抽水蓄能電站地下廠房巖錨梁開挖施工方案

****抽水蓄能電站位于xx省xx縣xx鎮(zhèn)和xx鄉(xiāng)境內(nèi)的鴨綠江支流***下游河段上，是目前東北地區(qū)第一個(gè)在建的純抽水蓄能電站，距丹東市約64km，距長甸鎮(zhèn)約27.8km。電站為I等工程，工程規(guī)模為大（1）型，地下廠房系統(tǒng)及輸水系統(tǒng)為1級建筑物。電站裝機(jī)1200Mw，單機(jī)容量為300MW，共4臺機(jī)組。主副廠房洞室開挖尺寸為165.8×22.7×54.1m（長×寬×高）。電站建成后將在東北電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)峰、填谷、調(diào)頻和事故備用。廠房地段主要由較完整、新鮮、堅(jiān)硬的混合花崗巖組成，上覆巖體深厚。該地段地下水位雖高出洞頂拱約150～250m，但巖石透水性微弱，僅局部見有地下水滲涌。地下廠房地段多以Ⅱ類圍巖為主，約占80%，Ⅲ類圍巖約占20%，巖石穩(wěn)定條件較好。根據(jù)一、二層開挖揭露的地質(zhì)資料分析，廠房上游壁樁號0-35m～0-5m巖錨吊車梁處將遇斷層fj34、fc2、fc3，另外上游壁樁號0+80m～0+100m將遇巖脈δπ3、δπ10，下游壁樁號0-8m～0-38m有fj34、fc2、fc3和fc15等斷層切割。廠址地應(yīng)力值不高，一般屬中等，且最大水平主應(yīng)力與主要洞室軸線近于平行。最大水平主應(yīng)力方向與廠軸線近平行，對洞室圍巖穩(wěn)定較為有利。地下廠房共計(jì)分九層開挖，其中廠房III層(▽24.0~▽19.5；層高5.5m）為廠房巖錨梁開挖層，巖錨梁巖臺高程(▽22.60~▽21.70），為確保巖臺成型良好和圍巖穩(wěn)定。結(jié)合蒲石河電站廠房的自身特點(diǎn)，巖臺開挖采用YT-28型手風(fēng)鉆造孔，垂直孔和斜孔同時(shí)起爆方法施工。施工程序的合理選擇是確保巖臺是否良好成型關(guān)鍵，本設(shè)計(jì)將巖錨梁開挖分七道工序進(jìn)行施工，詳細(xì)程序如圖1所示：巖錨梁開挖程序圖圖1保護(hù)層開挖下拐點(diǎn)以下支護(hù)下拐點(diǎn)以下支護(hù)上拐點(diǎn)以上垂直孔造孔施工方案的合理選擇是保證巖臺是否良好成型關(guān)鍵，施工方案的合理選擇是保證巖臺是否良好成型關(guān)鍵，根據(jù)索風(fēng)營、萬家寨、宜興等地下廠房巖臺開挖施工經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)圖紙，廠房Ⅱ?qū)娱_挖底板高程為▽25.00m，至巖錨梁上拐點(diǎn)為2.5m，下拐點(diǎn)以下開挖高度為2.2m，保護(hù)層寬度為3m。開挖分層見圖2所示：巖錨梁開挖分層示意圖圖2③④⑤③④⑤雙光面爆破斜孔造孔中部梯段拉槽拉槽預(yù)裂結(jié)合手風(fēng)鉆設(shè)備性能特點(diǎn)和施工經(jīng)驗(yàn)，手風(fēng)鉆鉆設(shè)3m的垂直孔，孔底平均偏差在13cm。因此在方案選擇上，鉆孔孔深選擇小于3m，Ⅱ1高程為▽22.50m~▽19.50m，孔深3m，距下拐點(diǎn)高程80cm，以此確保鉆孔的精度和下拐點(diǎn)開挖平整度。