深圳抽水蓄能電站引水隧洞開挖支護(hù)施工技術(shù)

曹 勇

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

深圳抽水蓄能電站引水隧洞開挖支護(hù)施工技術(shù)

曹 勇

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

主要介紹深圳抽水蓄能電站I標(biāo)引水隧洞開挖支護(hù)的主要施工方法。通過非電雷管爆破，利用錨桿和噴射混凝土施工，使開挖支護(hù)取得了良好效果。

引水隧洞 開挖支護(hù) 施工技術(shù) 深圳抽水蓄能電站

1 工程概況

深圳抽水蓄能電站Ⅰ標(biāo)引水隧洞主洞斷面為圓形，上平洞(D9.5m)走向?yàn)镹W03°38′31.81″，在上水庫進(jìn)洞點(diǎn)后約500m處折向NW20°59′07.03″，然后連至上游調(diào)壓井。上平洞坡度為6%，長1487.985m。引水隧洞在洞線轉(zhuǎn)向NW21°附近和穿越分水嶺前，分別穿過4條沖溝的溝尾。該隧洞開挖支護(hù)主要施工項(xiàng)目包括：上平洞石方洞挖、錨噴支護(hù)、混凝土工程、灌漿等工程。

2 洞室開挖

2.1 主要施工方法

在上庫進(jìn)出水口土石方明挖支護(hù)完成具備施工條件后，引水隧洞漸變段與洞身段的開挖施工分三個(gè)作業(yè)面進(jìn)行。樁號(hào)K0+000m段從上庫進(jìn)出水口作業(yè)面進(jìn)行施工，樁號(hào)K0+300m～K1+376.76m段及樁號(hào)K1+376.76m～K1+573.08m段從1#施工支洞作業(yè)面進(jìn)行施工。

引水隧洞漸變段及洞身段采用分兩層臺(tái)階式開挖，上臺(tái)階8m，下臺(tái)階2.7m～3.5m。上層開挖采用中心掏槽，周邊光面爆破施工；下層施工滯后上層施工2～3個(gè)循環(huán)。在開挖過程中，由于機(jī)械設(shè)備運(yùn)行需要，開挖后的底板需鋪墊石渣以形成臨時(shí)施工道路。該道路在出渣通道任務(wù)完成后挖除。

進(jìn)洞口及開挖至地質(zhì)不良地段，采取分部開挖、控制藥量及減小循環(huán)進(jìn)尺等措施，以減少對圍巖穩(wěn)定的影響。

2.2 施工流程

開挖循環(huán)作業(yè)流程見圖1所示。

圖1 循環(huán)作業(yè)程序

2.3 施工工藝

2.3.1 測量放樣

2.3.1.1 施工測量采用徠卡TS02ultra-2″全站儀進(jìn)行。測量作業(yè)由專業(yè)人員實(shí)施，每個(gè)循環(huán)鉆孔前進(jìn)行設(shè)計(jì)輪廓線測量放樣，并檢查上一循環(huán)超欠挖情況，檢測結(jié)果及時(shí)向現(xiàn)場施工技術(shù)人員交底。

2.3.1.2 放樣內(nèi)容包括洞中心線和頂拱中心線、底板高程、掌子面樁號(hào)(每隔5m在隧洞內(nèi)側(cè)打一條樁號(hào)線)、設(shè)計(jì)輪廓線、兩側(cè)腰線或腰線平行線，并按爆破設(shè)計(jì)要求在掌子面放出炮孔孔位。

2.3.2 鉆孔

2.3.2.1 該隧洞采用YT-28氣腿式鉆機(jī)造孔。現(xiàn)場利用型鋼焊制簡易臺(tái)車，由熟練的操作人員嚴(yán)格按照掌子面標(biāo)定的孔位進(jìn)行鉆孔作業(yè)。造孔前先根據(jù)拱頂中心線和兩側(cè)腰線調(diào)整鉆桿方向和角度，經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后方可開孔。

2.3.2.2 各鉆手分區(qū)分部位定人定位施鉆，熟練的操作手負(fù)責(zé)掏槽孔和周邊孔。鉆孔過程中要保證各炮孔相互平行，掏槽孔和周邊孔嚴(yán)格按照掌子面上所標(biāo)孔位開孔施鉆。輔助孔孔位偏差不得大于5cm，輔助孔和周邊孔要求孔底落在同一平面上。

