地下廠(chǎng)房開(kāi)挖及支護(hù)施工技術(shù)略談

賴(lài)明輝 張羽

【摘要】本文以樂(lè)昌峽水利樞紐地下廠(chǎng)房開(kāi)挖及支護(hù)施工為低例，對(duì)地下廠(chǎng)房開(kāi)挖及支護(hù)、 施工通道，特別是巖錨梁的成工施工技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)以后地下廠(chǎng)房巖錨梁施工具有指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】地下廠(chǎng)房開(kāi)挖及支護(hù) 巖錨梁施工

1.工程簡(jiǎn)介

樂(lè)昌峽水利樞紐地下廠(chǎng)房所在位置的地面高程為200m～290m，廠(chǎng)房頂部巖石最小厚度約為46m，側(cè)向巖石最小厚度約為38m。從右到左（發(fā)電水流方向）依次布置主機(jī)間、安裝間（副廠(chǎng)房）和主變室，呈一字形排列。主機(jī)間尺寸為63.56m×19.0m（長(zhǎng)×寬），機(jī)組安裝高程為88.0m，主機(jī)間高約50.075m，內(nèi)裝3臺(tái)單機(jī)容量為44MW水輪發(fā)電機(jī)組。安裝間尺寸為30.2m×19.0m（長(zhǎng)×寬），副廠(chǎng)房布置在安裝間下層。安裝間尺寸為30.2m×19.0m（長(zhǎng)×寬）。主變室尺寸為30.2m×19.0m，主變及GIS布置在主變室內(nèi)，主變室與發(fā)電機(jī)層同層，GIS室布置在主變室上層。上層與排風(fēng)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(xiàn)方案，出線(xiàn)場(chǎng)布置在左壩頭下游，與壩頂同高程，平面尺寸為25.0m×14.25m（長(zhǎng)×寬）。對(duì)外交通采用雙車(chē)道隧洞方案，從安裝場(chǎng)下游側(cè)引出，與利用左岸舊鐵路改造成而成的進(jìn)廠(chǎng)道路相連。

2.廠(chǎng)房開(kāi)挖及支護(hù)分層分區(qū)

根據(jù)廠(chǎng)房的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、通道條件，主廠(chǎng)房開(kāi)挖高度50.075m，自上而下共分六層，采用逐層開(kāi)挖及支護(hù)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?qū)痈叱?15.25m～高程107.25m，高度8.0m，第Ⅱ?qū)訛橹翈r壁吊車(chē)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(jī)層；第Ⅴ層高程99.62～高程82.62m，高度8.0m，第Ⅴ層為水輪機(jī)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(chǎng)房及主變室隨主廠(chǎng)房分層開(kāi)挖，開(kāi)挖至第Ⅳ層時(shí)結(jié)束。廠(chǎng)房開(kāi)挖及支護(hù)分層分區(qū)圖見(jiàn)圖2-1。

3.廠(chǎng)房開(kāi)挖及支護(hù)施工通道布置

第Ⅰ、Ⅱ?qū)娱_(kāi)挖利用排風(fēng)出渣洞作為施工通道。第Ⅱ?qū)宇A(yù)留斜坡道部分，利用交通洞爬坡至第Ⅱ?qū)拥装宓男逼碌雷鳛槭┕ねǖ溃M(jìn)行第Ⅱ?qū)邮Ｓ嗖糠值拈_(kāi)挖及支護(hù)。

第Ⅲ、Ⅳ層開(kāi)挖利用交通洞作為施工通道；

第Ⅴ、Ⅵ層開(kāi)挖利用尾水洞作為施工通道。前期利用1#尾水隧洞向主廠(chǎng)房引支洞，在第V層開(kāi)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(chǎng)房開(kāi)挖及支護(hù)施工方法

第Ⅰ層（頂拱）開(kāi)挖：采用中導(dǎo)洞（6m×8.5m）領(lǐng)先掘進(jìn)、兩邊跟進(jìn)擴(kuò)大的開(kāi)挖方式。采用三臂鑿巖臺(tái)車(chē)鉆孔，光面爆破，0.7m3反向鏟處理危巖和清底。3m3裝載機(jī)配15t自卸汽車(chē)，經(jīng)排風(fēng)洞出渣。

第Ⅱ?qū)娱_(kāi)挖：以通風(fēng)出渣洞作為施工通道，采用中心拉槽超前，兩側(cè)保護(hù)層開(kāi)挖跟進(jìn)的施工方式，中心拉槽為寬11.0m的先鋒槽，領(lǐng)先5m～8m，采用150型潛孔鉆進(jìn)行深孔梯段毫秒爆破，兩側(cè)保護(hù)層由三臂鑿巖臺(tái)車(chē)與手風(fēng)鉆配合鉆孔， 3m3裝載機(jī)挖裝15t自卸汽車(chē)經(jīng)通風(fēng)洞出渣，第Ⅱ?qū)宇A(yù)留斜坡道部分，利用交通洞爬坡至第Ⅱ?qū)拥装宓男逼碌雷鳛槭┕ねǖ莱鲈?/p>

