地下廠房開挖及支護施工技術略談

賴明輝 張羽

【摘要】本文以樂昌峽水利樞紐地下廠房開挖及支護施工為低例，對地下廠房開挖及支護、 施工通道，特別是巖錨梁的成工施工技術進行分析，對以后地下廠房巖錨梁施工具有指導意義。

【關鍵詞】地下廠房開挖及支護 巖錨梁施工

1.工程簡介

樂昌峽水利樞紐地下廠房所在位置的地面高程為200m～290m，廠房頂部巖石最小厚度約為46m，側向巖石最小厚度約為38m。從右到左（發電水流方向）依次布置主機間、安裝間（副廠房）和主變室，呈一字形排列。主機間尺寸為63.56m×19.0m（長×寬），機組安裝高程為88.0m，主機間高約50.075m，內裝3臺單機容量為44MW水輪發電機組。安裝間尺寸為30.2m×19.0m（長×寬），副廠房布置在安裝間下層。安裝間尺寸為30.2m×19.0m（長×寬）。主變室尺寸為30.2m×19.0m，主變及GIS布置在主變室內，主變室與發電機層同層，GIS室布置在主變室上層。上層與排風出渣洞地面同高程為117.00m，中層高程為99.25m，下層高程75.67m。高壓電纜洞采用豎井加平洞的出線方案，出線場布置在左壩頭下游，與壩頂同高程，平面尺寸為25.0m×14.25m（長×寬）。對外交通采用雙車道隧洞方案，從安裝場下游側引出，與利用左岸舊鐵路改造成而成的進廠道路相連。

2.廠房開挖及支護分層分區

根據廠房的結構特點、通道條件，主廠房開挖高度50.075m，自上而下共分六層，采用逐層開挖及支護的施工方法。第Ⅰ層高程124.50m～高程115.25m，高度9.25m，第Ⅰ層為頂拱層；第Ⅱ層高程115.25m～高程107.25m，高度8.0m，第Ⅱ層為至巖壁吊車梁層；第Ⅲ層高程107.25～高程99.65m，高度7.6m，第Ⅲ層為操作層；第Ⅳ層高程99.65～高程90.62m，高度9.03m，第Ⅳ層為操作層至水輪機層；第Ⅴ層高程99.62～高程82.62m，高度8.0m，第Ⅴ層為水輪機渦殼層；第Ⅵ層高程82.62～高程74.42m，高度8.2m，第Ⅵ層為尾水管層。副廠房及主變室隨主廠房分層開挖，開挖至第Ⅳ層時結束。廠房開挖及支護分層分區圖見圖2-1。

3.廠房開挖及支護施工通道布置

第Ⅰ、Ⅱ層開挖利用排風出渣洞作為施工通道。第Ⅱ層預留斜坡道部分，利用交通洞爬坡至第Ⅱ層底板的斜坡道作為施工通道，進行第Ⅱ層剩余部分的開挖及支護。

第Ⅲ、Ⅳ層開挖利用交通洞作為施工通道；

第Ⅴ、Ⅵ層開挖利用尾水洞作為施工通道。前期利用1#尾水隧洞向主廠房引支洞，在第V層開挖3m×3m溜渣井道與支洞連通，形成出渣通道；后期利用1#尾水隧洞直接出渣。

4.廠房開挖及支護施工方法

第Ⅰ層（頂拱）開挖：采用中導洞（6m×8.5m）領先掘進、兩邊跟進擴大的開挖方式。采用三臂鑿巖臺車鉆孔，光面爆破，0.7m3反向鏟處理危巖和清底。3m3裝載機配15t自卸汽車，經排風洞出渣。

第Ⅱ層開挖：以通風出渣洞作為施工通道，采用中心拉槽超前，兩側保護層開挖跟進的施工方式，中心拉槽為寬11.0m的先鋒槽，領先5m～8m，采用150型潛孔鉆進行深孔梯段毫秒爆破，兩側保護層由三臂鑿巖臺車與手風鉆配合鉆孔， 3m3裝載機挖裝15t自卸汽車經通風洞出渣，第Ⅱ層預留斜坡道部分，利用交通洞爬坡至第Ⅱ層底板的斜坡道作為施工通道出渣。

