論緩傾角薄層圍巖下大斷面洞室開挖與支護(hù)施工

關(guān)新宏

（中國(guó)水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽 550083）

論緩傾角薄層圍巖下大斷面洞室開挖與支護(hù)施工

關(guān)新宏

（中國(guó)水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽 550083）

馬馬崖一級(jí)水電站進(jìn)廠交通洞地質(zhì)條件較差，主要為晶洞灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，巖層為緩傾角薄層，不利于頂拱開挖成型。根據(jù)地質(zhì)情況，選用楔形掏槽施工技術(shù)，確保洞室開挖質(zhì)量；同時(shí)根據(jù)開挖揭露情況，及時(shí)采取相應(yīng)方案對(duì)頂拱薄層進(jìn)行支護(hù)，確保了洞身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

緩傾角薄層；楔形掏槽；爆破參數(shù)；支護(hù)方案；技術(shù)總結(jié)

馬馬崖一級(jí)水電站是我國(guó)發(fā)電站中標(biāo)志性水電站之一，其坐落于貴州省，地處盤江，開采主要是盤江流梯級(jí)開發(fā)方式，變電站中的可裝機(jī)容量大約為558MW。進(jìn)廠房交通在大壩一側(cè)了，這也是發(fā)揮飲水發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)追中僅存的通道；交通洞的長(zhǎng)度約為756.34m，穿越中厚層夾層，晶洞灰?guī)r與泥晶灰?guī)r，洞中的夾層與巖溶發(fā)育等，會(huì)有嚴(yán)重的滲水情況；交通洞呈現(xiàn)的是馬蹄狀，開挖斷面大約為11.98×8.83m（寬×高）。

1　掏槽方式比選：

1.1直眼掏槽方式選用

直眼掏槽方式的選用能夠促使深孔作用在小斷面洞室中繼續(xù)繼續(xù)進(jìn)行，設(shè)施中炮眼的部位能夠保持平行，有利于鉆眼工作的進(jìn)行，對(duì)巖石進(jìn)行爆破時(shí)，所帶有的拋擲力要小一些，如果掌子面以外進(jìn)行臨時(shí)支架優(yōu)勢(shì)是比較明顯的。不利之處是由于要在掌子面部位進(jìn)行必要的鉆孔工作，同時(shí)還要能夠在鉆爆臺(tái)車的核心部位實(shí)施平臺(tái)作業(yè)，能夠讓臺(tái)車本身帶有的重量有所增加，臺(tái)車若是進(jìn)行移動(dòng)，會(huì)有極大不便之處；鉆孔數(shù)量相對(duì)較多，核心部位沒有設(shè)置藥炮孔為大直徑孔，這會(huì)無形中使得鉆孔難度驟增，鉆孔時(shí)間也會(huì)在原有基礎(chǔ)上得到延長(zhǎng)，而且經(jīng)過時(shí)間證明，巖體炸藥耗損量是相對(duì)較大的，鉆眼與軸線的平行度、斷面垂直度與孔位精度的要求有嚴(yán)格要求，由于鉆孔的距離處于比較小的范圍之內(nèi)，就會(huì)造成爆炸，從而使得爆破順序受到影響，造成掏槽的失利。

1.2鍥形掏槽方式

鍥形掏槽的方式應(yīng)用中，具有較大優(yōu)勢(shì)，例如其具備爆破力集中，爆破效果良好的優(yōu)勢(shì)，并且采用該方式所掏槽子體積相對(duì)較大，對(duì)于巖層的適應(yīng)性較強(qiáng)；造孔的數(shù)目也比較小，單位內(nèi)的巖體炸藥耗損量相對(duì)較小；只要掌子面的中間位置兩邊鉆孔，臺(tái)車自身重量相對(duì)較強(qiáng)，并且便于后期的移動(dòng)。然而，應(yīng)用該方式的不利之處為掌子面體積需要重新進(jìn)行排列組合，要確保掏槽鉆孔；若是小斷面洞室進(jìn)行開挖期間，那么鉆孔就會(huì)有一定難度，則只可以進(jìn)行淺孔作業(yè)與進(jìn)尺段。

