復(fù)雜地質(zhì)條件下地下廠房巖壁吊車梁開挖質(zhì)量控制措施

（河北豐寧抽水蓄能有限公司，河北省承德市 068350）

0 引言

巖壁吊車梁是地下廠房的關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量的好壞，將直接影響巖壁吊車梁的荷載受力情況，進(jìn)而影響橋機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)組結(jié)構(gòu)安全[1]。因此，必須引起高度關(guān)注巖壁吊車梁開挖質(zhì)量的控制。

1 工程概況

河北豐寧抽水蓄能電站位于河北省承德市豐寧滿族自治縣境內(nèi)，工程樞紐總體布置由上水庫、下水庫、水道系統(tǒng)、開關(guān)站和地下廠房系統(tǒng)組成。工程規(guī)劃裝機(jī)容量360萬kW，具有周調(diào)節(jié)性能，為一等工程，大（1）型規(guī)模。電站分兩期建設(shè)，一、二期工程裝機(jī)容量分別為1800MW，均安裝6臺單機(jī)容量300MW的立軸單級混流可逆式水泵水輪機(jī)，電站建成后，在京津唐電網(wǎng)系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用任務(wù)。

河北豐寧抽水蓄能電站地下廠房巖壁吊車梁布置在一、二期工程主機(jī)間及安裝場上下游側(cè)，長度為374m，其中一期工程長度為221.91m，二期工程長度為152.09m，最大寬度為1.65m，最大高度為2.53m，巖臺水平寬度僅為0.75m。巖壁吊車梁層（見圖1）為中粗?；◢弾r，出露有斷層及節(jié)理裂隙密集帶，屬于典型的陡傾角、小交角不利組合，地質(zhì)條件變化沒有規(guī)律，隨機(jī)不穩(wěn)定塊體較多，巖體開挖面揭露后，不利于巖壁吊車梁的開挖成型。

圖1 巖壁吊車梁層地質(zhì)照片F(xiàn)ig.1 The geological picture of rock-anchored crane beam

為確保巖壁吊車梁巖臺成型質(zhì)量，提高巖臺巖體完整性以及廠房邊墻圍巖的安全與穩(wěn)定，河北豐寧抽水蓄能有限公司（以下簡稱豐寧公司）采取了一系列技術(shù)和管理等創(chuàng)新舉措，確保了巖錨梁開挖成型質(zhì)量。

2 巖壁吊車梁開挖施工技術(shù)措施

（1）地質(zhì)超前預(yù)報。針對電站復(fù)雜的地質(zhì)條件，豐寧公司在地下廠房二層開挖時，要求設(shè)計院地質(zhì)工程師每天到地下廠房進(jìn)行檢查分析，對廠房第二層進(jìn)行地質(zhì)素描，利用地質(zhì)雷達(dá)對地下廠房巖壁吊車梁層進(jìn)行預(yù)報判斷，提前摸清巖壁吊車梁附近的地質(zhì)情況（見圖2），為后續(xù)工程施工提供相關(guān)技術(shù)支持。

圖2 巖壁吊車梁層地質(zhì)預(yù)報圖Fig.2 Geological forecast map of rock-anchored crane beam

（2）仿真開挖試驗。在地下廠房二層開挖施工時，在一、二期地下廠房上游側(cè)各選擇1～2段具有代表性的圍巖進(jìn)行預(yù)灌、預(yù)錨固和仿真爆破試驗，驗證灌漿效果和玻璃纖維錨桿的錨固效果，確定預(yù)灌、預(yù)錨參數(shù)和巖臺豎向孔、斜面孔的孔距和線裝藥密度等爆破參數(shù)，為后續(xù)巖壁吊車梁開挖奠定基礎(chǔ)。實驗結(jié)果表明，玻璃纖維錨桿錨固、預(yù)灌漿等技術(shù)措施對巖壁吊車梁巖臺成型具有良好的控制效果。

