論緩傾角薄層圍巖下大斷面洞室開挖與支護施工

關(guān)新宏

（中國水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽 550083）

論緩傾角薄層圍巖下大斷面洞室開挖與支護施工

關(guān)新宏

（中國水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽 550083）

馬馬崖一級水電站進廠交通洞地質(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；同時根據(jù)開挖揭露情況，及時采取相應方案對頂拱薄層進行支護，確保了洞身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

緩傾角薄層；楔形掏槽；爆破參數(shù)；支護方案；技術(shù)總結(jié)

馬馬崖一級水電站是我國發(fā)電站中標志性水電站之一，其坐落于貴州省，地處盤江，開采主要是盤江流梯級開發(fā)方式，變電站中的可裝機容量大約為558MW。進廠房交通在大壩一側(cè)了，這也是發(fā)揮飲水發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)追中僅存的通道；交通洞的長度約為756.34m，穿越中厚層夾層，晶洞灰?guī)r與泥晶灰?guī)r，洞中的夾層與巖溶發(fā)育等，會有嚴重的滲水情況；交通洞呈現(xiàn)的是馬蹄狀，開挖斷面大約為11.98×8.83m（寬×高）。

1　掏槽方式比選：

1.1直眼掏槽方式選用

直眼掏槽方式的選用能夠促使深孔作用在小斷面洞室中繼續(xù)繼續(xù)進行，設施中炮眼的部位能夠保持平行，有利于鉆眼工作的進行，對巖石進行爆破時，所帶有的拋擲力要小一些，如果掌子面以外進行臨時支架優(yōu)勢是比較明顯的。不利之處是由于要在掌子面部位進行必要的鉆孔工作，同時還要能夠在鉆爆臺車的核心部位實施平臺作業(yè)，能夠讓臺車本身帶有的重量有所增加，臺車若是進行移動，會有極大不便之處；鉆孔數(shù)量相對較多，核心部位沒有設置藥炮孔為大直徑孔，這會無形中使得鉆孔難度驟增，鉆孔時間也會在原有基礎上得到延長，而且經(jīng)過時間證明，巖體炸藥耗損量是相對較大的，鉆眼與軸線的平行度、斷面垂直度與孔位精度的要求有嚴格要求，由于鉆孔的距離處于比較小的范圍之內(nèi)，就會造成爆炸，從而使得爆破順序受到影響，造成掏槽的失利。

1.2鍥形掏槽方式

鍥形掏槽的方式應用中，具有較大優(yōu)勢，例如其具備爆破力集中，爆破效果良好的優(yōu)勢，并且采用該方式所掏槽子體積相對較大，對于巖層的適應性較強；造孔的數(shù)目也比較小，單位內(nèi)的巖體炸藥耗損量相對較小；只要掌子面的中間位置兩邊鉆孔，臺車自身重量相對較強，并且便于后期的移動。然而，應用該方式的不利之處為掌子面體積需要重新進行排列組合，要確保掏槽鉆孔；若是小斷面洞室進行開挖期間，那么鉆孔就會有一定難度，則只可以進行淺孔作業(yè)與進尺段。

1.3掏槽方式地質(zhì)條件方面要求

進廠交通洞圍巖一般做的為緩傾角薄層，部分區(qū)域較薄，按照巖層的實際情況，同時也為了保證頂拱開挖成型，將薄層爆破的破壞最大限度減少，中心位置的掏槽就要分別考慮到下面兩點：（1）拓寬洞室爆破掏槽面積，使其能夠在位于掌子面中心為形成一個面積較大的凹槽，使其為崩落區(qū)域創(chuàng)造比較好的臨空面，以此將爆破對周圍巖石形成的振動危害減至最低。（2）工作人員應該對爆藥量進行嚴格控制，同時還要緩解頂拱薄層的破壞力。

2　測量放樣工作

根據(jù)工作人員對控制網(wǎng)的實際測量，應該將測量中得到控制點快速引至洞中，并且還應該在條件合適條件下，洞內(nèi)進行控制網(wǎng)的獨立建設，在實施洞挖進尺時，可以將控制點轉(zhuǎn)至洞中，還要對控制網(wǎng)采取定期的復核措施，使保證控制網(wǎng)。實施鉆孔作業(yè)前，測量人員也能夠先放點，然后再根據(jù)相關(guān)工程項目的設計走向，在對應位置用做出相同標志，確保測量放樣工作的正常進行。

3　開挖方案

3.1爆破參數(shù)設計

（1）造孔設計。開挖方案中，首先要結(jié)合工程情況進行設計，工程的開挖應用手風鉆造孔，造孔的徑長42mm；掏槽孔的深度大于3.8m，同時小于4.0m，在其兩側(cè)，掏槽孔的間隔距離大約為3.5m，中間距離為0.5×0.5m；崩落孔深度大約為3.5～3.6m，其余間隔距離都按照一定比例設置。孔位相關(guān)介紹（見圖1），鉆孔的方向（見圖2）。

