鋼纖維對混凝土性能的增強機理分析(2)

摘要：巖錨梁的巖臺開挖是巖錨梁施工的關鍵技術。施工時，不僅要確保巖臺開挖前后的穩定，而且也要確保巖臺在開挖完畢后的外觀成型質量，同時還要確保在后序開挖過程中不對已澆筑的巖錨梁自身結構的穩定性產生影響。黑麋峰巖錨梁巖臺開挖后，成型規則，棱角分明，施工中爆破造成的裂隙影響深度符合設計要求，表明巖臺的開挖是成功的。

關鍵詞 抽水蓄能電站 地下廠房 巖錨梁 開挖

1、概述

黑麋峰抽水蓄能電站地下廠房采用巖錨吊車梁，吊車梁承載兩臺2×300ｔ/10ｔ橋機。巖錨梁是利用一定深度的長錨桿，把混凝土梁體牢牢錨固在巖石上，巖錨梁的全部荷載通過長錨桿傳到巖體上，它充分利用了圍巖的承載能力。因此，對巖錨梁巖臺的開挖技術要求極高。

主廠房地質構造較簡單，主要有NEE向陡傾角斷層F43、F61和NNE向陡傾角斷層F39通過，其中F43、F61斷層與廠房軸線大角度相交，交角為70°，破碎帶寬度分別為20～50㎝和30㎝；局部發育中、緩傾角結構面，且少數延伸較長。圍巖以Ⅱ2類圍巖為主，約占80%，斷層F43、F61、F39通過的部位為Ⅳ2～V1圍巖，約占10%，局部為Ⅲ1～Ⅲ2類圍巖，約占10%。

2、巖錨梁巖臺開挖

應用工程地質體控制論，采用有效的調控技術，經過反饋調節，適時控制巖體變形，調整圍巖整體強度，改善巖體應力狀態，維護和改善環境穩定性，以期使工程地質體的工程能力得到充分發揮，從而獲得地質系統的最佳效益。

巖錨梁巖臺開挖，不僅要確保巖臺開挖前后的穩定，而且也要確保巖臺在開挖完畢后的外觀成型質量，同時還要確保在后序開挖過程中不對已澆筑的巖錨梁自身結構的穩定性產生影響。

2.1 與巖臺開挖相關的合理分層

主廠房最大寬度為27ｍ，最大開挖高度為59.9ｍ，共分七層開挖。巖錨梁巖臺位于主廠房開挖的第二層，上拐點高程39.838ｍ，下拐點高程38.23ｍ。受巖臺開挖、錨桿施工所需空間、梁體混凝土施工及下層開挖對梁體的震動等因素制約，必須對與巖臺開挖相關的1、2、3層確定合理的分層高度。它直接影響著巖錨梁及整個地下廠房的施工質量和工期。

第一層，錨桿最大長度9ｍ。為了使各種鉆孔角度均能滿足系統錨桿安裝的需要，其合理開挖高度為9.5ｍ(高程53.4～43.9ｍ)。根據爆破震動現場測試，爆破的破壞范圍在1.5ｍ內。為了減小開挖爆破對巖臺的震動影響，保證巖錨梁開挖后的澆筑質量，第三層開挖前需進行施工預裂。

第二層開挖的底板標高，根據巖錨梁受拉錨桿所用施工設備的施工需要，確定底板高程35.9ｍ較為合理。

第三層頂部標高為35.9ｍ，距巖錨梁開挖底部2.33ｍ。第3層開挖前，標高35.9ｍ以上開挖部位均進行錨噴支護。第三層開挖對巖錨梁巖臺部位的巖體穩定性影響不大，問題的關鍵在于如何確保巖錨梁自身結構的穩定性，不因爆破產生對梁體的破壞。爆破對梁體的破壞主要是由于爆破產生的地震波通過巖體傳到梁體上造成的。主爆區越近，其危害越大。為了進一步減小爆破對巖體的震動影響，第三層邊墻部位在巖錨梁砼澆注前進行施工預裂，預裂線距側墻3米。

2.2 巖錨梁巖臺開挖

巖臺開挖前，首先以巖錨梁下拐點設計偏距為標準，進行廠房第2層開挖的施工預裂。巖錨梁巖面以上預留1.5米的保護層。巖面開挖成型采用垂直孔和斜孔裝藥爆破成型。

為確保巖錨梁巖臺開挖質量，針對不同的地質情況，選取不同的試驗參數，首先進行巖錨梁巖臺開挖的模擬爆破試驗，并對不同開挖方法的結果進行比較，然后確定比較合理的開挖參數和開挖方法。

2.2.1 巖錨梁巖臺開挖模擬爆破試驗

巖臺開挖模擬試驗地點選在廠房第二層左端墻預留的3米保護層上。第二層層高8米，可繼續分層進行巖錨梁巖臺開挖模擬爆破試驗。錨梁巖臺開挖模擬爆破試驗，依據現場揭示的不同地質條件進行不同類型爆破模擬試驗，爆破參數見表1。

