巖灘水電站平行鉆井施工方案設(shè)計一、工程概況1.1項目背景與目標(biāo)本工程位于廣西大化瑤族自治縣境內(nèi)的巖灘水電站擴(kuò)建區(qū)域，主要針對尾水系統(tǒng)進(jìn)行平行鉆井施工，包括尾水主洞、閘門廊道及運輸洞等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。項目旨在通過平行鉆井技術(shù)實現(xiàn)特大斷面隧洞的高效開挖，為擴(kuò)建工程首臺機(jī)組提前發(fā)電創(chuàng)造條件。施工區(qū)域距一期發(fā)電廠房最近距離僅80米，周邊存在50kV高壓線等敏感設(shè)施，需嚴(yán)格控制施工振動與飛石影響。1.2工程規(guī)模與技術(shù)指標(biāo)鉆井?dāng)嗝鎱?shù)：標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度16.8m、高度21.55m，頂拱半徑9.975m，采用城門型結(jié)構(gòu)設(shè)計平行作業(yè)范圍：沿隧洞軸線布置3條平行鉆井通道，間距12m，單洞平均長度480m質(zhì)量控制指標(biāo)：鉆孔垂直度偏差≤1.5°/100m爆破質(zhì)點振速≤0.5cm/s開挖輪廓平整度誤差≤15cm圍巖完整性指數(shù)Kv≥0.75二、地質(zhì)條件分析2.1地層巖性特征施工區(qū)域主要巖性為粗晶菊花狀輝長輝綠巖，屬巖漿巖類，飽和單軸抗壓強(qiáng)度45-68MPa，巖石完整性分級為Ⅱ-Ⅲ類。根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，巖體存在兩組主要節(jié)理：陡傾角節(jié)理：走向N30°E，傾角75-85°，間距1.2-2.5m，延伸長度3-8m緩傾角節(jié)理：走向N60°W，傾角15-25°，間距0.8-1.5m，延伸長度2-5m局部發(fā)育F40斷層破碎帶，寬度1.5-3.2m，充填物以糜棱巖為主，透水性較強(qiáng)。2.2水文地質(zhì)條件地下水位：洞身段靜止水位高程185-192m，低于洞頂約20-30m涌水量：正常段10-15m3/h，斷層帶最大達(dá)50m3/h水質(zhì)特征：pH值7.2-8.1，總?cè)芙夤腆w量350-520mg/L，對混凝土無腐蝕性2.3地應(yīng)力場分布采用水壓致裂法實測結(jié)果：垂直應(yīng)力：σv=2.5-3.2MPa/100m最大水平主應(yīng)力：σH=1.8-2.3σv，方向N45°E最小水平主應(yīng)力：σh=0.8-1.2σv三、施工總體部署3.1施工分區(qū)規(guī)劃將平行鉆井工程劃分為三個作業(yè)區(qū)：A區(qū)（進(jìn)口段）：樁號K0+000~K0+150，以Ⅲ類圍巖為主，采用全斷面平行鉆井法B區(qū)（斷層段）：樁號K0+150~K0+280，穿越F40破碎帶，采用預(yù)留核心巖柱的分步開挖法C區(qū)（出口段）：樁號K0+280~K0+480，以Ⅱ類圍巖為主，采用上下分層平行作業(yè)法3.2施工平面布置鉆機(jī)平臺：設(shè)置3個標(biāo)準(zhǔn)化鉆機(jī)平臺，每個平臺尺寸20m×15m，配備DR2000型豎井鉆機(jī)泥漿系統(tǒng)：布置集中制漿站1座，容積50m3，配套3套泥漿凈化設(shè)備出渣系統(tǒng)：采用帶式輸送機(jī)+自卸汽車聯(lián)合運輸，設(shè)置2個臨時棄渣場，總?cè)萘?000m3風(fēng)水電系統(tǒng)：布置20m3/min空壓機(jī)站1座，10kV臨時變電站2座，供水管徑Φ150mm3.3施工進(jìn)度計劃施工階段工期（天）關(guān)鍵節(jié)點施工準(zhǔn)備45鉆機(jī)安裝調(diào)試完成A區(qū)鉆井60首條平行孔貫通B區(qū)鉆井90斷層帶支護(hù)完成C區(qū)鉆井75全部鉆井施工完成竣工驗收30達(dá)到設(shè)計移交標(biāo)準(zhǔn)四、施工技術(shù)方案4.1鉆井設(shè)備選型根據(jù)地質(zhì)條件與鉆井參數(shù)，選用以下主要設(shè)備：主鉆機(jī)：DR2000型豎井鉆機(jī)（最大鉆井直徑2.5m，深度500m）鉆具組合：Φ216mm導(dǎo)向鉆頭+Φ178mm鉆桿（R780材質(zhì)）+Φ203mm穩(wěn)定器破巖工具：硬巖段：Φ216mm球齒滾刀鉆頭（刀圈硬度HRC62-65）軟巖段：Φ216mm楔齒滾刀鉆頭（刀圈硬度HRC58-60）泥漿系統(tǒng)：BW-320型泥漿泵（排量320m3/h，工作壓力12MPa）4.2鉆進(jìn)參數(shù)設(shè)計采用分級擴(kuò)孔