楊房溝水電站地下廠房巖壁梁開挖控制措施

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 總體施工方案

楊房溝水電站地下發(fā)電廠房系統(tǒng)呈“一”字型排列，中間布置主廠房，左、右兩側(cè)分別為副廠房和安裝場(chǎng)。主副廠房洞室開挖尺寸為230.00m×30.00m×75.57m(長(zhǎng)×寬×高)。初步方案計(jì)劃自上而下共分為9層開挖，利用已有設(shè)計(jì)洞室和新增施工支洞自上而下分層開挖，各層分區(qū)進(jìn)行開挖支護(hù)。其中廠房第Ⅱ、Ⅲ層為巖壁吊車梁層，充分考慮施工機(jī)械的作業(yè)空間、巖壁吊車梁錨桿施工、巖壁吊車梁混凝土澆筑施工要求，主廠房第Ⅱ、Ⅲ層開挖至1995.8m高程，開挖高度14.2m(2010m～1995.8m)。

主副第Ⅱ、Ⅲ層為巖壁吊車梁層，開挖采用中部拉槽兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層的方法進(jìn)行開挖，綜合考慮巖壁吊車梁巖臺(tái)開挖，巖壁吊車梁錨桿施工及后期巖壁吊車梁混凝土施工需要，第Ⅱ、Ⅲ層中部拉槽寬度20m，分層高度14.2m，中部拉槽分兩層進(jìn)行，第一層拉槽高度6m，第二層拉槽高度8.2m，兩側(cè)保護(hù)開挖分5層進(jìn)行。

中部拉槽臨時(shí)邊墻采用預(yù)裂爆破，拉槽主爆區(qū)采用梯段爆破，預(yù)裂孔及主爆孔采用D7液壓鉆造孔，垂直梯段爆破，出渣根據(jù)兩側(cè)保護(hù)層開挖高度分層出渣。

除Ⅲ7區(qū)外，兩側(cè)保護(hù)層開挖擬設(shè)計(jì)兩種開挖方案，方案一：保護(hù)層開挖全部采用手風(fēng)鉆垂直鉆孔，光面爆破；方案二：僅永久邊墻采用手風(fēng)鉆垂直預(yù)裂，主爆孔(垂直于邊墻布置)水平推進(jìn)的方式進(jìn)行開挖；保護(hù)層永久面及巖壁吊車梁巖臺(tái)區(qū)需搭設(shè)鉆爆樣架垂直造孔，鉆孔精確定位，小藥量爆破開挖。為確保巖臺(tái)開挖質(zhì)量，計(jì)劃在巖臺(tái)下拐點(diǎn)向下10cm高程(2002.60m)布置帶墊板鎖腳錨桿一排，具體布置參數(shù)為C25L=3.0m，間距1.0m，墊板厚度8mm。

2 開挖分層分序

主副廠房第Ⅱ、Ⅲ層開挖高度為14.2m(2010.0m～1995.8m)，開挖分兩層，第Ⅱ?qū)臃謨尚颍冖髮臃志判颍渲械冖驅(qū)娱_挖高度為3m，第Ⅲ層開挖高度為11.2m，開挖采用中部拉槽，兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層，中部拉槽超前保護(hù)層30m～60m，采用品字型掘進(jìn)方式進(jìn)行開挖，拉槽區(qū)爆破采用D7液壓鉆梯段爆破。保護(hù)層及巖臺(tái)Ⅱ2、Ⅲ2、Ⅲ4、Ⅲ6、Ⅲ7、Ⅲ9區(qū)保護(hù)層邊墻預(yù)裂孔采用手風(fēng)鉆垂直鉆孔一排，主爆孔(垂直于邊墻布置)采用手風(fēng)鉆水平鉆孔爆破的方式進(jìn)行掘進(jìn)，光面爆破，保護(hù)層搭設(shè)鉆爆樣架進(jìn)行開挖。

