地下廠(chǎng)房巖壁梁巖臺(tái)開(kāi)挖控制技術(shù)

翟洪偉，趙宏斌

（1.海南如意島旅游度假投資有限公司，海南海口570100；2.中信泰富萬(wàn)寧（聯(lián)合）開(kāi)發(fā)有限公司，海南萬(wàn)寧571500）

地下廠(chǎng)房巖壁梁巖臺(tái)開(kāi)挖控制技術(shù)

翟洪偉1，趙宏斌2

（1.海南如意島旅游度假投資有限公司，海南?？?70100；2.中信泰富萬(wàn)寧（聯(lián)合）開(kāi)發(fā)有限公司，海南萬(wàn)寧571500）

地下廠(chǎng)房巖壁梁巖臺(tái)是施工難度最大、質(zhì)量要求最高的部位，其開(kāi)挖成型的質(zhì)量好壞直接影響到地下廠(chǎng)房巖壁吊車(chē)的運(yùn)行安全，通過(guò)具有代表性特點(diǎn)的某水電站地下廠(chǎng)房巖壁梁巖臺(tái)為例闡述了分層分序開(kāi)挖控制技術(shù)。

地下廠(chǎng)房；巖壁梁；巖臺(tái)開(kāi)挖；爆破；控制

1　概　　述

1.1工程概況

某水電站位于遼寧省寬甸縣長(zhǎng)甸鎮(zhèn)和古樓鄉(xiāng)境內(nèi)的鴨綠江支流蒲石河下游河段上，是我國(guó)東北擬建中的第一座大型純抽水蓄能電站，主副廠(chǎng)房洞室開(kāi)挖尺寸為165.8m×22.7m×54.1m（長(zhǎng)×寬×高）。

1.2地質(zhì)條件

地下廠(chǎng)房由新鮮、堅(jiān)硬及較完整的混合花崗巖組成，上覆巖體深厚，Ⅲ類(lèi)圍巖約占20%，Ⅱ類(lèi)圍巖約占80%，巖石穩(wěn)定性較好，但廠(chǎng)房上游墻樁號(hào)0-035m至0-005m段巖壁吊車(chē)梁處存在fj34，fc2，fc3斷層，上游墻樁號(hào)（0+080）m～（0+100）m段存在δπ3，δπ10巖脈，下游墻樁號(hào)（0-008）m～（0-038）m段有fj34，fc2，fc3和fc15等斷層切割。

廠(chǎng)址位置地應(yīng)力值中等，最大水平主應(yīng)力與主要洞室軸線(xiàn)接近平行，對(duì)洞室圍巖穩(wěn)定較為有利；地下水位雖高出洞頂拱約150～250m，但巖石透水性微弱，僅局部有地下水滲涌。

2　方案確定

巖壁梁位于地下廠(chǎng)房第三開(kāi)挖層內(nèi)（層高5.5 m），巖臺(tái)高程為22.6～21.70m。巖臺(tái)開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆造孔，以確保圍巖的穩(wěn)定和巖臺(tái)成型良好，斜孔與垂直孔采取光面爆破法同時(shí)起爆。

2.1施工程序設(shè)計(jì)

施工程序的合理選擇是確保巖臺(tái)成型的關(guān)鍵，因此在施工中將巖壁梁開(kāi)挖分七道工序進(jìn)行施工。

2.2施工方案選擇

施工方案的合理性是保證巖臺(tái)開(kāi)挖質(zhì)量的關(guān)鍵，在充分借鑒、研究索風(fēng)營(yíng)、萬(wàn)家寨、宜興等地下廠(chǎng)房巖壁梁開(kāi)挖成功施工經(jīng)驗(yàn)后，將廠(chǎng)房第Ⅱ?qū)娱_(kāi)挖底板高程確定在距巖臺(tái)上拐點(diǎn)為2.5m的25.00m高程位置，廠(chǎng)房第Ⅲ層開(kāi)挖底板高程確定在距巖臺(tái)下拐點(diǎn)2.2m的19.50m高程位置，保護(hù)層寬度為3m。

圖1　巖壁梁開(kāi)挖分層示意圖（單位：mm）

圖1中的①序孔起爆后形成臨時(shí)建基面，該孔位鉆孔深2.5m，鉆孔間距50cm，鉆孔放線(xiàn)時(shí)向巖臺(tái)側(cè)偏移10cm，以保證②序孔造孔時(shí)保持垂直狀態(tài)，避免巖臺(tái)下拐點(diǎn)以下巖壁超挖；②序孔按欠挖5cm放線(xiàn)鉆孔，即距巖臺(tái)上拐點(diǎn)水平距離155cm；③序孔按孔底向巖壁內(nèi)傾5cm鉆孔，以保證Ⅲ2區(qū)垂直孔鉆孔角度；④序孔造孔按設(shè)計(jì)圖紙布孔，孔深按超鉆5cm控制；⑤序孔造孔按超挖5cm控制并向巖壁超鉆5cm。

