水牛家電站地下廠房巖錨梁開挖綜述

李朝斌

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司三分局，四川郫縣 611730)

1 概述

鑒于巖錨吊車梁是利用一定數(shù)量的深孔錨桿和巖錨臺(tái)座把混凝土梁牢牢錨固在巖石上，由錨桿和鋼筋混凝土聯(lián)合構(gòu)成壁式受力結(jié)構(gòu)、梁體承受全部荷載及其自重，通過錨桿及巖壁臺(tái)座傳到巖體內(nèi)，充分利用圍巖的承載能力，將巖壁做成略微傾斜，形似牛腿，以傳達(dá)剪力，故對(duì)巖壁臺(tái)座開挖的成型質(zhì)量要求很高，需對(duì)巖壁進(jìn)行控制開挖，以保證巖壁面的開挖平整度和較好的成型，滿足圍巖的承載能力，為后期混凝土的澆筑創(chuàng)造有利的條件。

由于水牛家電站地下廠房巖錨梁開挖后廠房巖體加固工序多，巖錨梁部位(高程2 046～2 036 m)設(shè)置了固結(jié)灌漿孔1 400 m;系統(tǒng)錨桿504根，錨索123根;巖錨梁梁體錨桿A～E型，328根及各種監(jiān)測(cè)儀器(如:多點(diǎn)位移計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)、測(cè)縫計(jì)等)，且廠房不進(jìn)行裝修，從而給施工質(zhì)量提出了更高的要求。同時(shí)，各工序穿插，施工協(xié)調(diào)難度大，鑒于此，項(xiàng)目經(jīng)理、總工深入一線協(xié)調(diào)、指導(dǎo)解決施工中所出現(xiàn)的問題。

由于所設(shè)計(jì)的巖壁開挖輪廓復(fù)雜，為保證其成型，采取了以下措施:

(1)每次鉆孔前，測(cè)量放出開挖輪廓線及相應(yīng)的高程、拐點(diǎn)。

(2)精心鉆孔，極為細(xì)致地精心布置炮孔，標(biāo)志清楚，慎重穿鑿，將誤差嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi)，精雕細(xì)琢，將其當(dāng)成一件藝術(shù)品進(jìn)行加工。

(3)實(shí)行驗(yàn)孔制度:裝藥前對(duì)光爆孔的孔距、孔深、孔斜按要求驗(yàn)收，不符合標(biāo)準(zhǔn)要重新鉆孔，確保鉆孔質(zhì)量。

(4)登記制度:詳細(xì)登記每排孔的孔數(shù)、裝藥量、石質(zhì)變化等情況，作為分析研究爆破效果的依據(jù)。

(5)檢查爆破效果制度:爆破后檢查作業(yè)面的平整度、眼痕率、超欠挖等并進(jìn)行登記，作為分析研究的重要資料。

(6)技術(shù)分析制度:根據(jù)光爆孔的效果，分析研究成功的經(jīng)驗(yàn)及不足，調(diào)整爆破參數(shù)，制定下次作業(yè)的改進(jìn)措施。

(7)控制爆破藥量不僅是控制每孔的裝藥量，而且要嚴(yán)格控制單響藥量。光爆效果的好壞與炮孔的布置、炮孔深度、角度、藥量和裝藥結(jié)構(gòu)、起爆時(shí)差、孔距和抵抗線厚度等參數(shù)有關(guān)，藥量只是其中的一個(gè)因素，藥量過多，不但浪費(fèi)炸藥，還會(huì)帶來不良后果，破壞圍巖穩(wěn)定，造成超挖，使炮痕裂縫增加。

由于巖錨梁所處的巖體以Ⅲ類圍巖為主，同時(shí)也含有Ⅳ、Ⅴ類圍巖，巖體節(jié)理、層理裂隙發(fā)育，巖體極不均勻，故在控制爆破時(shí)不破壞保留的巖體，即不使其產(chǎn)生裂隙和原有裂隙張開、擴(kuò)展，使開挖輪廓線以內(nèi)的巖體不受擾動(dòng)和破壞，盡可能地保持圍巖自身強(qiáng)度，故針對(duì)每一部位的巖體根據(jù)其巖體情況采取相應(yīng)的鉆爆參數(shù);針對(duì)本工程的巖體情況，全部采取光面爆破。對(duì)于布孔參數(shù)，光爆孔為:a/w=0.6～0.8。式中:a為光爆孔孔距;w為光爆孔抵抗線。Ⅳ、Ⅴ類圍巖取小值，Ⅲ類圍巖取大值。

