中国水利水电第十一工程局有限公司 河南省三门峡市 472000
摘要 四川省甘孜州硕曲河古瓦水电站发电厂房为地下发电厂房，厂房吊车梁为岩锚梁。岩锚梁开挖是地下发电厂房重要工序，施工难度较大、质量要求较高。岩锚梁岩台开挖的成功与否直接决定地下厂房是否能够正常施工及运行。针对岩锚梁的特点及重要性，本文详细介绍古瓦水电站地下厂房岩锚梁岩台的施工过程和施工方法，对类似工程施工具有较好的借鉴作用。
关键词 地下厂房 岩锚梁 岩台开挖 施工技术
1、工程概况
古瓦水电站地下厂房从右至左依次布置安装间、主机间和副厂房，总长度80.14m。主机间长47.30m，宽18.10m，高43.12m，安装间长19.80m，宽18.10m，高31.33m。副厂房位于主机间左侧，长13.00m，宽18.10m，高13.90m。主厂房第二层（▽3103.33～▽3095.33）为岩锚梁施工层，该层包括了厂房开挖的最重要部位—岩锚梁。岩锚梁在厂房上下游各布置一根，长67.12m、宽2.0m、高2.8m，C30混凝土；岩台高1.58m、宽0.9m、与水平倾角60°。
2、工程地质条件
地下厂房围岩由印支期斑状黑云母花岗岩（）组成，水平埋深约105～200m，垂直埋深约110～220m。地下厂房系统中无断层通过，围岩主要呈微风化，岩石风化主要以裂面锈染为特征，局部岩石顺裂隙呈强风化，重锈，规模较小，厚度5～40cm。主要发育三组裂隙：①N25～60ºW/SW∠45～65º，②N30～65ºW/NE∠65～85º，③缓倾角裂隙，走向变化大，主要倾向NW，倾角主要为10～35º。三组优势裂隙平均间距较大，局部地下水沿裂隙滴状或股状渗出，岩体较完整，主要为块状、次块状结构，围岩主要为Ⅲ类和Ⅳ类。
地下厂房洞室纵向边墙与第①、②组优势裂隙之间的夹角为35～40º，横向边墙与优势裂隙之间的夹角为50～55º左右，裂隙为中等倾角～陡倾角，总体相对稳定，局部稳定性较差。
3、施工过程中的关键技术
岩锚梁岩台开挖工艺流程如下图：
岩锚梁岩台开挖工艺流程图
3.1中间区域预裂拉槽
岩锚梁施工层（▽3103.33～▽3095.33）开挖，为减小爆破震动对岩锚梁影响，在梯段爆破与保护层开挖的分界线采用深孔预裂爆破，预裂采用100B风动潜孔钻钻孔，两侧各留3.9m。预裂爆破孔孔距60cm，确保预裂爆破效果，为岩锚梁保护区的开挖提供良好的条件。
3.2保护层及岩台开挖
保护层及岩台共分4个区进行，①②③区为保护层开挖，从上至下依次进行，最后进行岩台区④区的开挖，岩台开挖分层分区见《主厂房岩锚梁开挖程序示意图》。
主厂房岩锚梁开挖程序示意图
为保证④区岩台开挖竖向光爆孔开孔位置的平整度，便于有效控制④区爆破孔孔深，①区保护层开挖时，底部设置水平光爆孔。
保护层及岩台爆破均采用YT-28手风钻钻孔，孔径42mm，设计边线采用光面控制爆破。岩台开挖钻孔前，要求测量紧密配合钻孔施工，对施工部位的超欠挖请扩进行详细检查，现场施工技术人员根据测量数据，安装设计的钻孔角度及预设的钻孔超深，确定开挖孔位，逐孔计算孔深，根据计算好的孔位及钻孔深度分别固定、搭设岩台竖直及斜向光爆孔的钻孔样架，样架搭设完成后，由测量人员复测，经验收合格后报请监理工程师最终验收，合格后方可进行钻孔作业施工。
（1）保护层①区爆破参数设计
①区（▽3103.33m～▽3100.83m）采用边墙打竖向光爆孔，层底打水平光爆孔的方法施工。主爆孔孔深2.5m，孔距1.0～1.5m，边墙竖直光爆孔孔深2.5m，孔距40cm，光爆孔初拟线装药密度90g/m，围岩破碎节理发育时可对爆破参数进行适当调整；水平光爆孔孔深3.90m，孔距60cm，初拟线装药密度90g/m，围岩破碎节理发育时可对爆破参数进行适当调整。光爆孔采用竖直孔及水平孔样架控制钻孔方向和孔斜，水平光爆孔钻孔时，保持孔位在同一高程线上。
（2）保护层②区爆破参数设计