2.1 開挖進(jìn)尺

主副廠房第Ⅱ、Ⅲ層分兩步進(jìn)行開挖，第一步中部拉槽采用D7液壓鉆機(jī)梯段爆破開挖，第二步兩側(cè)保護(hù)層，采用YT28手風(fēng)鉆垂直鉆孔，其中Ⅲ2、Ⅲ4、Ⅲ7區(qū)為巖壁吊車梁巖臺(tái)區(qū)，保護(hù)層開挖時(shí)需搭設(shè)鉆爆樣架進(jìn)行開挖，光面爆破，液壓反鏟進(jìn)行危石清理，開挖石渣采用WA470-3裝載機(jī)配合25t自卸汽車出渣。中拉槽及上下游側(cè)保護(hù)層開挖循環(huán)進(jìn)尺10m～15m。

圖1 廠房第Ⅱ、Ⅲ層開挖分層分區(qū)布置示意

2.2 開挖施工步驟及程序

2.2.1 開挖施工步驟

第一步：右端從通風(fēng)兼安全洞原有斜坡道繼續(xù)降坡至2004m高程形成右通道，斜坡道長(zhǎng)53.5m(廠右0+178.5～0+115)；

第二步：高程2010.0m～2004.0m段從廠右0+115樁號(hào)向廠左方向進(jìn)行中部拉槽施工(Ⅱ1、Ⅲ1區(qū)開挖)，拉槽寬度20m，拉槽采用D7液壓鉆機(jī)鉆爆，WA470-3裝載機(jī)出渣，25t運(yùn)輸車出渣；

第三步：廠房第Ⅰ層廠左方向兩側(cè)擴(kuò)挖完成后，從廠房進(jìn)風(fēng)洞進(jìn)入主副廠房左端墻，在主副廠房?jī)?nèi)開挖15%斜坡道，斜坡道長(zhǎng)度40m(廠左0+51.5～廠左0+12.0)，形成主副廠房第Ⅱ、Ⅲ1層開挖支護(hù)左通道；

第四步：從廠房左端墻向右端方向開挖，中部拉槽形成左右兩個(gè)工作面掘進(jìn)，正常掘進(jìn)前應(yīng)首先完成Ⅱ、Ⅲ1區(qū)預(yù)裂爆破，然后進(jìn)行拉槽區(qū)梯段爆破施工；

第五步：中部拉槽超前兩側(cè)保護(hù)層30m，搭設(shè)保護(hù)層開挖樣架，進(jìn)行保護(hù)層開挖，保護(hù)層與拉槽區(qū)呈品字型雙向掘進(jìn)，完成Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ1、Ⅲ2區(qū)開挖，其中在完成Ⅱ2區(qū)開挖后，應(yīng)穿插完成中部第Ⅲ3區(qū)預(yù)裂爆破；

第六步：開挖進(jìn)廠交通洞與廠房貫通段臨時(shí)溜渣井(交叉貫通樁號(hào)為廠右0+161)，完成2004m～1995.8m段與進(jìn)廠交通洞順接斜坡道開挖修整，聯(lián)通第Ⅲ3～Ⅲ9區(qū)施工通道；

第七步：從進(jìn)廠交通洞進(jìn)入工作面，從廠右向廠左方向掘進(jìn)，進(jìn)行2004m～1995.8m段中部拉槽開挖鉆爆，考慮到中部拉槽完成后一次性出渣后臨時(shí)邊墻高8.2m，存在安全隱患，因此在拉槽鉆爆完成后，根據(jù)兩側(cè)保護(hù)層開挖分層高度，中部拉槽洞渣采取隨保護(hù)層逐層挖運(yùn)形式開挖，兩側(cè)保護(hù)層滯后中部拉槽30m，成品字型從廠右向廠左方向單向掘進(jìn)，同時(shí)完成2004m高程以上廠左方向斜坡道開挖；

