某水電站地下廠房施工期開挖檢測

余剛（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都610072）

某水電站地下廠房施工期開挖檢測

余剛（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都610072）

為了能夠有效掌握開挖邊坡和洞穴圍巖在施工中產生的各種變化以及受力情況，必須要對工程施工進行安全監測，這樣就能夠有效掌握施工中可能發生的安全隱患，對安全施工有著很好地指導作用。在水電站地下廠房工程施工中，保證施工中的安全措施最主要的就是檢驗和評價地下洞室是否安全，并且根據該檢驗和評價的結論調整保證施工安全的措施。本文從檢測原則、方法、控制措施等方面對水電站地下廠房施工期開挖檢測的相關內容進行探討。

地下廠房；開挖；檢測

1 引言

在水電站地下施工過程中，即使是同一個部位由于受到影響因素的不同其產生的情況都是不相同的，而且不同的施工方法和施工流程對周圍巖石產生的影響程度也有著很大的不同。因此在施工中，應當結合實際地質情況，設定適宜的參數，重復認識各個部位的特點，依據不同的條件，合理制定合適的的施工方法和流程。對水電站地下施工過程中進行安全檢測對于整個施工過程中保障施工的安全性，有著很大的作用，所以對水電站地下廠房工程施工中進行安全檢測是非常重要的。

2 施工期開挖檢測原則

2.1 一般項目檢測

（1）對圍巖收斂的觀測斷面的測點進行布置時，要根據施工前的設計和工程施工的相關規定以及施工地點結構的特點進行確定，觀測斷面距離應當小于50m。倘若明顯的裂縫和變形出現在圍巖表面，需要增加觀測點和觀測次數。

（2）按照施工現場的實際情況確定支護結構的的應力以及變形，支護錨桿的所需要的應力大小，還有地下工程的出水點等相關項目的安全檢測。

2.2 專項項目檢測

（1）控制爆破的震動要按照相關的標準進行規范。進行爆破時，要對周圍巖石的松動情況進行有效的監測，并對監測的結果進行有效的整理和分析，最終所得的結果要符合監測的要求。

（2）依據地質結構特點和現場實際測試的分析結果對圍巖松動圈測試進行控制。

3 施工期開挖檢測方案

3.1 對廠房收斂變形點檢測

水電站地下廠房施工有很多特點，這些特點包括：結構種類多、施工面積大、施工跨度大、干擾因素多等。在施工初期，對于地下圍巖的變形的檢測應該使用收斂檢測這種方法，這種方法是最常見也最有效的，這種方法使用簡單結構的儀器，儀器操作靈活，安裝所耗費時間短，費用較合理。

3.2 爆破振動檢測

在進行爆破震動的檢測時，應該按照施工前期的設計圖紙進行監測點的布置，每一個檢測點一般要進行3～5次的檢測，在檢測完成后填寫檢測報告的時候要對檢測的結果進行審查一般要求優于15%。

公式V=K（Q1/3/R）是描述爆破點震動的傳播速度以及轉播規律的，V是振動速度，Q是炸藥的用量，R是觀測點到爆破點間的距離，K是有關系數，α是衰減的系數。該公式能夠在爆破震動檢測中進行跟蹤檢測，通過對相關參數的更改能夠調整爆破的效果，以保證目標單位的安全。

（1）測試方法

①首先完成單炮測試，測試次數大于三次，回歸分析得到的測試數據，從而獲得這一標段巖體的K、α值。

②按照上述測試得出的K、α值，這樣就能根據保護目標的安全需要，通過公式的計算得出使用爆破炸藥的藥量。

③對于保護的目標單位周圍要設置監測點，這樣就能通過監測點反饋的數據確定被保護的單位是否安全。

④在開挖過程中對于已經進行過爆破的地點作為下次爆破的源點，并記錄上一次爆破震動傳播時的震動傳播規律K、α值進行測試，這樣就能有效保證以后爆破的安全性。

（2）測試儀器

IDTS2850型爆破振動測試記錄儀；SD-1型垂直速度傳感器。

（3）測試點的布置。對于單炮實驗的測試點在施工中有著特殊要求，布置該測試點的位置最好是在巖石的整體性比較好，高度相差不大的巖石上，并且一般情況下需要布置四個測試點，這樣對計算K、α值的時候能夠保證準確性。對于防護目標進行測定的時候，主要是在防護目標和爆破點之間進行布置就可以。

（4）測試過程。在事先選好的測試點上固定好傳感器，再將與傳感器相連的記錄儀等設備連接好進行數據的記錄，等測試完畢后可以將相關的存儲設備拆下連接到電腦上就可以對測試結果進行分析了。

（5）結果的處理。①在最大藥量的情況下得出防護目標的震動速度。②利用最小二乘法，按照爆破地震波最大振動速度衰減規律公式V=K（Q1/3/R）α，得出k和α的值。③根據上述計算最大單響許可的藥量。

4 施工期開挖控制措施

4.1 鉆孔質量控制

在水電站廠房的施工中進行鉆孔操作大多使用手風鉆鉆孔技術，在開始工作前，首先確定開孔的角度，在進行標桿孔的鉆孔操作，這樣后面的孔位可以根據標桿孔進行確定，這樣能夠最大限度的保證孔位的精確和開孔角度的準確。倘若開挖的時候，遇到邊墻周邊鉆孔，可以通過搭設鉆孔架的方式進行鉆孔，鉆孔架的材料可以使用鋼管，這樣對于鉆桿能夠進行良好的固定，在搭設鉆孔架的時候要注意留有一定的空間，避免鉆桿放置不到位導致成孔的精度達不到要求。在建設巖錨巖臺的時候，不僅需要搭設鉆孔架，對于輔助孔位也同樣需要搭設，這樣一來能夠更準確把控孔的角度，在爆破的時候能將爆破產生的影響降到最低，巖臺的成型綠也能顯著提高。

