水電站地下廠房巖壁吊車梁開挖施工技術探討

徐愛兵，李 彬

（1.中國水利水電建設集團水電六局，丹東 118002；2.中國水電建設集團國際工程有限公司，北京 100044）

1 工程地質(zhì)簡述

宜興水電站地下廠房埋深在280～370m之間，地下建筑物沿途位于砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖地層中，其中輸水隧洞沿線斷層節(jié)理較發(fā)育，圍巖完整性差，大多數(shù)巖體較破碎，一般為Ⅳ-Ⅲ類圍巖。地下廠房圍巖為茅山組中段（D1-2ms2）地層，巖體較破碎，大多呈微風化。地下廠房南北兩端分別有較大規(guī)模的F220、F204斷層通過，其中F204在PD6洞內(nèi)的出露寬度為5～15m，斷層帶內(nèi)大多充填碎裂巖、角礫巖、糜棱巖、斷層泥；F220斷層傾角和寬度變化較大，孔洞內(nèi)揭露的物質(zhì)組成不一，性狀差異較大。廠房區(qū)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，地下水豐富，地下廠房洞室圍巖屬Ⅳ-Ⅲ類，工程地質(zhì)條件差。廠房南端墻及其頂拱圍巖以Ⅳ類為主，局部為Ⅴ類，北端墻及其頂拱圍巖以Ⅲ類為主，邊墻圍巖以Ⅲ類為主。此外，廠房圍巖還發(fā)育有f88、f89、f86、f87等一些小斷層。

2 巖壁吊車梁開挖方法

主廠房巖壁吊車梁位于廠房第Ⅱ?qū)?。根?jù)本工程的地質(zhì)情況，為提高巖壁梁圍巖的完整性和抗剪強度，增強開挖效果，根據(jù)設計要求，在進行廠房第Ⅱ?qū)娱_挖前對其進行圍巖預固結(jié)灌漿。

地下廠房巖錨梁預固結(jié)灌漿全部完成并達到至設計要求的天數(shù)后，開始進行巖錨梁的開挖。

為有效地進行巖錨梁開挖，保證巖錨梁壁座的開挖及成型質(zhì)量，嚴格控制其爆破布孔及裝藥量（線裝藥密度）非常關鍵。因此，選取廠房第二層下游側(cè)保護層段內(nèi)廠右0+30.03至廠右0+36.2約6m長作為試驗段，進行了巖錨梁爆破試驗，以檢驗巖錨梁爆破參數(shù)設計的合理性及爆破效果。

2.1 爆破參數(shù)選擇

2.1.1 炮孔布置

根據(jù)本工程的實際巖石情況，為使巖壁吊車梁部位巖壁開挖成型良好，保證巖錨梁的開挖質(zhì)量，巖錨梁壁座角開挖炮孔布置及鉆進方向如圖1所示。

2.1.2 炮孔參數(shù)選擇

根據(jù)鉆孔設備的性能，結(jié)合爆破具體情況，采用炮孔孔徑為42mm。采用φ25巖石乳化炸藥，單卷藥重125g。垂直孔及上斜孔間距均為35cm。本次試驗垂直孔及上斜孔各鉆21孔。根據(jù)鉆孔作業(yè)的超欠挖情況，由測量實點、逐孔計算孔深并控制孔底高程，上傾孔要保證炮孔的鉆進角度。炮孔采用導爆索引爆，堵塞長為20～40cm。

2.1.3 炮孔深度

垂直炮孔和上斜炮孔深度分別列于表1和表2。

2.1.4 裝藥量

如表3和表4所示：

2.1.5 裝藥結(jié)構(gòu)

采用間隔不偶合裝藥，裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 裝藥結(jié)構(gòu)

2.2 爆破試驗

爆破后經(jīng)測量檢查，巖錨梁試驗段最大超挖13cm，最小超挖2cm，平均超挖4.6cm。豎直孔及上斜孔能夠保持在一條直線上，殘孔率達到95%以上，壁座外觀成型良好。

經(jīng)過試驗可初步確定巖錨梁開挖相關爆破參數(shù)為：鉆孔孔徑42mm，炮孔間距30～35cm；藥卷采用φ25巖石乳化炸藥，單卷藥重125g，裝藥結(jié)構(gòu)為不偶合間隔裝藥；垂直孔線裝藥密度為80～90g/m，上斜孔線裝藥密度為95～105 g/m。

2.3 開挖方案

垂直孔在鉆孔前由測量放出高程線及鉆孔孔位，并根據(jù)超欠挖情況逐孔測量并計算孔深，施工中打樁拉線并在鉆桿上標明鉆孔深度以控制鉆孔深度。上斜孔在鉆孔前由測量放出鉆孔及高程線，并根據(jù)超欠挖情況逐孔測量并計算實際孔深。鉆孔時先用三角樣板及地質(zhì)羅盤儀確定鉆孔角度及方向后再進鉆，施工中打樁拉線并在鉆桿上標明鉆孔深度以控制鉆孔深度，并用三角樣板及地質(zhì)羅盤儀檢查并控制鉆孔角度及方向。鉆孔后由質(zhì)檢人員對鉆孔深度、角度、孔位進行檢查，并做好記錄，不合格者重新鉆孔，合格方可進行下一工序。