（3）優(yōu)選開挖方案。結(jié)合地下廠房巖壁吊車梁巖臺結(jié)構(gòu)特征和揭露的地質(zhì)條件，確定地下廠房三層分中部拉槽、保護(hù)層、巖臺三個區(qū)域開挖，為了減少巖錨梁在中部拉槽過程中的爆破影響，中部拉槽寬度按8m進(jìn)行，剩余兩側(cè)保護(hù)層（8.5m寬）分三次依次采取光爆剝離；巖臺一次爆破成型，同時控制其光爆孔間距，見圖3。

圖3 巖壁吊車梁開挖分區(qū)圖Fig.3 Partition diagram of rock-anchored crane beam

（4）巖臺保護(hù)層提前錨固。地下廠房巖壁吊車梁預(yù)錨及仿真開挖試驗完成后，通過巖壁吊車梁成型效果顯示，采取的巖壁吊車梁開挖技術(shù)方案和工藝措施是切實可行的。根據(jù)現(xiàn)場地下廠房揭露的復(fù)雜地質(zhì)條件，針對不同的裂隙組合和不利結(jié)構(gòu)面，采用四排玻璃纖維錨桿+隨機(jī)玻璃纖維錨桿的方式對巖臺進(jìn)行預(yù)錨，見圖4。

圖4 巖臺錨固圖Fig.4 Anchor diagram of protective layer

（5）對巖壁吊車梁巖臺下拐點(diǎn)和臨時邊墻加強(qiáng)支護(hù)。下拐點(diǎn)開挖前，對巖壁吊車梁下拐點(diǎn)增加一排帶墊板錨桿進(jìn)行鎖腳支護(hù)[2]。同時，下拐點(diǎn)以上巖臺臨時邊墻采用噴厚5cm的C30鋼纖維混凝土的方式進(jìn)行臨時支護(hù)，避免滑塌后巖臺面無法成型。在巖壁吊車梁基礎(chǔ)遇到斷層時，采取回填鋼筋混凝土+錨桿的措施進(jìn)行處理。

（6）光爆孔提前造孔。為降低中部拉槽及保護(hù)層爆破對巖臺拐點(diǎn)區(qū)域造成影響，提前對巖臺拐點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行應(yīng)力釋放，在對應(yīng)區(qū)域中部拉槽施工前，先將上下拐點(diǎn)對應(yīng)區(qū)域的結(jié)構(gòu)進(jìn)行光爆孔（巖壁吊車梁上拐點(diǎn)、下拐點(diǎn)對應(yīng)的豎直孔）提前造孔，并利用PVC管進(jìn)行插管保護(hù)，結(jié)果顯示光爆孔提前造孔對不良地質(zhì)帶的巖臺成型質(zhì)量有明顯提升作用[3]。

3 巖錨梁開挖質(zhì)量控制措施

（1）巖壁吊車梁上、下拐點(diǎn)及斜面孔搭設(shè)樣架，由測量人員對導(dǎo)向管逐孔校正，架子工及時進(jìn)行調(diào)整加固，確?？紫蚣皩?dǎo)向管頂高程精度。鉆工根據(jù)導(dǎo)向管頂高程及孔底高程確定鉆桿長度，截取鉆桿，保證光爆孔孔底在同一水平面上。造孔時，為提高孔向及爆破后的巖面平整度，采用在DN48樣架管內(nèi)增加DN32小套管，同時在開孔困難部位（如斜巖面），先鑿3～5cm開孔槽再進(jìn)行造孔，造孔過程中“三檢人員”進(jìn)行孔位、孔向、孔深的檢查，發(fā)現(xiàn)偏差時，及時糾偏，必要時重新造孔，保證造孔質(zhì)量[4]。

（2）在鉆孔完成后采用插PVC管的形式檢查孔深、孔向、孔斜、孔距，并對成孔進(jìn)行有效防護(hù)，盡量避免塌孔、堵孔等現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)自檢合格后，填寫鉆孔檢查驗收表，通知監(jiān)理工程師和業(yè)主人員進(jìn)行驗收，驗收合格后方可進(jìn)入下一道工序施工。