2.3.2.3 鉆孔時(shí)，采用先上后下的順序，底部兩排孔在造孔過程中需要保護(hù)，每造好一個(gè)孔即采用竹竿纏上編織袋等柔性物封堵孔口，以防止孔口被上面掉塊覆蓋。為了能控制好孔深，在氣腿鉆鉆桿上用紅油漆作好記號(hào)。

2.3.2.4 周邊光爆孔鉆孔前，先由測量人員按照設(shè)計(jì)圖紙周邊輪廓線，用油漆標(biāo)識(shí)出孔位和相應(yīng)的后視方向點(diǎn)。鉆機(jī)就位時(shí)，采用樣架尺對鉆孔角度進(jìn)行校對，開孔后進(jìn)行中間過程的深度和角度校對，以便及時(shí)糾正偏差，確保鉆孔在同一個(gè)平面上。

2.3.2.5 炮孔造完以后，由值班質(zhì)檢員按“平、直、齊”的要求進(jìn)行檢查，對不符合要求的鉆孔重新造孔。

2.3.3 裝藥爆破

2.3.3.1 主要采用人工裝藥，非電雷管起爆。在鉆孔工序完成后，按照爆破設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行光爆藥卷加工，炮孔堵塞物加工成型(把沙灌入塑料袋并綁扎好)，各種規(guī)格藥卷以及各種段別雷管的準(zhǔn)備。

2.3.3.2 炮孔經(jīng)檢查合格后，方可進(jìn)行裝藥爆破。裝藥嚴(yán)格遵守安全爆破操作規(guī)程，裝藥前用風(fēng)水沖洗鉆孔，爆破孔采取柱狀連續(xù)裝藥，周邊孔采取間隔裝藥，用膠布將小藥卷綁扎于竹片上，導(dǎo)爆索串接。洞內(nèi)采用非電起爆網(wǎng)絡(luò)，洞外采用電力起爆網(wǎng)絡(luò)。

2.3.3.3 藥裝完后，由炮工和值班技術(shù)員復(fù)核檢查，確認(rèn)無誤后，撤離人員、設(shè)備并放好警戒，炮工負(fù)責(zé)引爆。炮響30min后炮工先進(jìn)入洞內(nèi)檢查是否有瞎炮，若有則迅速排除，然后才能進(jìn)入下一道工序。

2.3.4 出渣

采取柳工2F50C50裝載機(jī)出渣，15t～20t自卸車配合，將石渣運(yùn)送至指定棄渣點(diǎn)。

3 錨桿施工

引水隧洞錨桿施工包括交叉口鎖扣錨桿、系統(tǒng)錨桿等。

3.1 施工方法及要點(diǎn)

錨桿孔施工根據(jù)其孔深、施工空間和施工強(qiáng)度等因素選擇鉆機(jī)形式，孔深<5m采用YT-28氣腿式手風(fēng)鉆結(jié)合移動(dòng)排架鉆孔或自制簡易臺(tái)車進(jìn)行。

3.1.1 錨桿孔開孔按施工圖紙布置的鉆孔位置進(jìn)行，其孔位偏差不大于100mm。

3.1.2 錨桿孔的孔軸方向滿足施工圖紙要求。施工圖紙未作規(guī)定時(shí)，其系統(tǒng)錨桿的孔軸方向垂直于開挖面；局部加固錨桿的孔軸方向與可能滑動(dòng)面的傾向相反，其與滑動(dòng)面的交角大于45°。

3.1.3 注漿錨桿的鉆孔孔徑大于錨桿直徑，采用“先注漿后裝錨桿”的程序施工，鉆頭直徑大于錨桿直徑15mm以上。

3.1.4 錨桿孔深度達(dá)到施工圖紙規(guī)定，孔深偏差值不大于50mm。

3.2 錨桿制作與安裝

3.2.1 錨桿制作

根據(jù)錨桿設(shè)計(jì)長度確定適當(dāng)?shù)南铝祥L度。加工錨桿，使用砂輪機(jī)切割，不得采用氧割或電焊；錨桿接長使用閃光對焊或套筒連接；自由段長度考慮張拉端張拉時(shí)所需要的長度。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙尺寸，在錨桿上安置定位支架，用粘結(jié)或綁扎固定定位支架，綁扎時(shí)一定要捆扎牢靠。

