張良平

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概況

柘溪水電站擴(kuò)建工程的主要任務(wù)是發(fā)電，擴(kuò)大裝機(jī)容量2×250MW。擴(kuò)建工程位于資水右岸原柘溪水電站樞紐范圍內(nèi)，我局項(xiàng)目部承擔(dān)了1#、2#、3#施工交通洞，進(jìn)場(chǎng)交通洞、閘門室交通洞和引水系統(tǒng)的施工任務(wù)。2#施工交通洞尺寸為7.7m×12m、引水隧洞洞徑12.50m。地質(zhì)情況較差，洞室穿越地層Ptbn2w2-23～Ptbn2w2-28-10，巖性為長石石英砂巖、細(xì)砂巖與帶狀砂質(zhì)板巖及燧石狀石英巖，堅(jiān)硬致密，巖層產(chǎn)狀，其走向與洞軸線夾角為30°～80°。洞線上大部分地段節(jié)理發(fā)育，主要是層面裂隙(含層間錯(cuò)動(dòng))與近似平行洞線的高傾角節(jié)理，以及洞頂?shù)木弮A角節(jié)理，層間錯(cuò)動(dòng)帶上盤的羽毛狀節(jié)理，發(fā)育密度大，將巖層切割成網(wǎng)狀，影響洞室圍巖的穩(wěn)定。隧洞埋深30m～125m，基巖強(qiáng)風(fēng)化帶下限深度10m～28m，弱風(fēng)化帶下限深度25m～68m。該工程2#、3#施工交通洞工期緊，是引水洞施工進(jìn)度控制的關(guān)鍵，同時(shí)擴(kuò)機(jī)工程施工部位距離老廠較近，必須控制爆破振速在要求范圍內(nèi)。引水洞全斷面襯砌開挖質(zhì)量要求高，是對(duì)施工單位施工質(zhì)量、安全及文明施工管理，以及施工技術(shù)應(yīng)用的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

2 地下工程需解決的問題

2.1 工期問題

柘溪水電站擴(kuò)機(jī)工程2#施工交通洞為引水隧洞下平段施工通道，為引水洞壓力鋼管段開挖和鋼管運(yùn)輸交通道，并作為地下廠房中下層開挖的施工通道。其施工進(jìn)度情況關(guān)系到整個(gè)擴(kuò)機(jī)工程工期能否按期實(shí)現(xiàn)。2#施工交通洞長度377m，洞斷面尺寸7.7m×12m，城門洞型，地質(zhì)情況差，洞口到0+200樁號(hào)以IV類圍巖為主，且?guī)r層走向近與洞軸線平行；3#施工洞斷面尺寸7.7m×6.5m，在2#施工洞0+169樁號(hào)處開洞，洞長283m，2#洞的施工進(jìn)度也直接影響3#洞的施工。因此，解決2#施工洞工期問題，是該項(xiàng)目施工的重中之重。

2.2 開挖質(zhì)量控制問題

保證地下工程施工質(zhì)量，尤其隧洞成型質(zhì)量是保證安全施工的措施之一，也是控制施工成本的具體體現(xiàn)。對(duì)于引水洞要求全斷面襯砌，充分體現(xiàn)質(zhì)量與效益的關(guān)系，控制好隧洞施工質(zhì)量也是企業(yè)實(shí)力和信譽(yù)的體現(xiàn)。柘溪擴(kuò)機(jī)工程引水洞結(jié)構(gòu)變化大，要控制好施工質(zhì)量是項(xiàng)目施工中一個(gè)重要的課題。

2.3 控制爆破問題

對(duì)于柘溪擴(kuò)機(jī)工程，需要控制爆破振速的部位有大壩、大壩灌漿帷幕、開關(guān)站、主變壓器等十幾個(gè)部位，本工程控制難度最大是7#引水洞爆破開挖對(duì)主變的振速控制，施工最短距離80m，控制爆破質(zhì)點(diǎn)振速0.5cm/s。為確保主變安全，必須采取合適的爆破開挖方法。

