官地水電站巖錨梁開挖施工質(zhì)量控制

張來亮，吳貴芳，劉峰春

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 丹東 118000）

1 工程概述

1.1 工程概況

官地水電站位于雅礱江干流下游、四川省涼山彝族自治州西昌市和鹽源縣交界的打羅村境內(nèi)，系雅礱江卡拉至江口河段水電規(guī)劃五級開發(fā)方式的第三個梯級電站。官地水電站工程等級為一等工程，主要水工建筑物為1級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。官地水電站樞紐建筑物主要由左右岸擋水壩、中孔壩段和溢流壩段（為碾壓混凝土重力壩）、消力池、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)組成。

引水發(fā)電系統(tǒng)采用右岸地下廠房布置方案，主廠房布置在大壩軸線下游右岸山體內(nèi)，采用單機單管供水。廠房（含安裝間、副廠房）最大開挖尺寸為243.44m×31.10m×76.30m （長×寬×高，下同），機組安裝▽1195.80m。主廠房洞室斷面為直墻曲頂拱型，頂拱高程1235.6m，吊車梁以下廠房跨度29m，吊車梁以上廠房跨度31.1m。廠房巖錨梁巖臺位于0-28.82～0+197.72段的上下游邊墻高程1223.95～1227.3m。

1.2 工程地質(zhì)條件

巖錨梁區(qū)域為玄武巖、節(jié)理較發(fā)育、巖石較硬、成型難。巖錨梁布置于P2β15-2層角礫集塊熔巖中，巖石堅硬，微風(fēng)化～新鮮狀態(tài)，圍巖巖體以塊狀～次塊狀結(jié)構(gòu)為主，局部為鑲嵌或碎裂結(jié)構(gòu)。無大的斷層通過，無大的軟弱結(jié)構(gòu)面，錯動帶規(guī)模都較小，部分錯動帶延伸較長。上、下游邊墻開挖過程中地下水出露不多，在廠橫0+197.62～0+10m段，除錯動帶、裂隙集中發(fā)育附近較濕潤外，其洞室較干燥；副廠房端由干燥～濕潤，部分有浸、滴水。

1.3 工程施工特點

巖錨梁是地下廠房開挖施工中難度最大、質(zhì)量要求最高的部位，巖錨梁開挖成型的質(zhì)量將直接影響到廠房巖壁吊車的運行安全。其施工特點：

（1）施工組織、質(zhì)量控制難度大。廠房巖錨梁開挖工期緊，施工強度大，加大了施工組織和質(zhì)量控制的難度。

（2）爆破振動控制要求嚴(yán)。《水工建筑物地下開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5099-1999）中規(guī)定水工隧洞允許爆破質(zhì)點振動速度僅為10cm/s，如不嚴(yán)格控制爆破最大單響藥量，勢必對廠房巖錨梁圍巖造成較為嚴(yán)重的影響。

（3）變形檢測工作量大 。因開挖斷面大，加之一部分洞段層間、層內(nèi)錯動帶發(fā)育，并且進出口段圍巖條件差，這就要求監(jiān)測斷面必須布置合理，監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確無誤，能夠及時指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)。

（4）巖臺開挖質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求高。開挖輪廓線必須符合設(shè)計斷面尺寸，洞室開挖不允許存在欠挖，平整度不超過10cm。殘留炮孔痕跡應(yīng)在開挖輪廓面上均勻分布，炮孔痕跡保存率：完整巖石80%以上，較完整和完整性差的巖石不少于50%，較破碎和破碎巖石不少于20%；相鄰兩孔間的巖面平整，孔壁不應(yīng)有明顯的爆破裂隙；相鄰兩茬炮之間的臺階不應(yīng)大于10cm。

2 巖錨梁開挖及控制要點

采用了“巖錨梁分序開挖”和“巖臺雙光面爆破”的施工方法。

（1）基巖面清理。采用人工手風(fēng)鉆、風(fēng)鎬進行清理，內(nèi)容包括松動塊石清除、欠挖處理、開鉆處斜面鑿平等。其清理的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為基巖面無浮渣、無松動巖塊，開孔線50cm范圍內(nèi)不平整度小于20cm。

