大華橋水電站引水發電系統主廠房Ⅰ層開挖施工技術

楊海林

(中國水利水電第一工程局有限公司,云南大理 671000)

大華橋水電站引水發電系統主廠房Ⅰ層開挖施工技術

楊海林

(中國水利水電第一工程局有限公司,云南大理 671000)

地下廠房系統布置在引水發電系統中部,包括地下洞室群和地面開關站等工程。地下廠房由主廠房和副廠房組成,主廠房包括主機間和安裝間。主機間、安裝間、副廠房呈“一”字形布置。主廠房內安裝4臺額定容量230MW的立軸混流式水輪發電機組,采用一機一縫的布置方式。主廠房開挖跨度:巖壁吊車梁以下為26.80m,巖錨梁以上為28.30m。2#～4#機組段長度均為29m,1#邊機組段長度為35m。

引水發電系統 主廠房Ⅰ層 開挖施工工藝 周邊光爆孔

1 引言

主廠房布置于河床左岸,主機房、副廠房、安裝間呈“一”字形布置。廠房總長度為196．1m,其中安裝間長56．7m,主廠房長122．4m。副廠房長17．0m,廠房頂拱開挖高程1439．15m,廠房最低開挖高程1362．8m。主廠房Ⅰ層開挖底高程為1429．65m,最大開挖高度9．55米。

地下廠房Ⅰ層開挖由通風兼安全洞從副廠房側進入單向開挖。開挖時采用Ⅰ-1區中導洞摸頂先行,中導洞斷面為11m×9．5m(寬×高),兩側邊拱擴挖Ⅰ-2區及Ⅰ-3區跟進,各區之間采用錯距開挖,錯距大于30m,兩側邊拱擴挖錯距10米施工。系統支護：Φ28錨桿為6．0/9．0m長短結合錨桿,間排距3．0×1．5m,間隔布置,噴C30鋼纖維混凝土,厚度20cm。(見圖1)

2 廠房系統地質狀況

地下廠房系統山頂高程大于1800m,地下廠房系統外邊墻距邊坡水平距離為180～200m,頂部最大埋深380m,上部微新巖體厚度為200～300m。主要建筑物軸線與巖層走向交角為68°左右,呈大角度相交。廠房區巖性主要為白堊系下統景星組下段的灰白色、灰綠石英砂巖與紫紅色、灰綠色絹云母板巖不等厚互層,巖層產狀NE3°NW∠75°～85°,陡傾下游偏岸外,以微風化～新鮮巖體為主,較完整。主洞內整體上以板巖為主,約占60%,砂巖占40%。綜合分析,地下廠房洞室成洞條件總體較好,洞室圍巖整體穩定,局部位置受裂隙組合切割可能形成不穩定塊體。

圖1 主廠房一層開挖分區斷面圖

表1 主廠房Ⅰ層開挖方法一覽表

3 開挖施工工藝

3.1 開挖程序

根據廠房布置施工通道特點,利用通風兼安全洞進行廠房一層開挖施工。

先利用中導洞擴挖摸頂施工,頂拱及邊墻均擴挖至主機間輪廓線,擴大后斷面為28．3×9．5/寬×高。以擴大后斷面為起點向廠房左側掘進。進行中導洞開挖超前、擴挖跟進方式。中導洞為城門洞型,開挖斷面11×9．5m(寬×高),中導洞及擴挖開挖循環進尺均為3．0m(手風鉆)。廠房I層跨度28．3m,分上游、下游2部分進行擴挖,中導洞超前進行,頂拱及周邊擴挖,跟隨中導洞進行,Ⅱ、Ⅲ類圍巖時可錯位30～50m,Ⅳ類圍巖和巖石破碎區時緊跟中導洞進行施工;上下游側擴挖滯后頂拱及周邊擴挖30m,其中下游側滯后上游側擴挖30～50m。

3.2 第Ⅰ層開挖施工方法

導洞及擴挖均采用手風鉆鉆孔,周邊光面爆破,利用鉆架平臺人工裝藥, 炸藥選用乳化炸藥,非電毫秒微差延時網絡,磁電雷管起爆,放炮后及時采用反鏟配合人工進行清面及局部安全處理。(見表1)

3.3 爆破設計

中導洞采用鉆爆平臺作為操作平臺(手風鉆鉆孔)水平開挖,手風鉆鉆孔直徑定為50mm,循環進尺根據不同圍巖類別為：Ⅱ～Ⅲ類圍巖洞段中導洞3．0m,導洞開挖爆破效率按95%考慮。

(1)地下廠房Ⅰ層中導洞鉆爆參數如下：

空孔孔徑：50mm,孔深：3．2m,孔數：2個;