表1模擬試驗爆破參

圍巖分類炮眼間距

(ｃｍ)線裝藥量

(ｇ/ｍ)爆破效果

穩定性好的中厚巖層40180開挖面平順，殘眼率100%，裂隙擴展

"40165開挖面平順，殘眼率100%，部分裂隙擴展

"40150開挖面平順，殘眼率100%，裂隙無明顯擴展

"40135開挖面平順，殘眼率100%，裂隙無明顯擴展

"40120藥量略偏小，局部不脫落，開挖面不平順

夾有頁狀滑石化灰巖中薄巖層30120開挖面不平順，殘眼率97%，裂隙擴展

"30105開挖面不平順，殘眼率96%，裂隙無明顯擴展

"25100開挖面平順，殘眼率98%，裂隙無明顯擴展

"2589開挖面平順，殘眼率96%，裂隙無明顯擴展

"2576藥量偏小，局部不脫落，開挖面不平順

層間錯動擠壓破碎帶和斷層帶2570開挖面不平順，殘眼率94%，裂隙擴展

"2560開挖面不平順，殘眼率93%，裂隙擴展，不脫落

"2055開挖面不平順，殘眼率92%，局部裂隙擴展

"2050開挖面不平順，殘眼率95%，裂隙無明顯擴展

"1545開挖面平順，殘眼率95%，裂隙擴展，局部松

"1540開挖面平順，殘眼率96%，裂隙擴展

"1536開挖面平順，殘眼率95%，部分裂隙擴展

"1521開挖面平順，殘眼率97%，裂隙無明顯擴展

表2試驗比較優化后確定的爆破參數

圍巖分類炮眼間距(ｃｍ)線裝藥量(ｇ/ｍ)炮泥長度(ｃｍ)起爆順序

穩定性好的中厚巖層40135~18040光面爆破

夾有頁狀滑石化灰巖中薄巖層25100~8940預裂爆破

層間錯動擠壓破碎帶和斷層帶1545~2140預裂爆破

2.2.2 巖錨梁巖臺開挖

通過模擬開挖試驗模擬巖臺外觀成型質量看出，巖臺上部的邊墻采用豎向造孔，巖臺臺面采用沿設計角度進行鉆孔爆破最為理想，外觀成型質量最有保證。通過爆破模擬試驗，巖臺開挖光面、預裂爆破參數確定如下：

表3爆破參數

圍巖分類爆破參數

炮眼間距

(ｃｍ)線裝藥量

(ｇ/ｍ)炮泥長度

(ｃｍ)起爆順序裝藥結構

穩定性好的中厚巖層4015040光面爆破

夾有頁狀滑石化灰巖中薄巖層3010040預裂爆破"

巖臺炮孔鉆爆參數如下：

孔深：75~90cm

孔距：60~80cm

排距：60cm

單孔裝藥：200～250g

巖臺開挖采用YT-28型手風鉆人工作業。巖臺寬度0.75米，巖面長度0.827米。豎向造孔依據巖面以上預留1.5米保護層，采用1.5ｍ的鉆桿進行鉆孔，根據現場揭示的地質條件進行光面或預裂爆破；巖臺臺面采用沿設計角度依據測量結果確定孔深造孔，爆破參數依據現場地質情況和每次爆后效果，不斷進行優化調整。

黑麋峰抽水蓄能電站巖錨梁單邊長度，為減小爆破震動影響，保證巖錨梁開挖質量，具體開挖過程中進行分塊開挖，每塊開挖長度10米。每次開挖前，依據上炮爆后效果，爆破參數不斷進行優化調整。

巖臺臺面采用沿設計角度依據測量結果確定孔深造孔。手風鉆造孔前，按照巖臺臺面角度，采用φ48鋼管搭設與巖臺巖面角度一樣的排架，手風鉆鉆桿放在上面，進行鉆孔作業。同時根據爆破模擬試驗成果分析，開孔孔位低于設計高程5cm，從而避免了兩孔間因爆破漏斗作用存在的欠挖現象。具體鉆孔作業過程中，鉆桿與排架緊密接觸，保證巖面開挖后的巖面角度與巖面設計角度相符。爆破網絡采用非電毫秒延期導爆雷管控制爆破，火雷管擊發起爆。炸藥采用二級巖石乳化炸藥。光面爆破和預裂爆破采用毛竹片綁扎導爆索串接炸藥空氣間隔不耦合裝藥。

通過上述措施，提高了巖臺開挖精度，減少了巖臺的超欠挖。

3、質量、安全保證措施

1.建立質量管理網絡，明確巖錨梁施工的質量責任部門和責任人員。

2.巖錨梁施工前，由技術部門編制詳細具體的作業指導書，并組織技術質量交底，使相關的施工和管理人員能明確施工組織設計意圖和質量要求。

3.測量控制點設在安全可靠的地方，并做好保護，防止機械破壞，建立定期復核制度，配備性能先進的測量儀器，保證測量控制點的精度。

4.每個開挖循環，均由測量放樣定出巖錨梁開挖設計輪廓線，保證開孔位置精確。

5.爆破時嚴格控制單段起爆藥量，防止巖錨梁周邊巖臺受到爆破震動破壞。

6.建立以項目經理為首的安全管理體系，明確巖錨梁施工的安全生產責任人，落實安全生產責任制。

7.編制安全施工措施，并向相關施工人員進行安全技術交底，使施工人員明確理解各部位施工的安全要點。

8.加強火工材料的管理，嚴格火工材料的領、用、退制度。

9.每次爆破之后，都必須進行安全處理、撬挖作業。定期檢查清除已挖洞室的巖壁浮石。

4、結 論

黑麋峰抽水蓄能電站地下主廠房巖錨梁巖臺開挖成型規則，棱角分明，光面爆破和預裂爆破的殘孔率在96%以上。施工中爆破造成的裂隙影響深度較小，滿足設計規定值，表明巖臺及相關部位的開挖方法和確定的參數是正確的。