3 問題解決辦法

3.1 工期問題的解決辦法

(1)制定嚴(yán)密的工期計(jì)劃

根據(jù)2#施工洞的難度及施工重要性，結(jié)合隧洞結(jié)構(gòu)及施工特點(diǎn)。首先研究2#洞總體施工程序及施工方法。確定采用新奧法施工、上下半洞單頭掘進(jìn)施工程序，上半洞開挖到3#洞開口部位，立即進(jìn)行下臥為3#施工洞及時(shí)提供工作面；然后進(jìn)行2#施工洞后部分上半洞施工，2#施工洞上半洞貫通后；再進(jìn)行下臥全部提交引水洞和廠房交通工作面。只要2#施工洞上半洞貫通，引水洞和廠房就有辦法施工，并具備提前開工條件。

編制了趕工措施及制定嚴(yán)密的工期計(jì)劃，考慮了圍巖差的情況的處理辦法，也考慮圍巖好時(shí)加快進(jìn)度的措施，在資源配置上最大限度滿足。工期上明確了節(jié)點(diǎn)工期，尤其保證3#交通洞開洞時(shí)間、2#洞上半洞貫通時(shí)間。

采用P3編制計(jì)劃，計(jì)劃細(xì)化到每一茬炮的施工工序時(shí)間上，并作為進(jìn)度控制檢查和考核的依據(jù)。

(2)運(yùn)用軟巖快速施工技術(shù)解決Ⅴ、Ⅳ類圍巖段施工難題

我局在軟巖施工中積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，施工技術(shù)也相對(duì)成熟，關(guān)鍵在于施工技術(shù)運(yùn)用的合理性。

對(duì)于軟巖控制爆破，保證進(jìn)尺、保證開挖質(zhì)量、保證洞斷面的體型尺寸是最基本的要求，采取及時(shí)噴錨支護(hù)，既可加大施工安全保證系數(shù)，又可減少因不及時(shí)支護(hù)造成塌方影響施工進(jìn)度。噴錨支護(hù)的施工程序、施工方式及施工工序適時(shí)性是施工的關(guān)鍵。

通常采用鋼拱架或鋼格柵支護(hù)，在塌方段處理部位和無法進(jìn)行錨桿施工部位確實(shí)起到良好的效果，但施工工序較多，安裝操作不便，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，對(duì)于中型斷面的施工洞，施工最快也只能安裝3榀，達(dá)不到快速施工的要求。根據(jù)其他工程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于V、VI類圍巖采用鋼拱架強(qiáng)支護(hù)、短進(jìn)尺施工一般月進(jìn)尺在40m左右，如此進(jìn)展?jié)M足不了2#施工洞的進(jìn)度要求。在加強(qiáng)地質(zhì)勘查，詳盡掌握地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)支護(hù)原理，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)觀察，確定了相對(duì)簡便快捷的施工方式：在“短進(jìn)尺、弱爆破”基礎(chǔ)上，采用超前錨桿連接鋼筋拱網(wǎng)噴支護(hù)型式的加強(qiáng)支護(hù)方式。

對(duì)于軟巖段采用藥卷錨桿超前支護(hù)，超前錨桿長度一般為5m，間距1.0m～1.5m，根據(jù)具體巖層情況確定間距，向上傾角10°～15°，根據(jù)巖層情況調(diào)整傾角，保證錨桿穿過巖層，外部預(yù)留60cm～80cm與鋼筋拱焊連，開挖進(jìn)尺控制在1.5m以內(nèi)，保證超前錨桿充分發(fā)揮作用。第一茬炮后及時(shí)素噴一層混凝土，厚度在5cm左右，保證臨時(shí)的安全穩(wěn)定。由于柘溪地區(qū)的軟巖裂隙發(fā)育，巖層厚度在40cm以下，因此，被裂隙切割的塊度較小，即使第一次噴護(hù)后馬上打錨桿，仍然是不安全的，鉆機(jī)鉆孔的震動(dòng)會(huì)破壞第一層噴護(hù)并擾動(dòng)巖層造成掉塊和塌方。為了進(jìn)行第二層的網(wǎng)噴支護(hù)，采用電鉆打鋼釘錨，固定φ6鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)間距@10cm×10cm并按20cm間距在超前錨桿尾部焊連φ22鋼筋，該道工序完成，即進(jìn)行第二次的噴護(hù)，一般噴護(hù)厚度15cm～20cm。噴護(hù)完成達(dá)到70%強(qiáng)度，進(jìn)行該部位的頂拱錨桿支護(hù)。