2.3爆破試驗(yàn)

減少爆破振動(dòng)對(duì)巖壁梁圍巖的破壞是保證巖臺(tái)開(kāi)挖質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)，為此必須選取具有代表性的同地質(zhì)條件的試驗(yàn)段進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)爆破試驗(yàn)，并根據(jù)爆破效果指導(dǎo)爆破經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的優(yōu)化。

爆破試驗(yàn)位置選擇在地下廠(chǎng)房第三層中部梯段爆破后預(yù)留的保護(hù)層臨時(shí)邊墻上，與設(shè)計(jì)巖臺(tái)高程一致的同地質(zhì)條件位置。提前編制爆破試驗(yàn)方案，實(shí)施至少二次爆破試驗(yàn)，通過(guò)雙光面爆破、質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)監(jiān)測(cè)、爆震裂縫分析調(diào)整鉆爆參數(shù)收集了大量數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析、對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，得出以下試驗(yàn)成果，確定最優(yōu)方案。

1）將巖壁梁巖臺(tái)開(kāi)挖分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ1，Ⅲ2這4道工序進(jìn)行開(kāi)挖的方式最為合理；

2）造孔孔深及孔向?qū)r臺(tái)開(kāi)挖成形質(zhì)量影響最大，斜面孔⑤、垂直孔②④需采用自制樣架控制鉆孔角度，孔深采用定長(zhǎng)鉆桿及限位橫桿控制；

3）②序孔按欠挖5cm控制能保證下拐點(diǎn)開(kāi)挖質(zhì)量，預(yù)留150cm保護(hù)層的Ⅲ2區(qū)一次性光面爆破可確保巖壁梁成形質(zhì)量。

2.4爆破設(shè)計(jì)

爆破設(shè)計(jì)要充分考慮圍巖類(lèi)別以及裂隙發(fā)育情況，通過(guò)多次爆破試驗(yàn)后的優(yōu)化選定最優(yōu)爆破參數(shù)，見(jiàn)表1。

3　開(kāi)挖過(guò)程控制

3.1地下廠(chǎng)房第三層預(yù)裂爆破施工

地下廠(chǎng)房第三層開(kāi)挖高度設(shè)計(jì)為5.5m，即圖2中I，Ⅱ區(qū)右側(cè)的地下廠(chǎng)房第三層中間部分，掏槽邊線(xiàn)選用預(yù)裂爆破方式，該方案對(duì)巖臺(tái)及巖臺(tái)保護(hù)層I，Ⅱ區(qū)的爆破振動(dòng)起到隔斷和消弱作用，降低爆破松動(dòng)圈范圍，確保巖臺(tái)不受破壞。預(yù)裂孔利用潛孔鉆造孔，孔距80cm，孔徑φ100mm，孔底超深50cm，線(xiàn)裝藥密度為400g/m。

表1　爆破技術(shù)參數(shù)表

3.2地下廠(chǎng)房第三層梯段爆破施工

地下廠(chǎng)房第三層掏槽區(qū)梯段爆破采用液壓鉆造孔，梅花型布孔，孔徑φ76mm，空地超深50 cm，各孔間距2m×2m，使用防水效果較好的乳化炸藥，藥卷直徑φ60mm，堵塞長(zhǎng)度為2.5m，采用V型非電毫秒雷管起爆網(wǎng)絡(luò)。

3.3巖臺(tái)上拐點(diǎn)垂直孔造孔

地下廠(chǎng)房第三層中部掏槽爆破施工后，在預(yù)留的巖臺(tái)保護(hù)層Ⅰ，Ⅱ區(qū)上進(jìn)行巖臺(tái)上直墻垂直造孔③、④施工，造孔采用手風(fēng)鉆，孔距30cm，不良地質(zhì)部位孔距適當(dāng)加密，造孔時(shí)采用自樣架強(qiáng)制定位，已完成造孔的爆破孔上需插一根鉆桿或鋼筋以便于校準(zhǔn)各孔位是否在一條直線(xiàn)上，以便于造孔過(guò)程中糾正造孔偏差，同時(shí)在變墻上彈好水平線(xiàn)以控制各爆破孔的孔深一致，造孔結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行逐孔驗(yàn)收，延后合格后需將孔口封住以防異物掉入爆破孔中。

3.4巖臺(tái)保護(hù)層開(kāi)挖

巖壁梁保護(hù)層開(kāi)挖是巖臺(tái)成型好壞的重點(diǎn)工序，所結(jié)合工程地下廠(chǎng)房地質(zhì)情況及選用鉆機(jī)的性能、操作空間距離，將保護(hù)層Ⅰ，Ⅱ區(qū)寬度選定為3m，保護(hù)層分成Ⅰ和Ⅱ兩層進(jìn)行開(kāi)挖，分層高度分別為2.5，3.0m，總高度同中部掏槽高度。保護(hù)層Ⅰ，Ⅱ區(qū)的③，④序孔均按垂直光面爆破法進(jìn)行施工。

