仙居抽水蓄能電站地下廠房巖錨梁開挖爆破施工

仵 海 強(qiáng)， 李 亞 東

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

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仙居抽水蓄能電站地下廠房巖錨梁開挖爆破施工

仵 海 強(qiáng)， 李 亞 東

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

結(jié)合浙江仙居抽水蓄能電站實(shí)際情況，地下廠房巖錨梁開挖通過多次爆破試驗(yàn)確定了最終的爆破參數(shù)，使巖臺超欠挖及半孔率得到了有效控制，取得了良好的爆破效果，可為今后類似圍巖的巖錨梁開挖提供施工經(jīng)驗(yàn)。

仙居抽水蓄能電站；巖錨梁開挖；爆破設(shè)計(jì)

1 工程概況

浙江仙居抽水蓄能電站地下廠房最大開挖尺寸為176 m×26.5 m×55 m(長×寬×高)，主副廠房(廠左0+021～廠右0+136.5)Ⅱ?qū)訛閹r錨梁層，開挖高度9.9 m(高程138.5～128.6 m)，巖臺高度為1.441 m，寬度為0.75 m，水平夾角為62.5°，巖臺拐角頂、底高程分別為131.6 m和133.041 m。

地下廠房巖錨梁區(qū)域圍巖主要為灰紫色含礫熔結(jié)凝灰?guī)r、灰綠色角礫凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂巖，局部有碎裂結(jié)構(gòu)霏細(xì)斑巖(vqπ-4)，但含礫熔結(jié)凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r巖體新鮮、堅(jiān)硬，塊狀結(jié)構(gòu)，完整～較完整。上游邊墻出露斷層f(48)和βμ-⑤巖脈，兩者交于右端墻。由于巖脈在平硐內(nèi)的性狀較差，與圍巖接觸面有擠壓現(xiàn)象，故該部位圍巖穩(wěn)定性差；出露F(49)斷層與下游邊墻呈小交角相交，受開挖卸荷影響可沿節(jié)理產(chǎn)生卸荷拉裂或形成片幫?？傊叵聫S房巖錨梁區(qū)域圍巖主要以Ⅱ、Ⅲ大類為主，局部存在不利組合結(jié)構(gòu)面，圍巖穩(wěn)定性好。

地下廠房巖錨梁區(qū)域開挖過程中可能會受到地質(zhì)缺陷影響，局部存在超欠挖、巖臺成型效果差等現(xiàn)象。為確保巖臺的成型效果，該工程主要針對分層分塊的設(shè)計(jì)、爆破試驗(yàn)及過程控制等方面進(jìn)行了分析研究，從而確定了相應(yīng)的控制措施，使爆破取得了良好的效果。

2 開挖分層與分塊設(shè)計(jì)

根據(jù)該工程第二層第1小層爆破震動檢測試驗(yàn)結(jié)果得知：爆破松動圈范圍在1 m左右；若第二層第1小層層高過大、距上拐點(diǎn)太近，將會影響上拐點(diǎn)垂直面的成型效果；若第二層第2小層層高過大或過小，都將不利于手風(fēng)鉆上斜孔的鉆孔作業(yè)。因此，地下廠房巖錨梁區(qū)分層分塊高度對于巖錨梁成型效果影響較大。綜合考慮各方面因素，最終確定了分層分塊開挖方案，具體參數(shù)如下：

巖錨梁層為主副廠房Ⅱ?qū)?高程138.5～128.6 m)，開挖高度為9.9 m，巖臺以上廠房開挖寬度為26.5 m，巖臺以下開挖寬度為25 m，巖臺寬度為75 cm，巖臺上下拐點(diǎn)垂直距離為1.441 m。主副廠房Ⅱ?qū)娱_挖分中部拉槽區(qū)、保護(hù)層區(qū)及巖錨梁區(qū)，共為兩層、十二個(gè)區(qū)域分段錯(cuò)距開挖，預(yù)留保護(hù)層厚度為3 m。主副廠房Ⅱ?qū)娱_挖分層分塊情況見圖1。

圖1 主副廠房Ⅱ?qū)娱_挖分層分塊圖

3 爆破設(shè)計(jì)