（2）測量放樣。由熟練的測量人員專職負(fù)責(zé)巖壁梁開挖測量工作，采用紅外線激光定位技術(shù)放樣。質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：精度誤差小于或等于5mm，巖臺巖壁豎向光爆開孔點、斜面光爆開孔點和Ⅲ3豎向光爆開孔點在同一樁號上。

（3）鋼管定位樣架。巖錨梁巖臺斜面孔（5號孔）鉆孔采用測量放線后搭設(shè)樣架，巖臺垂直孔（4號孔）鉆孔可采用搭設(shè)樣架法，也可采用先導(dǎo)孔拉線控制法。樣架搭設(shè)采用φ50mm鋼管，在樣架上布置導(dǎo)向管（φ50mm鋼管，角度與巖臺一致，間距為30cm）。樣架搭設(shè)好后需進行測量復(fù)核。斜孔鉆孔之前必須在測量放線的開挖孔位上先施鉆一個3cm深的水平孔窩，以確保實際施鉆孔位準(zhǔn)確。孔深采用在樣架上布設(shè)限位標(biāo)志進行控制。

樣架搭設(shè)要求：①樣架鋼管必須選用平直無變形的優(yōu)質(zhì)鋼管，橫桿與橫桿采用一字卡連接，橫桿與立桿、樣架采用十字扣連接，橫桿、立桿與斜撐采用萬向扣連接。②錨固桿、橫撐桿、斜撐桿間距1.75m，錨固端25～30cm。③導(dǎo)向管靠基巖面?zhèn)惹谐?5°坡口，并原則上緊貼基巖面，局部不能緊貼基巖面，要求垂直孔導(dǎo)向管距基巖面的距離不大于2cm，巖臺斜面孔導(dǎo)向管距基巖面的距離不大于5cm。④樣架搭設(shè)完畢，經(jīng)測量復(fù)核、三檢驗收，準(zhǔn)鉆證監(jiān)理簽字后方可使用。

樣架質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)：①導(dǎo)向管孔位偏差小于或等于1cm，角度偏差小于1°；限位桿高程偏差和水平度均小于或等于1cm。②樣架按設(shè)計圖紙搭設(shè)，其剛度和整體穩(wěn)定性符合設(shè)計要求。

（4）鉆孔。采用手風(fēng)鉆造孔，孔徑φ42mm。為了滿足設(shè)計要求，防止欠挖，巖壁梁開挖頂高程EL1227.30m以上邊墻不允許欠挖，超挖控制在10cm左右。巖臺垂直鉆孔孔位比設(shè)計線外移5cm，孔深超深設(shè)計值10cm；斜向鉆孔孔位比設(shè)計開挖線沿斜面垂直方向下移5cm。

巖臺開挖鉆孔參數(shù)：垂直孔孔深為195cm（含超深10cm），斜孔孔深為183cm；垂直孔和斜孔的孔距均為30cm。

（5）巖錨梁下拐點保護。巖錨梁鉆孔完成后，裝藥前對巖臺下拐點進行安全防護，針對不同巖石情況，在巖臺三角體開挖前對下拐點采取不同的防護措施。對有節(jié)理、裂隙部位，采取在下拐點以下10cm布置1排φ25mm、L=150cm（外露15cm）、間距75cm的鎖口錨桿，∠50mm×32mm×3mm熱軋等邊角鋼 （與鎖口錨桿外露部分焊接）及下拐點以下100cm范圍噴5cm厚C25混凝土進行聯(lián)合加固。巖體完整部位僅布置1排φ25mm、L=150cm（外露15cm）、間距75cm的鎖口錨桿，∠50mm×32mm×3mm熱軋等邊角鋼 （與鎖口錨桿外露部分焊接）進行加固。

（6）裝藥爆破。施工單位只有收到監(jiān)理簽發(fā)巖錨梁巖臺開挖爆破作業(yè)通知單后，才準(zhǔn)許進行巖錨梁巖臺4號垂直孔和5號斜面孔的裝藥作業(yè)。Ⅲ2～Ⅲ4區(qū)裝藥爆破質(zhì)量由施工單位質(zhì)檢人員負(fù)責(zé)檢查，現(xiàn)場監(jiān)理采取抽查。Ⅲ5區(qū)（即巖錨梁巖臺區(qū)）的4號垂直孔和5號斜面孔裝藥爆破，采用施工單位自檢、監(jiān)理單位終驗，并由監(jiān)理簽發(fā)準(zhǔn)爆證的質(zhì)量控制程序：