工藝，分三級完成鉆井施工：4.2.1先導(dǎo)孔施工（Φ110mm）鉆壓：80-120kN轉(zhuǎn)速：40-60r/min進(jìn)給速度：0.8-1.5m/h泥漿參數(shù)：密度1.05-1.10g/cm3，黏度22-25s，失水量≤15mL/30min4.2.2二級擴(kuò)孔（Φ160mm）鉆壓：150-200kN轉(zhuǎn)速：30-45r/min進(jìn)給速度：1.2-2.0m/h泥漿參數(shù)：密度1.10-1.15g/cm3，黏度25-28s，失水量≤12mL/30min4.2.3終孔施工（Φ216mm）鉆壓：220-280kN轉(zhuǎn)速：20-35r/min進(jìn)給速度：0.6-1.2m/h泥漿參數(shù)：密度1.15-1.20g/cm3，黏度28-32s，失水量≤10mL/30min4.3平行鉆井關(guān)鍵技術(shù)4.3.1三維導(dǎo)向控制技術(shù)采用MWD隨鉆測量系統(tǒng)，實時監(jiān)測井斜角、方位角，數(shù)據(jù)傳輸間隔≤30s每50m設(shè)置一個測斜控制點，偏差超過0.5°時采用彎接頭進(jìn)行糾偏斷層破碎帶采用"預(yù)導(dǎo)后擴(kuò)"工藝，先導(dǎo)孔超前終孔施工30-50m4.3.2預(yù)留巖層立體開挖法上導(dǎo)洞：開挖高度7.5m，采用Φ42mm中空注漿錨桿（L=4.5m，間距1.2m×1.2m）下導(dǎo)洞：開挖高度10.0m，滯后上導(dǎo)洞30m施工，設(shè)置臨時仰拱核心巖柱：寬度3.0m，采用預(yù)應(yīng)力錨索（Φ15.2mm，L=15m，張拉力150kN）加固上下導(dǎo)洞同步推進(jìn)時保持立體交叉作業(yè)安全距離≥15m4.3.3斷層破碎帶處理措施超前地質(zhì)預(yù)報：采用地質(zhì)雷達(dá)與超前鉆探組合方法，預(yù)報距離30m預(yù)加固措施：管棚支護(hù)：Φ108mm×6mm無縫鋼管，環(huán)向間距35cm，傾角1-3°注漿加固：采用水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力1.5-2.5MPa，擴(kuò)散半徑≥2.0m開挖方法：縮短循環(huán)進(jìn)尺至1.0-1.5m，增加錨桿密度至0.8m×0.8m4.4爆破施工技術(shù)采用光面爆破工藝，具體參數(shù)如下：4.4.1炮孔布置周邊孔：Φ42mm，孔距45-55cm，抵抗線60-70cm，裝藥集中度0.25-0.35kg/m崩落孔：Φ42mm，孔距1.2-1.5m，排距1.0-1.2m，裝藥集中度0.8-1.2kg/m掏槽孔：Φ50mm，采用楔形掏槽，孔深比其他孔深15-20cm4.4.2裝藥結(jié)構(gòu)周邊孔：間隔裝藥，藥卷直徑Φ25mm，空氣間隔長度20cm其他孔：連續(xù)裝藥，藥卷直徑Φ32mm，堵塞長度≥80cm雷管選型：非電毫秒雷管，段別1-15段，延期時間差≥50ms4.4.3振動控制措施最大單響藥量：Qmax=5.3kg（R=80m，V=0.5cm/s）采用逐段微差起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆順序：掏槽孔→崩落孔→周邊孔爆破監(jiān)測：布置3個振動監(jiān)測點，實時記錄振動速度與頻率五、質(zhì)量控制體系5.1鉆進(jìn)過程質(zhì)量控制鉆具檢查：鉆桿每使用100h進(jìn)行磁粉探傷鉆頭每鉆進(jìn)50m檢查刀圈磨損量，超過5mm立即更換連接螺栓按定扭矩扳手預(yù)緊（扭矩值350-400N·m）參數(shù)監(jiān)控：配備ZJ-3型鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，實時記錄鉆壓、轉(zhuǎn)速、扭矩等12項參數(shù)每小時生成鉆進(jìn)參數(shù)曲線，偏差超過±15%時自動報警孔斜測量：采用JDT-6型測斜儀，每30m測量一次發(fā)現(xiàn)孔斜超差立即采用"吊打"工藝糾偏，糾偏率≤0.5°/m5.2泥漿性能控制建立泥漿實驗室，每日檢測以下指標(biāo)：密度：采用密度計測量，允許偏差±0.02g/cm3黏度：漏斗黏度計測量，允許偏差±1s含砂量：≤4%膠體率：≥96%pH值：8-10根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整泥漿配方，添加純堿（Na?CO?）調(diào)節(jié)pH值，添加CMC控制失水量。