緩傾角薄層圍巖下大斷面洞室開挖與支護(hù)施工

摘 要：馬馬崖一級(jí)水電站進(jìn)廠交通洞地質(zhì)條件較差，主要為晶洞灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，巖層為緩傾角薄層，不利于頂拱開挖成型，根據(jù)地質(zhì)情況，選用楔形掏槽施工技術(shù)，確保洞室開挖質(zhì)量；同時(shí)根據(jù)開挖揭露情況，及時(shí)采取相應(yīng)方案對(duì)頂拱薄層進(jìn)行支護(hù)，確保了洞身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：緩傾角薄層；楔形掏槽；爆破參數(shù)；支護(hù)方案；技術(shù)總結(jié)

中圖分類號(hào)：TU45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

馬馬崖一級(jí)水電站位于貴州北盤江中下游，為北盤江干流梯級(jí)開發(fā)的第二個(gè)電站，電站裝機(jī)容量558MW，安裝3臺(tái)180KW水輪發(fā)電機(jī)組與1臺(tái)18KW生態(tài)小機(jī)組。

進(jìn)廠房交通洞位于大壩下游左岸，是進(jìn)入引水發(fā)電系統(tǒng)地下廠房的唯一通道；交通洞全長753.34m，穿越中厚層夾薄層灰?guī)r、晶洞灰?guī)r及泥晶灰?guī)r，洞內(nèi)夾層、裂隙及巖溶發(fā)育，滲水嚴(yán)重；巖層單斜，產(chǎn)狀N60°-70°W，NE∠10°-14°，為緩傾角薄層。交通洞為馬蹄形結(jié)構(gòu)，開挖斷面11.98×8.83m（寬×高）。

2 開挖方案

2.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1.1 造孔設(shè)計(jì)

開挖采用手風(fēng)鉆造孔，孔徑42mm；掏槽孔孔深3.8與4.0m，左右側(cè)掏槽孔間距3.5m，掏槽孔布置兩排，間排距0.5m×0.5m；崩落孔孔深3.5～3.6m，間排距0.9m×0.9m；底孔布置2排，間排距0.9m×0.9m，孔深3.5m。

2.1.2 裝藥量設(shè)計(jì)

進(jìn)廠交通洞穿越晶洞灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，為Ⅲ2與Ⅳ圍巖，夾層、裂隙發(fā)育，巖層為緩傾角薄層，局部地段巖層較為破碎；根據(jù)工程地質(zhì)特征，結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，開挖前對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行了初步擬定，施工過程中，根據(jù)爆破效果及進(jìn)尺情況，對(duì)孔位布置、起爆順序、裝藥量等進(jìn)行及時(shí)調(diào)整與總結(jié)，取得了合理的爆破參數(shù)。

2.2 測(cè)量放樣

根據(jù)測(cè)量控制網(wǎng)，將測(cè)量控制點(diǎn)引至洞內(nèi)，并在洞內(nèi)單獨(dú)建立控制網(wǎng)，洞挖進(jìn)尺過程中，將控制點(diǎn)向洞內(nèi)傳遞，定期對(duì)洞內(nèi)控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)核。鉆孔前測(cè)量人員進(jìn)行放點(diǎn)，按照爆破設(shè)計(jì)方案放出每個(gè)光面孔孔位及洞軸線走向，并用油漆做好標(biāo)記。

2.3 裝藥

裝藥采用φ32的硝銨炸藥，掏槽孔、崩落孔、底孔采取連續(xù)裝藥，光面孔采取間隔裝藥，光面孔孔底藥量為線裝藥密度的1.5倍，中間及孔頂將1節(jié)炸藥分為2-3節(jié)進(jìn)行間隔裝藥，間距20-30cm。

