武孟強(qiáng)　寧曉明　王　鵬

摘要：地下廠房巖臺(tái)開挖是地下廠房系統(tǒng)開挖的重點(diǎn)和難點(diǎn)，針對錦屏一級水電站地下廠房巖臺(tái)地應(yīng)力高、節(jié)理裂隙發(fā)育，f13、f14斷層穿過，巖臺(tái)開挖質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，在施工中，中部拉槽以及保護(hù)層開挖采取預(yù)裂超前，分區(qū)分層開挖的施工方法，釋放應(yīng)力；對巖臺(tái)保護(hù)層采用噴砼封閉、巖臺(tái)采用樹脂錨桿超前支護(hù)等措施，約束了巖體變形和控制了應(yīng)力釋放變形，巖臺(tái)開挖采用“直孔和斜孔光面爆破一次開挖”方法，減少了爆破對巖壁的擾動(dòng)影響，確保了開挖質(zhì)量。在施工工藝、施工組織方面都有所創(chuàng)新，以期為以后同類工程施工提供一定的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

關(guān)鍵詞：錦屏一級水電站；巖壁吊車梁；施工方法；質(zhì)量控制

中圖分類號：TU941文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1009-2374（2009）06-0178-03

一、工程概況

錦屏一級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從卡拉至河口河段水電規(guī)劃梯級開發(fā)的龍頭水庫，距河口358km，距西昌市直線距離約75km。電站裝機(jī)6臺(tái)，單機(jī)容量600MW，總裝機(jī)容量3600MW。

主廠房尺寸276.99m×28.90m（25.60m）×68.80m，巖壁吊車梁以上跨度為28.90m，以下跨度為25.60m。廠房Ⅲ層開挖的高程范圍為EL1661.75m～EL1654.53m，層高7.22m，巖臺(tái)傾角36°，斜面長2.81m。

二、廠房地質(zhì)情況

主廠房為高地應(yīng)力區(qū)，最大主應(yīng)力σ值達(dá)20～35.7MPa，其方向與洞軸線近于平行。開挖第Ⅲ層地層巖性主要為三疊系中上統(tǒng)雜谷腦組第二段的第2、3、4層大理巖。巖層產(chǎn)狀N30～70°E，NW∠25～40°，局部變化大。巖性為淺灰～灰色厚層狀大理巖、條紋狀大理巖與雜色厚層角礫狀大理巖，少量中薄層狀大理巖，局部夾綠片巖透鏡體。洞室圍巖以Ⅲ1類巖體為主，巖體總體上較完整，部分為Ⅲ2類，少量斷層及其影響帶和裂隙密集帶為Ⅳ、V類。其中主機(jī)段上、下游邊墻出露f14斷層，安裝間段出露f13斷層。上述斷層及上、下游邊墻發(fā)育幾組節(jié)理裂隙面相互切割構(gòu)成潛在不穩(wěn)定塊體。

三、巖臺(tái)開挖

巖臺(tái)開挖是地下廠房開挖中難度最大、質(zhì)量要求最高的部位，該部位開挖成型的好壞直接關(guān)系到今后廠房巖壁吊車梁的運(yùn)行安全。為保證施工質(zhì)量,開挖前需根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)認(rèn)真做好爆破方案的設(shè)計(jì)工作，并在現(xiàn)場做好生產(chǎn)性試驗(yàn)。通過試驗(yàn)獲取適宜的鉆爆參數(shù)（含開挖方式、布孔方式、線裝藥密度等），進(jìn)一步指導(dǎo)下一步巖臺(tái)的開挖工作，以期保證巖臺(tái)開挖質(zhì)量。

（一）生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)

