某水電站地下廠房施工期開挖檢測(cè)

余剛（中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都610072）

某水電站地下廠房施工期開挖檢測(cè)

余剛（中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都610072）

為了能夠有效掌握開挖邊坡和洞穴圍巖在施工中產(chǎn)生的各種變化以及受力情況，必須要對(duì)工程施工進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，這樣就能夠有效掌握施工中可能發(fā)生的安全隱患，對(duì)安全施工有著很好地指導(dǎo)作用。在水電站地下廠房工程施工中，保證施工中的安全措施最主要的就是檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)地下洞室是否安全，并且根據(jù)該檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)的結(jié)論調(diào)整保證施工安全的措施。本文從檢測(cè)原則、方法、控制措施等方面對(duì)水電站地下廠房施工期開挖檢測(cè)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探討。

地下廠房；開挖；檢測(cè)

1 引言

在水電站地下施工過程中，即使是同一個(gè)部位由于受到影響因素的不同其產(chǎn)生的情況都是不相同的，而且不同的施工方法和施工流程對(duì)周圍巖石產(chǎn)生的影響程度也有著很大的不同。因此在施工中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況，設(shè)定適宜的參數(shù)，重復(fù)認(rèn)識(shí)各個(gè)部位的特點(diǎn)，依據(jù)不同的條件，合理制定合適的的施工方法和流程。對(duì)水電站地下施工過程中進(jìn)行安全檢測(cè)對(duì)于整個(gè)施工過程中保障施工的安全性，有著很大的作用，所以對(duì)水電站地下廠房工程施工中進(jìn)行安全檢測(cè)是非常重要的。

2 施工期開挖檢測(cè)原則

2.1 一般項(xiàng)目檢測(cè)

（1）對(duì)圍巖收斂的觀測(cè)斷面的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置時(shí)，要根據(jù)施工前的設(shè)計(jì)和工程施工的相關(guān)規(guī)定以及施工地點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行確定，觀測(cè)斷面距離應(yīng)當(dāng)小于50m。倘若明顯的裂縫和變形出現(xiàn)在圍巖表面，需要增加觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)次數(shù)。

（2）按照施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的的應(yīng)力以及變形，支護(hù)錨桿的所需要的應(yīng)力大小，還有地下工程的出水點(diǎn)等相關(guān)項(xiàng)目的安全檢測(cè)。

2.2 專項(xiàng)項(xiàng)目檢測(cè)

（1）控制爆破的震動(dòng)要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。進(jìn)行爆破時(shí)，要對(duì)周圍巖石的松動(dòng)情況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行有效的整理和分析，最終所得的結(jié)果要符合監(jiān)測(cè)的要求。

（2）依據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試的分析結(jié)果對(duì)圍巖松動(dòng)圈測(cè)試進(jìn)行控制。

3 施工期開挖檢測(cè)方案

3.1 對(duì)廠房收斂變形點(diǎn)檢測(cè)

水電站地下廠房施工有很多特點(diǎn)，這些特點(diǎn)包括：結(jié)構(gòu)種類多、施工面積大、施工跨度大、干擾因素多等。在施工初期，對(duì)于地下圍巖的變形的檢測(cè)應(yīng)該使用收斂檢測(cè)這種方法，這種方法是最常見也最有效的，這種方法使用簡單結(jié)構(gòu)的儀器，儀器操作靈活，安裝所耗費(fèi)時(shí)間短，費(fèi)用較合理。

3.2 爆破振動(dòng)檢測(cè)

在進(jìn)行爆破震動(dòng)的檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該按照施工前期的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，每一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)一般要進(jìn)行3～5次的檢測(cè)，在檢測(cè)完成后填寫檢測(cè)報(bào)告的時(shí)候要對(duì)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行審查一般要求優(yōu)于15%。

公式V=K（Q1/3/R）是描述爆破點(diǎn)震動(dòng)的傳播速度以及轉(zhuǎn)播規(guī)律的，V是振動(dòng)速度，Q是炸藥的用量，R是觀測(cè)點(diǎn)到爆破點(diǎn)間的距離，K是有關(guān)系數(shù)，α是衰減的系數(shù)。該公式能夠在爆破震動(dòng)檢測(cè)中進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，通過對(duì)相關(guān)參數(shù)的更改能夠調(diào)整爆破的效果，以保證目標(biāo)單位的安全。

（1）測(cè)試方法

①首先完成單炮測(cè)試，測(cè)試次數(shù)大于三次，回歸分析得到的測(cè)試數(shù)據(jù)，從而獲得這一標(biāo)段巖體的K、α值。

②按照上述測(cè)試得出的K、α值，這樣就能根據(jù)保護(hù)目標(biāo)的安全需要，通過公式的計(jì)算得出使用爆破炸藥的藥量。

③對(duì)于保護(hù)的目標(biāo)單位周圍要設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這樣就能通過監(jiān)測(cè)點(diǎn)反饋的數(shù)據(jù)確定被保護(hù)的單位是否安全。

