本标段引水隧洞全长2.129公里,围岩岩性为泥盆系中统云母石英片岩夹变质砂岩、大理岩,片理发育,岩体较破碎,围岩稳定性差,局部渗水较大,多为Ⅳ类围岩。压力钢管斜井段分上斜井段、下斜井段、弯道段、中平洞段。压力钢管道斜井段为圆形断面,开挖直径为4.6米,衬砌后内径为3.2米;上斜井段洞轴线倾角为30度,长度为694.683米,下斜井段洞轴线倾角约为28度,长度为859.293m;中平洞及弯道段长度为176m。
压力管道作为引水发电式电站的一个重要组成部分,斜井开挖一直是压力管道施工的难点,施工进度慢,施工成本高,安全隐患大;一般在平洞贯通的情况下,直接采用正、反井双向开挖来加快施工进度。如在平洞不能提前贯通的情况下,加快斜井施工进度,尤其是大倾角斜井,采用机械化施工的方法不可行,且不能像竖井开挖方式一样,因此需研究如何在保证施工***情况下,加快大倾角斜井机械化正井开挖速度。
结合公司科技发展创新的要求和盖孜水电站项目的实际情况,对斜井机械化正井开挖方法进行分析,在综合各方机械化配套优点与经济性,减少施工出渣时间的同时,使用阻车器保障井底工人的安全性,提高施工效率,并为今后类似工程提供借鉴。
技术指标
确保依托的工程项目能够全履行承建合同约定,满足安全、质量、进度、技术要求。
1、技术指标
就目前施工而言,保证斜井开挖施工进度及安全,是制约水电站发电目标和公司安全责任目标的重中之重,改变传统工艺的施工技术方法,减少开挖循环时间,提高安全保障是斜井开挖的***,可提前保证发电目标,效益可观,并可在后续大倾角斜井中正井开挖技术支中推广运用。
2、经济指标
实现提前发电效益2000万元,减少施工成本支出100万元。
技术创新点与难点
1、技术创新点
对斜井正井开挖方法进行分析,在综合各方优点减少施工出渣时间的同时,使用阻车器保障井底工人的安全性,提高施工效率。
开挖出渣方式改变,人工直接装渣和卸渣,改为翻新履带式扒渣机出渣装渣。
采用全轨道6立方曲轨自卸式矿车配XK2.5米翻新凿井提升机牵引直接出渣,减少运输次数降低出渣时间。
增加开挖过程的安全系数 ,采用大于45度斜井阻车器。重型大坡度底盘,进口TM40型行走马达,输出扭矩大爬坡能力强,牵引力大,能确保后配套的35米以下二运转载机顺畅前进和后退的推和拉;***高齿牙耐磨型履带板,接地比压小、接触面小,行走阻力小,自滑阻力大,点比面插入力大因而自滑阻力大,致使点都插入下去了还有履带板面来增加阻力,只要驱动大于阻力就只会前行,这就是斜井选用高齿履带板的优势。
2、难点
一般发电引水系统斜井设计倾角为25°以下,可采用机械化作业完成洞内开挖作业,本工程压力管道斜井设计倾角为30°,普通的机械化操作已不满足施工需求,且人工开挖速度直接制约了本工程的安全***发电目标,因此旨在提高斜井开挖出渣速度和大倾角斜井阻车器,此两点为***和难点部分。
技术准备
主要研究技术路线
研究45°以上,90°以下的大斜度斜井施工安全技术;
研究缩短斜井全断面正井机械化开挖循环时间的施工技术。
主要依托盖孜项目部现有的工程技术人员和其它相关人员,依托国内已有的水利工程斜井技术并结合矿产业的洞内斜井的关键技术进行分析总结,在关键技术问题方面,邀请了公司及分局相关设备、技术部门和专家进行现场技术咨询、指导。
主要研究内容
⑴本45°以上,90°以下的大斜度斜井施工安全技术;研究缩短斜井全断面正井机械化开挖循环时间的施工技术。主要研究以下内容:
大倾角斜井机械化开挖技术
大倾角斜井开挖施工机械化选择
大倾角斜井出渣提升装置选型
大倾角斜井装渣装载机械化配套选型
大倾角斜井阻车器选型
⑵主要通过借鉴平洞和小斜度隧洞开挖安全技术,研究出适用于大斜度斜井的施工安全技术。
⑶本工程旨在提高斜井机械化开挖速度和大倾角斜井阻车器,此两点为***和难点部分。
主要方法:
1、大倾角斜井开挖技术,出渣速度,曲轨自卸式矿车长斜井与斜井履带运碴车短距离在大倾角斜井运行时的限位装置(阻车器),通过此施工过程和传统施工工艺对比,总结开挖技术优点,提出可行性开挖施工技术标准。
2、研究45°以上,90°以下的大斜度斜井施工安全技术;研究缩短斜井全断面正井机械化开挖循环时间的施工技术。
3、依托单位在前期已经进行了相应的现场初步试验,并初步掌握了在引水隧洞内的施工方案。
出渣方案比选
根据下斜井采用翻新凿井提升机提升出渣。实施的《特种设备安全法》第二章第四节第三十二条规定:“第三十二条 特种设备使用单位应当使用取得许可生产并经检验合格的特种设备。禁止使用***明令淘汰和已经报废的特种设备。”
根据近年使用卷扬机频发事故情况,已逐步淘汰卷扬机,改用凿井提升机。由于卷扬机的安全因此公司建议取消原方案的卷扬机施工,采用翻新凿井提升机施工。以下围绕翻新凿井提升机编制出渣系统设计方案。
出渣机械配套采用,该斜井角度为30°,采用自上而下掘进,采用KX-6/9型曲轨自侧式矿车,XK2.5-1.8型翻新凿井提升机提升,LWLX-120/55L型翻新履带式扒渣机装渣。曲轨自卸式矿车容量为6m³,翻新凿井提升机为20t。
主要仪器设备、技术人员
主要采用翻新凿井提升机、曲轨自卸式矿车、各种常规测量仪器、钢丝绳、焊机、二手24公斤钢轨等;
主要技术人员:项目部技术人员、开挖钻爆作业人员、翻新履带式扒渣机操作手、翻新凿井提升机绞车工、斜井履带运碴车司机、测量员、机修师、电工、焊工以及其他技术工种。
技术路线
拟采用的技术路线见下图:
施工方法、措施及实施情况
1、准备阶段
施工准备阶段主要进行施工设计和施工方案、施工措施的编制和专家论证评审,选定施工机械,联系进场翻新履带扒渣机与翻新凿井提升机和曲轨自卸式矿车并联合讨论方案的可行性。
方案编制完成后组织现场技术人员,厂家技术人员和相关专家进行评审。
评审通过后,按照相关要求,上报监理部进行方案的审核、批准,批准后方可进行下斜井开挖施工
施工前邀请翻新厂家技术人员及专家进行现场指导翻新凿井提升机绞车及曲轨自卸卸式矿车***到位并及时完成轨道安装和施工前安全排查工作。
2、实施阶段
在下斜井开挖过程中,首先采用挖机进行上弯段开挖,待上弯段开挖过程中,首先制作矿翻新凿井提升机基础,上弯段开挖完成后进行测量放样、定位进行轨道安装加固。