廠房巖臺(tái)生產(chǎn)性試驗(yàn)之前，先進(jìn)行廠房Ⅲ層中部拉槽，中部拉槽寬度為15.75m，中部拉槽分二層四區(qū)開挖,第一層高度3.25m，第二層高度3.97m，剩余部分為上、下游巖臺(tái)的保護(hù)層（巖臺(tái)開挖分層分區(qū)見圖1），中部拉槽施工采用手風(fēng)鉆鉆爆，預(yù)裂超前的方式。為了保證預(yù)裂孔的孔向，采用搭設(shè)樣架進(jìn)行孔向控制，預(yù)裂爆破參數(shù)為：預(yù)裂孔孔距35cm，孔徑42mm，線裝藥密度為120~150g/m；緩沖孔孔距120cm,離預(yù)裂孔間距70 cm,主爆區(qū)的爆破孔孔距120cm、排距100cm。通過分層開挖的方式，逐步卸荷,使地應(yīng)力逐步釋放。生產(chǎn)性試驗(yàn)在廠縱0+115~廠縱0+125段拉槽后，形成的上、下游巖壁上進(jìn)行，完全模擬巖臺(tái)的幾何尺寸，爆破參數(shù)結(jié)合泄洪洞閘室?guī)r臺(tái)開挖的施工參數(shù)并根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件初擬爆破參數(shù)（詳見表1）。

從試驗(yàn)的結(jié)果來看方案二的光爆效果比較理想，方案一巖面平整度較差，因此選用方案二進(jìn)行巖臺(tái)的開挖。

（二）巖臺(tái)開挖施工方法

保護(hù)層同樣分二層四區(qū)開挖（見圖1）,然后進(jìn)行巖臺(tái)開挖的方法, 由于地應(yīng)力高并且節(jié)理裂隙比較發(fā)育,地質(zhì)巖層大多傾向水平，開挖后的保護(hù)層出現(xiàn)片幫掉塊、壓張裂隙或?qū)用婊瑒?dòng)的情況（見圖2）,在施工中采取如下措施:一是B線爆破方法由原來的光面爆破方法修改為預(yù)裂爆破；并且在開挖上部保護(hù)層的同時(shí),對巖臺(tái)垂直孔進(jìn)行造孔,并且插入Pvc管進(jìn)行保護(hù),避免在以后的施工中,出現(xiàn)卡鉆難以造孔以及層面滑動(dòng)造成裝藥困難,保證巖臺(tái)開挖質(zhì)量；二是在Ⅱ2-1、Ⅱ2-2開挖前，先對巖臺(tái)邊墻和斜面進(jìn)行超前錨桿支護(hù)，采用①、②Φ25樹脂錨桿（TKM-FS25樹脂錨桿）L=450cm@100cm對巖體預(yù)錨固，樹脂錨桿錨入巖臺(tái)內(nèi)，不得錨入保護(hù)層，以免在開挖保護(hù)層時(shí)，對巖臺(tái)巖體產(chǎn)生擾動(dòng)；三是對保護(hù)層施噴C25鋼纖維砼或C25砼進(jìn)行封閉；四是高地應(yīng)力段巖臺(tái)施工前需完成對穿錨索的施工，再進(jìn)行巖臺(tái)的開挖。通過以上四條措施，約束了巖臺(tái)變形以及控制巖體應(yīng)力釋放變形，減少高地應(yīng)力對巖臺(tái)開挖的影響，保證了巖臺(tái)的成形質(zhì)量。

下拐點(diǎn)的成型質(zhì)量對巖壁梁受力條件具有重大的影響，因此借鑒龍灘、溪洛渡的施工經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)錦屏高地應(yīng)力的特點(diǎn)，對巖臺(tái)下拐點(diǎn)保護(hù)采取了專門的保護(hù)措施：在巖臺(tái)開挖之前，一是在下拐點(diǎn)以下20cm處打③錨桿Φ32L=4.5mT=45KN的一排預(yù)應(yīng)力錨桿，并且采用Φ25鋼筋點(diǎn)焊在墊板上通長連接；二是對下拐點(diǎn)進(jìn)行噴C25鋼纖維5cm，C25砼10cm。從實(shí)際施工的效果來看，這兩條措施的采用，對巖臺(tái)下拐點(diǎn)的成形起到了非常好的作用。

（三）施工程序

巖臺(tái)開挖程序主要包括放線定位、搭架鉆孔、裝藥起爆等三個(gè)主要工序：

1．放線定位。采用全站儀測量儀器進(jìn)行放線定位，垂直孔在保護(hù)層開挖時(shí)一起造孔，放線時(shí)分別將巖臺(tái)垂直孔與斜面孔的孔位清楚標(biāo)示在基巖上，保證在同一樁號上，并在邊墻上每隔3m標(biāo)出高程。

