水电站地下厂房开挖支护关键技术研究

本文根据本工程地下厂房实际地质情况并借鉴了国内多家同类工程的经验,制定了厂房上部的开挖分层方案和二、三层边墙预裂方法,经过多次模拟开挖试验,确定了岩台的开挖施工方案、最佳炮孔布置和装药结构等爆破参数。通过室内试验和现场喷射大板试验,研究了钢纤维混凝土的主要

水电站地下厂房开挖支护关键技术研究

贾惠艳1，高红江2，彭小安3

1.辽宁工程技术大学资源与环境工程学院, 辽宁阜新 （123000）

2.辽宁工程技术大学土木建筑学院, 辽宁阜新（123000）

3.浙江省嘉善县水利局, (314100)

E-mail：

摘 要：本文根据本工程地下厂房实际地质情况并借鉴了国内多家同类工程的经验，制定了厂房上部的开挖分层方案和二、三层边墙预裂方法，经过多次模拟开挖试验，确定了岩台的开挖施工方案、最佳炮孔布置和装药结构等爆破参数。通过室内试验和现场喷射大板试验，研究了钢纤维混凝土的主要力学特性及工作性能，确定了适合支护要求和喷射施工要求的钢纤维混凝土配合比,并对喷射钢纤维混凝土施工的关键技术做了简要介绍。

关键词：开挖方案；炮孔布置；钢纤维砼配合比；喷射工艺 中图分类号：TV554 文献标识码：A

控制岩台超欠挖，做到一次成型，减少对保留岩体

的破坏和爆破的振动影响[3]。

1. 引言

随着对围岩自身承载能力认识的提高和地下开挖技术的发展，一般在水电站地下厂房工程中，吊车梁越来越多地采用岩壁式吊车梁，顶拱开挖面只进行锚喷支护不再有其他受力结构。岩壁式吊车梁按刚体平衡法设计，利用长锚杆把吊车梁的钢筋砼支座锚固在岩壁之上，无立柱，岩锚梁的全部荷载，通过锚杆及混凝土与岩壁接触面上的摩擦力传到岩体上，充分利用了围岩自稳承载能力[1][2]。因此在地下厂房岩壁梁施工中，岩台的开挖成了一个关键的控制环节。同时要保证顶拱喷射的混凝土与岩体粘结较好，采用钢纤维混凝土是目前最佳的先择，而确定合适的钢纤维掺量和混凝土的配合比以及合理的施工工艺也是顶拱喷射混凝土技护要解决的关键技术。本文就是针对一抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁岩台开挖和顶拱钢纤维混凝土喷射施工工艺两项关键技术的研究总结。

本抽水蓄能电站是一座日调节纯抽水蓄能电站，总装机容量1200MW。地下厂房位于左岸山体内，上覆岩层厚170 m左右，岩性单一均匀，为中∽细粒花岗岩，呈微风化——新鲜状，属Ⅱ类围岩。地下厂房长182.70 m，宽24.50 m，最大开挖高度57.25 m。喷钢维砼主要用于厂房和主变洞等大型洞室的支护。

图2 岩台爆破炮孔布置示意图

Fig .2 the sketch map of the layout of the bore hole

图1 地下厂房开挖分层方案示意图

Fig 1 the scheme sketch map of rockwall crane beam

excavation

2. 1开挖分层

地下厂房共分七层开挖，岩锚梁位于第二层中部，第二层开挖高程为EL81.5～EL73.2，岩锚梁底边距第三层顶面2.0 m。这个高度鲁布革电站为3

1

2. 开挖施工技术

岩锚梁开挖关键是确保岩锚梁壁座准确成型，

本文根据本工程地下厂房实际地质情况并借鉴了国内多家同类工程的经验,制定了厂房上部的开挖分层方案和二、三层边墙预裂方法,经过多次模拟开挖试验,确定了岩台的开挖施工方案、最佳炮孔布置和装药结构等爆破参数。通过室内试验和现场喷射大板试验,研究了钢纤维混凝土的主要

m，东风电站为4 m，实际施工证明，这个高度不方便岩锚梁施工，多臂钻造孔时，钻杆角度不易控制，给造孔、岩壁修整、锚杆施工以及吊车梁钢筋绑扎、立模、砼浇筑等都带来了诸多不便。广蓄电站把这个高度定为1 m，这个高度过小，在下层扩挖时，爆破飞石会伤到岩锚梁混凝土，同时下层开挖对岩锚梁的爆破振动也不易控制[4]。本电站把这一高度定为2m，是在总结国内其它几个电站经验的基础上，综合分析确定的。