2.4 網(wǎng)絡(luò)連接

起爆采用非電毫秒微差爆破，掏槽孔及崩落孔起爆采用塑料導(dǎo)爆管（非電管）起爆，光面孔采用導(dǎo)爆索起爆，其孔外采用塑料導(dǎo)爆管與導(dǎo)爆索連接。起爆順序?yàn)椋禾筒劭?、緩崩落孔、光面孔；根?jù)洞室孔位分層布置情況，同一排崩落孔，下層提前上層一個(gè)段次優(yōu)先起爆，以便為上層提供臨空面；考慮到光面孔較多，為了減少單向藥量，下、上半洞各為一個(gè)段次起爆。

網(wǎng)絡(luò)連接好后，將掏槽孔、崩落孔及光面孔的塑料導(dǎo)爆管統(tǒng)一連接至電雷管，采用發(fā)爆器引爆。網(wǎng)絡(luò)連接布置見圖1。

2.5 出渣

爆破結(jié)束后采用1.0m3挖掘機(jī)先清理開挖面危石，然后采用3.0m3側(cè)卸式裝載機(jī)裝車， 20t自卸汽車出渣。

3 特殊地段采取的支護(hù)方案

進(jìn)廠交通洞穿越巖層為緩傾角薄層，開挖過程中，多處遇夾層、裂隙及斷層破碎帶，洞內(nèi)局部滲水嚴(yán)重；施工過程中根據(jù)開挖揭露情況，遵循“新奧法”原理，不同地質(zhì)條件采取不同的加強(qiáng)支護(hù)方案：

（1）遇斷層、破碎帶地段，采用鋼格柵結(jié)合噴混凝土進(jìn)行支護(hù)，鋼格柵采用φ22與φ16的鋼筋焊接形成，間距0.7-1.0m，然后按照設(shè)計(jì)圖紙掛設(shè)φ6.5@20×20cm的鋼筋網(wǎng)，噴混凝土進(jìn)行支護(hù)。

（2）遇夾層、裂隙發(fā)育地段，采取增設(shè)φ25、L=4.5m或6.0m的錨桿，間距1.0m×1.0m，錨桿垂直開挖巖面；同時(shí)根據(jù)頂拱薄層巖層揭露情況，設(shè)置φ25@100×100cm的鋼筋骨架與錨桿焊接，然后在按照設(shè)計(jì)圖紙掛設(shè)φ6.5@20×20cm的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與鋼筋骨架焊接，噴C20混凝土厚10cm或15cm進(jìn)行支護(hù)。

（3）掌子面遇夾層、斷層，在進(jìn)行下一循環(huán)鉆爆前，增設(shè)φ25、L=4.5m或6.0m的超前錨桿，設(shè)置2-4排，間排距0.5m，錨桿傾斜向上為45°角布置。

（4）遇嚴(yán)重滲水、涌水地段，噴混凝土前在開挖面造φ50、L=3.0m的排水孔，將滲水引至支護(hù)面以外，確保噴混凝土施工；同時(shí)避免噴混凝土封閉后造成洞身水壓力增大，影響噴混凝土質(zhì)量及洞身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

結(jié)語

馬馬崖一級(jí)水電站進(jìn)廠交通洞在緩傾角薄層地質(zhì)條件下進(jìn)行大斷面的洞室開挖，頂拱成型難度大，對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定較為不利；洞身成型后的頂拱容易出現(xiàn)掉塊與沿層面垮塌，根據(jù)巖層揭露情況，采取楔形掏槽施工技術(shù)和合理爆破參數(shù)，以及加強(qiáng)支護(hù)方案，取得了較好的效果，確保頂拱緩傾角薄層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與施工安全。為后期引水發(fā)電系統(tǒng)土建工程地下洞室群開挖與支護(hù)施工提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔學(xué)文主編.小浪底國際工程建設(shè)[M].北京：中國水利水電出版社.1998（12）.

[2] 先進(jìn)技術(shù)、工藝和設(shè)備在小浪底工程的應(yīng)用光盤[CP/DK].小浪底電視臺(tái).1998.