①序孔選擇2.5m，主要考慮鉆孔孔向的偏差。②序孔空深2.6m，選擇主要考慮為⑤序孔做準(zhǔn)備，人工持手風(fēng)鉆的最佳高度。雙光面爆破斜孔造孔中部梯段拉槽拉槽預(yù)裂①序光爆孔由于為臨時(shí)建基面故按50cm孔距，超挖10cm放線布孔，以保證Ⅱ區(qū)垂直孔開孔和鉆孔角度②序開挖時(shí)按不超不欠控制（即距邊墻開挖設(shè)計(jì)面150cm③序垂直光爆孔造孔按孔底向巖壁內(nèi)側(cè)超挖5cm控制，以保證Ⅲ-2區(qū)垂直孔開孔和鉆孔角度；④序巖臺垂直光爆孔造孔時(shí)上拐點(diǎn)按向巖壁內(nèi)側(cè)超挖5cm并向下超挖5cm控制，⑤孔造孔時(shí)按向巖壁外側(cè)欠挖5cm控制并向巖壁超挖5cm控制。為了控制好巖臺開挖規(guī)格質(zhì)量，減少爆破振動對巖錨梁圍巖的破壞，針對斜巖臺上梯形體進(jìn)行專項(xiàng)爆破試驗(yàn)，以取得較好的爆破經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。選擇在Ⅲ層中部梯段拉槽完成后預(yù)留的保護(hù)層臨時(shí)邊墻上（與設(shè)計(jì)巖臺同高程）進(jìn)行模型試驗(yàn)，對巖錨梁巖臺開挖的全套工序進(jìn)行了全面仿真試驗(yàn)。按試驗(yàn)大綱要求，組織了實(shí)施了二次系統(tǒng)試驗(yàn)，通過預(yù)裂爆破拉槽開挖、梯段爆破、雙光面爆破、質(zhì)點(diǎn)震動等試驗(yàn)。調(diào)整鉆爆參數(shù)收集了大量數(shù)據(jù)，經(jīng)過科學(xué)分析、對比試驗(yàn)結(jié)果，得出以下試驗(yàn)成果。a.將巖錨梁巖臺開挖分4序進(jìn)行開挖的方法合理；b.造孔質(zhì)量中孔深及孔向?qū)﹂_挖輪廓面成形影響最大，斜面孔、垂直孔均需采用全長樣架導(dǎo)向定位，孔深采用定長鉆桿及限位橫桿控制；c.下拐點(diǎn)按欠挖5cm控制能保證下拐點(diǎn)開挖質(zhì)量，4序施工預(yù)留70~80cm保護(hù)層一次光爆能滿足巖錨梁成形質(zhì)量；d.巖錨梁開挖采取預(yù)加固措施效果明顯。爆破設(shè)計(jì)主要依據(jù)巖石的類別選定爆破參數(shù)，通過爆破試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，試驗(yàn)結(jié)束后，設(shè)計(jì)如下表所示：光面爆破技術(shù)參數(shù)表1-1序孔深孔徑孔距藥卷直徑線裝藥密度底部裝藥間隔裝藥總裝藥量堵塞長度裝藥量裝藥長度裝藥量裝藥長度㎝㎜㎝㎜g/mg㎝g㎝㎏㎝①250422750.375②200420.2③420.1④420.15⑤420.175保護(hù)層崩落爆破技術(shù)參數(shù)表1-2項(xiàng)目序號孔深孔徑孔距藥卷直徑線裝藥密度底部裝藥柱狀裝藥總裝藥量堵塞長度裝藥量裝藥長度裝藥量裝藥長度㎝㎜㎝㎜㎏/m㎏㎝㎏㎝㎏㎝125042900.40.40.61220042900.40.3400.50.8Ⅲ層根據(jù)開挖高度為5.5m，拉槽邊線采取預(yù)裂爆破，采取此預(yù)裂方案主要是對預(yù)留的保護(hù)層及巖臺區(qū)的振動破壞起到隔斷和消弱作用，減小爆破松動圈的范圍，對巖臺開挖前的線裝藥密度為400g/m。