3.5巖臺(tái)下直墻支護(hù)

因地下廠(chǎng)房?jī)?nèi)節(jié)理較為發(fā)育，故在②序開(kāi)挖完成后，對(duì)巖臺(tái)下拐點(diǎn)以下直墻部位采取錨桿預(yù)加固支護(hù)，錨桿間距1m，垂直節(jié)理錨入巖層2.5 m。這樣可防止巖臺(tái)區(qū)裂隙的進(jìn)一步張開(kāi)起到預(yù)防作用，以保證下拐點(diǎn)成型良好。

3.6雙光面爆破

巖臺(tái)下直墻支護(hù)加固處理后，即可進(jìn)行巖臺(tái)斜面造孔施工，主要工序包括放線(xiàn)定位、搭樣架鉆孔、裝藥起爆等。

1）定位放線(xiàn)

由于巖臺(tái)下直墻開(kāi)挖后巖面有起伏，為了便于確定⑤序孔開(kāi)孔位置，先采用全站儀控制斜面樣架的搭設(shè)，利用樣架作為定位參照物，同時(shí)考慮到⑤序孔開(kāi)孔時(shí)手風(fēng)鉆鉆頭容易往上滑移，采取先用手風(fēng)鉆垂直巖面預(yù)先開(kāi)個(gè)5cm深的定位孔。

2）搭設(shè)樣架

按照設(shè)計(jì)巖臺(tái)角度，在巖臺(tái)下拐點(diǎn)下搭設(shè)造孔樣架，樣架采用鋼管和扣件組合而成，為了造孔準(zhǔn)確，樣架可與下直墻上的錨桿連接以保證穩(wěn)定性，頂撐下直墻的樣架鋼管與巖面接觸位置加工成斜口，使鋼管能緊貼巖面；為了確?？咨睿瑯蛹苌闲枥鹨桓鶛M桿作為造孔限位桿。

3）裝藥起爆

裝藥前對(duì)所有炮孔按“平、直、齊”的要求進(jìn)行認(rèn)真檢查，同時(shí)做好記錄，并繪制爆破孔孔位布置圖。加工好的藥卷按照先裝垂直孔、后裝斜面孔的順序裝填；每次爆破長(zhǎng)度控制在15m以?xún)?nèi)，爆破后對(duì)爆破效果進(jìn)行檢查、分析、總結(jié)，然后在下次爆破中予以?xún)?yōu)化和加強(qiáng)控制。

4　爆破效果

該地下廠(chǎng)房巖壁梁開(kāi)挖平整度和半孔率均滿(mǎn)足技術(shù)要求，巖壁梁巖臺(tái)開(kāi)挖殘孔率達(dá)到95%以上，殘孔無(wú)明顯裂紋，平均超挖控制在了8.6cm之內(nèi)，開(kāi)挖成型效果良好。

5　巖壁梁巖臺(tái)開(kāi)挖總結(jié)

通過(guò)對(duì)開(kāi)挖過(guò)程的綜合分析與評(píng)價(jià)，可以總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)：

1）與巖壁梁巖臺(tái)同層的地下廠(chǎng)房第三層中部掏槽梯段爆破施工前，先超前預(yù)裂是十分必要的，這樣可以大大降低對(duì)巖臺(tái)的振動(dòng)破壞。

2）巖臺(tái)開(kāi)挖時(shí)斜面孔與垂直孔同時(shí)進(jìn)行光面爆破，這種爆破方式可保證巖臺(tái)上拐點(diǎn)交角成型良好。

3）在巖臺(tái)保護(hù)層開(kāi)挖完成后，對(duì)下拐點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)對(duì)巖臺(tái)的保護(hù)起到至關(guān)重要的作用。

4）巖臺(tái)保護(hù)層開(kāi)挖分二層進(jìn)行爆破，可將爆破振動(dòng)對(duì)巖臺(tái)的影響降到最低，開(kāi)挖出的巖面平整度更好，也有利于控制好巖臺(tái)開(kāi)挖造孔精度。

5）對(duì)節(jié)理裂隙較發(fā)育的巖臺(tái)下直墻進(jìn)行錨桿支護(hù)后在進(jìn)行巖臺(tái)鉆孔爆破作業(yè)，以防止爆破時(shí)巖臺(tái)下直墻巖壁出現(xiàn)破裂問(wèn)題。

巖壁梁巖臺(tái)開(kāi)挖的質(zhì)量?jī)?yōu)良可確保巖壁梁承載力有效、合理，也為巖壁梁的混凝土澆筑、吊車(chē)梁安裝等后續(xù)施工奠定了良好的基礎(chǔ)。本工程地下廠(chǎng)房巖壁梁開(kāi)挖外觀有效地控制了超挖，成型效果較好，積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，希望該論文的發(fā)表能否使該項(xiàng)施工技術(shù)得到進(jìn)一步的改進(jìn)與推廣。

TV731

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1002－0624（2015）10－0021－02

2014-12-15