圖1　孔位與聯(lián)網(wǎng)布置圖

圖2　孔向布置圖

（2）裝藥量方面設計。進場交通洞穿越晶洞灰?guī)r以及泥晶灰?guī)r，設計應用的是Ⅲ2與Ⅳ圍巖，夾層和裂隙發(fā)育中，巖層主要為非緩傾角薄層，其中有些部分巖層是前期施工階段已經(jīng)出現(xiàn)破碎；按照工地實際情況，再結(jié)合工程地質(zhì)的不同特點，加以工程人員實踐工程經(jīng)驗，開挖之前就需要先將參數(shù)擬定，施工期間，按照爆破的效果與進尺情況，分別要及時調(diào)整起爆的順序、孔位設置以及裝藥量的調(diào)整，最終獲取較為精確的爆破參數(shù)。詳細數(shù)據(jù)（見表1）。

3.2裝藥過程

在進行裝藥過程中，應用的炸藥類型為φ32的硝銨炸藥，實施掏槽孔、崩落孔以及底孔進行持續(xù)的裝藥，光面孔采取的裝藥方式為間歇性裝藥，光面孔是其余密度的一倍多，中間和孔頂會將炸藥分成間隔性空間，距離控制在大于20cm且小于30cm之間。

3.3網(wǎng)絡連接過程

網(wǎng)絡連接過程中，實施起爆過程中采用的是費電毫秒微差爆破方式，掏槽孔與崩落孔實施起爆的時候是以塑料導爆管為主，光面孔主要采用導爆索實施起爆，孔外則是采用塑料導爆管和導爆索連接的方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡連接。實施起爆的順序一般是按照掏槽孔、緩崩落孔，最后為光面孔；一般工程人員根據(jù)洞室孔位不同的設置與分布，若是崩落孔處于同一排的位置，那么下層就能夠預先實施起爆，這樣可以為上層提供臨空面；在實際工作中，因為考慮到光面孔數(shù)量問題，為有效降低單向藥量，上下半洞各自采取為一個段次進行起爆

表1　進廠交通洞爆破參數(shù)統(tǒng)計表

4　特殊位置支護方案

進廠交通洞穿越巖層是緩傾角薄層，當工作人員實施開挖工序時，在特殊位置的很多部位都會遇到有夾層、斷層破裂帶以及裂隙，洞中的部分位置會出現(xiàn)滲水的狀況；進行施工期間，工作人員應該按照實際工作的開挖狀況，根據(jù)相關(guān)原理法則，依據(jù)不同地質(zhì)基礎條件，選用更加合理的支護方案：

（1）處于斷層與破碎位置時，可以選用相應的混凝土支護方案。例如，鋼格選用適應的鋼筋焊接，中間距離控制在0.7～1.0m之間，根據(jù)相關(guān)圖紙設計對應的鋼筋網(wǎng)，最終選定支護方案。

（2）處于夾層與縫隙的發(fā)育位置時，可以根據(jù)實際情況設置φ25、L=4.5m或6.0m的錨桿，其中距離控制在1.0×1.0m，錨桿與巖石的面保持垂直距離；與此同時，按照巖層的具體情況，也可以設置相對應的鋼筋骨架與錨桿焊接，再根據(jù)圖紙設置鋼筋網(wǎng)，最終選用適宜的支護方案。

5　施工技術(shù)總結(jié)

進場交通洞通常為緩傾角薄層，并且?guī)r體處于破碎狀態(tài)，當實施開挖的過程中，按照巖層性質(zhì)的不同，筆者認為可以應用下面幾種措施，保證洞室能夠開挖成型：

（1）工程人員應該根據(jù)工程具體情況，將洞室的爆破掏槽面積有效拓寬，讓它可以在掌子面的核心位置創(chuàng)建較大面積的凹槽，這樣就可以使得崩落區(qū)的臨空面處于較好狀況，因此就能夠有效降低巖石振動帶來的一系列危害，也可以將對人員傷害降到最低。

（2）同樣根據(jù)實際情況，可以增加起爆段次，以此避免因為受單響藥量造成的光面爆破質(zhì)量被損壞。

（3）光面孔周圍應該選用適量的藥量，采取合理的裝藥方式，保證孔距和裝藥量的平衡均勻。

6　結(jié)束語

馬馬崖一級水電站進場交通洞當?shù)刭|(zhì)條件為緩傾角薄層時，而實施大斷面的洞開挖，頂拱能夠成型會有一定難度，這對于建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是極為不利的；洞身成型之后的頂拱很容易就會有掉塊現(xiàn)象發(fā)生，并且眼層面坍塌。按照巖層的實際情況來看，應用鍥形掏槽施工與爆破參數(shù)相結(jié)合的方式，同時制定合理的支護方案，有助于工程收到良好效果，這就保證了頂拱緩傾角薄層結(jié)構(gòu)的進一步穩(wěn)定，與施工人員安全。

TU74

A

1671-3818（2016）09-0085-02

關(guān)新宏（1976-），男，黑龍江海林人，高級工程師，研究方向：建筑施工技術(shù)管理。