④在開挖過程中對(duì)于已經(jīng)進(jìn)行過爆破的地點(diǎn)作為下次爆破的源點(diǎn)，并記錄上一次爆破震動(dòng)傳播時(shí)的震動(dòng)傳播規(guī)律K、α值進(jìn)行測(cè)試，這樣就能有效保證以后爆破的安全性。

（2）測(cè)試儀器

IDTS2850型爆破振動(dòng)測(cè)試記錄儀；SD-1型垂直速度傳感器。

（3）測(cè)試點(diǎn)的布置。對(duì)于單炮實(shí)驗(yàn)的測(cè)試點(diǎn)在施工中有著特殊要求，布置該測(cè)試點(diǎn)的位置最好是在巖石的整體性比較好，高度相差不大的巖石上，并且一般情況下需要布置四個(gè)測(cè)試點(diǎn)，這樣對(duì)計(jì)算K、α值的時(shí)候能夠保證準(zhǔn)確性。對(duì)于防護(hù)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候，主要是在防護(hù)目標(biāo)和爆破點(diǎn)之間進(jìn)行布置就可以。

（4）測(cè)試過程。在事先選好的測(cè)試點(diǎn)上固定好傳感器，再將與傳感器相連的記錄儀等設(shè)備連接好進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄，等測(cè)試完畢后可以將相關(guān)的存儲(chǔ)設(shè)備拆下連接到電腦上就可以對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析了。

（5）結(jié)果的處理。①在最大藥量的情況下得出防護(hù)目標(biāo)的震動(dòng)速度。②利用最小二乘法，按照爆破地震波最大振動(dòng)速度衰減規(guī)律公式V=K（Q1/3/R）α，得出k和α的值。③根據(jù)上述計(jì)算最大單響許可的藥量。

4 施工期開挖控制措施

4.1 鉆孔質(zhì)量控制

在水電站廠房的施工中進(jìn)行鉆孔操作大多使用手風(fēng)鉆鉆孔技術(shù)，在開始工作前，首先確定開孔的角度，在進(jìn)行標(biāo)桿孔的鉆孔操作，這樣后面的孔位可以根據(jù)標(biāo)桿孔進(jìn)行確定，這樣能夠最大限度的保證孔位的精確和開孔角度的準(zhǔn)確。倘若開挖的時(shí)候，遇到邊墻周邊鉆孔，可以通過搭設(shè)鉆孔架的方式進(jìn)行鉆孔，鉆孔架的材料可以使用鋼管，這樣對(duì)于鉆桿能夠進(jìn)行良好的固定，在搭設(shè)鉆孔架的時(shí)候要注意留有一定的空間，避免鉆桿放置不到位導(dǎo)致成孔的精度達(dá)不到要求。在建設(shè)巖錨巖臺(tái)的時(shí)候，不僅需要搭設(shè)鉆孔架，對(duì)于輔助孔位也同樣需要搭設(shè)，這樣一來能夠更準(zhǔn)確把控孔的角度，在爆破的時(shí)候能將爆破產(chǎn)生的影響降到最低，巖臺(tái)的成型綠也能顯著提高。

4.2 爆破控制

爆破過程中對(duì)洞室周圍的巖體會(huì)產(chǎn)生很大的影響，為了減輕這種影響，在開挖前一定要進(jìn)行爆破試驗(yàn)。在地下廠房開挖中，需要進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，選定合理的鉆孔爆破參數(shù)和開挖技術(shù)。頂拱有斷面大的特點(diǎn)，這就對(duì)開挖過程有著很高的要求，需要進(jìn)行特殊的開挖手段，例如可以進(jìn)行分導(dǎo)洞的開挖手段，爆破的時(shí)候也要注意炸藥的用量，避免因藥量過大對(duì)巖體造成影響，致使頂拱不能成型。

拉槽部位需要按照預(yù)裂、主爆的順序，依照“多鉆孔、少裝藥”的原則。預(yù)裂孔的爆破需要采用間隔裝藥的方式，主爆孔采用連續(xù)裝藥的方式，并且要嚴(yán)格控制藥量。中部拉槽采用ROCD7液壓鉆造孔，兩側(cè)保護(hù)層開挖采用手風(fēng)鉆造垂直孔。對(duì)于圍巖，拉槽開挖梯段高度不超過5m，拉槽長度不超過15m。保護(hù)層開挖過程中，對(duì)于爆破的長度和高度一定要控制好，長度要求小于20m，高度小于3.5m。爆破過程中對(duì)于爆破點(diǎn)的震速有著嚴(yán)格的要求，達(dá)到一定震速以后才能保證開挖成型的質(zhì)量，所以圍巖爆破中最大單響藥量控制在一定范圍內(nèi)根據(jù)圍巖類別的不同，在開挖過程中對(duì)質(zhì)點(diǎn)振速一定要做好有效的監(jiān)測(cè)，認(rèn)真檢查圍巖松動(dòng)圈的情況，通過調(diào)整鉆孔和藥量，優(yōu)化爆破的設(shè)計(jì)，對(duì)于巖脈地段等脆弱地段應(yīng)該適當(dāng)?shù)臏p小藥量，縮小鉆孔之間的距離。