3.1 爆破試驗(yàn)參數(shù)的選擇

為了確保地下廠房巖錨梁的開挖質(zhì)量，在開挖前進(jìn)行了巖錨梁開挖模擬爆破試驗(yàn)，其目的是確定巖錨梁開挖合理的施工方法和合理的鉆爆參數(shù)，有效控制超欠挖及防止爆破裂縫的產(chǎn)生及爆破破壞。模擬爆破試驗(yàn)主要針對保護(hù)層和巖錨梁區(qū)的爆破參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，主要過程如下：

試驗(yàn)地點(diǎn)應(yīng)與巖錨梁部位地質(zhì)情況相同或相近，要具有較高的代表性；試驗(yàn)地點(diǎn)選在廠房第Ⅱ?qū)由嫌蝹?cè)高程138.5～133 m、廠左0+021.5～廠左0+035范圍內(nèi)。施工方法：保護(hù)層區(qū)采用手風(fēng)鉆垂直造孔；巖錨梁區(qū)垂直孔采用手風(fēng)鉆造孔，孔底距上拐點(diǎn)5 cm，光面爆破，鉆孔外偏角2°、超挖值≦15 cm；巖臺斜孔采用手風(fēng)鉆沿巖臺斜面自下向上造孔，孔底鉆至上拐點(diǎn)處，光面爆破。為了保證巖臺底部不產(chǎn)生欠挖，斜孔開孔位置法線方向低于設(shè)計(jì)開挖線5 cm(垂直方向低于設(shè)計(jì)開挖線11 cm)，起鉆角度為62.5°；垂直孔和斜孔采用樣架控制鉆孔方向且同時(shí)起爆。

3.1.1 保護(hù)層

保護(hù)層主要布置有主爆孔、輔助孔和光爆孔。按照初步擬定的兩種方案進(jìn)行試驗(yàn)，其參數(shù)見表1。

3.1.2 巖錨梁區(qū)

巖錨梁區(qū)主要布置有斜孔、垂直孔及輔助孔，按照初步擬定的兩種方案進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)見表2。

表1 保護(hù)層爆破參數(shù)匯總表

表2 巖錨梁區(qū)爆破參數(shù)匯總表

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 保護(hù)層

兩種方案的爆破效果基本上沒有太大的區(qū)別，對預(yù)留的巖錨梁區(qū)沒有造成破壞，巖錨梁區(qū)均保留完整。但方案一的不足之處是下拐點(diǎn)光爆面平整度稍差，相鄰光爆孔間有鼓包現(xiàn)象；另外，因廠房邊墻局部陡傾角節(jié)理發(fā)育，為防止意外爆破拉裂巖錨梁區(qū)的情況發(fā)生，意向選取方案二。保護(hù)層各炮孔布置情況見圖2。

保護(hù)層輔助孔單孔(孔深2 m、2.4 m)裝藥250 g、320 g，主爆孔單孔裝藥480 g、600 g，輔助孔及主爆孔裝φ32乳化炸藥，均連續(xù)裝藥；下拐點(diǎn)垂直面光爆孔每孔裝藥，線裝藥密度為80 g/m，光爆孔裝φ25乳化炸藥，均間隔裝藥。保護(hù)層光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)見圖3。

3.2.2 巖錨梁區(qū)

巖錨梁區(qū)直墻面和斜墻面爆破效果好，光爆面平整、殘孔率高、光爆孔孔口及孔壁沒有明顯的破壞。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，方案一試驗(yàn)段直墻面光爆孔共計(jì)45個(gè)，其中殘孔個(gè)數(shù)43個(gè)，殘孔率為95%，半孔率為88%；斜墻面光爆孔共計(jì)45個(gè)，其中殘孔個(gè)數(shù)為42個(gè)，殘孔率為93%，半孔率為88%。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)，無殘孔主要集中在裂隙發(fā)育部位。考慮到巖錨梁部位圍巖地質(zhì)情況，意向選取方案一。巖錨梁區(qū)各炮孔布置情況見圖4。

圖2 保護(hù)層各炮孔布置圖

圖3 保護(hù)層光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)圖

圖4 巖錨梁區(qū)各炮孔布置圖

巖錨梁區(qū)斜孔孔距為25 cm，線裝藥密度為50 g/m，每孔裝藥；垂直孔孔距為25 cm，線裝藥密度為62.5 g/m，每孔裝藥；輔助孔距垂直光爆孔40 cm，孔距80 cm，孔底距上拐點(diǎn)10 cm，單孔裝藥300 g。巖錨梁區(qū)均采用φ25乳化炸藥，間隔裝藥。巖錨梁區(qū)光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)見圖5。