第Ⅲ層開挖：采用先周邊預裂爆破，后深孔梯段爆破的施工方式，150型潛孔鉆打垂直孔，3m3裝載機挖裝15t自卸汽車經交通洞出渣。

第Ⅳ層開挖：以交通洞作為施工通道，施工方法與第Ⅱ層相同。

第Ⅴ層開挖：以尾水隧洞作為施工通道，采用150型潛孔鉆進行深孔梯段毫秒爆破，溜渣井落渣至尾水管底部，3m3裝載機挖裝15t自卸汽車經尾水洞出渣。

第Ⅵ層開挖：以尾水隧洞作為施工通道，三臂鑿巖臺車鉆孔，光面爆破，3m3裝載機配15t自卸汽車出渣。

5.巖錨梁施工技術要點

（1）廠房高邊墻及巖錨梁對爆破質點振動速度要求非常嚴格（小于7cm/s），每層中部槽挖前必須進行中槽兩側和周邊設計輪廓線預裂，增加爆破距離，從而盡可能減小爆破振動對高邊墻圍巖及支護結構的影響；巖錨梁錨桿造孔滯后于Ⅲ層預裂不小于30.0m進行；巖壁梁混凝土達設計強度后，預留Ⅲ層保護層采用手風鉆鉆孔，分層淺孔梯段爆破開挖，按短進尺、弱爆破、及時支護和梯次開挖的原則施工。

（2）巖錨梁部位的開挖及錨桿施工是地下廠房施工的難點和重點，必須精心施工，確保巖臺成型好，不允許欠挖，超挖小于20cm，控制巖臺斜面與水平面的夾角與設計值相比應偏小，但不小于3°。控制巖錨吊車梁巖臺爆破松動范圍在20cm以內。在開挖及錨桿施工中，測量放線、鉆孔、裝藥連線及錨桿施工的鉆孔、清洗、注漿、安裝錨桿等各道工序必須在前一道工序驗收合格后，方可進行下道工序的施工。

（3）巖錨梁位于廠房第Ⅱ開挖層內，巖錨梁部位的開挖采用預留保護層的開挖方式，保護層與中部槽挖采取預裂爆破分開，中部先行，用液壓潛孔鉆垂直鉆孔梯段爆破，超前兩側保護層開挖約20～30m，保護層厚度為4.0～5.0m。

（4）嚴格控制下直墻外側垂直鉆爆的單響藥量，下直墻面預裂孔造孔時將采取以下措施保證鉆孔精度：①輕型潛孔鉆機采用軌道式定型樣架固定，樣架軌道沿預裂線布置；②采用“三次校桿法”保證鉆孔精度，即：在剛開鉆時只旋轉不沖擊，等沖擊器鉆進巖層后，第二次進行校核，待第一根釬鉆進巖層后，再進行第三次校核鉆桿精度，滿足要求才能繼續鉆進；③在第一節鉆桿上加兩組扶正器，保證鉆桿鉆進的精度。孔與孔之間平行，孔底偏差小于10cm，保證預裂孔鉆孔精度。巖臺三角體上直墻面及斜面光爆孔間距20～25cm，鉆孔深度及角度測量儀器嚴格控制。梯形巖臺光爆采用鉆密孔（孔距30～35cm）、特制小直徑藥卷間隔裝藥，高精度非電雷管起爆。

（5）巖錨梁施工中，按規范要求采用紅外線激光定位技術放樣，精確測放輪廓線，鉆孔方位角采用地質羅盤控制，水平鉆孔用水平尺控制水平度、斜面傾斜孔仰（傾）角及深度用幾何法控制，開孔前用全站儀測定每一孔位應鉆深度。

（6）巖錨梁深孔受力錨桿設置鉆孔樣架的施工做到認真細致，錨桿孔根據超挖情況重新計算，并用全站儀準確測量定位，錨桿采用鑿巖臺車造孔，錨桿孔上、下偏差不大于±50mm，左右偏差不大于±100mm，仰角錨桿孔深誤差不大于錨桿長度的1%，俯角錨桿孔深大于設計孔深100mm左右，仰角錨桿與水平面形成的夾角同設計值相比偏大，但不超過3°。

6.結語

樂昌峽水利樞紐地下廠房開挖及支護施工充分利用永久洞室作為施工通道；采用中心拉槽超前，兩側保護層開挖跟進的施工方式；采用控制爆破，自上而下、逐層開挖、逐層支護的原則等科學的施工措施，確保了工程施工質量及進度，特別是巖錨梁的成工施工技術對以后地下廠房巖錨梁施工具有指導意義。