1月26日上午，鏖戰(zhàn)數(shù)月后，國內(nèi)首次采用豎井掘進(jìn)機(jī)工藝進(jìn)行豎井施工的以禮河四級電站出線豎井5.8米井貫通，意味著國內(nèi)豎井施工工藝開啟新篇章，承擔(dān)此次掘進(jìn)任務(wù)的國產(chǎn)首臺(tái)豎井掘進(jìn)機(jī)“金沙江1號(hào)”也結(jié)束了它面世后的首場戰(zhàn)役。
貫通的一瞬間，井上井下施工管理人員都?xì)g呼雀躍，在山谷中奔流漫長歲月的金沙江，也激動(dòng)地拍打著江岸，想要將這份喜悅傳遞到大山兩岸。
未雨綢繆，技術(shù)先行保生產(chǎn)
作為水電十四局曾經(jīng)耕耘過的土地，以禮河四級電站復(fù)建工程深受公司的重視。2019年3月19日與業(yè)主正式簽訂施工合同后，公司迅速組織人員進(jìn)場，于2019年3月底成立以禮河四級電站復(fù)建工程項(xiàng)目部。項(xiàng)目部成立后，項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)立即組織技術(shù)部門針對復(fù)建工程進(jìn)行了重難點(diǎn)梳理，其中出線豎井的開挖支護(hù)是其中最難啃的一塊骨頭之一。
以禮河四級電站地面出線場位于地下廠房東側(cè)的大坪子緩坡地，緊靠現(xiàn)有省道 S303。出線豎井頂部高程 1127.5m，底部高程 845m，井深 282.5m，最大設(shè)計(jì)洞徑12m。
根據(jù)地勘資料，整個(gè)四級電站發(fā)電廠房系統(tǒng)區(qū)域斷裂發(fā)育，距離區(qū)域活動(dòng)性斷裂小江斷裂近，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性差。整個(gè)出線豎井設(shè)計(jì)井段圍巖類別以Ⅳ類為主，局部為III、Ⅴ類，其中Ⅳ、Ⅴ類圍巖主要為弱風(fēng)化玄武巖，巖體破碎、較破碎，呈碎裂結(jié)構(gòu)，底部與灰?guī)r接觸處具擠壓，巖體破碎，圍巖自穩(wěn)時(shí)間很短，受外力可能發(fā)生規(guī)模較大的變形和破壞，局部不能自穩(wěn)，變形破壞嚴(yán)重。
按照施工組織進(jìn)度計(jì)劃，出線豎井計(jì)劃于2020年5月開始施工。雖非關(guān)鍵線路，但出線豎井地質(zhì)條件較差，加上設(shè)計(jì)開挖面外圍是一條連通兩省三縣的國道，距離出線場100m范圍不到的地方有數(shù)幢民宅，施工難度較大，在項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)與總工程師的牽頭下，技術(shù)部門早早便對出線豎井的整個(gè)施工思路進(jìn)行初步繪制。
敢想敢干，電建人敢為人先
安全生產(chǎn)是重中之重，為保障附近居民生命財(cái)產(chǎn)安全，施工過程不長期阻斷交通，選擇合理的施工工藝尤為重要。
在整個(gè)行業(yè)中，傳統(tǒng)豎井施工首先進(jìn)行井口段處理，再使用反井鉆機(jī)導(dǎo)孔施工，導(dǎo)孔完成后使用反井鉆機(jī)進(jìn)行1.8m溜渣井施工，剩余未達(dá)到設(shè)計(jì)洞徑的部分采用爆破進(jìn)行擴(kuò)挖，爆破開挖完成后，需要人工配合機(jī)械扒渣，隨后跟進(jìn)系統(tǒng)支護(hù)。整個(gè)流程不僅施工效率低，而且安全風(fēng)險(xiǎn)高。
以禮河四級電站出線豎井兼做交通井，設(shè)計(jì)洞徑較大，僅使用行業(yè)內(nèi)常用1.8m口徑的反井鉆機(jī)施工，仍舊有較大部分的井身需要進(jìn)行爆破擴(kuò)挖。且在Ⅳ、Ⅴ類較破碎圍巖中進(jìn)行爆破擴(kuò)挖，擴(kuò)挖斷面較大，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，防護(hù)成本也將大大增加。
