水牛家電站地下廠房巖錨梁開挖綜述

李朝斌

(中國水利水電第七工程局有限公司三分局，四川郫縣 611730)

1 概述

鑒于巖錨吊車梁是利用一定數量的深孔錨桿和巖錨臺座把混凝土梁牢牢錨固在巖石上，由錨桿和鋼筋混凝土聯合構成壁式受力結構、梁體承受全部荷載及其自重，通過錨桿及巖壁臺座傳到巖體內，充分利用圍巖的承載能力，將巖壁做成略微傾斜，形似牛腿，以傳達剪力，故對巖壁臺座開挖的成型質量要求很高，需對巖壁進行控制開挖，以保證巖壁面的開挖平整度和較好的成型，滿足圍巖的承載能力，為后期混凝土的澆筑創造有利的條件。

由于水牛家電站地下廠房巖錨梁開挖后廠房巖體加固工序多，巖錨梁部位(高程2 046～2 036 m)設置了固結灌漿孔1 400 m;系統錨桿504根，錨索123根;巖錨梁梁體錨桿A～E型，328根及各種監測儀器(如:多點位移計、錨桿應力計、測縫計等)，且廠房不進行裝修，從而給施工質量提出了更高的要求。同時，各工序穿插，施工協調難度大，鑒于此，項目經理、總工深入一線協調、指導解決施工中所出現的問題。

由于所設計的巖壁開挖輪廓復雜，為保證其成型，采取了以下措施:

(1)每次鉆孔前，測量放出開挖輪廓線及相應的高程、拐點。

(2)精心鉆孔，極為細致地精心布置炮孔，標志清楚，慎重穿鑿，將誤差嚴格控制在規定范圍內，精雕細琢，將其當成一件藝術品進行加工。

(3)實行驗孔制度:裝藥前對光爆孔的孔距、孔深、孔斜按要求驗收，不符合標準要重新鉆孔，確保鉆孔質量。

(4)登記制度:詳細登記每排孔的孔數、裝藥量、石質變化等情況，作為分析研究爆破效果的依據。

(5)檢查爆破效果制度:爆破后檢查作業面的平整度、眼痕率、超欠挖等并進行登記，作為分析研究的重要資料。

(6)技術分析制度:根據光爆孔的效果，分析研究成功的經驗及不足，調整爆破參數，制定下次作業的改進措施。

(7)控制爆破藥量不僅是控制每孔的裝藥量，而且要嚴格控制單響藥量。光爆效果的好壞與炮孔的布置、炮孔深度、角度、藥量和裝藥結構、起爆時差、孔距和抵抗線厚度等參數有關，藥量只是其中的一個因素，藥量過多，不但浪費炸藥，還會帶來不良后果，破壞圍巖穩定，造成超挖，使炮痕裂縫增加。

由于巖錨梁所處的巖體以Ⅲ類圍巖為主，同時也含有Ⅳ、Ⅴ類圍巖，巖體節理、層理裂隙發育，巖體極不均勻，故在控制爆破時不破壞保留的巖體，即不使其產生裂隙和原有裂隙張開、擴展，使開挖輪廓線以內的巖體不受擾動和破壞，盡可能地保持圍巖自身強度，故針對每一部位的巖體根據其巖體情況采取相應的鉆爆參數;針對本工程的巖體情況，全部采取光面爆破。對于布孔參數，光爆孔為:a/w=0.6～0.8。式中:a為光爆孔孔距;w為光爆孔抵抗線。Ⅳ、Ⅴ類圍巖取小值，Ⅲ類圍巖取大值。

由于現場巖體軟硬不均(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖并存)，鉆孔間距、抵抗線亦各不相同，故每孔裝藥量依據前述的巖石及鉆孔情況做相應調整，炮工在現場進行藥包的加工，按現場設計藥量均勻地綁扎在竹片及導爆索上，每孔裝藥量幾乎精確到克。現場技術員與一名炮工進行炮孔驗收(檢查孔深、孔距、抵抗線等，以便計算每孔裝藥量)，故光面爆破裝藥比平常非光爆孔裝藥多需4～5名炮工。該工程采用光爆措施后，增加光爆孔及導爆索約為6 000 m。

2 巖錨梁開挖

2.1 工程概述

巖錨梁樁號為廠橫0+00～廠橫0+43.82，即巖錨梁位于主機間和安裝間內，副廠房內未設巖錨梁。巖錨梁位于地下廠房開挖分層中的第二層(高程2 046～2 043.98 m)中，第二層的開挖層高為2.02 m。第三層的開挖高度為5.98 m(高程2 043.98～2 038 m)。為了有效地保證巖錨梁的開挖質量，將第二層、第三層的施工與巖錨梁的施工結合在一起安排。

