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水利水电工程引水系统竖井（斜井）开挖方法研究作者：杨伟山来源：《沿海企业与科技》2007年第09期［摘要］文章对水利水电工程引水系统竖井（斜井）的开挖方法进行探讨研究，介绍竖井开挖的几种方法，包括反井法、爬罐法等，指出各种施工方法的优缺点及适用条件。
［关键词］反井钻机法；爬罐法；竖井开挖；水利水电工程［作者简介］杨伟山，广西水电工程局副总工程师，研究方向：技术管理，广西南宁，530001［中图分类号］ TV551.4+2 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2007）09-0144-0006一、前言在水利水电工程中，常有一些引水系统竖井和斜井，如引水式电站及抽水蓄能电站的压力管道、调压井、闸门井以及大型人工砂石加工系统粗碎毛料给料溜井等。
近年来，随着经济的发展和电源建设投资的多元化，水电站开发呈加速之势，引水式电站、抽水蓄能电站发展迅速，并向高水头、大装机容量方向发展。
例如：已并网发电的广州抽水蓄能电站一期工程最大毛水头535m，压力管道斜长753m，开挖洞径Φ9.7m；同样，已投产发电的浙江天荒坪抽水蓄能电站最大水头610m，压力管道斜井长711m；正在施工的山西西龙池抽水蓄能电站最大水头694.5m，压力管道斜井长796.49 m，洞径Φ5.9 m。
而在引水式或抽水蓄能电站中，竖井或斜井又常处于工程施工的关键线路上，是工程的关键施工项目。
因此，选择一种快速、经济、安全的竖井（斜井）开挖方法对项目的如期建成至关重要。
本文分别介绍竖井（斜井）开挖的几种方法，指出各种施工方法的优缺点及适用条件，每种方法均列举几个工程实例以供参考。
二、竖井（斜井）开挖方案选择引水系统竖井（斜井）的开挖方法大致有由上往下的正井开挖和由下往上的反井开挖两种方式。
正井开挖一般采用钻爆法施工，反井开挖有反井钻机法、爬罐人工钻孔爆破和吊笼人工钻孔爆破、反井钻法与爬罐法组合施工法等几种施工工艺。
正井开挖一般采用自上而下钻爆法施工，主要包括采用机械化程度较高的专用凿岩机钻孔爆破，专用抓斗出碴和手风钻钻孔爆破人工装碴，绞车提升两种工艺。
北京十三陵抽水蓄能电站十三陵抽水蓄能电站Shisanling Choushui Xuneng Dianzhan 十三陵抽水蓄能电站(Shisanling Pumped-storage Power Station) 位于中国北京市昌平区，距市中心约40km。
电站利用1958年在东沙河上建成的十三陵水库作为下水库，在其左岸蟒山新建上水库，形成最大静水头481m、装机容量4×20万kW的日调节纯抽水蓄能电站。
电站设计年发电量12.46亿kW?h，设计年利用小时数1558h;设计年抽水电量16.69亿kW?h，设计年抽水小时数2086h。
十三陵抽水蓄能电站供电范围是京津唐电网，担负电网调峰填谷、调频和紧急事故备用任务，并具有黑启动功能。
电站对改善电网电源结构，保证电网安全、稳定、经济运行有重要作用。
京津唐电网以火电为主，在1997年6月十三陵电站4台机组全部投运后抽水蓄能电站容量占电网总装机容量的8%左右，在电网统一调度下，电网周波偏差率由98%左右提高到99.99%，电网处于历史上最好的调度运行时期。
从电站1997年,1999年运行统计数据来看，大约2台,2.5台机组用于调峰填谷、调频运行、跟踪负荷变化;1.5台,2台机组处于旋转备用状态。
电网更多地考虑充分利用抽水蓄能电站的动态功能，确保京津唐电网的安全、稳定运行。