通過噴護(hù)形成鋼筋混凝土拱，鋼筋混凝土與超前錨桿聯(lián)合支護(hù)，鋼筋拱對(duì)超前錨桿起到支座作用，最大限度發(fā)揮超前錨桿作用；再通過鋼筋網(wǎng)噴護(hù)和錨桿支護(hù)使軟弱結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，使原來的軟弱松動(dòng)變形體轉(zhuǎn)化為承載結(jié)構(gòu)體，步步為營向前推進(jìn)，既安全、經(jīng)濟(jì)，又保證進(jìn)度。

采用此方法基本上保證了一天一個(gè)循環(huán)，在通過2#施工洞0+40～0+100樁號(hào)軟弱地質(zhì)段時(shí)，采用此方法僅用了25d。

(3)工序控制辦法

為了保證工程進(jìn)度切實(shí)可控，編制工序時(shí)間控制表，便于檢查和發(fā)現(xiàn)工序中的施工問題，便于加強(qiáng)施工管理。主要控制工序?yàn)闇y(cè)量放線、鉆孔、裝藥連線、爆破、通風(fēng)散煙及支護(hù)。

(4)建立激勵(lì)機(jī)制

根據(jù)工期計(jì)劃實(shí)施獎(jiǎng)懲制度，并落實(shí)到位，充分調(diào)動(dòng)職工的積極性和發(fā)揮主觀能動(dòng)性，有力保證工期計(jì)劃的順利實(shí)施。

3.2 引水洞開挖質(zhì)量控制

對(duì)于引水洞主要指上半洞開挖質(zhì)量控制。上半洞開挖采用上中導(dǎo)洞，兩邊擴(kuò)挖的施工方式進(jìn)行。質(zhì)量控制的焦點(diǎn)通過光面爆破控制超欠挖，工程施工中按正?？刂瞥谇闆r多于欠挖，一般以控制超挖為主。

3.2.1 充分發(fā)揮測(cè)量對(duì)鉆爆的指導(dǎo)作用

引水洞的超欠挖控制要求非常的嚴(yán)格，根據(jù)合同要求超欠挖控制在5cm以內(nèi)，目前國內(nèi)施工技術(shù)水平很難達(dá)到，但通過嚴(yán)格控制可以控制在10cm以內(nèi)。

施工中發(fā)現(xiàn)，除做好爆破控制外，鉆孔的方向、傾向及鉆孔深度對(duì)開挖質(zhì)量起著直接影響作用，尤其周邊孔的控制至關(guān)重要。施工中由于靠眼力參照造孔，周邊孔控制具有很大的隨意性，往往憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)控制，造成施工質(zhì)量起伏不定。另外測(cè)量放點(diǎn)施放方向點(diǎn)太少，其控制指導(dǎo)意義不大，不能真正起到指導(dǎo)控制鉆爆的作用。因此，要充分發(fā)揮測(cè)量對(duì)鉆爆的指導(dǎo)作用，必須建立方向控制網(wǎng)點(diǎn)。

通常測(cè)量施放中心點(diǎn)后視點(diǎn)作鉆孔方向控制點(diǎn)，但存在控制點(diǎn)位太少，其他孔眼比照方向存在誤差太大的缺陷。如何建立方向控制網(wǎng)點(diǎn)，一直沒有一致的辦法。柘溪擴(kuò)機(jī)工程洞挖施工利用施工打鉆平臺(tái)及施工操作架作控制網(wǎng)點(diǎn)的施作點(diǎn)，利用操作平臺(tái)建立輔助光爆孔的方向點(diǎn)網(wǎng)，一般建立5個(gè)點(diǎn)滿足要求，其點(diǎn)位分布為頂拱部位一個(gè)點(diǎn)、頂拱兩側(cè)部位2個(gè)點(diǎn)、腰線部位2個(gè)點(diǎn)。施工時(shí)先打輔助光爆孔5個(gè)點(diǎn)，并插炮桿定位，周邊孔眼以此參照進(jìn)行造孔。采用此方法，能保證設(shè)計(jì)方向準(zhǔn)確，控制點(diǎn)可以相互參照，但要保證周邊光爆孔眼孔底位置精確落在輪廓線10cm范圍內(nèi)，仍需人的經(jīng)驗(yàn)控制。因此，周邊光爆孔造孔選用經(jīng)驗(yàn)豐富人員進(jìn)行施工，仍是控制造孔質(zhì)量的關(guān)鍵。