縱覽整個(gè)水電行業(yè)的豎井施工案例，幾乎沒有使用過大口徑的反井鉆機(jī)進(jìn)行豎井施工，行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有反井鉆機(jī)能夠開挖的孔徑極其有限，傳統(tǒng)的1.8m口徑的反井鉆機(jī)無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，會(huì)令后續(xù)擴(kuò)挖施工捉襟見肘。由于種種條件限制，在施工方案的選取上，項(xiàng)目部如履薄冰。
項(xiàng)目部在參考國內(nèi)外豎井典型施工案例后，發(fā)現(xiàn)在國外豎井施工中有使用豎井掘進(jìn)機(jī)施工的先例，在一番考量研究之后，發(fā)現(xiàn)豎井掘進(jìn)機(jī)在豎井開挖中極具優(yōu)勢：其一，豎井掘進(jìn)機(jī)已在國外運(yùn)用多年，技術(shù)早已成熟，具備可行性條件；其二，豎井掘進(jìn)機(jī)在施工進(jìn)度上會(huì)比傳統(tǒng)施工節(jié)省更多的時(shí)間；其三，豎井掘進(jìn)機(jī)施工實(shí)現(xiàn)井下無人化，更能保障施工安全。使用豎井掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行豎井開挖成為了本次施工的首選方案。
“是否要在第一個(gè)吃螃蟹的人？”此時(shí)，國內(nèi)在豎井施工中尚無使用豎井掘進(jìn)機(jī)施工的案例。
“敢想敢干，是十四局人一貫的作風(fēng)！”面對傳統(tǒng)施工工藝存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，在多次技術(shù)會(huì)議后，項(xiàng)目部決心勇敢跨出這一步，決定使用國內(nèi)尚未使用過的新工藝——使用“反井鉆機(jī)+豎井掘進(jìn)機(jī)”兩者相結(jié)合進(jìn)行豎井開挖施工，同時(shí)在傳統(tǒng)施工模式基礎(chǔ)上引入4.5m口徑反井鉆機(jī)用于以禮河四級電站另外兩條小斷面引水豎井的開挖施工。
盤馬彎弓，發(fā)源地躬行實(shí)踐
項(xiàng)目部與在業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理進(jìn)行溝通后，這一施工方案得到三方的一致支持。業(yè)主表態(tài)，作為和十四局長期合作的企業(yè)，相信十四局有能力出色地完成以禮河四級電站復(fù)建工程的建設(shè)任務(wù)。
業(yè)主的支持讓項(xiàng)目部更有底氣去實(shí)踐新工藝。項(xiàng)目部持戈拭馬，以此為契機(jī)向公司申報(bào)科研攻關(guān)項(xiàng)目，在破碎巖體條件下使用豎井掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行豎井開挖支護(hù)施工工藝實(shí)踐。
做第一個(gè)吃螃蟹的人，必然需要做好充足準(zhǔn)備。擬定施工方案后，項(xiàng)目部多次邀請煤礦、水利水電、地質(zhì)、電氣等各行各業(yè)專家進(jìn)行方案研討，對施工過程中采用導(dǎo)孔定向技術(shù)、豎井掘進(jìn)機(jī)施工技術(shù)、二次擴(kuò)挖至永久面等施工技術(shù)一一論證，最終敲定在傳統(tǒng)豎井施工基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改進(jìn)，將傳統(tǒng)反井鉆機(jī)1.8m井溜渣，更換為反井鉆機(jī)1.4m井溜渣，完成后進(jìn)行5.8m豎井掘進(jìn)機(jī)吊裝及井口提升系統(tǒng)的施工，隨后進(jìn)行5.8m豎井掘進(jìn)機(jī)開挖、初期支護(hù)及5.8m豎井掘進(jìn)機(jī)拆除，最后進(jìn)行10m井筒開挖支護(hù)的施工程序。