②区（▽3100.83m～▽3197.83m）主爆孔孔深3.0m，孔距1.0～1.5m。光爆孔孔深3.0m，孔距40cm，光爆孔采用竖直孔样架控制钻孔方向和孔斜，光爆孔线装药密度90g/m。
（3）保护层③区爆破参数设计
③区（▽3100.83m～▽3197.83m）主爆孔孔深2.5m，孔距1.0～1.5m。光爆孔孔深2.5m，孔距28cm，光爆孔采用竖直孔样架控制钻孔方向和孔斜，线装药密度80g/m。
（4）④区岩台爆破参数设计
④区为岩台开挖，采用垂直岩台轴线方向，分别沿岩台斜面钻孔和岩台上、下直立墙面造垂直孔的小药量光面爆破的方法施工。竖向光爆孔孔深2.5m，孔距28cm，线装药密度初拟为80g/m；斜面光爆孔孔深1.81m，孔距28cm，线装药密度初拟为80g/m。为减少岩台开挖欠挖情况，竖向光爆孔可比岩台竖向设计边线向外移5cm，同样斜向光爆孔可比岩台斜向设计边线向下移5cm。为保证岩台爆破钻孔精度，有效控制岩台爆破开挖质量，岩台竖直和斜向光面爆破孔采用钢管搭设钻孔样架精确控制钻孔方向和孔斜，竖直孔孔底回填5cm柔性垫层，以防止对岩台上拐点造成破坏。
为保证④区岩台开挖时爆破参数的精确，在开挖保护区②区之前，在②区先做岩台开挖试验。试验段长15~20m，试验段要对比80g/m左右的不同线装药密度的爆破效果进行对比，选择爆破效果最好的线装药密度指导④区岩台的开挖。
3.3开挖质量控制措施
（1）测量放样
由熟练的测量人员专职负责岩锚梁开挖测量工作，采用红外线激光定位技术放样。造孔定位架搭设前，测量人员放出所有的周边开孔点和样架定点位置，并用红油漆标识。测量放样结束，测量人员向现场技术员交底。
测量放样要求精度误差≤5mm，保证岩台岩壁竖向光爆开孔点和斜面光爆开孔点在同一桩号上。
（2）钻孔样架的搭设
样架搭设采用Φ48mm钢管，岩台垂直光爆与岩台斜面光爆孔均要搭设定位样架，样架搭设具体要求如下：
1）样架钢管必须选用平直无变形的优质钢管，横杆的接长采用对接卡连接，横杆与立杆、样架采用十字扣连接，横杆、立杆与斜撑采用万向扣连接。
2）锚固杆、横撑杆、斜撑杆间距1.75m，锚固端25～30cm。
3）导向管靠基岩面侧切成45°坡口，并原则上紧贴基岩面，局部不能紧贴基岩面，要求垂直孔导向管距基岩面的距离不大于2cm，岩台斜面孔导向管距基岩面的距离不大于5cm。
4）钻孔样架定位立杆孔位偏差≤1cm，导向杆定位偏差≤1cm，角度偏差小于 1°，排架斜支撑间距≤2m。
（3）岩台下拐点加固措施
在岩锚梁保护层①②③开挖完成后，注意观察结构面的节理和裂隙的走向，对影响岩锚梁开挖质量的地质段进行如下处理：
1）采取在整个岩锚梁段下拐点以下10cm布置一排Φ25mm，L=1.7m（外露20cm），间距75cm的锁口锚杆、∠50*50*3mm热轧等边角钢（与锁口锚杆外露部分焊接）及下拐点以下100cm范围喷5cm厚C20砼进行联合加固。
岩台下拐点保护示意图
2）对岩面比较破碎的部位在开挖前进行灌浆和打树脂锚杆处理，以保证岩锚梁的开挖质量。
（4）钻孔角度的控制
岩台光爆孔采用导向钢管控制孔向、孔斜，以减小误差。开孔20cm对孔位、孔向进行第一次检查复核，开孔50cm对孔位、孔向进行第二次检查复核，开孔100cm对孔位、孔向进行第三次检查复核，及时纠正钻孔偏差，钻孔过程质检员旁站监督，并做好每孔的钻孔记录。
（5）钻孔深度控制
钻孔前，在竖向光爆孔孔位外侧，倾斜光爆孔孔位下方，紧邻孔口边缘固定一根通长角钢，角钢必须崭新、无弯曲，并保证水平放置，然后测出角钢边缘的高程，则：
竖向光爆孔孔深：Lc＝Hc-H
倾斜光爆孔孔深：Lc＝
其中：
H为岩壁梁上拐点高程3098.33m；
Hb为岩壁梁斜孔角钢高程；
Hc为岩壁梁竖直孔角钢高程；
孔深确定后，在钻杆上做出相应标记，当钻杆上标记达到角钢边缘时，即可停止钻孔。