由于現(xiàn)場(chǎng)巖體軟硬不均(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖并存)，鉆孔間距、抵抗線亦各不相同，故每孔裝藥量依據(jù)前述的巖石及鉆孔情況做相應(yīng)調(diào)整，炮工在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行藥包的加工，按現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)藥量均勻地綁扎在竹片及導(dǎo)爆索上，每孔裝藥量幾乎精確到克?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員與一名炮工進(jìn)行炮孔驗(yàn)收(檢查孔深、孔距、抵抗線等，以便計(jì)算每孔裝藥量)，故光面爆破裝藥比平常非光爆孔裝藥多需4～5名炮工。該工程采用光爆措施后，增加光爆孔及導(dǎo)爆索約為6 000 m。

2 巖錨梁開挖

2.1 工程概述

巖錨梁樁號(hào)為廠橫0+00～廠橫0+43.82，即巖錨梁位于主機(jī)間和安裝間內(nèi)，副廠房?jī)?nèi)未設(shè)巖錨梁。巖錨梁位于地下廠房開挖分層中的第二層(高程2 046～2 043.98 m)中，第二層的開挖層高為2.02 m。第三層的開挖高度為5.98 m(高程2 043.98～2 038 m)。為了有效地保證巖錨梁的開挖質(zhì)量，將第二層、第三層的施工與巖錨梁的施工結(jié)合在一起安排。

(1)地下廠房的巖性為震旦系上統(tǒng)的變質(zhì)巖加板巖，巖石堅(jiān)硬，裂隙較發(fā)育，圍巖類別以Ⅲ類和Ⅳ類為主，局部可能有Ⅴ類圍巖。

地層巖性為Z27砂質(zhì)板巖夾片巖，板巖呈中厚層，片理發(fā)育，片巖層厚度不大，往往為擠壓帶。

(2)從已開挖的第一層地質(zhì)構(gòu)造可以看出，第二、三層的地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為層間擠壓帶、小斷層與多組裂縫間的相互切割。以擠壓帶、斷層帶諸強(qiáng)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的陡、緩組合形成一系列楔形的板片狀的塊體，且塊體較小，自穩(wěn)能力差，穩(wěn)定性脆弱，開挖的擾動(dòng)很容易導(dǎo)致中、緩裂面的深度松弛。

已開挖的第一層滲水量較大，由此分析，第二、第三層仍然有滲水。

2.2 風(fēng)、水、電布置

施工用的風(fēng)、水、電從原排風(fēng)洞和進(jìn)廠交通洞內(nèi)延長(zhǎng)即可滿足施工要求。

由于已開挖至高程2 038 m，位置較高，施工廢水和滲水通過自流到尾水調(diào)壓室，配兩臺(tái)水泵(QS25×32 －4，流量 7.5 m3/h，揚(yáng)程20 m)抽排至洞外。

2.3 開挖程序及方法

(1)總體開挖程序。

中間拉槽部分兩側(cè)及兩端邊墻預(yù)裂爆破→中間拉槽部分松動(dòng)爆破→巖錨梁保護(hù)層剝離→緩沖孔爆破→光面爆破→第三層邊墻預(yù)裂爆破。

(2)巖錨梁的施工程序。

保護(hù)層外層松動(dòng)爆破→緩沖孔爆破→光面爆破。采用微差間隔起爆。

(3)巖錨梁開挖分為三區(qū)，分別如下:

第Ⅰ區(qū)，保護(hù)層厚3 m，高程2 046～2 043.98 m;第Ⅱ區(qū)，保 護(hù) 層 厚 2.35 m，高 程2 043.98～2 038 m;該區(qū)分為兩層開挖，即 高 程2 043.98～2 040.98 m 為Ⅱ1區(qū)，高程2 040.98～2 038 m 為Ⅱ2區(qū);第Ⅲ區(qū)為巖錨臺(tái)的開挖，高程2 043.98～2 042.68 m。

2.4 巖錨梁施工方法及爆破參數(shù)

(1)第一區(qū)開挖采用水平鉆孔，即YT28手風(fēng)鉆鉆水平孔，豎直邊線和水平面布置光爆孔。爆破孔間距a=20 cm，抵抗線w=50 cm，采用隔孔裝藥和每孔均裝藥相結(jié)合的裝藥方式，線裝藥量q線=30～60 g/m;光爆孔前布置一排緩沖孔，間距 a=50 cm，w=70 cm，q線=120 g/m，緩沖孔外布置一排主爆孔，孔距a=80 cm，w=82 cm，炸藥單耗 q=0.3 kg/m3。

該區(qū)起爆順序?yàn)橹鞅住彌_孔→光爆孔。

(2)第Ⅱ區(qū)開挖分兩層進(jìn)行，分別對(duì)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖進(jìn)行爆破參數(shù)控制。

對(duì)于第一層Ⅱ1區(qū)(Ⅲ類圍巖)。該區(qū)采用YT28手風(fēng)鉆鉆垂直孔，沿開挖線布置一排光爆孔，孔距a=30 cm，抵抗線 w=50 cm，q線=40 g/m;光爆孔前布置一列緩沖孔，孔距a=85～100 cm，w=80 cm，線裝藥量 q線=150 g/m，起爆順序同前。對(duì)于第Ⅱ?qū)英?區(qū)域(Ⅲ類圍巖)，該區(qū)采用YT28手風(fēng)鉆水平打孔，沿垂直開挖邊線布置一列光爆孔，孔距a=40 cm，抵抗線w=50 cm，q線=40～70 g/m;光爆孔前布置一列緩沖孔，其孔距a=80 cm，抵抗線w=80 cm，q線=150 g/m。緩沖孔前布置一列主爆孔，間距a=100 cm，抵抗線 w=105 cm，炸藥單耗 q=0.25 ～0.35 kg/m3，起爆順序同前。

對(duì)于Ⅳ、Ⅴ類圍巖:光爆孔孔距a=30 cm，抵抗線w=50 cm，q線=40 g/m;主爆孔間距a=100 cm，抵抗線 w=100 cm，炸藥單耗 q=0.2 kg/m3。

(3)第Ⅲ區(qū)，巖錨梁斜面開挖。該區(qū)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布孔(采用搭鋼管斜架，斜架上放置鉆桿，以保證鉆孔 的斜角)。間距a=20 cm，q線=20～25 g/m。首先按2 m段進(jìn)行爆破試驗(yàn)，取得相應(yīng)的參數(shù);然后按5 m段長(zhǎng)進(jìn)行爆破開挖，單響藥量控制在4 kg以內(nèi)。

以上各區(qū)爆破均嚴(yán)格控制最大單響藥量，將光爆孔控制在4 kg以內(nèi)，以減少爆破振動(dòng)對(duì)圍巖的影響，確保開挖質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

3 光爆效果

除廠房上游(廠0+12～0+2)部位因巖體有一個(gè)與上游壁面斜交、走向與廠房縱向平行的裂隙(斷層)，爆后裂隙上部巖體掉落，產(chǎn)生局部超欠挖外，其余部分均取得較好的光爆效果。

(1)開挖壁面成型規(guī)整、光滑，達(dá)到設(shè)計(jì)輪廓線的要求，受力性能好，應(yīng)力分布均勻，有利于圍巖穩(wěn)定。

(2)對(duì)保留巖體的炮震擾動(dòng)范圍明顯減少，炮震裂縫少。

(3)Ⅲ類圍巖平均超挖量小于8 cm，最大超挖量小于10 cm。

(4)Ⅲ類圍巖局部欠挖量幾乎沒有。

(5)Ⅲ類圍巖炮孔痕保存率達(dá)85%以上。