第八步：中部拉槽開挖至Ⅲ5、Ⅲ6區(qū)底板1998.8m高程后，停止中部拉槽挖渣，搭設(shè)兩側(cè)巖臺(tái)樣架，完成Ⅲ7區(qū)巖壁吊車梁巖臺(tái)開挖。第Ⅲ8、Ⅲ9區(qū)開挖滯后巖壁吊車梁巖臺(tái)開挖30m，成品字型向廠左方向開挖，完成Ⅲ3～Ⅲ9開挖支護(hù)施工。

2.2.2 施工程序

試驗(yàn)段拉槽開挖→確定拉槽爆破參數(shù)→Ⅱ1、Ⅲ1區(qū)拉槽開挖→兩側(cè)保護(hù)層試驗(yàn)段開挖→確定保護(hù)層開挖爆破參數(shù)→Ⅱ2、Ⅲ2區(qū)開挖→Ⅲ3、Ⅲ5、Ⅲ8區(qū)拉槽開挖→Ⅲ4、Ⅲ6區(qū)保護(hù)層開挖→Ⅲ7區(qū)巖臺(tái)開挖爆破試驗(yàn)→巖臺(tái)爆破參數(shù)確定→Ⅲ7區(qū)巖臺(tái)開挖→Ⅲ9區(qū)保護(hù)層開挖→開挖完成。

3 巖壁吊車梁巖臺(tái)開挖程序及方法

3.1 技術(shù)要求

按照《楊房溝水電站設(shè)計(jì)施工總承包工程地下洞室(群)開挖及支護(hù)施工技術(shù)要求》、《巖壁吊車梁施工技術(shù)要求》的相關(guān)內(nèi)容，巖壁梁爆破效果應(yīng)滿足以下要求：

(1)巖壁不允許欠挖，嚴(yán)格控制超挖，巖壁不應(yīng)欠挖，超挖不大于0.2m；巖壁開挖后應(yīng)清除爆破產(chǎn)生的裂隙及松動(dòng)巖石，清潔巖面，技施進(jìn)行巖壁斜面的修整，斜面與水平面的夾角與設(shè)計(jì)值相比只允許偏小，但相差不超過3°；

(2)巖壁吊車梁的巖壁開挖應(yīng)采取光面爆破，爆破參數(shù)需經(jīng)試驗(yàn)確定；嚴(yán)格控制一次起爆藥量，確保巖壁成型，保證巖壁的完整和穩(wěn)定，盡量減小由于爆破而產(chǎn)生的巖石松動(dòng)范圍，巖壁吊車梁的巖壁要求爆后實(shí)測(cè)松動(dòng)范圍小于20cm。

3.2 巖壁吊車梁開挖施工工藝和方法

3.2.1 測(cè)量放樣

巖臺(tái)開挖施工放樣以及鉆孔樣架搭設(shè)放樣采用全站儀施測(cè)，按照設(shè)計(jì)高程和位置放樣，并在邊墻上每隔3m給出高程。為了保證鉆孔時(shí)上直墻、斜面及下直墻光爆孔三孔一線，要求測(cè)量對(duì)光爆孔逐孔放樣，確定每個(gè)孔的樁號(hào)，標(biāo)記出每個(gè)孔的實(shí)際鉆孔深度。

3.2.2 樣架搭設(shè)

對(duì)于巖臺(tái)上、下拐點(diǎn)設(shè)計(jì)輪廓線位置以及巖臺(tái)斜面孔必須采用搭設(shè)鋼管樣架的方式，以控制鉆孔精度。鉆孔樣架全部采用φ48鋼管搭設(shè)，主要由支撐管、導(dǎo)向管以及操作平臺(tái)鋼管三部分組成，樣架搭設(shè)順序?yàn)橹武摴堋?dǎo)向管及操作平臺(tái)鋼管，鋼管與鋼管之間采用扣件進(jìn)行連接。