因試驗(yàn)地點(diǎn)的選取和巖錨梁部位地質(zhì)情況相同或相近，故本試驗(yàn)段具有較高的代表性。在施工過程中按照以上參數(shù)進(jìn)行巖錨梁區(qū)的開挖施工，若遇到不良地質(zhì)段，則根據(jù)圍巖狀況及裂隙發(fā)育情況可做適當(dāng)調(diào)整。

3.3 施工過程中方案的調(diào)整

3.3.1 保護(hù)層

保護(hù)層爆破開挖過程中，前兩次循環(huán)按照試驗(yàn)結(jié)果得到的爆破參數(shù)進(jìn)行鉆孔、裝藥及爆破連線，但受橫跨廠房的不利結(jié)構(gòu)組合面影響，保護(hù)層爆破效果不是很理想，特別是第2小層光爆面存在超欠挖現(xiàn)象，對巖錨梁區(qū)的開挖厚度有一定影響。通過幾個(gè)循環(huán)的爆破，由分析可知造成保護(hù)層開挖厚度超欠挖的主要原因?yàn)楸Ｗo(hù)層主爆孔、輔助孔的炮孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)，為此，對其進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，使保護(hù)層開挖取得了良好效果，使巖錨梁區(qū)得到了有效保護(hù)。對光爆孔參數(shù)未做調(diào)整。調(diào)整后的保護(hù)層層高2 m，其主爆孔及輔助孔炮孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)見圖6。保護(hù)層層高2.4 m，其主爆孔及輔助孔炮孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)見圖7。保護(hù)層光爆孔參數(shù)不做調(diào)整，按照試驗(yàn)成果確定的參數(shù)施工。

圖5 巖錨梁區(qū)光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)圖

圖6 保護(hù)層層高2 m的主爆孔及輔助孔炮孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)圖

圖7 保護(hù)層層高2.4 m的主爆孔及輔助孔炮孔布置及裝藥結(jié)構(gòu)圖

3.3.2 巖錨梁區(qū)

根據(jù)垂直光爆孔的距離，對巖錨梁區(qū)輔助垂直孔裝藥參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。如若輔助孔距垂直光爆孔距離小于30 cm，則采用較小的裝藥量；如若距離大于30 cm、小于40 cm，則不裝藥；如若巖錨梁區(qū)的厚度小于25 cm，豎直光爆孔不裝藥，只裝一根導(dǎo)爆索，其余參數(shù)不變。通過采用上述方法進(jìn)行爆破參數(shù)調(diào)整，使得巖臺成型效果得到了有效控制，爆破殘孔率為92.6%，半孔率為88%，得到了業(yè)主、監(jiān)理的一致好評。

4 爆破效果

通過對爆破參數(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化調(diào)整及采取各項(xiàng)控制措施，使巖臺成型效果得到了有效控制。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)，巖臺斜面光爆孔與下直墻光爆孔能夠滿足孔對孔達(dá)成一條線的要求，兩孔間距均勻，孔位偏差不大于2 cm，兩孔之間巖面的平整度不大于5 cm，巖臺無欠挖，超挖平均值為4.5 cm，爆破殘孔率為92.6%，半孔率為88%。巖臺成型效果見圖8。

5 結(jié) 語

在該工程巖錨梁開挖過程中，通過爆破設(shè)計(jì)參數(shù)選擇、模擬試驗(yàn)參數(shù)復(fù)核，確定爆破參數(shù) ，結(jié)合地質(zhì)情況對已確定的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使巖臺的成型效果得到了有效控制，確保了巖錨梁開挖順利進(jìn)行，可為同類工程提供借鑒。

圖8 巖臺成型效果圖

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-04-23

TV7;TV554;TV52；TV542；TV743

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1001-2184(2017)03-0019-05

仵海強(qiáng)(1984-)，男，甘肅平?jīng)鋈?，?xiàng)目總工程師，工程師，學(xué)士，從事水電工程施工技術(shù)與質(zhì)量管理工作；

李亞東(1987-)，男，甘肅定西人,項(xiàng)目主任，工程師，學(xué)士，從事水電工程施工技術(shù)與質(zhì)量管理工作.