电站地处山区与平原的过渡地带，地质环境极其复杂。
地层为砾岩及熔岩、火山碎屑岩。
电站工程主要由上水库、下水库、水道系统、地下厂房及开关站组成(见图)。
电站采用中部开发方式布置。
下水库在已建十三陵水库的基础上，增补了库尾存在的大宫门古河道防渗工程及连续干旱年份蒸发渗漏的补水工程，使多年干枯的十三陵水库具有可靠的蓄水能力。
下水库汛后最高蓄水位96m，电站正常运行水位89.5m，最低运行水位85m，调节库容990.33万m。
上水库由开挖和筑坝来形成，主坝是混凝土面板堆石坝，最大坝高75m。
中国水利水电第三工程局施工工法设计斜井施工工法编写：刚皮高华姬脉兴中国水利水电第三工程局二00六年十月十日目录1、前言 (1)2、工法特点 (1)3、适用围 (1)4、工艺原理 (1)4.1 斜井导井施工工艺原理 (1)5、爬罐导井施工 (2)5.1、掘进升降机安装与运行培训 (3)5.2 爬罐施工前准备 (3)5.3 爬罐安装 (3)5.4 爬罐反导井开挖 (3)5.5二次安装激光定向仪及其控制办法 (7)5.6、ALIMAK爬罐安全操作规程 (7)5.7、爬罐施工安全措施预案 (9)5.8起爆方式及爆破安全措施 (9)6、反井钻导井施工 (10)6.1、施工工序 (10)6.2、施工方法 (10)6.3、技术保证措施 (11)6.4.质量保证措施 (12)6.5、安全保证措施 (12)7、人工正导井施工 (15)7.1、施工工序 (15)7.2、施工措施 (16)7.3、斜井正导井施工中应注意问题 (17)7.4、安全保证措施 (17)8、斜井扩挖施工 (18)8.1、施工方案综述 (18)8.2、施工特点 (18)8.3、施工工序 (18)8.4、施工准备 (18)8.5、测量放样 (18)8.6、斜井初始段开挖 (19)8.7、扩挖辅助设施安装 (20)8.8、扩挖施工 (20)8.9、斜井施工的工序衔接问题 (22)9、斜井施工技术保证措施 (22)10、安全保证措施 (22)10.1、爆破作业 (23)10.2、卷扬机操作 (23)11、文明施工 (24)12、经济社会效益分析及工程实例 (24)12.1社会效益 (24)12.2、经济效益 (25)12.3、推广应用 (25)斜井施工工法1、前言本施工工法旨在明确斜井施工各个环节的具体操作，以规施工，确保斜井施工快速、安全。
目前采用通用斜井开挖方法为“先导后扩法”即先进行导井开挖再扩挖至设计断面的方法。
在扩挖方法上一般采用从上而下的扩挖方法，基本上采用人工钻爆方式进行施工。
目录第一章项目研究背景 (1)1.1导井法施工状况 (1)1.2 项目立项背景 (2)1.3 本课题研究的主要内容 (3)1.4项目主要创新点 (3)1.5项目应用前景 (4)第二章各种导井法施工的比较 (5)2.1 概述 (5)2.2 正导井开挖法 (5)2.3反导井开挖法 (6)2.4 反井爬罐导井开挖法 (6)2.5 反井吊罐导井开挖法 (6)2.6 一次钻孔反井分段爆破开挖法 (7)2.7 反井钻机导井开挖法 (7)2.8 各种竖井导井开挖方法指标比较 (8)第三章反井钻机主要性能及参数 (9)3.1反井钻机型号及生产商 (9)3.2 设备组成 (9)3.3 施工技术参数 (10)3.4 辅助设备及相关设施 (11)第四章反井钻机导井法施工技术 (12)4.1 反井钻机施工原理 (12)4.2 施工程序 (12)4.3施工机械设备组合及人员配置 (12)4.4 施工准备 (14)4.5施工布置 (14)4.6 施工工艺流程 (16)4.7 施工方法 (17)第五章工程实例分析 (19)5.1概述 (19)5.2各工程造孔统计记录 (19)5.3不同岩性的可钻性分析 (22)第六章反井钻机导井法施工在复杂地质中的精度控制要点 (23)6.1竖井施工精度控制要点 (23)6.2长斜井施工精度控制要点 (26)6.3竖井、斜井施工精度控制实例分析 (27)第七章硬岩中的反井钻机导井法施工关键技术控制 (30)7.1硬岩施工难点分析 (30)7.2硬岩针对性施工措施 (30)第八章不良地质地层导孔钻进的施工技术控制要点 (34)8.1导孔在不良地质的施工情况分析 (34)8.2常见情况的解决方法 (34)8.3关键性技术的解决方法 (35)8.4不良地质地层施工方法 (36)第九章反井钻机导井施工方法效益评判 (38)9.1 引言 (38)9.2 手风钻导井法施工成本及进度分析 (38)9.3 反井钻机导井法施工成本及进度分析 (39)9.4 反井钻机导井法施工效益分析 (42)9.5 反井钻机导井法施工方法综合效益评判模型 (42)9.6 反井钻机导井法施工与手风钻导井法施工效益评判 (46)第十章施工总结 (49)第一章项目研究背景1.1导井法施工状况在水利水电地下工程施工中，采用竖井和斜井结构型式的水工建筑物较多，常见的主要有引水系统中的斜井或竖井、调压井、闸门井、出线井、通风井及交通井等。
目录第一章项目研究背景 (1)导井法施工状况 (1)项目立项背景 (2)本课题研究的主要内容 (3)项目主要创新点 (4)项目应用前景 (4)第二章各种导井法施工的比较 (6)概述 (6)正导井开挖法 (6)反导井开挖法 (7)反井爬罐导井开挖法 (7)反井吊罐导井开挖法 (7)一次钻孔反井分段爆破开挖法 (8)反井钻机导井开挖法 (8)各种竖井导井开挖方法指标比较 (9)第三章反井钻机主要性能及参数 (11)反井钻机型号及生产商 (11)设备组成 (11)施工技术参数 (12)辅助设备及相关设施 (13)第四章反井钻机导井法施工技术 (14)反井钻机施工原理 (14)施工程序 (14)施工机械设备组合及人员配置 (15)施工准备 (16)施工布置 (17)施工工艺流程 (19)施工方法 (19)第五章工程实例分析 (22)概述 (22)各工程造孔统计记录 (23)不同岩性的可钻性分析 (26)第六章反井钻机导井法施工在复杂地质中的精度控制要点 (27)竖井施工精度控制要点 (27)长斜井施工精度控制要点 (31)竖井、斜井施工精度控制实例分析 (32)第七章硬岩中的反井钻机导井法施工关键技术控制 (35)硬岩施工难点分析 (35)硬岩针对性施工措施 (35)第八章不良地质地层导孔钻进的施工技术控制要点 (39)导孔在不良地质的施工情况分析 (39)常见情况的解决方法 (40)关键性技术的解决方法 (41)不良地质地层施工方法 (42)第九章反井钻机导井施工方法效益评判 (43)引言 (43)手风钻导井法施工成本及进度分析 (43)反井钻机导井法施工成本及进度分析 (45)反井钻机导井法施工效益分析 (48)反井钻机导井法施工方法综合效益评判模型 (48)反井钻机导井法施工与手风钻导井法施工效益评判 (52)第十章施工总结 (56)第一章项目研究背景导井法施工状况在水利水电地下工程施工中，采用竖井和斜井结构型式的水工建筑物较多，常见的主要有引水系统中的斜井或竖井、调压井、闸门井、出线井、通风井及交通井等。
浅谈抽水蓄能电站长斜井开挖施工技术邹辉(中国水利水电工程建设咨询西北公司，陕西西安710061)摘要：长斜井的开挖国内主要采用阿利马克爬罐和反井钻机两个施工方案。
