去學(xué)水電站地下廠房巖錨梁開挖施工技術(shù)

王　斌

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都　610091)

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去學(xué)水電站地下廠房巖錨梁開挖施工技術(shù)

王斌

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都610091)

介紹了四川碩曲河去學(xué)水電站地下廠房巖壁梁保護(hù)層的開挖、鉆爆施工方法以及合理的鉆爆參數(shù)和開挖質(zhì)量控制方法等，可供類似項(xiàng)目施工借鑒。

地下廠房；巖錨梁；開挖爆破；去學(xué)水電站

1　工程概述

四川去學(xué)水電站位于定曲河最大支流碩曲河干流上，左岸地下廠房洞室分布高程為2 106.4～2 144.9 m，埋深160 m左右。廠房斷面為城門洞形，開挖尺寸為84 m×20.4 m×48.8 m。其中主機(jī)間開挖尺寸為42 m×20.4 m×48.8 m(長×寬×高)，安裝間開挖尺寸為26 m×20.4 m×23.8 m(長×寬×高)，副廠房開挖尺寸為16 m×20.4 m×34.97 m(長×寬×高)。

巖錨梁開挖高程為2 135.2～2 126.88 m，開挖高度8.32 m，位于廠房第Ⅱ?qū)娱_挖之中。其中巖臺(tái)開挖高程為2 131.98～2 129.38 m，開挖高度2.6 m。單側(cè)巖錨梁開挖長度為68.15 m。巖錨梁開挖主要工程量約為3 705 m3(68.15 m×3.5 m×8.32 m)。

廠址區(qū)出露地層巖性主要為玄武質(zhì)熔結(jié)角礫巖、薄層灰?guī)r，局部為玄武質(zhì)熔結(jié)角礫巖與玄武質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r互層，受區(qū)域變質(zhì)影響，巖體內(nèi)存在綠泥石化的蝕變帶，其出露位置和規(guī)模均為隨機(jī)分布。主、副廠房頂拱主要分布有F304、F316、F701等3條斷層。

2　巖錨梁開挖程序

為使巖錨梁部位巖壁開挖成型良好，在廠房第Ⅱ?qū)娱_挖時(shí)采用中部拉先鋒槽梯段爆破，保護(hù)層開挖跟進(jìn)的施工方法。用預(yù)裂爆破方法控制好保護(hù)層開挖邊線，保護(hù)層單側(cè)寬3.5 m，分層開挖高度為8.32 m(高程2 135.20～2 126.88 m)。巖錨梁保護(hù)層及巖臺(tái)共分4個(gè)區(qū)進(jìn)行開挖：①②③區(qū)為保護(hù)層開挖，從上至下依次進(jìn)行，最后進(jìn)行④區(qū)巖錨梁巖臺(tái)的開挖，巖臺(tái)豎向光爆孔、輔助孔超前造孔，與②區(qū)保護(hù)層造孔同時(shí)完成，巖臺(tái)巖壁直墻面與斜面雙面光爆一次成型。為保證④區(qū)巖臺(tái)開挖豎向光爆孔開孔位置的平整度，便于有效的控制④區(qū)爆破孔孔深，①區(qū)保護(hù)層開挖時(shí)，底部設(shè)置水平光爆孔。

3　保護(hù)層各區(qū)及巖臺(tái)鉆爆設(shè)計(jì)參數(shù)

巖壁梁保護(hù)層開挖滯后先鋒槽施工30 m后進(jìn)行。采用YT-28手風(fēng)鉆輔以樣架進(jìn)行造孔，造孔孔徑為42 mm。爆破段長15～20 m，在交界線上布置一排孔距為30 cm的豎直及斜向隔斷空孔，以避免由于端部掀動(dòng)破壞而使下一循環(huán)爆破鉆孔在交接處無法實(shí)施，進(jìn)而影響開挖質(zhì)量。在巖臺(tái)開挖施工前，選擇巖臺(tái)保護(hù)層②區(qū)作為試驗(yàn)段進(jìn)行了模擬巖臺(tái)開挖試驗(yàn)，獲取合適的爆破參數(shù)和施工工藝以指導(dǎo)生產(chǎn)。