①施工單位質(zhì)檢人員必須對4號孔和5號孔的每個光爆孔的裝藥結(jié)構(gòu)、線裝藥密度、堵塞長度、起爆網(wǎng)絡(luò)進行檢查，并填寫光爆孔裝藥質(zhì)量檢查記錄表。當(dāng)自檢合格后，通知監(jiān)理人員驗收。

②現(xiàn)場監(jiān)理對4號孔和5號孔的裝藥質(zhì)量采用全部復(fù)檢終驗。當(dāng)復(fù)檢合格后，簽發(fā)巖錨梁巖臺區(qū)開挖爆破作業(yè)準(zhǔn)爆證。

③施工單位只有收到監(jiān)理簽發(fā)的準(zhǔn)爆證后方可聯(lián)網(wǎng)起爆。

④每排炮爆破前，施工單位應(yīng)通知長江科學(xué)院進行爆破震動安全監(jiān)測。

3 技術(shù)保證措施

（1）施工要求。巖錨梁開挖施工要求降槽分層開挖至設(shè)計高程，巖臺保護層開挖施工結(jié)束，降槽底板造孔樣架位置松渣清理至巖石基礎(chǔ)面，對現(xiàn)場管理人員和作業(yè)人員進行技術(shù)交底和培訓(xùn)。

（2）測量放樣。測量隊配備熟練的測量人員，專職負(fù)責(zé)巖壁梁開挖測量工作。造孔定位樣架搭設(shè)前，測量放出所有的周邊開孔點，并放出樣架定點位置。測量放樣要求巖臺上拐點豎向光爆開孔點與斜面光爆開孔點在同一樁號上。測量放樣結(jié)束，測量人員向現(xiàn)場技術(shù)員交底，并提交放樣記錄資料。

（3）光爆孔鉆機樣架搭設(shè)。光爆孔鉆孔樣架按設(shè)計圖紙進行搭設(shè)，位置以測量放樣點為基準(zhǔn)，要求位置準(zhǔn)確，并聯(lián)結(jié)加固牢靠。每個鉆孔位置安設(shè)鉆孔導(dǎo)向管和孔深限位管。樣架投入使用前，優(yōu)測量人員會同測量監(jiān)理進行測量復(fù)核，三檢員對樣架搭設(shè)結(jié)構(gòu)進行檢查驗收。樣架經(jīng)檢測驗收后，由監(jiān)理簽發(fā)準(zhǔn)鉆證后方可進行鉆孔作業(yè)。

（4）鉆孔。造孔前對孔位進行編號，填寫鉆孔責(zé)任分區(qū)表，將每孔的鉆孔質(zhì)量落實到個人。巖臺光爆孔采用導(dǎo)向鋼管控制孔向，鉆孔前，在導(dǎo)向管孔口增設(shè)配套夾片，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20cm對孔位、孔向進行第1次檢查復(fù)核，開孔50cm對孔位、孔向進行第二次檢查復(fù)核，開孔100cm對孔位、孔向進行第三次檢查復(fù)核，及時糾正鉆孔偏差。鉆孔過程三檢員旁站監(jiān)督，并做好每孔的鉆孔記錄。

（5）光爆孔驗收。光爆孔驗收主要檢查孔深、孔向和孔距3項指標(biāo)，按照“三檢”制對每個孔進行檢查，填寫鉆孔質(zhì)量檢查表。鉆孔偏差超標(biāo)的孔，砂漿封孔，重新造孔。鉆孔質(zhì)量檢查驗收合格，由監(jiān)理簽發(fā)終孔證后方可裝藥。

（6）裝藥、聯(lián)網(wǎng)。光爆孔藥卷按照爆破設(shè)計要求間隔捆綁在竹片上，驗收合格后插入孔內(nèi)，孔口堵塞嚴(yán)密，長度符合爆破設(shè)計要求。按照爆破設(shè)計要求進行聯(lián)網(wǎng)、裝藥和驗收合格簽發(fā)準(zhǔn)爆證方可實施爆破。針對不同的地質(zhì)條件，選用不同的裝藥參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)。

