拉西瓦水电站特大型尾水洞开挖施工技术

摘 要 黄河拉西瓦水电站尾水洞为圆形断面，开挖断面直径为19.1m，在国内属最大尾水洞断面，本文根据拉西瓦水电站尾水洞各种地质条件开挖实践，从开挖方法选择、开挖爆破控制和安全临时支护等方面进行了阐述，为类似工程施工提供参考借鉴。

关键词 拉西瓦 水电站 尾水洞 开挖方法 爆破控制 支护

1.工程概况

拉西瓦水电站位于青海省贵德县与贵南县交界处的黄河干流上，是黄河上游龙羊峡以下的第二个大型梯级电站，也是黄河流域装机规模最大（4200MW）、坝体最高（250m），水能指标最优越的特大型水电工程。

拉西瓦水电站2条尾水洞总长1191.39m，1#、2#尾水洞岩体为花岗岩，该花岗岩体为中粗粒结构，呈灰～灰白色，块状结构，矿物充分以长石、石英、黑云母为主，岩石强度高，岩体致密坚硬。但1#尾水洞尾10+130～尾10+180、尾10+215～尾10+499段和2#尾水洞尾20+180～尾20+110、尾20+610～尾20+699段岩石较破碎，有泥质夹层，小断层带交错、密集，属Ⅲ类岩体。剩余段属II类岩体。由于尾水洞地处高地应力区，其开挖后岩爆现象相对较严重。

2.尾水洞开挖前施工总布置

2.1尾水洞供风、供水、供电及道路布置

2.1.1施工供风布置

1#、2#尾水采用系统2#、3#空压机站供风， 2#、3#供风站分别设在尾水上支洞和下支洞内，2#空压机站主要为下游尾水洞洞挖供风，3#供风站主要为上游尾水洞上层开挖和下卧供风 。供风主管采用φ129钢管，支管采用φ108钢管。其供风系统技术特性见下表.

2.1.2施工供水

尾水洞施工供水通过在下游围堰100m处的抽水泵站供水，安装两台40m3/h的多级抽水泵，以满足施工需要。

2.1.3施工供电

1#、2#尾水上游施工供电由尾水下叉洞内3#变压器供电，1#、2#尾水洞下游施工供电由上叉洞内的2#变压器供电，各工作面从变压器接线端接三相四线到工作面，以满足洞内喷砼等施工用电和照明。洞内施工用电每隔200m设一配电箱以满足洞内施工动力用电，照明沿洞壁每隔5米安装一盏500w白炙灯满足照明用电。

2.1.4施工排水

尾水洞施工排水主要为洞挖钻孔排水和岩体渗水，尾水洞下游在洞内一侧每隔200m挖设70cm×70cm，深50cm的积水井，积水井内放置2寸潜水泵，采用Φ50mm排水管将水抽排至洞外，尾水洞上游在洞内一侧挖排水沟采用自流方式排水，最终各工作面施工排水汇流到上叉洞和下叉洞由水泵抽排到过坝洞排水沟内排出。

2.1.5通风布置

1#、2#尾水洞通风系统通过在尾水施工支洞洞口附近布置4台2×55kw的轴流式通风机来改变洞内施工环境。通风管直径为φ1500mm的软质PVC通风管，采用压入方式分别向4个工作面通风，通风管在开挖过程中随开挖工作面的推进向作业面逐渐延伸，同开挖作业面应保持30m左右的距离。在尾水施工支洞内，布置两台2×37kw的吸出式通风机，一台布置在上下叉洞相交部位顶拱，另一台布置在下叉洞同2#尾水洞交叉处顶拱，采用接力式将烟尘吸出洞外，供风管采用直径为φ1000mm的软质PVC通风管，沿尾水施工支洞、过坝交通洞，将烟尘抽排出洞外，构成混合式通风方式。

2.1.6出渣施工道路

尾水洞工作面 上叉下叉施工支洞 右岸低线交通洞 黄河大桥 伊黑龙沟渣场

3.开挖总体规划和施工程序

根据施工总进度计划，尾水洞开挖工期紧，施工难道大，为保障施工总进度计划，从尾水施工支洞下叉和上叉洞将2条尾水洞共分4个工作面进行开挖。1#、2#尾水洞分别分上、下游两个工作面进行开挖，从尾水施工支洞下叉洞分别打导洞以i=10%的坡度上爬进入1#、2#尾水洞上游施工，从上叉洞分别进入1#、2#尾水洞下游施工，上叉洞同尾水洞交叉桩号为尾10+265和尾20+418，下叉洞同尾水洞交叉桩号为尾10+182和尾20+344。

