地下廠房開挖及支護(hù)施工技術(shù)略談

賴明輝 張羽

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

【關(guān)鍵詞】地下廠房開挖及支護(hù) 巖錨梁施工

1.工程簡介

樂昌峽水利樞紐地下廠房所在位置的地面高程為200m～290m，廠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（副廠房）和主變室，呈一字形排列。主機(jī)間尺寸為63.56m×19.0m（長×寬），機(jī)組安裝高程為88.0m，主機(jī)間高約50.075m，內(nèi)裝3臺單機(jī)容量為44MW水輪發(fā)電機(jī)組。安裝間尺寸為30.2m×19.0m（長×寬），副廠房布置在安裝間下層。安裝間尺寸為30.2m×19.0m（長×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方案，出線場布置在左壩頭下游，與壩頂同高程，平面尺寸為25.0m×14.25m（長×寬）。對外交通采用雙車道隧洞方案，從安裝場下游側(cè)引出，與利用左岸舊鐵路改造成而成的進(jìn)廠道路相連。

2.廠房開挖及支護(hù)分層分區(qū)

根據(jù)廠房的結(jié)構(gòu)特點、通道條件，主廠房開挖高度50.075m，自上而下共分六層，采用逐層開挖及支護(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。副廠房及主變室隨主廠房分層開挖，開挖至第Ⅳ層時結(jié)束。廠房開挖及支護(hù)分層分區(qū)圖見圖2-1。

3.廠房開挖及支護(hù)施工通道布置

第Ⅰ、Ⅱ?qū)娱_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_挖及支護(hù)。

第Ⅲ、Ⅳ層開挖利用交通洞作為施工通道；

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

第Ⅰ層（頂拱）開挖：采用中導(dǎo)洞（6m×8.5m）領(lǐng)先掘進(jìn)、兩邊跟進(jìn)擴(kuò)大的開挖方式。采用三臂鑿巖臺車鉆孔，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，經(jīng)排風(fēng)洞出渣。

第Ⅱ?qū)娱_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)層由三臂鑿巖臺車與手風(fēng)鉆配合鉆孔， 3m3裝載機(jī)挖裝15t自卸汽車經(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自卸汽車經(jīng)交通洞出渣。

第Ⅳ層開挖：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自卸汽車經(jīng)尾水洞出渣。

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

5.巖錨梁施工技術(shù)要點

（1）廠房高邊墻及巖錨梁對爆破質(zhì)點振動速度要求非常嚴(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)計輪廓線預(yù)裂，增加爆破距離，從而盡可能減小爆破振動對高邊墻圍巖及支護(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挖，按短進(jìn)尺、弱爆破、及時支護(hù)和梯次開挖的原則施工。

（2）巖錨梁部位的開挖及錨桿施工是地下廠房施工的難點和重點，必須精心施工，確保巖臺成型好，不允許欠挖，超挖小于20cm，控制巖臺斜面與水平面的夾角與設(shè)計值相比應(yīng)偏小，但不小于3°。控制巖錨吊車梁巖臺爆破松動范圍在20cm以內(nèi)。在開挖及錨桿施工中，測量放線、鉆孔、裝藥連線及錨桿施工的鉆孔、清洗、注漿、安裝錨桿等各道工序必須在前一道工序驗收合格后，方可進(jìn)行下道工序的施工。

（3）巖錨梁位于廠房第Ⅱ開挖層內(nèi)，巖錨梁部位的開挖采用預(yù)留保護(hù)層的開挖方式，保護(hù)層與中部槽挖采取預(yù)裂爆破分開，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)裂線布置；②采用“三次校桿法”保證鉆孔精度，即：在剛開鉆時只旋轉(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。孔與孔之間平行，孔底偏差小于10cm，保證預(yù)裂孔鉆孔精度。巖臺三角體上直墻面及斜面光爆孔間距20～25cm，鉆孔深度及角度測量儀器嚴(yán)格控制。梯形巖臺光爆采用鉆密孔（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)范要求采用紅外線激光定位技術(shù)放樣，精確測放輪廓線，鉆孔方位角采用地質(zhì)羅盤控制，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，開孔前用全站儀測定每一孔位應(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)超挖情況重新計算，并用全站儀準(zhǔn)確測量定位，錨桿采用鑿巖臺車造孔，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度的1%，俯角錨桿孔深大于設(shè)計孔深100mm左右，仰角錨桿與水平面形成的夾角同設(shè)計值相比偏大，但不超過3°。

6.結(jié)語

樂昌峽水利樞紐地下廠房開挖及支護(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)層開挖跟進(jìn)的施工方式；采用控制爆破，自上而下、逐層開挖、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)對以后地下廠房巖錨梁施工具有指導(dǎo)意義。