（3）裝藥爆破過程嚴(yán)格按照爆破設(shè)計進(jìn)行爆破孔間距控制、藥卷加工、裝藥、黃泥堵孔、閉合聯(lián)網(wǎng)、起爆等程序。保護(hù)層采用全光爆裝藥結(jié)構(gòu)，即主爆孔、光爆孔全部采用導(dǎo)爆索+PVC管綁扎間隔均勻裝藥，控制主爆孔裝藥量，減少爆破振動[3]。

4 巖壁吊車梁層開挖管理措施

（1）成立質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)小組和工作小組，明確主要職責(zé)、工作計劃及管理措施，確保巖壁吊車梁層開挖一次成型，并創(chuàng)建樣板工程。此外，豐寧公司結(jié)合地下廠房第一層揭露的復(fù)雜地質(zhì)條件，在第二層開挖時，超前謀劃巖壁吊車梁層開挖，籌劃開展仿真實驗[5]。

（2）嚴(yán)格審查地下廠房開挖施工方案。地下廠房開挖施工方案是施工質(zhì)量的重要影響因素[6]。施工方案經(jīng)施工單位后方技術(shù)負(fù)責(zé)人審核后，報送監(jiān)理中心，監(jiān)理中心組織召開業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理和施工單位參加的四方施工方案審查會，對施工方案進(jìn)行修改完善。

（3）開展專家咨詢，解決技術(shù)質(zhì)量難題。豐寧公司非常重視專家對工程建設(shè)的指導(dǎo)作用，組織成立了豐寧抽水蓄能電站內(nèi)部專家技術(shù)委員會，充分發(fā)揮了專家在豐寧抽水蓄能電站建設(shè)中的技術(shù)指導(dǎo)、咨詢和總結(jié)作用。此外，豐寧公司還邀請設(shè)計、施工單位后方專家和水電行業(yè)資深專家到工地進(jìn)行現(xiàn)場咨詢，解決了地下廠房巖壁吊車梁層開挖等施工中存在的諸多技術(shù)質(zhì)量難題，為豐寧抽水蓄能電站工程建設(shè)提供了寶貴的建議。

（4）嚴(yán)格過程管理措施，確保開挖施工質(zhì)量。巖壁吊車梁層開挖嚴(yán)格執(zhí)行“一炮一設(shè)計”原則，其爆破設(shè)計由施工單位總工、主管副總監(jiān)親自審核并嚴(yán)格按照爆破設(shè)計進(jìn)行施工，爆破孔驗收合格后方可裝藥爆破。爆破完成后，參建各方相關(guān)負(fù)責(zé)人及時到作業(yè)面進(jìn)行檢查，根據(jù)爆破效果進(jìn)行分析總結(jié)，不斷優(yōu)化爆破參數(shù)[3]。

5 結(jié)束語

豐寧抽水蓄能電站一、二期地下廠房巖壁吊車梁開挖施工，克服了地質(zhì)條件較差、巖臺開挖不易成型，質(zhì)量控制難度較大等困難，巖壁吊車梁開挖成型效果較好，見圖5。

圖5 巖壁吊車梁開挖效果圖Fig.5 Excavation rendering of rock-anchored crane beam

施工過程中增加預(yù)留保護(hù)層寬度、玻璃纖維錨桿超前支護(hù)、下拐點(diǎn)鎖腳支護(hù)及臨時邊墻噴混凝土封閉等措施，使成型巖臺斜面開挖半孔率達(dá)到93%以上，平均超挖控制在9cm左右，無欠挖，質(zhì)量評定達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。對于復(fù)雜地質(zhì)條件下巖壁吊車梁開挖技術(shù)和質(zhì)量管控積累了一些成功的經(jīng)驗，希望能對后續(xù)類似工程有借鑒意義。

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