1.3掏槽方式地質(zhì)條件方面要求

進(jìn)廠交通洞圍巖一般做的為緩傾角薄層，部分區(qū)域較薄，按照巖層的實(shí)際情況，同時(shí)也為了保證頂拱開挖成型，將薄層爆破的破壞最大限度減少，中心位置的掏槽就要分別考慮到下面兩點(diǎn)：（1）拓寬洞室爆破掏槽面積，使其能夠在位于掌子面中心為形成一個(gè)面積較大的凹槽，使其為崩落區(qū)域創(chuàng)造比較好的臨空面，以此將爆破對(duì)周圍巖石形成的振動(dòng)危害減至最低。（2）工作人員應(yīng)該對(duì)爆藥量進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)還要緩解頂拱薄層的破壞力。

2　測(cè)量放樣工作

根據(jù)工作人員對(duì)控制網(wǎng)的實(shí)際測(cè)量，應(yīng)該將測(cè)量中得到控制點(diǎn)快速引至洞中，并且還應(yīng)該在條件合適條件下，洞內(nèi)進(jìn)行控制網(wǎng)的獨(dú)立建設(shè)，在實(shí)施洞挖進(jìn)尺時(shí)，可以將控制點(diǎn)轉(zhuǎn)至洞中，還要對(duì)控制網(wǎng)采取定期的復(fù)核措施，使保證控制網(wǎng)。實(shí)施鉆孔作業(yè)前，測(cè)量人員也能夠先放點(diǎn)，然后再根據(jù)相關(guān)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)走向，在對(duì)應(yīng)位置用做出相同標(biāo)志，確保測(cè)量放樣工作的正常進(jìn)行。

3　開挖方案

3.1爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）造孔設(shè)計(jì)。開挖方案中，首先要結(jié)合工程情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，工程的開挖應(yīng)用手風(fēng)鉆造孔，造孔的徑長(zhǎng)42mm；掏槽孔的深度大于3.8m，同時(shí)小于4.0m，在其兩側(cè)，掏槽孔的間隔距離大約為3.5m，中間距離為0.5×0.5m；崩落孔深度大約為3.5～3.6m，其余間隔距離都按照一定比例設(shè)置?？孜幌嚓P(guān)介紹（見圖1），鉆孔的方向（見圖2）。

圖1　孔位與聯(lián)網(wǎng)布置圖

圖2　孔向布置圖

（2）裝藥量方面設(shè)計(jì)。進(jìn)場(chǎng)交通洞穿越晶洞灰?guī)r以及泥晶灰?guī)r，設(shè)計(jì)應(yīng)用的是Ⅲ2與Ⅳ圍巖，夾層和裂隙發(fā)育中，巖層主要為非緩傾角薄層，其中有些部分巖層是前期施工階段已經(jīng)出現(xiàn)破碎；按照工地實(shí)際情況，再結(jié)合工程地質(zhì)的不同特點(diǎn)，加以工程人員實(shí)踐工程經(jīng)驗(yàn)，開挖之前就需要先將參數(shù)擬定，施工期間，按照爆破的效果與進(jìn)尺情況，分別要及時(shí)調(diào)整起爆的順序、孔位設(shè)置以及裝藥量的調(diào)整，最終獲取較為精確的爆破參數(shù)。詳細(xì)數(shù)據(jù)（見表1）。

3.2裝藥過程

在進(jìn)行裝藥過程中，應(yīng)用的炸藥類型為φ32的硝銨炸藥，實(shí)施掏槽孔、崩落孔以及底孔進(jìn)行持續(xù)的裝藥，光面孔采取的裝藥方式為間歇性裝藥，光面孔是其余密度的一倍多，中間和孔頂會(huì)將炸藥分成間隔性空間，距離控制在大于20cm且小于30cm之間。