2．搭架鉆孔。垂直孔造孔要用用1.5寸鋼管搭設(shè)三角形樣架（樣架高50cm），三角形樣架之間用1.5寸鋼管相連并加固樣架，斜面孔造孔首先要在下拐點(diǎn)以下按照技術(shù)措施進(jìn)行打孔和搭設(shè)樣架，斜面架之間用1.5寸鋼管相連并加固樣架，待測量校正后便成為造斜面孔的標(biāo)準(zhǔn)架（詳見圖3）。在鉆孔過程中，只要讓鉆桿緊貼標(biāo)準(zhǔn)架上就可以控制好造孔的角度；鉆孔的方向通過導(dǎo)向管來控制（包括垂直孔、斜孔的角度）。開始鉆孔前，必須對所有的施工排架的定位和穩(wěn)固性進(jìn)行檢查；開孔結(jié)束后應(yīng)對開孔位置進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查無誤后方能繼續(xù)鉆進(jìn)。

3．裝藥起爆。裝藥前必須對所有鉆孔按“平、直、齊”的要求進(jìn)行認(rèn)真檢查驗(yàn)收并作好鉆孔檢查記錄。為加快施工進(jìn)度，在洞內(nèi)按照設(shè)計(jì)參數(shù)采用竹片間隔綁藥，裝藥時(shí)則根據(jù)實(shí)際孔深進(jìn)行調(diào)整。自檢合格后，申報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，方可爆破。巖臺(tái)開挖鉆爆參數(shù)見表2。

四、施工質(zhì)量控制

巖臺(tái)開挖施工工序復(fù)雜，質(zhì)量要求高，為此成立質(zhì)量QC小組，制定專項(xiàng)質(zhì)量管理辦法，實(shí)行重獎(jiǎng)重罰，加強(qiáng)對巖臺(tái)的施工質(zhì)量控制，在每道工序施工過程中，班組初檢、作業(yè)隊(duì)復(fù)檢、質(zhì)量管理部終檢進(jìn)行旁站，技術(shù)部派專人對爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對施工全過程進(jìn)行檢查和指導(dǎo)，確保每道工序的質(zhì)量，重點(diǎn)對以下工序進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制：

1．測量放線的質(zhì)量控制。采用全站儀對設(shè)計(jì)邊線進(jìn)行施工測量放樣，放線時(shí)保證垂直孔與斜面孔在同一樁號上，并提供鉆孔測量放樣成果表。

2．樣架搭設(shè)的質(zhì)量控制。搭設(shè)樣架的鋼管要求順直，并且導(dǎo)向管嚴(yán)格按照測量放的點(diǎn)位進(jìn)行搭設(shè)，入孔深度由樣架橫桿到孔底距離和在鉆桿上作標(biāo)識(shí)進(jìn)行控制，保證垂直孔與斜面孔的孔底均落在同一平面上并滿足設(shè)計(jì)要求，樣架搭設(shè)牢固，搭設(shè)完后，測量檢查導(dǎo)向管上、下管口坐標(biāo)和限位桿高程及水平度是否滿足要求。驗(yàn)收合格后提供樣架測量檢測成果表。質(zhì)檢員對樣架是否按技術(shù)措施進(jìn)行搭設(shè)，加固是否牢靠等內(nèi)容進(jìn)行檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入造孔工序的施工。

3．造孔的質(zhì)量控制。開孔時(shí)，要緩慢操作鉆機(jī)，入孔后要立即進(jìn)行鉆孔點(diǎn)和孔向的校核，無誤后方能繼續(xù)鉆孔；利用樣架橫桿和錨桿的標(biāo)識(shí)進(jìn)行孔深控制，反復(fù)吹洗孔后完成造孔。二檢、三檢對每個(gè)孔進(jìn)行檢查，檢查合格后，監(jiān)理進(jìn)行抽查，主要檢查孔深、孔斜，檢查后對不符合要求的孔進(jìn)行如下處理：一是對孔深不足的孔進(jìn)行加深；二是對孔深超深的孔，查明超深原因后現(xiàn)場整改，并對超過標(biāo)準(zhǔn)孔深偏差的鉆孔采用速凝錨固劑封填超深部位，并重新掃孔；三是對角度偏差超過標(biāo)準(zhǔn)要求的鉆孔，采用水泥砂漿或速凝錨固劑封堵后重新造孔；四是卡鉆的孔，在鉆孔左側(cè)或右側(cè)偏移5cm另補(bǔ)打一個(gè)孔，再次造孔時(shí)打干鉆，控制鉆進(jìn)速度。