5.3驗收標(biāo)準(zhǔn)與流程分項驗收：先導(dǎo)孔驗收：孔斜≤0.5°/100m，孔深偏差±0.5m終孔驗收：孔徑≥設(shè)計值95%，孔底沉渣≤20cm爆破效果驗收：半孔率≥85%，超挖量≤15cm/點驗收流程：施工班組自檢→技術(shù)部門復(fù)檢→監(jiān)理驗收→第三方檢測→業(yè)主備案關(guān)鍵工序?qū)嵭?三檢制"，驗收合格率需達(dá)到100%。六、安全施工措施6.1設(shè)備安全管理鉆機(jī)安全防護(hù)：安裝防傾覆監(jiān)測系統(tǒng)，傾斜角超過3°自動停機(jī)設(shè)置鉆桿防墜落裝置，配備雙制動系統(tǒng)高壓油管設(shè)置防爆裂保護(hù)套，工作壓力≤額定壓力80%用電安全：采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，接地電阻≤4Ω配電箱安裝剩余電流保護(hù)器（動作電流≤30mA）電纜架空高度≥2.5m，穿越道路處加設(shè)防護(hù)套管6.2作業(yè)安全控制高空作業(yè)：設(shè)置雙層防護(hù)平臺，護(hù)欄高度1.2m，腳手板滿鋪并固定作業(yè)人員佩戴雙鉤安全帶，安全繩固定在專用錨點大風(fēng)（風(fēng)速≥10.8m/s）、雷雨天氣停止高空作業(yè)有限空間作業(yè)：配備四合一氣體檢測儀，氧氣含量19.5-23.5%為合格強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量≥3次/h，風(fēng)管出風(fēng)口距作業(yè)面≤5m實行"雙人監(jiān)護(hù)"制度，設(shè)置應(yīng)急撤離通道6.3應(yīng)急預(yù)案突水突泥處置：立即啟動備用排水系統(tǒng)（2臺Φ150mm水泵，揚(yáng)程50m）采用速凝混凝土（初凝時間≤5min）封閉出水點啟動注漿系統(tǒng)進(jìn)行堵水，注漿壓力逐步提升至2MPa火災(zāi)事故處置：配置MFZ/ABC4型滅火器10臺，消防砂2m3易燃物品存放距離火源≥30m，設(shè)置防爆型照明制定火災(zāi)疏散路線，每月組織1次應(yīng)急演練七、施工監(jiān)測方案7.1圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測監(jiān)測項目：洞周收斂：采用測桿式收斂計，每50m設(shè)置1個監(jiān)測斷面拱頂下沉：采用水準(zhǔn)儀+鋼掛尺，監(jiān)測頻率1次/天深基點位移：采用多點位移計，監(jiān)測深度10m，精度0.01mm預(yù)警值：日收斂速率≥0.5mm/d累計收斂值≥50mm拱頂下沉≥30mm7.2振動監(jiān)測在一期廠房及高壓線附近設(shè)置4個振動監(jiān)測點，采用TC-4850型測振儀，監(jiān)測參數(shù)：采樣頻率：1000Hz監(jiān)測時段：爆破前10min至爆破后30min數(shù)據(jù)記錄：峰值振速、主頻率、持續(xù)時間當(dāng)振速超過0.4cm/s時，立即調(diào)整爆破參數(shù)。7.3監(jiān)測數(shù)據(jù)處理建立三維監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，每日生成監(jiān)測日報采用回歸分析預(yù)測圍巖變形趨勢，當(dāng)預(yù)測值達(dá)到預(yù)警值80%時發(fā)出預(yù)警每周召開監(jiān)測數(shù)據(jù)分析會，動態(tài)調(diào)整支護(hù)參數(shù)八、環(huán)境保護(hù)措施8.1廢水處理設(shè)置三級沉淀池（總?cè)莘e150m3），廢水處理流程：鉆井廢水→格柵→沉淀池→中和池→過濾池→回用處理后水質(zhì)指標(biāo)：SS≤100mg/LpH值6-9石油類≤5mg/L8.2噪聲控制鉆機(jī)設(shè)置隔聲罩，降噪量≥25dB(A)空壓機(jī)安裝消聲器，進(jìn)氣口噪聲≤85dB(A)作業(yè)時間限制：晝間（6:00-22:00）≤70dB(A)，夜間（22:00-6:00）≤55dB(A)8.3固廢處理鉆渣分類處理：巖石渣：破碎后用于臨時道路基層泥漿渣：脫水后含水率≤30%，運至指定棄渣場生活垃圾：分類收集，由環(huán)衛(wèi)部門定期清運危險廢物（廢油、廢泥漿處理劑）：專用容器存放，交由有資質(zhì)單位處置九、結(jié)論與建議9.1方案可行性評估本方案采用的平行鉆井技術(shù)結(jié)合預(yù)留巖層立體開挖法，能夠適應(yīng)巖灘水電站復(fù)雜地質(zhì)條件，通過分級擴(kuò)孔、參數(shù)優(yōu)化和嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系，可實現(xiàn)施工效率與安全的平衡。關(guān)鍵