钻孔深度可超深5cm，以确保上拐点无欠挖。深度检查采用以20米为一段的两端孔立上标志杆，在岩壁梁台上方、外方50～100cm处标记、拉线，然后量测的方法。孔偏浅则重新施钻，孔偏深则在孔底垫岩粉。
（6）欠挖处理
由于地质情况的不完全确定及施工过程中不可避免的存在偏差，可能造成局部点欠挖。欠挖处理在开挖完成后进行，欠挖处理采用人工和风镐配合进行处理施工。
（7）成型岩台保护
1）岩台成型后严禁在岩锚梁范围内喷射混凝土，其他区段喷射混凝土或锚杆注浆时，使用彩条布将岩台保护起来，防止岩台受到污染。
2）岩台附近出渣时，严禁机械设备撞击岩台。
3.4复杂地质段开挖施工方法
（1）遇断层、破碎带时，根据现场实际情况及监理工程师的指示采取预注浆方法固结围岩，并在已开挖部位布设加强锚杆支护。
（2）对地下水活动较严重地段，采取小导管预注浆或全封闭深孔固结止水注浆进行综合治理。
（3）加强施工安全监测，勤检查和巡视并及时分析监测成果和检查情况，掌握围岩应力应变情况，及时采取行之有效的支护。
4、施工难点及解决措施
（1）岩锚梁层中间区域拉槽开挖期间对岩台区域保护。
解决措施：岩锚梁层中间区域拉槽开挖容易对岩台区域的岩石造成拉裂，所以在梯段爆破与保护层开挖的分界线采用深孔预裂爆破，两侧预裂爆破孔与光爆面各留3.9m保护区，预裂爆破完成后再进行中间区域的爆破开挖，为岩锚梁保护区及岩台区的开挖提供良好的条件。
（2）岩台区光面爆破孔孔向、孔斜、孔深控制。
解决措施：岩台竖直和斜向光面爆破孔均采用钢管搭设钻孔样架精确控制钻孔方向和孔斜，在钻杆上做标记控制钻孔深度。
（3）斜向孔倾斜度较大，开孔时容易滑钻。
解决措施：斜向孔钻孔前在开孔位置使用风镐开凿一个深度约为5~10cm的小凹坑，斜向孔在凹坑内开钻，可以有效解决滑钻问题。
（4）最优线装药密度确定。
解决措施：在开挖保护区②区之前，在②区先做岩台开挖试验。试验段长15~20m，试验段要对不同线装药密度的爆破效果进行对比，选择爆破效果最好的线装药密度指导岩台的开挖。
（5）上下岩台开挖及保护。
解决措施：为保证上岩台一次成型、无欠挖，钻孔深度可超深5cm，超深部分在孔底垫岩粉保护。为保证下拐点不会被拉裂破坏，在整个岩锚梁段下拐点以下布置锁口锚杆和边角钢并在下拐点以下100cm范围C20砼进行联合加固；对下拐点岩面比较破碎的部位，在开挖前进行灌浆和打树脂锚杆处理，以保证岩开挖质量。
5、结语
四川省甘孜州硕曲河古瓦水电站地下厂房岩锚梁岩台开挖施工质量达到规范要求，得到业主、监理、设计单位的好评。有本工程岩锚梁开挖得到以下成果：
（1）岩锚梁层中间区域拉槽采用预裂爆破可以有效保护岩台区域围岩不会被拉裂。
（2）采用钢管搭设钻孔样架可以精确控制钻孔方向和孔斜，在钻杆上做标记能够有效控制钻孔深度。
（3）针对倾斜度较大的岩台，斜向孔钻孔前在开孔位置开凿小凹坑，在凹坑内开钻，可以有效解决滑钻问题。
（4）岩台开挖之前选择合适的位置做岩台爆破试验，选择最优的线装药密度指导岩台的开挖，可以提高岩台开挖成型质量。
（5）为保证上岩台一次成型，钻孔深度可超深5cm，超深部分在孔底垫柔性垫层保护。为保证下拐点不会被拉裂破坏，在岩锚梁段下拐点以下可增加锁口锚杆、树脂锚杆、边角钢、喷砼、灌浆、等措施进行加固，以保证岩开挖质量。
参考文献：
[1]《爆破安全规程》GB6722-2014。
[2]《水电水利工程岩壁梁施工规程》DL/T5198-2013。
[3] 《水利水电施工组织设计规范》SL303-2004；
[4]《水工建筑物地下开挖工程施工规范》SL378-2007；
[5]《水工混凝土施工规范》SL677-2014；
[6] 《水电水利工程施工测量规范》SL52-2015；
论文作者:高超
论文发表刊物:《防护工程》2018年16期
论文发表时间:2018/9/26
标签：钻孔论文; 厂房论文; 拐点论文; 保护层论文; 围岩论文; 裂隙论文; 密度论文; 《防护工程》2018年16期论文;