(1)保護(hù)層①區(qū)爆破參數(shù)設(shè)計(jì)。

①區(qū)(高程2 135.2～2 132.7 m)采用邊墻打豎向光爆孔。為便于垂直鉆機(jī)架鉆，該層邊墻豎直孔計(jì)劃超挖15 cm。該層層底打水平光爆孔。主爆孔孔深2～2.2 m，孔距1～1.5 m，邊墻豎直光爆孔孔深2.5 m，孔距40 cm，光爆孔初擬線裝藥密度為90 g/m，圍巖破碎節(jié)理發(fā)育時(shí)可對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；水平光爆孔孔深3.5 m，孔距60 cm，線裝藥密度為90 g/m，圍巖破碎節(jié)理發(fā)育時(shí)可對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。光爆孔采用豎直孔及水平孔樣架控制鉆孔方向和孔斜，水平光爆孔鉆孔時(shí)，保持孔位在同一高程線上。

(2)保護(hù)層②區(qū)爆破參數(shù)設(shè)計(jì)。

②區(qū)(高程2 132.7～2 130.2 m)主爆孔孔深2.5 m，孔距1～1.5 m。光爆孔孔深2.5 m，孔距40 cm，光爆孔采用豎直孔樣架控制鉆孔方向和孔斜，光爆孔線裝藥密度為90 g/m。

(3)保護(hù)層③區(qū)爆破參數(shù)設(shè)計(jì)。

③區(qū)(高程2 130.2～2 126.88 m)主爆孔孔深3.5 m，孔距1～1.5 m。光爆孔孔深3.5 m，孔距40 cm，光爆孔采用豎直孔樣架控制鉆孔方向和孔斜，線裝藥密度為90 g/m。

(4)④區(qū)(巖臺(tái))爆破參數(shù)設(shè)計(jì)。

④區(qū)為巖臺(tái)開挖，采用垂直巖臺(tái)軸線方向、分別沿巖臺(tái)斜面鉆孔和巖臺(tái)上、下直立墻面造垂直孔的小藥量光面爆破的方法施工。豎向光爆孔孔深2.15 m，孔距根據(jù)圍巖類別及節(jié)理發(fā)育情況不同選擇35 cm和30 cm兩種?？拙?5 cm時(shí)線裝藥密度為70 g/m，孔距30 cm時(shí)線裝藥密度為70 g/m；斜面光爆孔孔深1.36 m，孔距根據(jù)圍巖類別及節(jié)理發(fā)育情況不同選擇35 cm和30 cm兩種?？拙?5 cm時(shí)線裝藥密度為90 g/m，孔距30 cm時(shí)線裝藥密度為70 g/m。為保證巖臺(tái)爆破鉆孔精度，有效控制巖臺(tái)爆破開挖質(zhì)量，巖臺(tái)豎直和斜向光面爆破孔采用鋼管搭設(shè)鉆孔樣架精確控制鉆孔方向和孔斜，豎直孔孔底回填5 cm柔性墊層，以防止對(duì)巖臺(tái)上拐點(diǎn)造成破壞。

4　巖臺(tái)開挖關(guān)鍵工序控制措施

(1)鉆孔樣架的搭設(shè)。

先由測(cè)量放樣人員放出所有的周邊開孔點(diǎn)和樣架定點(diǎn)位置(開挖邊線按照比設(shè)計(jì)開挖線超5 cm施放)并用紅油漆標(biāo)識(shí)，然后據(jù)所放點(diǎn)位搭設(shè)樣架。樣架搭設(shè)采用φ48鋼管，樣架框架形成后，定位鋼管(包括立桿、水平桿、斜向桿)固定并測(cè)量無誤后，人工將加工好的導(dǎo)向管架抬至鉆孔樣架上，靠攏定位鋼管，將導(dǎo)向管架的橫桿與定位立桿穩(wěn)固連接。樣架搭設(shè)施工流程為：測(cè)量放線→框架搭設(shè)形成→定位立桿、斜向桿及水平桿調(diào)整定位→已加工好的導(dǎo)向管架靠攏定位立桿及水平桿固定→測(cè)量復(fù)測(cè)→導(dǎo)向管架復(fù)測(cè)無誤后整個(gè)樣架固定牢固→報(bào)驗(yàn)；樣架搭設(shè)要求導(dǎo)向管靠基巖面?zhèn)惹谐?5°坡口，原則上緊貼基巖面，局部不能緊貼基巖面，垂直孔導(dǎo)向管距基巖面的距離不大于2 cm，巖臺(tái)斜面孔導(dǎo)向管距基巖面的距離不大于5 cm。 鉆孔樣架定位立桿孔位偏差≤1 cm，導(dǎo)向桿定位偏差≤1 cm，角度偏差小于 1°，排架斜支撐間距≤2 m。

