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(jī)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(jī)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?yàn)樾鋷r、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(jiān)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(diǎn)

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(yùn)行安全。其施工特點(diǎn)：

（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(qiáng)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)?！端そㄖ锏叵麻_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(diǎn)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(jìn)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(jì)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(diǎn)

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(jìn)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(diǎn)、斜面光爆開孔點(diǎn)和Ⅲ3豎向光爆開孔點(diǎn)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(jìn)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(shí)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(jìn)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(yàn)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(jì)圖紙搭設(shè)，其剛度和整體穩(wěn)定性符合設(shè)計(jì)要求。

（4）鉆孔。采用手風(fēng)鉆造孔，孔徑φ42mm。為了滿足設(shè)計(jì)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(jì)線外移5cm，孔深超深設(shè)計(jì)值10cm；斜向鉆孔孔位比設(shè)計(jì)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(diǎn)保護(hù)。巖錨梁鉆孔完成后，裝藥前對巖臺下拐點(diǎn)進(jìn)行安全防護(hù)，針對不同巖石情況，在巖臺三角體開挖前對下拐點(diǎn)采取不同的防護(hù)措施。對有節(jié)理、裂隙部位，采取在下拐點(diǎn)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(diǎn)以下100cm范圍噴5cm厚C25混凝土進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yàn)，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(jìn)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(yàn)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(yàn)。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(jìn)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(jì)高程，巖臺保護(hù)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(jìn)行技術(shù)交底和培訓(xùn)。

（2）測量放樣。測量隊(duì)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(diǎn)，并放出樣架定點(diǎn)位置。測量放樣要求巖臺上拐點(diǎn)豎向光爆開孔點(diǎn)與斜面光爆開孔點(diǎn)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(jī)樣架搭設(shè)。光爆孔鉆孔樣架按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行搭設(shè)，位置以測量放樣點(diǎn)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(jìn)行測量復(fù)核，三檢員對樣架搭設(shè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查驗(yàn)收。樣架經(jīng)檢測驗(yàn)收后，由監(jiān)理簽發(fā)準(zhǔn)鉆證后方可進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

（4）鉆孔。造孔前對孔位進(jìn)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(shí)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(jìn)行第1次檢查復(fù)核，開孔50cm對孔位、孔向進(jìn)行第二次檢查復(fù)核，開孔100cm對孔位、孔向進(jìn)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(yàn)收。光爆孔驗(yàn)收主要檢查孔深、孔向和孔距3項(xiàng)指標(biāo)，按照“三檢”制對每個孔進(jìn)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(yàn)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(jì)要求間隔捆綁在竹片上，驗(yàn)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(jì)要求。按照爆破設(shè)計(jì)要求進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、裝藥和驗(yàn)收合格簽發(fā)準(zhǔn)爆證方可實(shí)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(jìn)。每排炮爆破后，對開挖質(zhì)量進(jìn)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(jìn)行分析，改進(jìn)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(jì)方案，進(jìn)行必要的爆破試驗(yàn)，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(jìn)的測量儀器和先進(jìn)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(jìn)行開挖細(xì)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(diǎn)高程線。

（2）事中控制。開挖中及時測量開挖斷面，進(jìn)行測量導(dǎo)線復(fù)測，每循環(huán)進(jìn)行測量放樣時，均對上一循環(huán)開挖斷面進(jìn)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(jìn)行調(diào)整，減小超挖，對欠挖的部位及時進(jìn)行處理，確保巖臺的開挖尺寸和規(guī)格滿足設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)裝藥結(jié)構(gòu)和線裝密度進(jìn)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(jìn)行檢查，并將檢查情況反饋到作業(yè)班組，以便于下次改進(jìn)。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(hù)

（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(jìn)行，嚴(yán)禁采用爆破和機(jī)械等方式清撬。

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

（3）在進(jìn)行斜巖臺以上邊墻支護(hù)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(jī)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(shí)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）.