2020年3月，項(xiàng)目部完成疫情期間的全面復(fù)工復(fù)產(chǎn)，做足了施工準(zhǔn)備工作，開始有序組織出線豎井的施工，一場攻堅(jiān)戰(zhàn)序幕由此拉開。
葆大國自信，奠行業(yè)基礎(chǔ)
在實(shí)際施工過程中，由于國內(nèi)未有可借鑒案例，獨(dú)自摸索，難免碰壁。但面對困難絕不坐以待斃，項(xiàng)目部主動(dòng)出擊，就施工難題集眾智、強(qiáng)管理、拼先進(jìn)，反復(fù)總結(jié)，不斷優(yōu)化施工。解決了施工過程中反井鉆機(jī)導(dǎo)孔施工卡鉆、塌孔、漏漿等影響施工的難題。
2020年5月30日，出線豎井井筒回填混凝土施工完成，形成施工作業(yè)平臺(tái)。
2020年6月4日，定向鉆機(jī)開始安裝，6月8日定向鉆機(jī)開始造孔，于6月21日、6月26相繼完成190mm、270mm導(dǎo)孔施工，定向孔施工出孔孔斜42cm ，偏斜率1.62‰。
2020年8月15日，在井架基礎(chǔ)施工完成后，反井鉆機(jī)進(jìn)行1.4m井導(dǎo)孔施工，于8月28日貫通。
2020年10月24日，“金沙江1號(hào)”豎井掘進(jìn)機(jī)啟動(dòng)掘進(jìn)。
2021年1月26日上午，豎井掘進(jìn)機(jī)累計(jì)掘進(jìn)257m，一次性貫通出線豎井5.8m井。
5.8m井貫通后井壁留下了完整光滑的巖面，如一件精雕細(xì)琢的藝術(shù)品，奪目的畫卷驗(yàn)證了豎井掘進(jìn)機(jī)在豎井開挖中的實(shí)用性、可行性，也證明大國重器“金沙江1號(hào)”豎井掘進(jìn)機(jī)在工程應(yīng)用中的可靠性。施工過程中，日進(jìn)尺開挖支護(hù)最高實(shí)現(xiàn)8m/天，平均6m/天的進(jìn)度。
本月18日，使用4.5m反井鉆機(jī)進(jìn)行施工的以禮河引水系統(tǒng)的引水2#豎井精準(zhǔn)貫通，成為水電行業(yè)地下豎井最大直徑反井鉆機(jī)成功施工的案例。而此次，以禮河四級電站出線豎井使用豎井掘進(jìn)機(jī)一次性成功貫通5.8m井的工程實(shí)踐，也將為公司乃至整個(gè)行業(yè)提供大量在破碎巖層條件下豎井開挖施工經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)宣示國內(nèi)豎井施工工藝將由此步入新時(shí)代。豎井掘進(jìn)機(jī)開挖支護(hù)較人工爆破開挖支護(hù)工期提前較多，并且實(shí)現(xiàn)全程井下無人化、機(jī)械化、智能化，該工藝具有效率高、成井質(zhì)量好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可通過更換刀頭直徑，實(shí)現(xiàn)6m以上直徑的豎井采用豎井掘進(jìn)機(jī)施工代替?zhèn)鹘y(tǒng)爆破開挖支護(hù)。
憶往昔，以禮河整個(gè)梯級水電站于1956年開工建設(shè)，1958年第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，1972年全部建成，歷時(shí)17年，均由水電十四局承建，在國內(nèi)水電工程起步的階段，老一輩人在這里不畏艱險(xiǎn)，大膽耕耘，開疆拓土，深藏功與名。今朝，重返故地，我們這些后生也將砥礪前行，在用好前人總結(jié)出的工藝措施的基礎(chǔ)上，更加靈活地采用新工藝、新方法，用新技術(shù)為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。
豎井施工掘進(jìn)機(jī)下井
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