(1)地下廠房的巖性為震旦系上統的變質巖加板巖，巖石堅硬，裂隙較發育，圍巖類別以Ⅲ類和Ⅳ類為主，局部可能有Ⅴ類圍巖。

地層巖性為Z27砂質板巖夾片巖，板巖呈中厚層，片理發育，片巖層厚度不大，往往為擠壓帶。

(2)從已開挖的第一層地質構造可以看出，第二、三層的地質構造主要表現為層間擠壓帶、小斷層與多組裂縫間的相互切割。以擠壓帶、斷層帶諸強勢結構面的陡、緩組合形成一系列楔形的板片狀的塊體，且塊體較小，自穩能力差，穩定性脆弱，開挖的擾動很容易導致中、緩裂面的深度松弛。

已開挖的第一層滲水量較大，由此分析，第二、第三層仍然有滲水。

2.2 風、水、電布置

施工用的風、水、電從原排風洞和進廠交通洞內延長即可滿足施工要求。

由于已開挖至高程2 038 m，位置較高，施工廢水和滲水通過自流到尾水調壓室，配兩臺水泵(QS25×32 －4，流量 7.5 m3/h，揚程20 m)抽排至洞外。

2.3 開挖程序及方法

(1)總體開挖程序。

中間拉槽部分兩側及兩端邊墻預裂爆破→中間拉槽部分松動爆破→巖錨梁保護層剝離→緩沖孔爆破→光面爆破→第三層邊墻預裂爆破。

(2)巖錨梁的施工程序。

保護層外層松動爆破→緩沖孔爆破→光面爆破。采用微差間隔起爆。

(3)巖錨梁開挖分為三區，分別如下:

第Ⅰ區，保護層厚3 m，高程2 046～2 043.98 m;第Ⅱ區，保 護 層 厚 2.35 m，高 程2 043.98～2 038 m;該區分為兩層開挖，即 高 程2 043.98～2 040.98 m 為Ⅱ1區，高程2 040.98～2 038 m 為Ⅱ2區;第Ⅲ區為巖錨臺的開挖，高程2 043.98～2 042.68 m。

2.4 巖錨梁施工方法及爆破參數

(1)第一區開挖采用水平鉆孔，即YT28手風鉆鉆水平孔，豎直邊線和水平面布置光爆孔。爆破孔間距a=20 cm，抵抗線w=50 cm，采用隔孔裝藥和每孔均裝藥相結合的裝藥方式，線裝藥量q線=30～60 g/m;光爆孔前布置一排緩沖孔，間距 a=50 cm，w=70 cm，q線=120 g/m，緩沖孔外布置一排主爆孔，孔距a=80 cm，w=82 cm，炸藥單耗 q=0.3 kg/m3。

該區起爆順序為主爆孔→緩沖孔→光爆孔。

(2)第Ⅱ區開挖分兩層進行，分別對Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖進行爆破參數控制。

對于第一層Ⅱ1區(Ⅲ類圍巖)。該區采用YT28手風鉆鉆垂直孔，沿開挖線布置一排光爆孔，孔距a=30 cm，抵抗線 w=50 cm，q線=40 g/m;光爆孔前布置一列緩沖孔，孔距a=85～100 cm，w=80 cm，線裝藥量 q線=150 g/m，起爆順序同前。對于第Ⅱ層Ⅱ2區域(Ⅲ類圍巖)，該區采用YT28手風鉆水平打孔，沿垂直開挖邊線布置一列光爆孔，孔距a=40 cm，抵抗線w=50 cm，q線=40～70 g/m;光爆孔前布置一列緩沖孔，其孔距a=80 cm，抵抗線w=80 cm，q線=150 g/m。緩沖孔前布置一列主爆孔，間距a=100 cm，抵抗線 w=105 cm，炸藥單耗 q=0.25 ～0.35 kg/m3，起爆順序同前。

對于Ⅳ、Ⅴ類圍巖:光爆孔孔距a=30 cm，抵抗線w=50 cm，q線=40 g/m;主爆孔間距a=100 cm，抵抗線 w=100 cm，炸藥單耗 q=0.2 kg/m3。

(3)第Ⅲ區，巖錨梁斜面開挖。該區嚴格按設計要求進行布孔(采用搭鋼管斜架，斜架上放置鉆桿，以保證鉆孔 的斜角)。間距a=20 cm，q線=20～25 g/m。首先按2 m段進行爆破試驗，取得相應的參數;然后按5 m段長進行爆破開挖，單響藥量控制在4 kg以內。

以上各區爆破均嚴格控制最大單響藥量，將光爆孔控制在4 kg以內，以減少爆破振動對圍巖的影響，確保開挖質量滿足設計要求。

3 光爆效果

除廠房上游(廠0+12～0+2)部位因巖體有一個與上游壁面斜交、走向與廠房縱向平行的裂隙(斷層)，爆后裂隙上部巖體掉落，產生局部超欠挖外，其余部分均取得較好的光爆效果。

(1)開挖壁面成型規整、光滑，達到設計輪廓線的要求，受力性能好，應力分布均勻，有利于圍巖穩定。

(2)對保留巖體的炮震擾動范圍明顯減少，炮震裂縫少。

(3)Ⅲ類圍巖平均超挖量小于8 cm，最大超挖量小于10 cm。

(4)Ⅲ類圍巖局部欠挖量幾乎沒有。

(5)Ⅲ類圍巖炮孔痕保存率達85%以上。