(2)巖臺(tái)下拐點(diǎn)加固措施。

在巖錨梁上部和側(cè)面保護(hù)層開挖完成后，注意觀察結(jié)構(gòu)面的節(jié)理和裂隙的走向，對(duì)影響巖錨梁開挖質(zhì)量的地質(zhì)段進(jìn)行以下處理：

①采取在整個(gè)巖錨梁段下拐點(diǎn)以下10 cm布置一排(φ25，L=1.7 m(外露20 cm)，間距75 cm的鎖口錨桿、∠50 mm×50 mm×3 mm熱軋等邊角鋼(與鎖口錨桿外露部分焊接)及下拐點(diǎn)以下100 cm范圍噴5 cm厚C20混凝土進(jìn)行聯(lián)合加固。

②對(duì)巖面比較破碎的部位在開挖前進(jìn)行灌漿和打樹脂錨桿處理，以保證巖錨梁的開挖質(zhì)量。

(3)鉆孔角度的控制。

巖臺(tái)光爆孔采用導(dǎo)向鋼管控制孔向，以減小孔斜誤差。鉆桿為標(biāo)準(zhǔn)長度，孔深由限位鋼管(定位橫桿)控制。開孔20 cm對(duì)孔位、孔向進(jìn)行第一次檢查復(fù)核，開孔50 cm對(duì)孔位、孔向進(jìn)行第二次檢查復(fù)核，開孔100 cm對(duì)孔位、孔向進(jìn)行第三次檢查復(fù)核，及時(shí)糾正鉆孔偏差，鉆孔過程質(zhì)檢員旁站監(jiān)督并做好每孔的鉆孔記錄。

(4)鉆孔深度控制。

鉆孔前，在豎向光爆孔孔位外側(cè)、傾斜光爆孔孔位下方緊鄰孔口邊緣固定一根通長角鋼，角鋼必須嶄新、無彎曲并保證水平放置，然后測(cè)出角鋼邊緣的高程，則：

豎向光爆孔孔深LC=HC-H

式中H為巖壁梁上拐點(diǎn)高程,2 130.581 m；HB為巖壁梁斜孔角鋼高程；HC為巖壁梁豎直孔角鋼高程。

孔深確定后，在鉆桿上做出相應(yīng)標(biāo)記，當(dāng)鉆桿上的標(biāo)記達(dá)到角鋼邊緣時(shí)，即可停止鉆孔。

鉆孔深度宜超深10 cm，以確保折角點(diǎn)無欠挖。深度檢查采用以20 m為一段的兩端孔立上標(biāo)志桿，在巖壁梁臺(tái)上方、外側(cè)50～100 cm處標(biāo)記、拉線，然后量測(cè)的方法。孔偏淺則重新施鉆，孔偏深則在孔底墊巖粉。

5　不良地質(zhì)段的處理方法

(1)遇斷層、破碎帶時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取預(yù)注漿方法固結(jié)圍巖，并在已開挖部位布設(shè)加

強(qiáng)錨桿支護(hù)。開挖時(shí)采取加密鉆孔、減小藥量的方式進(jìn)行鉆孔爆破。

(2)對(duì)地下水活動(dòng)較嚴(yán)重地段，采取小導(dǎo)管預(yù)注漿或全封閉深孔固結(jié)止水注漿的措施進(jìn)行綜合治理。

6　結(jié)　語

本工程巖錨梁開挖質(zhì)量及成型效果受到了政府相關(guān)部門和業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)人員及施工參與方的贊揚(yáng)，對(duì)我們?cè)谑┕み^程中的做法，譬如對(duì)巖臺(tái)下拐點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)(即在下拐點(diǎn)直立邊墻施作一排鎖口錨桿、有條件可初噴鋼纖維混凝土)以及角鋼防護(hù)施工，確保了在巖臺(tái)爆破時(shí)不會(huì)拉裂下拐點(diǎn)；為保證開挖平整度及殘孔率控制優(yōu)化了裝藥結(jié)構(gòu)；為確保巖臺(tái)開挖不出現(xiàn)欠挖，現(xiàn)場(chǎng)采取結(jié)構(gòu)線超挖5 cm施鉆的措施；采用鋼管搭設(shè)鉆孔樣架及鋼導(dǎo)管導(dǎo)向定位的措施精確控制鉆孔方向和孔斜；孔深采用定長鉆桿及限位橫桿控制等措施得到了同行專家們的肯定，值得類似工程借鑒。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-05-20

TV7;TV554;TV52

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1001-2184(2016)04-0120-02

王斌(1973-)，男，湖北新洲人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)及項(xiàng)目管理工作.