4.3 控制巖錨梁成形

進(jìn)行巖錨梁成型的時(shí)候，要按照順序?qū)ΡＷo(hù)層進(jìn)行開挖。在開挖前為了能夠得到合理的參數(shù)，一定要進(jìn)行爆破試驗(yàn)。當(dāng)對(duì)相關(guān)參數(shù)驗(yàn)收合格以后，就可以進(jìn)行鉆孔的保護(hù)措施，以便進(jìn)行下一步的爆破。通過試驗(yàn)選定垂直光爆孔以及巖臺(tái)斜面孔。為保證巖梁下拐點(diǎn)成形質(zhì)量，斜向孔鉆孔前在下拐點(diǎn)以下20cm處按間隔布設(shè)25mm、長3m的鎖口錨桿并將下部直立邊墻進(jìn)行噴鋼纖維混凝土封閉。斜向孔鉆孔孔徑42mm，鉆孔時(shí)利用鋼管搭設(shè)鉆孔平臺(tái)及鉆孔導(dǎo)向管安裝。在鉆桿中套入內(nèi)導(dǎo)管，能夠有效降低鉆桿和導(dǎo)管分離時(shí)的間隙，減小鉆孔的偏差，對(duì)于保證斜向孔的鉆孔角度的精準(zhǔn)度有著很好地效果。對(duì)于施工時(shí)造成圍巖的破碎，可以進(jìn)行灌漿操作以保證圍巖的整體性，對(duì)于巖臺(tái)的成型率有著很好地保障。

5 安全檢測(cè)指導(dǎo)

為了達(dá)到有效、及時(shí)地捕捉地下廠房圍巖應(yīng)力實(shí)際變化情況的目的，在施工過程中需要按照工程進(jìn)度，進(jìn)行孔鉆監(jiān)控和安裝儀器的工作。在開挖施工中，需要在每一天完成安全數(shù)據(jù)檢測(cè)、采集和分析工作。如果監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)產(chǎn)生了異常變化，要及時(shí)把消息反饋，發(fā)布安全監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)特別的變化情況需要召開相關(guān)會(huì)議，分析產(chǎn)生數(shù)據(jù)變化的原因，及時(shí)進(jìn)行應(yīng)急處理，比如加快支護(hù)進(jìn)度或加大支護(hù)力度等措施，有效控制使邊墻應(yīng)力應(yīng)變，同時(shí)還需要增加觀測(cè)頻率。在地下廠房開挖過程中，正在進(jìn)行的開挖工作會(huì)因?yàn)榘踩O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生突變而暫停，在暫停后需要立即對(duì)系統(tǒng)支護(hù)進(jìn)行跟進(jìn)，可以在局部增加、加強(qiáng)長錨桿支護(hù)。此外，地下廠房還要根據(jù)實(shí)際情況選擇增加預(yù)應(yīng)力錨桿、砂漿錨桿、隨機(jī)噴混凝土，選擇是否要對(duì)錨索、灌漿進(jìn)行加強(qiáng)。在地下廠房高邊墻開挖過程中，及時(shí)、加強(qiáng)支護(hù)，使變形的圍巖得到有效迅速的控制，避免塌方、掉塊的發(fā)生，加快施工工程的工作進(jìn)度，確保施工工程的質(zhì)量。

6 結(jié)束語

在地下廠房開挖施工過程中，合理的施工通道布置是施工的重點(diǎn)之一，對(duì)施工程序也要進(jìn)行合理的安排。運(yùn)用“平面多工序、立面多層次”的施工形式，能夠適當(dāng)加快施工的速度，保證施工工程的進(jìn)度。在地下廠房開挖過程中，需要以實(shí)際的施工通道布置情況為基本，不同的施工部位、不同的是施工結(jié)構(gòu)要制定、采用不同的開挖形式，保障工程的施工質(zhì)量。對(duì)巖壁梁的施工是地下主廠房施工的難點(diǎn)之一，因?yàn)閷?duì)開挖、錨桿、混凝土提出的質(zhì)量要求高，并且有復(fù)雜的工序。在施工過程中務(wù)必對(duì)施工進(jìn)行分部，對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，才能進(jìn)一步達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。在開挖各洞室的過程中，圍巖應(yīng)力和變形程度在不斷進(jìn)行變化，在施工過程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)開挖的實(shí)際情況和對(duì)變形的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)支護(hù)措施和參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

[1]謝長水，趙 瑞，古茜倩.大崗山水電站地下廠房開挖施工技術(shù)[J].人民長江，2012（22）：60～64.

[2]劉曉陽.水電站地下廠房開挖施工期安全監(jiān)測(cè)[J].應(yīng)用技術(shù)，2015（01）：115～116.

[3]任少銘，曾志全.小灣水電站地下廠房開挖技術(shù)[J].水力發(fā)電，2015（08）：43～45.

TV731.6

A

2095-2066（2016）22-0100-02

2016-7-15

余 剛（1980-），男，助理工程師，大專，主要從事地下廠房監(jiān)測(cè)工作。