4．爆破質(zhì)量控制。裝藥前用高壓風(fēng)吹孔，對豎向光爆孔的孔深進(jìn)行復(fù)核檢查，有塌孔造成孔深不夠的進(jìn)行掃孔處理。要求作業(yè)隊(duì)嚴(yán)格按照經(jīng)過監(jiān)理批復(fù)的爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行裝藥，裝藥過程中，技術(shù)部、三檢人員必須進(jìn)行旁站，要求嚴(yán)格控制線裝藥密度，垂直光爆孔和輔助孔根據(jù)實(shí)際孔深進(jìn)行裝藥，但線裝藥密度不變，調(diào)整堵塞長度和裝藥長度。垂直光爆孔、輔助孔和斜面光爆孔不分段一次起爆，巖臺(tái)起爆段長不超過30 m，自檢合格后，申報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收合格后簽發(fā)準(zhǔn)爆證，后方可進(jìn)行爆破。

5．爆破效果檢查。開挖后根據(jù)爆破效果進(jìn)行檢查，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)分析，改進(jìn)鉆孔質(zhì)量，調(diào)整裝藥參數(shù)，持續(xù)改進(jìn)開挖質(zhì)量。巖臺(tái)開挖成形效果良好，殘孔率在99.0%以上，上游側(cè)平均超挖為5cm，下游側(cè)平均超挖為6.2 cm，平整度為6cm，達(dá)到了優(yōu)良質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，按照《水利水電工程巖壁梁施工規(guī)程（DL/T5198-2004）》評定規(guī)范進(jìn)行評定，開挖共評定32個(gè)單元，32個(gè)單元優(yōu)良，優(yōu)良率100%。

五、結(jié)語

錦屏一級水電站地下廠房巖臺(tái)的開挖，針對高地應(yīng)力、節(jié)理裂隙發(fā)育，f13、f14斷層穿過、巖性變化大的特點(diǎn)，采用了樹脂錨桿超前支護(hù)、對保護(hù)層噴砼進(jìn)行封閉等措施，確保了施工質(zhì)量，在施工工藝、施工組織等方面都有很大的突破，通過巖臺(tái)的開挖，筆者有兩點(diǎn)體會(huì):

1．根據(jù)錦屏一級水電站地下廠房巖臺(tái)開挖的經(jīng)驗(yàn)，在高地應(yīng)力條件下，要保證巖臺(tái)施工質(zhì)量，一是對中部拉槽和保護(hù)層的開挖采用分區(qū)分層的辦法逐步釋放應(yīng)力，避免出現(xiàn)應(yīng)力釋放過快產(chǎn)生巖爆；二是采取樹脂錨桿超前支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨桿以及優(yōu)先施工對穿錨索等工程措施，約束了巖臺(tái)變形以及控制巖體應(yīng)力釋放變形；三是垂直孔、斜面孔、輔助孔同時(shí)爆破，減少了對巖體的擾動(dòng)，確保了巖臺(tái)的施工質(zhì)量。

2．針對巖臺(tái)開挖爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度要求小于10cm/s，巖壁吊車梁巖壁要求爆后實(shí)測松動(dòng)范圍不大于20cm的要求，巖臺(tái)保護(hù)層及中部拉槽開挖采用兩道預(yù)裂縫，淺孔小藥量開挖預(yù)留保護(hù)層，減少爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度以及對巖臺(tái)巖體的擾動(dòng)，經(jīng)監(jiān)測廠房最大質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度為3.1cm/s，實(shí)測松動(dòng)范圍為15cm，說明開挖方法是合理的。

參考文獻(xiàn)

[1]水利水電工程巖壁梁施工規(guī)程（DL/T5198-2004）．

[2]中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院．四川省雅礱江錦屏一級水電站引水發(fā)電系統(tǒng)及泄洪洞工程開挖及錨噴支護(hù)施工技術(shù)要求．

作者簡介：武孟強(qiáng)（1977-），男，河南新鄉(xiāng)人，中國水利水電第十四工程局有限公司工程師；寧曉明(1981-），男，陜西澄縣人，中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司工程師；王鵬(1981-）, 男，湖北隨州人，中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司工程師，從事水利水電工程管理工作。