錨桿制作完成后，進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，按錨桿長度、規(guī)格對應(yīng)孔號(hào)進(jìn)行編號(hào)，并盡早使用，避免長期存放。錨桿存放在干燥、清潔的地方，錨桿體裸露部分，用浸漬油脂的紙張或塑料布進(jìn)行防潮處理，不得受到機(jī)械損壞。

錨桿自由段防腐處理，內(nèi)涂無水黃油，外套聚乙烯塑料套管，套管直徑大于錨筋外徑5mm～10mm，與錨固段接合處用密封塞封閉密實(shí)，以防注漿時(shí)漿液進(jìn)入自由段。

3.2.2 錨桿安裝

錨桿按設(shè)計(jì)要求在加工廠加工制作，運(yùn)至施工現(xiàn)場后由人工安裝。

3.2.2.1 注漿錨桿安裝采用“先注漿后插桿”的施工工藝進(jìn)行。對于下傾的錨桿，將注漿管插入距孔底50cm～100cm，隨后邊注漿邊向外拔管，直到注滿為止；對于上仰錨桿，采用排氣注漿法，將直徑5mm的塑料排氣管與注漿管綁牢一起插至孔底，在孔口處采用棉絮等軟物將孔口堵塞，注漿至排氣管不排氣或有稀漿流出時(shí)即可停止。

3.2.2.2 注漿錨桿的水泥砂漿經(jīng)過試驗(yàn)室進(jìn)行配合比試驗(yàn)，其基本配比范圍為：水泥∶砂=1∶1～1∶2，水灰比為1∶0.38～1∶0.45。水泥砂漿隨拌隨用，拌制均勻，防止石塊或其它雜物混入。水泥砂漿中含有速凝劑，以保證24h內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)抗拔強(qiáng)度。

3.2.2.3 在錨桿孔灌漿前，采用壓力風(fēng)、水將錨桿孔徹底清洗干凈，檢查灌漿機(jī)的工作性能，經(jīng)試運(yùn)行正常后方能投入施工。

3.2.2.4 注漿錨桿完成后，立即在孔口加楔固定，并將孔口作臨時(shí)性堵塞，確保錨桿插筋在孔內(nèi)居中。錨桿施工完成后，三天內(nèi)嚴(yán)禁敲擊、碰撞拉拔錨桿和懸掛重物。在錨桿20m范圍內(nèi)的爆破作業(yè)，待錨桿注漿完成5d后才可進(jìn)行。

3.3 檢驗(yàn)和試驗(yàn)

3.3.1 錨桿材質(zhì)檢驗(yàn)

砂漿錨桿所用的鋼筋、水泥、砂漿等原材料及半成品，均按規(guī)定要求取樣試驗(yàn)合格后投入使用。

3.3.2 注漿密實(shí)度試驗(yàn)

選取與現(xiàn)場錨桿直徑、長度、孔徑和傾斜度相同的錨桿和塑料管，采用與現(xiàn)場相同的材料和配比拌制砂漿，并按現(xiàn)場施工相同的注漿工藝進(jìn)行注漿，養(yǎng)護(hù)7d后剖管檢查其密實(shí)度。不同類型和不同長度的錨桿分組進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)計(jì)劃及結(jié)果報(bào)監(jiān)理人審批。

3.3.3 砂漿密實(shí)度、錨桿長度檢測

采用砂漿飽和儀器或聲波物探儀無損檢測法，進(jìn)行錨桿的砂漿密實(shí)度檢測及錨桿長度檢測。

3.3.4 現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)

錨桿施工前，在施工現(xiàn)場選取有代表性的巖體，根據(jù)錨桿的設(shè)計(jì)錨固力及其他技術(shù)參數(shù)，以及所選定的樹脂(水泥卷)材料，進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)，以確定在不同錨固力及不同巖石條件下的錨固長度。并通過拉拔力試驗(yàn)，了解錨桿在該類巖石中的錨固強(qiáng)度。

錨桿材質(zhì)抽驗(yàn)記錄，注漿密實(shí)度試驗(yàn)記錄和成果，錨桿鉆孔記錄，各作業(yè)分區(qū)的驗(yàn)收報(bào)告及時(shí)送交監(jiān)理人。