樣架搭設(shè)前應(yīng)進(jìn)行欠挖處理，用榔頭或風(fēng)鎬對(duì)有尖角部位進(jìn)行處理，以保證樣架搭設(shè)穩(wěn)定。先嚴(yán)格按照測(cè)量放線，進(jìn)行支撐管的搭設(shè)。導(dǎo)向管安裝前采用手風(fēng)鉆按照設(shè)計(jì)孔位進(jìn)行預(yù)開孔，預(yù)開孔的孔深5cm，開孔完成后方可進(jìn)行導(dǎo)向管及支撐鋼管的安裝；巖臺(tái)斜面孔鉆孔樣架搭設(shè)前應(yīng)首先在巖臺(tái)下拐點(diǎn)以下直墻位置按照設(shè)計(jì)間距和高程完成固定鋼管的造孔施工(孔徑50mm，入巖深度不小于20cm)。

圖2 巖臺(tái)區(qū)開挖施工方法示意

3.2.3 樣架定位套管

樣架導(dǎo)向管由內(nèi)、外導(dǎo)向管組成，分別采用φ32、δ=3mm和φ48，δ=3mm鋼管，內(nèi)導(dǎo)管長(zhǎng)度80cm～100cm；所有樣架搭設(shè)必須牢固可靠，若定位架不穩(wěn)定，可考慮將架子與周邊錨桿或增設(shè)短插筋(C25，入巖50cm)焊接固定。

圖3 樣架定位套管詳圖

3.2.4 巖臺(tái)下拐點(diǎn)保護(hù)

采用鎖腳砂漿錨桿φ25@100L300固定。

圖4 巖臺(tái)鎖腳錨桿示意

3.2.5 鉆孔

巖臺(tái)豎向光爆孔和斜面光爆孔全部采用鉆孔樣架進(jìn)行控制，所有施工樣架必須通過質(zhì)量部、測(cè)量隊(duì)及監(jiān)理工程師的驗(yàn)收簽證，方可投入正常使用。開鉆前，當(dāng)班技術(shù)員采用鋼卷尺、地質(zhì)羅盤、水平尺對(duì)準(zhǔn)備投入使用的鉆孔排架進(jìn)行鉆前校核檢查，經(jīng)檢查無變形和移位后方可開鉆。開孔后應(yīng)立即檢查孔位是否在開口線位置，確保孔位無誤后再繼續(xù)施鉆，并在鉆進(jìn)過程中注意檢查。

光爆孔鉆孔采用2～3次換釬方式。其中，巖臺(tái)上拐點(diǎn)位置的設(shè)計(jì)鉆孔深度為3m，結(jié)合樣架設(shè)計(jì)高度，相應(yīng)選用鉆桿長(zhǎng)度為4.0m；巖臺(tái)斜面位置的設(shè)計(jì)鉆孔深度為1.74m，結(jié)合樣架設(shè)計(jì)高度，相應(yīng)選用鉆桿長(zhǎng)度為3m(不含釬尾長(zhǎng)度)。

巖臺(tái)光爆孔位置造孔嚴(yán)格執(zhí)行換釬制度，首次開孔采用短釬，再換為長(zhǎng)釬，終孔鉆桿長(zhǎng)度=光爆孔設(shè)計(jì)孔深+導(dǎo)向管長(zhǎng)度+釬尾長(zhǎng)度。

在Ⅲ2區(qū)鉆孔時(shí)，將Ⅲ7區(qū)豎向光爆孔和輔助孔一并實(shí)施，插φ38PVC管并用棉紗進(jìn)行堵塞孔口，PVC管端部一律伸出孔口30cm高。

3.2.6 廢孔及孔深超深處理

巖臺(tái)位置光爆孔的孔間距偏差不大于3cm，鉆孔開孔偏差不大于1cm，孔斜偏差不大于3°，鉆孔孔深偏差控制在3cm以內(nèi)；光爆孔要求做到孔向互相平行，同樁號(hào)位置的上、下拐點(diǎn)豎向光爆孔和巖臺(tái)斜面光爆孔一一對(duì)應(yīng)。要求做到邊鉆孔、邊檢測(cè)，不合格的孔應(yīng)及時(shí)安排補(bǔ)鉆。對(duì)于鉆孔孔位偏差大于允許值的廢孔和鉆孔超深部位，采用水泥砂漿在起爆前8h進(jìn)行回填封堵。