第Ⅲ層開(kāi)挖：采用先周邊預(yù)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(jī)挖裝15t自卸汽車(chē)經(jīng)交通洞出渣。

第Ⅳ層開(kāi)挖：以交通洞作為施工通道，施工方法與第Ⅱ?qū)酉嗤?/p>

第Ⅴ層開(kāi)挖：以尾水隧洞作為施工通道，采用150型潛孔鉆進(jìn)行深孔梯段毫秒爆破，溜渣井落渣至尾水管底部，3m3裝載機(jī)挖裝15t自卸汽車(chē)經(jīng)尾水洞出渣。

第Ⅵ層開(kāi)挖：以尾水隧洞作為施工通道，三臂鑿巖臺(tái)車(chē)鉆孔，光面爆破，3m3裝載機(jī)配15t自卸汽車(chē)出渣。

5.巖錨梁施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）廠(chǎng)房高邊墻及巖錨梁對(duì)爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度要求非常嚴(yán)格（小于7cm/s），每層中部槽挖前必須進(jìn)行中槽兩側(cè)和周邊設(shè)計(jì)輪廓線(xiàn)預(yù)裂，增加爆破距離，從而盡可能減小爆破振動(dòng)對(duì)高邊墻圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響；巖錨梁錨桿造孔滯后于Ⅲ層預(yù)裂不小于30.0m進(jìn)行；巖壁梁混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，預(yù)留Ⅲ層保護(hù)層采用手風(fēng)鉆鉆孔，分層淺孔梯段爆破開(kāi)挖，按短進(jìn)尺、弱爆破、及時(shí)支護(hù)和梯次開(kāi)挖的原則施工。

（2）巖錨梁部位的開(kāi)挖及錨桿施工是地下廠(chǎng)房施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，必須精心施工，確保巖臺(tái)成型好，不允許欠挖，超挖小于20cm，控制巖臺(tái)斜面與水平面的夾角與設(shè)計(jì)值相比應(yīng)偏小，但不小于3°。控制巖錨吊車(chē)梁巖臺(tái)爆破松動(dòng)范圍在20cm以?xún)?nèi)。在開(kāi)挖及錨桿施工中，測(cè)量放線(xiàn)、鉆孔、裝藥連線(xiàn)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(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下道工序的施工。

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

（4）嚴(yán)格控制下直墻外側(cè)垂直鉆爆的單響藥量，下直墻面預(yù)裂孔造孔時(shí)將采取以下措施保證鉆孔精度：①輕型潛孔鉆機(jī)采用軌道式定型樣架固定，樣架軌道沿預(yù)裂線(xiàn)布置；②采用“三次校桿法”保證鉆孔精度，即：在剛開(kāi)鉆時(shí)只旋轉(zhuǎn)不沖擊，等沖擊器鉆進(jìn)巖層后，第二次進(jìn)行校核，待第一根釬鉆進(jìn)巖層后，再進(jìn)行第三次校核鉆桿精度，滿(mǎn)足要求才能繼續(xù)鉆進(jìn)；③在第一節(jié)鉆桿上加兩組扶正器，保證鉆桿鉆進(jìn)的精度?？着c孔之間平行，孔底偏差小于10cm，保證預(yù)裂孔鉆孔精度。巖臺(tái)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(cè)量?jī)x器嚴(yán)格控制。梯形巖臺(tái)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(guī)范要求采用紅外線(xiàn)激光定位技術(shù)放樣，精確測(cè)放輪廓線(xiàn)，鉆孔方位角采用地質(zhì)羅盤(pán)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(kāi)孔前用全站儀測(cè)定每一孔位應(yīng)鉆深度。

（6）巖錨梁深孔受力錨桿設(shè)置鉆孔樣架的施工做到認(rèn)真細(xì)致，錨桿孔根據(jù)超挖情況重新計(jì)算，并用全站儀準(zhǔn)確測(cè)量定位，錨桿采用鑿巖臺(tái)車(chē)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(zhǎng)度的1%，俯角錨桿孔深大于設(shè)計(jì)孔深100mm左右，仰角錨桿與水平面形成的夾角同設(shè)計(jì)值相比偏大，但不超過(guò)3°。

6.結(jié)語(yǔ)

樂(lè)昌峽水利樞紐地下廠(chǎng)房開(kāi)挖及支護(hù)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(cè)保護(hù)層開(kāi)挖跟進(jìn)的施工方式；采用控制爆破，自上而下、逐層開(kāi)挖、逐層支護(hù)的原則等科學(xué)的施工措施，確保了工程施工質(zhì)量及進(jìn)度，特別是巖錨梁的成工施工技術(shù)對(duì)以后地下廠(chǎng)房巖錨梁施工具有指導(dǎo)意義。