4 混凝土噴護(hù)施工

4.1 主要材料

4.1.1 水泥。選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)不低于P.O.42.5。

4.1.2 骨料。砂選用質(zhì)地堅(jiān)硬、細(xì)度模數(shù)大于2.5的粗、中砂，使用時(shí)，含水率控制在5%～7%；粗骨料選用粒徑不大于15mm的碎石。

4.1.3 外加劑。速凝劑的初凝時(shí)間不大于5min，終凝時(shí)間不大于10min。

4.2 主要機(jī)具

采用PH30混凝土濕噴機(jī)，噴射料制備混合料采用0.3m3臥式攪拌機(jī)現(xiàn)場拌制。

4.3 施工方法

4.3.1 受噴面準(zhǔn)備

在噴射前對噴射面進(jìn)行檢查，并做好以下準(zhǔn)備工作：清除受噴面的浮石、墻腳的石渣和堆積物，處理好光滑巖面，安設(shè)工作平臺(tái)，用高壓風(fēng)水槍沖洗噴面，對遇水易潮解泥化的巖層，采用高壓風(fēng)清掃巖面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志；作業(yè)區(qū)具有良好的通風(fēng)和充足的照明設(shè)施，施工機(jī)械設(shè)備、風(fēng)、水管路和電線等進(jìn)行全面檢查和試運(yùn)行；在受噴面滲水部位埋設(shè)導(dǎo)管排水，導(dǎo)水效果不好的含水層可設(shè)盲溝排水。

4.3.2 混合料的制備

混合料采用0.3m3臥式攪拌機(jī)現(xiàn)場拌制，速凝劑利用噴射機(jī)投放。

拌制時(shí)，各種材料要按監(jiān)理人審批的施工配合比，分別過篩稱量，攪拌時(shí)間不小于2min。混合料拌制后，嚴(yán)防雨淋、滴水及超徑石等雜物混入，采取隨拌隨用，存放時(shí)間不超過20min，保持物料新鮮。

4.3.3 噴射作業(yè)

4.3.3.1 噴射混凝土采用濕噴法進(jìn)行。噴射料由現(xiàn)場自制拌和站供料，手推車運(yùn)輸至噴射部位，液態(tài)速凝劑在噴射機(jī)內(nèi)添加。噴射混凝土自下而上分段分片依次進(jìn)行，一次噴射厚度5cm。

4.3.3.2 噴射機(jī)作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，應(yīng)連續(xù)向噴射機(jī)供料，保持噴射機(jī)工作風(fēng)壓穩(wěn)定。完成或因故中斷噴射作業(yè)時(shí)，應(yīng)將噴射機(jī)和輸料管內(nèi)的積料清除干凈。受噴面作業(yè)自下而上分段分區(qū)進(jìn)行，區(qū)段間的結(jié)合部和結(jié)構(gòu)的接縫處應(yīng)妥善處理，不得漏噴。噴射施工時(shí)，噴頭與受噴面垂直，噴射距離宜控制在0.6m～1.2m；噴嘴按螺旋形軌跡一圈壓半圈的方式橫向移動(dòng)，層層噴射，確保厚度，使混凝土均勻密實(shí)，表面平整；噴嘴與噴射面盡量保持垂直，以減少回彈，確保噴混凝土質(zhì)量；噴射混凝土的回彈率不大于15%。

4.3.3.3 當(dāng)氣溫低于5℃時(shí)，不得進(jìn)行噴混凝土作業(yè)。噴混凝土前在受噴面安裝噴層厚度標(biāo)記，確保噴混凝土的厚度。

4.3.4 養(yǎng)護(hù)

噴射混凝土終凝2h后，及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。

5 結(jié)語

深蓄I(lǐng)標(biāo)引水隧洞開挖已結(jié)束，從引水隧洞開挖質(zhì)量情況看，爆破效果良好，錨桿施工及混凝土噴護(hù)施工質(zhì)量均滿足要求，同時(shí)工程未發(fā)生安全事故。因此，深蓄Ⅰ標(biāo)引水隧洞的開挖支護(hù)取得了滿意的效果，可為其它類似工程提供參考。

TV554.12

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2095-1809(2016)06-0045-04

曹 勇(1979.12-)，男，湖北蘄春人，大學(xué)本科，工程師，從事在建項(xiàng)目管理和項(xiàng)目技術(shù)管理工作。

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