3.2.7 裝藥起爆

巖臺(tái)上、下拐點(diǎn)設(shè)計(jì)輪廓線位置以及巖臺(tái)斜面位置均采用YT28手風(fēng)鉆光面爆破。根據(jù)不同的地質(zhì)條件，光爆孔線裝藥密度擬按60g/m～100g/m控制；光爆孔采用1/6φ25小藥卷間隔裝藥。藥卷加工采用工具刀進(jìn)行，光爆孔裝藥全部綁在竹片上。

裝藥前必須對(duì)所有鉆孔按“平、直、齊”的要求進(jìn)行認(rèn)真檢查驗(yàn)收并作好鉆孔檢查記錄。為盡量保護(hù)巖壁不被損壞，光爆孔竹片應(yīng)貼預(yù)留側(cè)巖壁布置。

3.2.8 出碴

開挖出碴采用反鏟配合自卸車進(jìn)行出碴。

3.2.9 巖臺(tái)清理

巖臺(tái)開挖成型后，巖面局部松動(dòng)塊體和欠挖部位采用人工進(jìn)行清理，嚴(yán)禁采用爆破的方式進(jìn)行處理。

4 開挖施工注意事項(xiàng)

(1)主副廠房第Ⅲ層啟動(dòng)開挖時(shí)應(yīng)完成第Ⅱ?qū)酉到y(tǒng)支護(hù)，控制好圍巖變形量，確保施工安全。

(2)為減小爆破對(duì)圍巖擾動(dòng)，在進(jìn)行第Ⅱ、Ⅲ層爆破施工時(shí)必須進(jìn)行試驗(yàn)，確保準(zhǔn)確爆破參數(shù)，嚴(yán)格控制單響藥量，以降低爆破振動(dòng)影響，確保圍巖整體穩(wěn)定。

(3)巖壁吊車梁開挖注意事項(xiàng)：

①巖壁吊車梁部位的開挖應(yīng)采用控制爆破，爆破參數(shù)需經(jīng)試驗(yàn)和監(jiān)理人審核確定；嚴(yán)格控制一次起爆藥量和單響藥量，采取密孔打眼、隔孔裝藥、多循環(huán)、小進(jìn)尺，嚴(yán)格控制一次起爆藥量，確保巖壁成型，保證巖壁的完整和穩(wěn)定。在完整巖石中的炮孔半孔率按95%以上控制。盡量減小由于爆破而產(chǎn)生的巖石松動(dòng)范圍，要求實(shí)測(cè)松動(dòng)范圍小于20cm；

②巖壁開挖后，應(yīng)清除爆破產(chǎn)生的裂隙及松動(dòng)巖石，清潔巖壁面，及時(shí)進(jìn)行巖壁斜面修整；

③在對(duì)地下洞室頂拱、邊墻進(jìn)行噴混凝土作業(yè)時(shí)，必須對(duì)巖壁吊車梁范圍的巖壁面進(jìn)行遮蓋保護(hù)，防止噴混凝土回彈到巖壁面上；

④開挖后應(yīng)對(duì)開挖斷面進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量斷面間距不大于1.5m，當(dāng)開挖斷面不符合要求時(shí)，須按監(jiān)理人及設(shè)計(jì)要求加密測(cè)點(diǎn)，以便對(duì)巖壁吊車梁進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，研究處理措施；

⑤巖壁面開挖完成后，應(yīng)立即開展系統(tǒng)錨桿及巖壁吊車梁錨桿的施工，巖壁吊車梁錨桿應(yīng)通長(zhǎng)定制，不得采用接頭。對(duì)錨桿的砂漿密實(shí)度、孔深、位置、角度進(jìn)行100%檢查，錨桿砂漿的密實(shí)度應(yīng)大于90%。