（7）鉆爆質(zhì)量檢測和改進。每排炮爆破后，對開挖質(zhì)量進行檢測，檢測內(nèi)容包括超欠挖、平整度、半孔率、孔位偏差等。通過對檢測數(shù)據(jù)進行分析，改進鉆孔精度，優(yōu)化裝藥參數(shù)，不斷改善開挖質(zhì)量。

4 開挖施工質(zhì)量控制

（1）事前控制。開挖前認(rèn)真做好爆破設(shè)計方案，進行必要的爆破試驗，以選擇和確定合理的爆破參數(shù)，保證開挖面的爆破質(zhì)量。采用先進的測量儀器和先進的測量控制手段，提高觀測效率和觀測質(zhì)量；每次爆破后均進行開挖細部放樣，開挖面上用紅油漆劃出鉆孔孔位，上部應(yīng)標(biāo)定頂部標(biāo)高，下部應(yīng)標(biāo)定折點高程線。

（2）事中控制。開挖中及時測量開挖斷面，進行測量導(dǎo)線復(fù)測，每循環(huán)進行測量放樣時，均對上一循環(huán)開挖斷面進行規(guī)格檢查，并將超欠挖情況及時通知鉆孔人員，以便對鉆孔角度進行調(diào)整，減小超挖，對欠挖的部位及時進行處理，確保巖臺的開挖尺寸和規(guī)格滿足設(shè)計要求。

在開挖過程中，根據(jù)巖石變化情況，及時修正爆破參數(shù)，盡量減少超挖和不欠挖。在不良地質(zhì)洞段的巖臺開挖要嚴(yán)格控制爆破參數(shù)，采用小藥量爆破，以確保圍巖的穩(wěn)定。鉆孔嚴(yán)格按照設(shè)計鉆爆圖施工，各鉆工分區(qū)、分部位定人定位施鉆。

直面和斜面光爆孔內(nèi)嚴(yán)格按照設(shè)計裝藥結(jié)構(gòu)和線裝密度進行裝藥，各施工、爆破單位必須有施工技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)和監(jiān)控，周邊或底板光爆孔均采用不耦合裝藥，所有藥卷必須用導(dǎo)爆索串聯(lián)后綁扎在竹片上，經(jīng)檢查符合要求后才能放入光爆孔內(nèi)，嚴(yán)格控制裝藥間隔距離，技術(shù)、質(zhì)檢人員全過程監(jiān)督。

（3）事后控制。每排炮由值班質(zhì)檢員按“平、直、齊”的要求進行檢查，并將檢查情況反饋到作業(yè)班組，以便于下次改進。光爆孔孔間距要求為30cm，偏差不大于5cm，爆破孔偏差不大于10cm，以減少超挖和減輕對巖錨梁巖臺的破壞。

5 成型后巖臺保護

（1）巖臺部位的松渣清理以及局部欠挖處理，必須采用人工方式進行，嚴(yán)禁采用爆破和機械等方式清撬。

（2）巖臺開挖成型后加強對下拐點的保護，用竹跳板覆蓋下拐點防止臨近飛石砸壞拐點。

（3）在進行斜巖臺以上邊墻支護時，用覆蓋物鋪設(shè)整個澆筑區(qū)域，嚴(yán)防回彈料殘留在斜巖臺上，錨桿注漿時若有漿液流出及時用高壓水將巖臺沖洗干凈。

（4）嚴(yán)禁在巖壁梁區(qū)域布置風(fēng)、水、電等管線。

（5）嚴(yán)禁機械操作時撞擊巖臺。

6 結(jié)語

官地水電站巖錨梁巖臺開挖過程通過2個多月的實踐和努力，全部完工，共完成開挖單元工程21個，合格率100%，其中優(yōu)良單元工程19個，單元工程優(yōu)良率90.5%。有14個開挖單元獲得官地水電站洞室開挖樣板工程。

[1]張紅兵，曾玲瓏，李友華。溪洛渡水電站左岸地下廠房巖壁吊車梁施工技術(shù)[J].水力發(fā)電，34,9.

[2]葉明，胡忠英。江蘇宜興抽水蓄能電站巖錨梁開挖施工[J].水利水電施工，2005，（1）.