采用方向控制網(wǎng)點(diǎn)法控制鉆孔質(zhì)量，在直段和平段充分體現(xiàn)了其優(yōu)勢(shì)。在平直段借助水平尺，造孔質(zhì)量控制的更好，控制超挖在8cm以內(nèi)；對(duì)于彎段和下行洞，根據(jù)不同轉(zhuǎn)彎半徑和坡度比較，除地質(zhì)原因外，其線超挖尺寸控制在10cm左右。

3.2.2 光面爆破技術(shù)的運(yùn)用及施工控制實(shí)踐

光面爆破施工技術(shù)目前得到廣泛的運(yùn)用，施工技術(shù)相對(duì)比較成熟，但真正發(fā)揮光面技術(shù)的使用價(jià)值，必須在實(shí)踐中根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整參數(shù)，滿足開挖質(zhì)量控制要求，同時(shí)要加強(qiáng)施工控制，施工造孔，裝藥、連線及起爆網(wǎng)絡(luò)要滿足爆破設(shè)計(jì)要求。

柘溪地下洞室爆破設(shè)計(jì)和爆破施工是非常成功的，爆破設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同的地質(zhì)情況和施工質(zhì)量要求做了專門的較詳細(xì)的設(shè)計(jì)，施工中根據(jù)具體情況并做相應(yīng)調(diào)整。根據(jù)爆破效果觀察，施工操作對(duì)爆破效果的影響不容忽視，其直接影響爆破質(zhì)量。因此，在施工中通過加強(qiáng)過程控制管理，并從以下幾點(diǎn)加強(qiáng)控制檢查：

(1)造孔質(zhì)量檢查，重點(diǎn)檢查周邊孔孔斜度、深度、間距等參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求，不合格必須重新造孔。

(2)周邊孔采用竹片裝藥必須保證裝藥結(jié)構(gòu)的一致性，裝藥結(jié)構(gòu)必須滿足設(shè)計(jì)要求。

(3)輔助光爆孔保證不耦合系數(shù)在1.4～2之間，對(duì)周邊光爆孔的破壞小，有利保證周邊孔光爆效果。在該工程統(tǒng)一采用φ25藥卷。

(4)裝藥連線時(shí)，必須統(tǒng)一指揮，分工明確，加強(qiáng)檢查，杜絕出現(xiàn)分段混亂及連線錯(cuò)誤現(xiàn)象發(fā)生。

(5)對(duì)于存在洞內(nèi)施工堵塞普遍不及露天施工炮孔堵塞重視的問題，必須加強(qiáng)教育及監(jiān)督處罰力度。

(6)加強(qiáng)對(duì)底部孔眼造孔質(zhì)量的控制，尤其是上行洞底部鉆孔質(zhì)量控制。

(7)為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)爆破質(zhì)量的控制，要求現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員必須準(zhǔn)確填寫當(dāng)班爆破參數(shù)記錄表，便于跟蹤爆破效果和優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.3 爆破振速控制的解決辦法

3.3.1 振速控制參數(shù)的取得

爆破質(zhì)點(diǎn)振速控制應(yīng)用計(jì)算公式為：

v=k(Q1/3/R)a

式中：k——介質(zhì)系數(shù)；

Q——次爆破控制炸藥量，kg；

R——爆破中心與被保護(hù)物距離，m；

a——衰減系數(shù)；

v——質(zhì)點(diǎn)振速，cm/s。

長沙金鳳公司負(fù)責(zé)柘溪水電站爆破振動(dòng)的監(jiān)控，通過每次爆破的振速測(cè)定資料，并搜集相關(guān)資料進(jìn)行分析計(jì)算，取得k、a值，k取139、a取1.46。