Ⅲ層拉槽區(qū)梯段爆破采用液壓鉆造孔，炮孔參數(shù)：孔直徑φ76mm，排間距200cm×200cm，梅花型布孔，乳化炸藥藥卷直徑φ60mm，堵塞長度為2.5m，采用非電毫秒雷管“V”型起爆網(wǎng)絡(luò)。中部拉槽完成后在預(yù)留的3m寬巖臺保護(hù)層上進(jìn)行巖臺上直墻垂直造孔施工，造孔采用YT-28手風(fēng)鉆，按30cm的間距局部地質(zhì)條件差的部位孔位適當(dāng)加密，造孔采用自制腳手架鋼管樣架強(qiáng)制定位技術(shù)，并在鋼管中間采用夾片對中固定措施，同時(shí)為了消除造孔過程中人為因素，在樣架上部設(shè)置水平控制橫桿，并采用同長度鉆桿，鉆機(jī)鉆到控制橫桿位置及無法下鉆，以確?？椎赘叱瘫３忠恢??？自旌煤罅⒓唇M織進(jìn)行驗(yàn)孔，孔深合格后才進(jìn)行臨時(shí)孔口保護(hù)堵塞。巖錨梁保護(hù)層開挖是巖臺成型好壞的關(guān)鍵所在，根據(jù)其他工程巖臺預(yù)留保護(hù)層的寬度及所用鉆機(jī)的性能及操作空間距離，結(jié)合地下廠房地質(zhì)情況，將保護(hù)層寬度擬定為3m，保護(hù)層高度同中部拉槽高度為5.5m。根據(jù)手風(fēng)鉆的性能，為避免造成巖臺下拐點(diǎn)以下徑向偏差較大，故將保護(hù)層分成二層進(jìn)行光爆開挖，分層高度分別為2.5m、3.0m。保護(hù)層開挖內(nèi)側(cè)均采取垂直光面爆破，主爆孔也采用垂直造孔，這樣有利于施工方便、減小對預(yù)留巖臺的保護(hù)及確保開挖質(zhì)量。結(jié)合以往巖臺開挖經(jīng)驗(yàn)，考慮到廠房內(nèi)節(jié)理、裂隙較發(fā)育，②序開挖完成后，在下拐點(diǎn)以下直墻除了先進(jìn)行加強(qiáng)錨桿支護(hù)，采取此支護(hù)措施對防止巖臺區(qū)裂隙的進(jìn)一步張開提供有力保障。以上幾道工序都是為了巖臺最終成型，巖臺上下直墻完成支護(hù)加固處理后，即可進(jìn)行最后一道巖臺斜面造孔施工。梯形巖臺開挖主要包括放線定位、搭架鉆孔、裝藥起爆等三個(gè)主要工序。a、定位放線采用全站儀進(jìn)行放線定位，由于巖面開挖后有起伏，斜面孔按設(shè)計(jì)延長線與巖面交點(diǎn)作為開孔點(diǎn)，且由于斜面孔手風(fēng)鉆開孔時(shí)容易往上滑，故采取了先垂直巖面采用手風(fēng)鉆預(yù)先開個(gè)5cm深的定位孔。b、搭設(shè)斜面樣架根據(jù)設(shè)計(jì)斜面角度，在下拐點(diǎn)以下的直墻面上搭設(shè)造孔樣架，樣架同樣采用鋼管和扣件組合而成，樣架的穩(wěn)定性主要靠斜撐和巖面上水平鋼管固定。為了控制準(zhǔn)確開孔，定位鋼管與巖面接觸位置加工成斜口，使鋼管能緊貼巖面；鋼管斜面角度通過測量定點(diǎn)拉線控制，為了確?？咨?，同樣在外側(cè)增加水平橫桿采取定長鉆桿，只要一到達(dá)設(shè)計(jì)孔深即無法鉆進(jìn)。c、裝藥起爆裝藥前