反井钻机在溪洛渡水电站闸室竖井开挖中的应用

摘要：反井钻机在20世纪五十到六十年代出现在美国和德国采矿工程领域。近年来，随着反井钻机技术的不断完善与发展，开始在应用于水利水电工程竖井、斜井的施工。反井钻机施工具有安全、快速、高质量等优势，在溪洛渡水电站右岸导流洞闸室竖井开挖过程中，成功地应用反井钻机完成了闸室竖井溜渣导井的开挖，大大降低了竖井开挖难度，并确保了安全与进度。关键词：反井钻机；溪洛渡水电站；竖井开挖 

1 工程概述

1.1 建筑物概况

 溪洛渡水电站施工期坝址两岸各布置了3条导流洞，右岸为4#6#导流洞。导流洞平面上呈弯道布置，洞身断面为城门洞型，衬砌后净断面尺寸均为18×20m。在4＃导流洞桩号0+168m～0+248处及5#导流洞在桩号0+233.886m～0+313.866处设置竖井闸室，闸室由下闸室（导流洞洞身扩挖形成）、启闭机室及闸室竖井组成，启闭机室位于下闸室正上方，两者之间通过闸室竖井连接。闸门竖井开挖断面为矩形，断面尺寸为 14.5m×34m，开挖高差43m。

1.2 围岩主要地质状况

 右岸导流洞布置于金沙江右岸山体内，高程约在364m400m之间，洞身所在岩层主要为P2β4 P2β6层致密状玄武岩、斑状玄武岩及角砾（集块）熔岩，岩石岩性坚硬，单轴抗压强度大于100MPa，属坚硬~极坚硬岩类。导流洞沿线岩体新鲜完整，嵌合紧密，岩体多呈块状次块状结构，地应力量值中等，岩体透水性总体较弱，围岩稳定性较好，以Ⅱ类围岩为主，层间、层内错动带发育段局部围岩稳定性较差，为Ⅲ1类。

1.3 工期要求

 闸室竖井开挖安排在启闭机室及下闸室上层开挖完成后进行，并要求在导流洞洞身中层开挖至下闸室断前完成，工期较紧张。

2 施工方案的研究

 右岸导流洞竖井开挖，高度43m，断面尺寸达14.5×34m，如此大断面的竖井，必须采用先打通溜渣导井再分多次扩挖成型的方案，施工的关键点是溜渣导井的开挖，有如下方案可供选择：

 （1）导井人工开挖。由于竖井深度仅50m，可在上部启闭机室设置起吊系统，人工进行导井正井法钻爆开挖，同时，在下闸室顶部人工由下往上进行反向垫渣钻爆开挖，上下两方向贯通后，导井开挖完成。该施工方法优点是易于组织，设备投入最少。缺点是方法原始，特别是正向开挖，钻爆掏槽效果差，每循环进尺不足1m，且出渣为人工作业，劳动强度大，效率低下；反向垫渣开挖作业环境差，造成导流洞闸室段交通中断，且安全保障性小。

 （2）人工吊兰法反向钻爆开挖。首先在启闭机室架设地质钻机，沿竖井中心线造孔贯穿至下闸室，在启闭机室设置起吊设备，沿已造中心孔放下钢丝绳挂吊兰，人工以吊兰为操作平台进行反向钻爆作业。该方法同样存在易于组织，设备投入少等优点，效率较正井法高