3.3網(wǎng)絡(luò)連接過程

網(wǎng)絡(luò)連接過程中，實(shí)施起爆過程中采用的是費(fèi)電毫秒微差爆破方式，掏槽孔與崩落孔實(shí)施起爆的時(shí)候是以塑料導(dǎo)爆管為主，光面孔主要采用導(dǎo)爆索實(shí)施起爆，孔外則是采用塑料導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索連接的方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。實(shí)施起爆的順序一般是按照掏槽孔、緩崩落孔，最后為光面孔；一般工程人員根據(jù)洞室孔位不同的設(shè)置與分布，若是崩落孔處于同一排的位置，那么下層就能夠預(yù)先實(shí)施起爆，這樣可以為上層提供臨空面；在實(shí)際工作中，因?yàn)榭紤]到光面孔數(shù)量問題，為有效降低單向藥量，上下半洞各自采取為一個(gè)段次進(jìn)行起爆

表1　進(jìn)廠交通洞爆破參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

4　特殊位置支護(hù)方案

進(jìn)廠交通洞穿越巖層是緩傾角薄層，當(dāng)工作人員實(shí)施開挖工序時(shí)，在特殊位置的很多部位都會(huì)遇到有夾層、斷層破裂帶以及裂隙，洞中的部分位置會(huì)出現(xiàn)滲水的狀況；進(jìn)行施工期間，工作人員應(yīng)該按照實(shí)際工作的開挖狀況，根據(jù)相關(guān)原理法則，依據(jù)不同地質(zhì)基礎(chǔ)條件，選用更加合理的支護(hù)方案：

（1）處于斷層與破碎位置時(shí)，可以選用相應(yīng)的混凝土支護(hù)方案。例如，鋼格選用適應(yīng)的鋼筋焊接，中間距離控制在0.7～1.0m之間，根據(jù)相關(guān)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的鋼筋網(wǎng)，最終選定支護(hù)方案。

（2）處于夾層與縫隙的發(fā)育位置時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置φ25、L=4.5m或6.0m的錨桿，其中距離控制在1.0×1.0m，錨桿與巖石的面保持垂直距離；與此同時(shí)，按照巖層的具體情況，也可以設(shè)置相對(duì)應(yīng)的鋼筋骨架與錨桿焊接，再根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)置鋼筋網(wǎng)，最終選用適宜的支護(hù)方案。

5　施工技術(shù)總結(jié)

進(jìn)場(chǎng)交通洞通常為緩傾角薄層，并且?guī)r體處于破碎狀態(tài)，當(dāng)實(shí)施開挖的過程中，按照巖層性質(zhì)的不同，筆者認(rèn)為可以應(yīng)用下面幾種措施，保證洞室能夠開挖成型：

（1）工程人員應(yīng)該根據(jù)工程具體情況，將洞室的爆破掏槽面積有效拓寬，讓它可以在掌子面的核心位置創(chuàng)建較大面積的凹槽，這樣就可以使得崩落區(qū)的臨空面處于較好狀況，因此就能夠有效降低巖石振動(dòng)帶來的一系列危害，也可以將對(duì)人員傷害降到最低。

（2）同樣根據(jù)實(shí)際情況，可以增加起爆段次，以此避免因?yàn)槭軉雾懰幜吭斐傻墓饷姹瀑|(zhì)量被損壞。

（3）光面孔周圍應(yīng)該選用適量的藥量，采取合理的裝藥方式，保證孔距和裝藥量的平衡均勻。

6　結(jié)束語

馬馬崖一級(jí)水電站進(jìn)場(chǎng)交通洞當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件為緩傾角薄層時(shí)，而實(shí)施大斷面的洞開挖，頂拱能夠成型會(huì)有一定難度，這對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是極為不利的；洞身成型之后的頂拱很容易就會(huì)有掉塊現(xiàn)象發(fā)生，并且眼層面坍塌。按照巖層的實(shí)際情況來看，應(yīng)用鍥形掏槽施工與爆破參數(shù)相結(jié)合的方式，同時(shí)制定合理的支護(hù)方案，有助于工程收到良好效果，這就保證了頂拱緩傾角薄層結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步穩(wěn)定，與施工人員安全。

TU74

A

1671-3818（2016）09-0085-02

關(guān)新宏（1976-），男，黑龍江海林人，高級(jí)工程師，研究方向：建筑施工技術(shù)管理。