阿利马克爬罐施工导井进度较慢、安全风险大，在超过200 m后通风排烟困难；反井钻机施工成本低、进度快，但在超过200 m后导孔的偏斜率不易控制，绩溪抽蓄电站合理利用了两种方案的优点并配合使用，在工作环境和施工效率上有较大提高，值得借鉴。
关键词：长斜井；爬罐；反井钻机中图分类号：TV554 文献标志码：B文章编号:1672-4011(2016)03 -0205 -02DOI：10.3969/j.issn.1672 -4011.2016.03.1051概述近年来，抽水蓄能电站在我国发展迅猛，至2009年已 建成抽水蓄能电站22座，在建或即将建设的约20座。
抽 水蓄能电站引水系统常采用大坡度、长斜井设计，施工难 度大、安全风险高，是施工的重点难点。
绩溪抽水蓄能电站位于安徽省绩溪县境内，总装机容 量1 800 MW，由6台单机300 MW机组组成。
引水系统采 用三洞六机斜井式布置，主要建筑物包括引水隧洞、压力 管道上平段、压力管道上斜井、压力管道中平洞、压力管 道下斜井、压力管道下平洞等，其中上斜井长度387 m，下 斜井长度392 m，坡度均为55°，断面为直径6.0 m的马蹄 形。
2开挖施工方案比选长斜井的开挖国内主要采用阿利马克爬罐和反井钻机 两个施工方案。
阿利马克爬罐施工导井进度较慢、安全风 险大，在超过200 m后通风排烟困难；反井钻机施工成本 低、进度快，但在超过200 m后导孔的偏斜率不易控制。
经过对国内运用爬罐施工方案已施工工程情况研究（主要 有：西龙池、宝泉、十三陵、呼和浩特抽蓄等项目的斜井 开挖方案），并咨询北京中煤矿石有限公司的反井定向钻孔 技术，同时综合考虑经济投资情况，确定采用反井钻机和 爬罐施工结合的技术方案。
国产反井钻机在水电工程的应用谭金龙马绍龙摘要：反井钻机导井施工方法于1950年在北美首先发展，60年代中期,反井钻机导井施工方法在欧洲,特别是德国开始受到欢迎。
我国自70年代开始研制反井钻机,并先后在媒炭和冶金系统中应用，1992年水电系统第一次引进反井钻机，在十三陵抽水蓄能电站的出线洞、调压井和高压管道斜井等工程上，使用反井钻机进行导井法施工,并取得了高效、安全、优质、经济的效果。
水电十四局是较早应用、探索反井钻机导井施工的水电施工企业，5年来对反井钻机的应用,特别是国产反井钻机的应用进行了深入、全面的探索，并取得了一定的经验.关键词国产反井钻机导井施工方法水电工程应用一、前言1、反井钻机概述反井钻机导井施工方法于1950年在北美首先发展,60年代中期，反井钻机导井施工方法在欧洲，特别是德国开始受到欢迎，当时反井钻机钻孔直径为1。
2m，深度为150~200m;而到70年代初期，钻孔直径可达2。
0～2。
4m,钻孔深度可达250～500m；发展到今天,世界上已有众多厂家生产反井钻机,典型的有美国罗宾斯公司，可提供28种型号的产品，钻孔直径为1.2～6。
0m，钻孔深度可达900m，德国维尔特公司生产的HG100、160、210、250、330SP系列，钻孔直径从1。
4～6.0m，钻孔深度高达1000m。
我国自70年代开始研制反井钻机，并先后在媒炭和冶金系统中应用，产品多集中于小直径扩孔的反井钻机,典型产品有苏南煤机厂生产的LM－90～300系列、长沙矿山研究院生产的TYZ1000～1500系列及西北有色冶金机械厂生产的的AF—2000等，钻孔直径为0。
9m～2。
4m，钻孔深度可达250m.1992年水电系统第一次引进反井钻机，在十三陵抽水蓄能电站的出线洞、调压井和高压管道斜井等工程上，使用反井钻机进行导井法施工,并取得了高效、安全、优质、经济的效果。
此后反井钻机又在河南小浪底水利枢纽工程、山西万家寨引黄入晋工程、云南大朝山水电站等使用。