4.2 爆破控制

爆破過程中對洞室周圍的巖體會產生很大的影響，為了減輕這種影響，在開挖前一定要進行爆破試驗。在地下廠房開挖中，需要進行爆破振動監測試驗，選定合理的鉆孔爆破參數和開挖技術。頂拱有斷面大的特點，這就對開挖過程有著很高的要求，需要進行特殊的開挖手段，例如可以進行分導洞的開挖手段，爆破的時候也要注意炸藥的用量，避免因藥量過大對巖體造成影響，致使頂拱不能成型。

拉槽部位需要按照預裂、主爆的順序，依照“多鉆孔、少裝藥”的原則。預裂孔的爆破需要采用間隔裝藥的方式，主爆孔采用連續裝藥的方式，并且要嚴格控制藥量。中部拉槽采用ROCD7液壓鉆造孔，兩側保護層開挖采用手風鉆造垂直孔。對于圍巖，拉槽開挖梯段高度不超過5m，拉槽長度不超過15m。保護層開挖過程中，對于爆破的長度和高度一定要控制好，長度要求小于20m，高度小于3.5m。爆破過程中對于爆破點的震速有著嚴格的要求，達到一定震速以后才能保證開挖成型的質量，所以圍巖爆破中最大單響藥量控制在一定范圍內根據圍巖類別的不同，在開挖過程中對質點振速一定要做好有效的監測，認真檢查圍巖松動圈的情況，通過調整鉆孔和藥量，優化爆破的設計，對于巖脈地段等脆弱地段應該適當的減小藥量，縮小鉆孔之間的距離。

4.3 控制巖錨梁成形

進行巖錨梁成型的時候，要按照順序對保護層進行開挖。在開挖前為了能夠得到合理的參數，一定要進行爆破試驗。當對相關參數驗收合格以后，就可以進行鉆孔的保護措施，以便進行下一步的爆破。通過試驗選定垂直光爆孔以及巖臺斜面孔。為保證巖梁下拐點成形質量，斜向孔鉆孔前在下拐點以下20cm處按間隔布設25mm、長3m的鎖口錨桿并將下部直立邊墻進行噴鋼纖維混凝土封閉。斜向孔鉆孔孔徑42mm，鉆孔時利用鋼管搭設鉆孔平臺及鉆孔導向管安裝。在鉆桿中套入內導管，能夠有效降低鉆桿和導管分離時的間隙，減小鉆孔的偏差，對于保證斜向孔的鉆孔角度的精準度有著很好地效果。對于施工時造成圍巖的破碎，可以進行灌漿操作以保證圍巖的整體性，對于巖臺的成型率有著很好地保障。

5 安全檢測指導

為了達到有效、及時地捕捉地下廠房圍巖應力實際變化情況的目的，在施工過程中需要按照工程進度，進行孔鉆監控和安裝儀器的工作。在開挖施工中，需要在每一天完成安全數據檢測、采集和分析工作。如果監測到數據產生了異常變化，要及時把消息反饋，發布安全監測結果，對特別的變化情況需要召開相關會議，分析產生數據變化的原因，及時進行應急處理，比如加快支護進度或加大支護力度等措施，有效控制使邊墻應力應變，同時還需要增加觀測頻率。在地下廠房開挖過程中，正在進行的開挖工作會因為安全監測數據發生突變而暫停，在暫停后需要立即對系統支護進行跟進，可以在局部增加、加強長錨桿支護。此外，地下廠房還要根據實際情況選擇增加預應力錨桿、砂漿錨桿、隨機噴混凝土，選擇是否要對錨索、灌漿進行加強。在地下廠房高邊墻開挖過程中，及時、加強支護，使變形的圍巖得到有效迅速的控制，避免塌方、掉塊的發生，加快施工工程的工作進度，確保施工工程的質量。

6 結束語

在地下廠房開挖施工過程中，合理的施工通道布置是施工的重點之一，對施工程序也要進行合理的安排。運用“平面多工序、立面多層次”的施工形式，能夠適當加快施工的速度，保證施工工程的進度。在地下廠房開挖過程中，需要以實際的施工通道布置情況為基本，不同的施工部位、不同的是施工結構要制定、采用不同的開挖形式，保障工程的施工質量。對巖壁梁的施工是地下主廠房施工的難點之一，因為對開挖、錨桿、混凝土提出的質量要求高，并且有復雜的工序。在施工過程中務必對施工進行分部，對施工方案進行優化，才能進一步達到設計的要求。在開挖各洞室的過程中，圍巖應力和變形程度在不斷進行變化，在施工過程中應當依據開挖的實際情況和對變形的監測數據，及時對支護措施和參數進行調整。

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[3]任少銘，曾志全.小灣水電站地下廠房開挖技術[J].水力發電，2015（08）：43～45.

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A

2095-2066（2016）22-0100-02

2016-7-15

余 剛（1980-），男，助理工程師，大專，主要從事地下廠房監測工作。