尾水洞开挖断面为直径19.1m的圆形断面，属大断面洞室开挖，故采用YT-28手风钻自制钻爆台车分层进行开挖。上层高度为8.5m，第二层高8.6m，第三层底板为2.0m厚。

尾水洞洞挖施工程序框图如下：

3.1上层开挖

3.1.1上层开挖施工方法

1#、2#尾水洞上层开挖首先利用尾水施工支洞上、下叉洞分上下游四个工作面进行开挖。1#尾水洞上游工作面由下叉洞以i=10%的坡度打导洞（9×7m）上爬60m到上层开挖高程进行上游开挖，开挖到尾10+00后，先进行1#～3#尾水管延伸段和岔管段上部开挖支护，完毕后才能进行下层开挖，1#尾水洞下游由上叉洞进行上层开挖，1#尾水洞上下叉洞中间段安排在下游开挖100m后开始进行施工，将尾水洞上下游工作面贯通。下游尾水洞出口段，为保证尾水洞出口段洞室安全和隧洞成型效果剩余30m在出口明挖后进行施工。

2#尾水洞上层开挖方法和1#尾水洞相同。在尾水洞上层开挖过程中采用双楔形掏槽，上层全断面开挖，周边光面爆破技术进行爆破。尾水洞上部开挖，对于岩石较破碎时采用导洞（9×7m）超前1个循环，随后扩挖支护跟进的施工方法；岩石地质情况较好地段采用上部全断面开挖，并及时支护的施工方法。采用自制钻爆台车配合手风钻进行爆破钻孔，手风钻和多臂钻进行锚杆钻孔施工；

3.1.2出渣方式

采用PC220反铲和WA380装载机挖装，配15t自卸汽车运输。

3.1.3爆破参数和循环时间

Ⅰ～Ⅱ类围岩爆破参数：

双楔形掏槽孔钻爆参数：钻孔孔径D=42mm，孔深2.3、4.2m，间距0.5～0.6m，单孔药量为1.2kg～1.4kg和2.5～2.8kg，采用2#岩石φ32mm炸药连续装药，导爆管毫秒微差非电起爆网络起爆。

崩落孔钻爆参数：钻孔孔径D=42mm，孔深3.5m，间排距0.8～1.0m，单孔药量为1.3～1.8kg，采用2#岩石φ32mm炸药连续装药，导爆管毫秒微差非电起爆网络起爆。

光面爆破参数：钻孔孔径D=42mm，孔深3.5m，孔距0.5～0.6 m，光爆层厚0.7m，线装药量为120～150g/m，采用2#φ25×200mm×90g岩石炸药间隔装药，导爆索引爆。

Ⅲ类围岩爆破参数：

导洞爆破参数：楔形掏槽爆破参数：钻孔孔径D=42mm，孔深2.5m，间距0.5～0.6m，单孔药量为1.5kg，采用2#乳化φ32mm炸药连续装药，导爆管毫秒微差非电起爆网络起爆；崩落孔爆破参数：钻孔孔径D=42mm，孔深2.0m，间排距1.0～1.2m，单孔药量为1.0～1.2kg，采用2#岩石φ32mm炸药连续装药，导爆管毫秒微差非电起爆网络起爆。

两边扩挖孔钻爆参数：钻孔孔径D=42mm，孔深1.5m，间距0.8～1.0m，单孔药量为0.75kg，采用2#φ32mm乳化炸药连续装药，导爆管毫秒微差非电起爆网络起爆。

光面爆破参数：钻孔孔径D=42mm，孔深1.5m，孔距0.5～0.4 m，光爆层厚0.7m，线装药量为80～100g/m，采用2#φ25×200mm×90g岩石炸药间隔装药，导爆索引爆。

爆破作业循环时间：

II类围岩每循环时间为：风水管准备及排险1.0小时，测量1.0小时，钻孔（180个）5个小时，装药联网2个小时，爆破排烟0.5小时，出渣4个小时，支护3个小时，再加外部干扰影响平均每循环为18小时，每循环进尺为2.8～3.0m，平均月进尺为120m，单耗为1.0kg/m3。

