎo)井每循環(huán)1．5m，每天安排3個(gè)循環(huán)，19d可完成導(dǎo)井開(kāi)挖，則在2009年6月30日可完成導(dǎo)井開(kāi)挖)，在調(diào)壓井邊坡2009年9月24日開(kāi)挖完成之前，導(dǎo)井開(kāi)挖已經(jīng)結(jié)束。與原方案比較，優(yōu)化后的方案省去了反井鉆機(jī)占用的直線工期53d。雖然對(duì)于因邊坡開(kāi)挖推遲的50d不能彌補(bǔ)，但井身開(kāi)挖卻可以在邊坡開(kāi)挖完成前的9月24日進(jìn)行，較原先合同規(guī)定的井身開(kāi)挖開(kāi)始時(shí)間2009年10月1日反而提前了7d，從而保證了項(xiàng)目的總體進(jìn)度。

3．2 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)合同中的施工組織設(shè)計(jì)，調(diào)壓井導(dǎo)井采用反井鉆機(jī)施工，而后由人工擴(kuò)挖成φ4m的圓形溜渣井。根據(jù)2007版四川省水利水電建筑工程預(yù)算定額，調(diào)壓井采用反井鉆機(jī)施工導(dǎo)井和人工擴(kuò)挖費(fèi)用分析情況見(jiàn)表1。

表1 反井鉆機(jī)開(kāi)挖導(dǎo)井費(fèi)用表

因俄公堡水電站地處四川省木里縣，從成都運(yùn)輸反井鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)費(fèi)用為2萬(wàn)元，退場(chǎng)費(fèi)用為0．8萬(wàn)元，采用原方案導(dǎo)井施工總費(fèi)用約為14．9萬(wàn)元。

方案優(yōu)化后由人工直接從底部開(kāi)挖反導(dǎo)井，導(dǎo)井?dāng)嗝鏋棣?m，長(zhǎng)度為85．56m的圓形溜渣井。施工費(fèi)用分析情況見(jiàn)表2。

表2 人工開(kāi)挖反導(dǎo)井費(fèi)用表

引進(jìn)專業(yè)施工人員6人，進(jìn)場(chǎng)和退場(chǎng)費(fèi)用按照1．5萬(wàn)元計(jì)算，采用人工施工反導(dǎo)井總費(fèi)用約為9．3萬(wàn)元。

經(jīng)過(guò)對(duì)比得知，采用人工開(kāi)挖反導(dǎo)井的方案較反井鉆機(jī)施工導(dǎo)井在費(fèi)用上將節(jié)省5．1萬(wàn)元。

3．3 綜合效益

方案的優(yōu)化使工期得到了保證，經(jīng)濟(jì)上節(jié)約了成本，取得了多方面的效益，得到了業(yè)主和監(jiān)理的一致好評(píng)，為企業(yè)贏得了聲譽(yù)，提高了企業(yè)的品牌效應(yīng)。

4 結(jié)語(yǔ)

俄公堡水電站調(diào)壓井溜渣導(dǎo)井施工方案的成功優(yōu)化，為今后相關(guān)單位陸續(xù)進(jìn)入西部不發(fā)達(dá)、偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行水電工程建設(shè)、對(duì)類似的工程施工提供了參考。