掏槽孔孔徑：50m,孔深：3．2m,孔數：7個;

周邊光爆孔孔徑：50mm,孔深：3．0m,孔距50cm,藥卷直徑為25mm,采用不耦和裝藥,周邊光爆線裝藥密度：140g/m(頂拱部分),炸藥單耗：1．08kg/m3(含光爆孔)。

(2)地下廠房Ⅰ層兩側邊拱擴挖鉆爆參數如下：

崩落孔孔徑：50mm,孔深：3．0m,孔距90cm,藥卷直徑為32mm;

周邊光爆孔孔徑：50mm,孔深：3．0m,孔距50cm。藥卷直徑為25mm,采用不耦和裝藥,周邊光爆線裝藥密度：140g/m(較頂拱稍小些),炸藥單耗：1．11kg/m3。

爆破采用非電毫秒導爆管進行連接(5m或7m腳線),周邊孔采用竹片分段裝藥,導爆索引爆,起爆采用非電毫秒梯段雷管引爆,乳化炸藥爆破。

3.4 開挖施工工藝

3.4.1 技術準備

(1)掏槽方式的選擇。地下廠房洞室開挖工程的大部分圍巖為容重為2200kg/m3、巖石飽和抗壓強度強度為60～80MPa石英砂巖,掘進循環進尺為3m,采用斜眼掏槽中的楔形掏槽方式進行大斷面開挖。圍繞直眼中心約25cm布置6個內斜炮孔,其內斜角度根據開挖循環進尺,控制在1～2°。

(2)測量放樣。控制測量采用萊卡(Leica)全站儀作導線控制網。對于洞室邊緣輪廓線放樣,直線段各放樣點相距0．5m,曲線段相距0．5m,各周邊輪廓放樣點相對于洞軸線的點位中誤差允許偏差為±50mm并滿足設計要求。對每個炮孔放樣,根據每個炮孔的偏角和炮孔的深度,在同一掌子面上作兩端點的投影點,以控制每一炮孔的鉆孔方向。

3.4.2 鉆孔

采用手風鉆進行鉆孔,由熟練的手風鉆操作手進行鉆孔作業。對于掌子面上的炮孔開挖,造孔的基本順序為：鉆周邊孔時,先鉆頂部孔,再依次往下、往兩邊開鉆;鉆中間各孔時,先上后下,先兩邊后中間。

造孔過程要求各鉆手分區、分部位定人定位施鉆,實行嚴格的鉆手作業質量經濟責任制。鉆孔要求“平、直、齊”,周邊孔偏差不大于5cm,爆破孔偏差不大于10cm。主廠房要求周邊輪廓線光爆各孔,每孔沿廠房軸線方向為“一字線型”布置。炮孔的底孔應落在爆破圖規定的端墻平面上。

3.4.3 裝藥、連線、起爆

周邊孔按爆破設計要求用小藥卷捆綁于竹片上,形成不連續裝藥,藥卷間距一般為30～40cm,插藥入孔時還應注意藥卷的方向,竹片靠洞室輪廓線一側,藥卷朝向最小抵抗線。采用乳化炸藥,非電雷管傳爆,磁電雷管起爆。乳化炸藥的藥徑32mm和25mm兩種。掏槽孔

(孔距為25cm)、輔助孔(孔距為60～100cm)用32mm炸藥、底孔(孔距為80cm)用32mm炸藥;周邊孔用25mm炸藥切割分成3份,孔距為33-37cm。爆破順序為掏槽眼先響,輔助眼次之,周邊眼最后響,周邊眼的爆破順序為底眼,再是頂眼及邦眼等光爆眼一同起爆。

4 結語

為保證主廠房一層開挖施工施工有序推進,實現資源的有效配置,根據廠房的結構特點、通道條件、施工機械性能等需要。在廠房一層開挖過程中,為減小爆破對頂拱圍巖的影響,同時保證邊墻的成型質量,邊墻采取周邊一次光爆到位,薄層開挖,隨層支護的開挖方式。

通過對主廠房一層開挖施工后,經過一段時間的開挖實踐我們有以下幾點體會：(1)中下導洞先行,預留保護層進行擴挖,擴挖采用光面爆破法施工,周邊孔間距控制在50cm,Ф25mm藥卷間隔裝藥,采用光面爆破,使圍巖爆破影響范圍減到最小程度,以提高圍巖的自穩能力;(2)采用淺進尺多循環的方法,要求施鉆孔深控制在3．0m以內;開挖輪廓線周邊孔,平齊,線性為一字形。(3)殘留炮孔痕跡應在開挖輪廓面上均勻分布;炮孔痕跡保存率,完整巖石在85%以上;相鄰兩薦炮之間的臺階的最大外斜值小于10cm。