巖壁吊車梁的開挖方案如圖3所示。

圖3 巖壁吊車梁開挖方案

首先將中間拉槽開挖到▽15.56m高程，兩側(cè)各預留5m保護層，①②孔采用光面爆破，與中間拉槽開挖同時爆破。然后分兩次進行巖錨梁壁座外側(cè)第Ⅰ、Ⅱ塊開挖，每塊開挖高度為4m，各布置兩排炮孔，用手風鉆鉆垂直孔，其中③④號孔為光爆孔，間距50cm，線裝藥密度為180～230g/m，導爆索起爆。

表1 垂直孔實際孔深

表2 上斜孔實際孔深及鉆孔角度

巖錨梁壁座開挖共布置兩排炮孔，即垂直向下的⑤號孔和上傾62.8°的⑥號孔，盡可能保證每兩個孔在同一斷面上，如圖2所示。⑤號孔（在▽23.56m高程平臺上沿設計邊線）鉆孔孔距30cm，鉆孔深度嚴格控制在巖錨梁設計頂高程，要求測量人員緊密配合鉆孔施工，詳細掌握和控制超欠挖情況，逐孔計算鉆孔深度，逐孔放出點位，并與施工人員做好放樣交接記錄，鉆孔施工時應拉線并在鉆桿上做標識進行鉆孔深度控制。⑥號孔鉆孔孔距為30cm，鉆孔前先在▽20.60m高程上進行測量檢查，按設計角度詳細了解并掌握該部位的超欠挖情況后，在巖壁上逐孔放點位，然后由下向上打斜向爆破孔；鉆孔時，在▽23.56m高程及▽20.60m高程分別拉線以控制鉆孔角度，并在鉆孔過程中用三角樣板或地質(zhì)羅盤儀隨時檢查鉆孔方向和角度，鉆孔孔深按測量放樣數(shù)據(jù)逐孔控制。

光面孔采用φ25巖石乳化炸藥，單卷重量為125g，裝藥結(jié)構(gòu)為間隔不隅合裝藥，不隅合系數(shù)為1.68，藥卷用膠帶固定在竹片上，竹片靠非崩落區(qū)方向放置。崩落孔選用φ32巖石乳化炸藥，單卷重量為150g，裝藥結(jié)構(gòu)為連續(xù)裝藥。

炮孔采用導爆索引爆，堵塞長為20～40cm。在⑤⑥號孔鉆孔結(jié)束后對其實際孔深進行檢查，然后按線裝藥密度為80g/m及95g/m裝藥，兩排孔同時裝藥起爆。

表3 垂直孔裝藥量

表4 上斜孔裝藥量

3 施工過程質(zhì)量控制

為了保證高邊墻開挖的施工質(zhì)量，嚴格按照設計圖紙、相關規(guī)范以及經(jīng)監(jiān)理工程師批準的施工組織方案、施工作業(yè)指導書進行施工，并嚴格執(zhí)行三檢制度，即施工班組一檢、施工隊二檢和質(zhì)檢部三檢，嚴格控制施工質(zhì)量和確保施工安全。

1）加強與觀測標的聯(lián)系，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工方法，如停止開挖，全力進行支護施工，待圍巖穩(wěn)定后再進行下一步開挖，必要時廠房分上、下游兩部分施工，先進行上游側(cè)開挖支護，開挖一塊支護一塊，上游側(cè)支護結(jié)束后，再進行下游側(cè)開挖支護，開挖一段支護一段。

2）爆破實行準爆制度，嚴格按爆破設計進行爆破施工，質(zhì)檢部加大現(xiàn)場控制力度，對于超過設計藥量堅決不允許響炮，技術人員根據(jù)實際爆破效果不斷優(yōu)化爆破參數(shù)，以最大限度減少爆破振動對圍巖的破壞。

3）錨噴隊做好現(xiàn)場組織，保證充足的人員投入廠房支護施工，同時做好多臂鉆、噴射手及注漿機的維護保養(yǎng)，保持設備完好率，爭取開挖一段后及時支護一段，不允許圍巖暴露時間過長。

4）加強現(xiàn)場協(xié)調(diào)，保證支護施工的及時性。

4 結(jié)語

由于采取了適當?shù)募夹g措施和嚴格的質(zhì)量控制，巖壁吊車梁開挖成形良好，半孔率達85%以上，開挖后無欠挖，最大超挖10cm。通過開挖前后的爆破松動圈測試，巖壁吊車梁爆破形成的松動圈半徑小于設計要求，表明了所采取的巖壁吊車梁開挖方法能夠滿足設計要求。本文方法為同類工程提供了借鑒和參考。

[1]康世榮, 陳東山, 劉景云, 等. 水利水電施工組織設計[M].北京: 水利電力出版社, 1990.

[2]梁炯鋆. 錨固與注漿手冊[M]. 北京: 中國電力出版社,1999.