III、IV类围岩每循环时间为：首先导洞开挖循环时间为：风水管准备及排险1.0小时，测量1.0小时，钻孔（82个）3个小时，装药联网1个小时，爆破排烟0.5小时，出渣2个小时，随机支护2个小时；扩挖循环时间为：钻孔（132个）2.5小时，装药联网1小时，爆破排烟0.5小时，出渣3小时，支护5小时，再加外部干扰影响平均每循环为24小时，每循环进尺为0.8～1.0m，平均月进尺40m，单耗为0.8kg/m3。

3.1.4支护处理

在I、II类围岩情况下，为防止岩爆现象系统锚杆钻孔同开挖同步进行，以释放岩体应力，减少岩爆发生，滞后1～2个循环进行锚杆安装和喷砼；对于III、IV类围岩在开挖过程中以新奥法为原则，采取“先导洞、后扩挖（若爆破）、短进尺、每循环支护、勤观测”的方法进行施工，并必要时进行Φ28、L=6.0M@1.0M超前锚杆支护，对于特别破碎带和断层采用先喷砼、挂网，再安装20#工字钢、再二次挂网和喷砼，最后进行系统锚杆、随机锚杆和Φ32、L=9.0M长锚杆支护。

3.2第二层、三层开挖

3.2.1开挖方法

第二层开挖高度为8.6m，水平孔分层V型起爆网路爆破，毫秒孔外延时起爆网路，为保证开挖断面成型，周边预留2.5～3.0m厚度采用光面爆破技术，滞后主爆区2个循环跟进爆破。具体见下页爆破布孔图。

第三层做为第二层开挖施工道路，待第二层开挖支护完毕后在进行第三层开挖。

1#、2#尾水洞下游第二层、三层开挖由下叉施工支洞向尾水洞出口方向掘进，上游在进行第二层、三层开挖时同样由下叉施工支洞向上游掘进，为保障尾调、尾闸下卧正常施工，计划将爆破石渣用装载机转运到下卧掌子面同下卧石渣一起运往渣场。

3.2.2出渣方式

出渣方式和第一层相同。

3.2.3爆破参数

以下爆破参数为爆破试验后取得最佳爆破参数。

水平崩落孔钻爆参数：钻孔孔径D=42mm，孔深3.5～4.0m，间排距0.8～0.9m，单耗0.8kg/m3，采用2#岩石φ32mm炸药连续装药，导爆管毫秒微差非电起爆网络起爆。

两边扩挖钻爆参数：钻孔孔径D=42mm，孔深4.0m，孔距0.8～1.2 m，排距0.8～1.0m，单耗0.5kg/m3，采用2#φ32岩石炸药，导爆管毫秒微差非电起爆网络起爆。

水平光面爆破参数：钻孔孔径D=42mm，孔深3.5～4.0m，孔距0.4～0.5 m，光爆层厚1m，线装药量为120～150g/m，采用2#φ25×200mm×90g岩石炸药间隔装药，导爆索引爆。

爆破作业循环时间

第二层每循环时间为：风水管准备及排险1.0小时，测量1.0小时，钻孔（160个）4个小时，装药联网2个小时，爆破排烟0.5小时，出渣4个小时，支护3个小时，再加外部干扰影响平均每循环为18小时，每循环进尺为3.0～3.5m，平均月进尺为130m，单耗为0.8kg/m3。

第三层每循环时间为：风水管准备1.0小时，测量0.5小时，钻孔（29个）1.5个小时，装药联网1个小时，爆破排烟0.5小时，出渣2个小时，再加外部干扰影响平均每循环为8小时，每循环进尺为3.0m，平均月进尺280m，单耗为0.8kg/m3。

3.2.4支护施工

对于第二层开挖，由于顶拱已全部支护完毕，施工安全已得到了有利的保证，剩余边墙锚杆、喷砼支护随开挖跟进支护。

第三层开挖，根据设计图纸对于尾水下部120º范围不进行支护，故第三层开挖不存在支护施工。

5.结束语

拉西瓦水电站洞室尺寸规模大、布置集中，多层次的结构布置带来的围岩稳定及开挖过程中相互影响问题比较突出，在工期较紧的情况下实现施工难度较大。但由于采取了合适的开挖顺序和方法，爆破设计参数合理，现场控制严格，施工质量得到了保证、施工进度比较快，比计划提前了12天，施工安全上也得到了保障。该洞室的成功开挖，为今后的地下洞室开挖施工积累了宝贵的经验，开创了新的业绩。

推荐访问： 开挖 水电站 施工技术 特大型 拉西