爆破中心距離主變保護(hù)距離80m，質(zhì)點(diǎn)控制速度為0.5cm/s。

據(jù)此計(jì)算其控制最大單響藥量Q為4.9kg。

3.3.2 爆破及開挖方式試驗(yàn)

計(jì)算爆破控制單響藥量僅為計(jì)算值，在實(shí)際施工中由于受巖層變化，地下水及節(jié)理裂隙的影響，以及地形的變化影響，計(jì)算值往往有一些出入，必須進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證和復(fù)核。經(jīng)洞內(nèi)試驗(yàn)復(fù)核單響藥量不超過6kg仍然是安全的。

控制段巖石為Ⅱ、Ⅲ類圍巖，圍繞質(zhì)點(diǎn)振速控制，進(jìn)行了多種開挖方式試驗(yàn)，通過減少進(jìn)尺，多分段，先導(dǎo)小導(dǎo)洞幾種方式進(jìn)行試驗(yàn)和確定合理爆破參數(shù)。

3.3.3 解決實(shí)施過程

由于距離爆破控制點(diǎn)是一個(gè)漸進(jìn)的過程，在開挖施工中以質(zhì)點(diǎn)振速為核心，在原爆破設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上逐漸增加孔，增加控制爆破段位，最后增加30%孔數(shù)，所用分段為16個(gè)段位，超過此界限后效果就難以控制了。此時(shí)開始減少鉆孔進(jìn)尺，當(dāng)爆破進(jìn)尺低于1.2m，對(duì)全段面爆破效果極差，最后采取先導(dǎo)小導(dǎo)洞方式進(jìn)行，先爆破開80cm洞徑導(dǎo)洞，孔深2m，然后分段爆破擴(kuò)挖。

采用以上辦法進(jìn)行控制，由于孔數(shù)增加及分段數(shù)增加，施工控制難度相應(yīng)加大，若分段起爆時(shí)序控制不好，起不到振速控制效果，振速將大大地超過預(yù)計(jì)控制值，甚至造成老廠運(yùn)行安全事故，事故責(zé)任將非常重大。因此，對(duì)于爆破振速控制，在技術(shù)方案可行的基礎(chǔ)上，施工控制的重要環(huán)節(jié)是加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理。

4 結(jié)語

柘溪擴(kuò)機(jī)工程主要為地下工程，根據(jù)其突出的三個(gè)問題，采取具體的措施方法進(jìn)行了解決，充分體現(xiàn)了管理與技術(shù)優(yōu)化，施工技術(shù)合理應(yīng)用與工程進(jìn)度、施工質(zhì)量和成本控制的關(guān)系。

(1)施工技術(shù)是工程進(jìn)度保證的前提條件，施工管理是施工技術(shù)實(shí)施保證的手段。對(duì)于采用超前錨桿連鋼筋拱的網(wǎng)噴支護(hù)方案，結(jié)合短進(jìn)尺、弱爆破的施工方法，在柘溪項(xiàng)目得以成功的運(yùn)用，達(dá)到快速施工的目的。

(2)測(cè)量控制和爆破控制是光面爆破控制的兩大關(guān)鍵點(diǎn)，建立光爆孔方向控制網(wǎng)點(diǎn)，加密孔網(wǎng)控制密度，對(duì)爆破造孔質(zhì)量控制起到了加強(qiáng)作用，效果亦很明顯，值得推廣。對(duì)于光面爆破控制，主要是加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，現(xiàn)場(chǎng)管理越到位，施工質(zhì)量控制效果越好。

(3)質(zhì)點(diǎn)振速控制，關(guān)鍵在于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)確定施工方法。在可以進(jìn)行爆破施工的環(huán)境，采用縮短進(jìn)尺、增加孔數(shù)、增加雷管分段數(shù)、先導(dǎo)洞和擴(kuò)挖辦法等都是可行的，并要根據(jù)具體情況選擇實(shí)施。