面自下向上造斜孔，光面爆破，先爆斜孔，再爆垂直孔；

方案三：岩锚梁上部垂直面水平孔，光面爆破，岩锚梁部位侧墙垂直面垂直孔，岩台斜面自下向上造斜孔，光面爆破，岩台斜孔与岩锚梁部位侧墙垂直孔同时起爆。

同时根据前期爆破振动试验取得的地下厂房部位岩体的K、@ 值和一、二层开挖后揭露的边墙岩体的实际地质状况初拟了两种钻爆参数:

①孔距40 cm，线装药密度不大于150 g/m； ②孔距25 cm，隔孔装药，线装药密度不大于100 g/m。

通过实际模拟开挖效果分析，并根据开挖一次成型的要求，确定岩锚梁开挖采用第三种方案，钻爆参数为：水平孔和垂直孔孔距40 cm，线装药密度不大于150 g/m，岩台斜孔孔距25 cm，隔孔装药，线装药密度不大于100 g/m，同时空孔内采用导爆索辅助爆破，岩台斜孔与岩锚梁部位侧墙垂直孔同时起爆。

2. 2 二、三层边墙预裂爆破

国内岩锚梁施工多采用预留保护层，光面爆破。这种施工方法对边墙的超欠挖及平整度难以控制，对岩台斜面下拐点成型极为不利，岩台开挖时，下拐点多数会产生滑塌。

预裂爆破是保证开挖面成型及稳定的重要措施。经过科学论证，对第二、三层上下游边墙进行一次性预裂爆破。施工前，首先初拟了如下3组钻爆参数进行试验：

①孔径90 mm，孔距100 cm，线装药密度430 g/m；

②孔径90 mm，孔距100 cm，线装药密度530 g/m；

③孔径90 mm，孔距80 cm，线装药密度540 g/m。

根据试验情况，并利用水下电视及弹性波测试对预裂效果进行检测和分析，最终确定比较合理的钻爆参数为:孔径85~95 mm，孔距75~85 cm，线装药密度500～55 g/m,φ32 mm乳化药卷不偶合间隔装药。

[5]

2. 4 岩台斜孔钻孔方法和装药结构

岩台壁座角是岩锚梁重要的设计参数之一，如果偏差过大，将会引起岩锚梁结构尺寸的修改，所以对钻孔精度要求较高。为此，在造孔工时，利用钢管样架固定钻杆方向来控制钻孔方向。同时根据爆破试验成果分析，将岩台的钻孔倾角定为小于设计角度1~2°，并且低于设计高程5∽10 cm开孔，从而避免了两孔间因爆破漏斗作用存在的欠挖现象。

除了钻孔精度解，装药结构对爆破效果有着重要影响。光爆施工不耦合间隔装药应尽量使药量在孔内均匀分布，但是由于岩台开挖线装药密度较小，一般的药卷满足不了要求，所以在施工过程中，把φ25 mm的乳化药卷再切割二次加工较细的药卷，进行装药绑扎，从而避免了因药量过于集中产生爆破裂痕的现象。

2. 3 岩锚梁开挖爆破方案的选择

岩台开挖采用光面爆破技术，它是沿设计开挖轮廓线平行布置炮孔，孔内采用不耦合装药，使每个炮孔既是爆破孔，又是邻近孔的导向孔，不耦合装药可以减小作用在孔壁上的爆炸压力，减轻对保留岩体的破坏影响[6]。

岩台模拟开挖试验时初拟了三种开挖方案： 方案一：岩台垂直面全部采用水平孔，光面爆破(先爆)，岩台斜面自下向上造斜孔，光面爆破(后爆)；

方案二：岩锚梁上部垂直面水平孔，光面爆破，岩锚梁部位侧墙垂直面垂直孔，光面爆破，岩台斜

2

2. 5开挖质量及效果

经65个断面实际检测，无欠挖，上游岩台平均超挖6.7 cm，下游岩台平均超挖7.7 cm，上游垂直面平均超挖8 cm，下游垂直面平均超挖7.7 cm，光爆孔残孔率达93.61%，岩面平整，经声波检测爆破松动范围10~30 cm。做到了一次成型，达到了预

本文根据本工程地下厂房实际地质情况并借鉴了国内多家同类工程的经验,制定了厂房上部的开挖分层方案 …… 此处隐藏：2765字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……