水牛家电站地下厂房岩锚梁开挖综述

李朝斌

(中国水利水电第七工程局有限公司三分局，四川郫县 611730)

1 概述

鉴于岩锚吊车梁是利用一定数量的深孔锚杆和岩锚台座把混凝土梁牢牢锚固在岩石上，由锚杆和钢筋混凝土联合构成壁式受力结构、梁体承受全部荷载及其自重，通过锚杆及岩壁台座传到岩体内，充分利用围岩的承载能力，将岩壁做成略微倾斜，形似牛腿，以传达剪力，故对岩壁台座开挖的成型质量要求很高，需对岩壁进行控制开挖，以保证岩壁面的开挖平整度和较好的成型，满足围岩的承载能力，为后期混凝土的浇筑创造有利的条件。

由于水牛家电站地下厂房岩锚梁开挖后厂房岩体加固工序多，岩锚梁部位(高程2 046～2 036 m)设置了固结灌浆孔1 400 m;系统锚杆504根，锚索123根;岩锚梁梁体锚杆A～E型，328根及各种监测仪器(如:多点位移计、锚杆应力计、测缝计等)，且厂房不进行装修，从而给施工质量提出了更高的要求。同时，各工序穿插，施工协调难度大，鉴于此，项目经理、总工深入一线协调、指导解决施工中所出现的问题。

由于所设计的岩壁开挖轮廓复杂，为保证其成型，采取了以下措施:

(1)每次钻孔前，测量放出开挖轮廓线及相应的高程、拐点。

(2)精心钻孔，极为细致地精心布置炮孔，标志清楚，慎重穿凿，将误差严格控制在规定范围内，精雕细琢，将其当成一件艺术品进行加工。

(3)实行验孔制度:装药前对光爆孔的孔距、孔深、孔斜按要求验收，不符合标准要重新钻孔，确保钻孔质量。

(4)登记制度:详细登记每排孔的孔数、装药量、石质变化等情况，作为分析研究爆破效果的依据。

(5)检查爆破效果制度:爆破后检查作业面的平整度、眼痕率、超欠挖等并进行登记，作为分析研究的重要资料。

(6)技术分析制度:根据光爆孔的效果，分析研究成功的经验及不足，调整爆破参数，制定下次作业的改进措施。

(7)控制爆破药量不仅是控制每孔的装药量，而且要严格控制单响药量。光爆效果的好坏与炮孔的布置、炮孔深度、角度、药量和装药结构、起爆时差、孔距和抵抗线厚度等参数有关，药量只是其中的一个因素，药量过多，不但浪费炸药，还会带来不良后果，破坏围岩稳定，造成超挖，使炮痕裂缝增加。

由于岩锚梁所处的岩体以Ⅲ类围岩为主，同时也含有Ⅳ、Ⅴ类围岩，岩体节理、层理裂隙发育，岩体极不均匀，故在控制爆破时不破坏保留的岩体，即不使其产生裂隙和原有裂隙张开、扩展，使开挖轮廓线以内的岩体不受扰动和破坏，尽可能地保持围岩自身强度，故针对每一部位的岩体根据其岩体情况采取相应的钻爆参数;针对本工程的岩体情况，全部采取光面爆破。对于布孔参数，光爆孔为:a/w=0.6～0.8。式中:a为光爆孔孔距;w为光爆孔抵抗线。Ⅳ、Ⅴ类围岩取小值，Ⅲ类围岩取大值。

由于现场岩体软硬不均(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩并存)，钻孔间距、抵抗线亦各不相同，故每孔装药量依据前述的岩石及钻孔情况做相应调整，炮工在现场进行药包的加工，按现场设计药量均匀地绑扎在竹片及导爆索上，每孔装药量几乎精确到克。现场技术员与一名炮工进行炮孔验收(检查孔深、孔距、抵抗线等，以便计算每孔装药量)，故光面爆破装药比平常非光爆孔装药多需4～5名炮工。该工程采用光爆措施后，增加光爆孔及导爆索约为6 000 m。

2 岩锚梁开挖

2.1 工程概述

岩锚梁桩号为厂横0+00～厂横0+43.82，即岩锚梁位于主机间和安装间内，副厂房内未设岩锚梁。岩锚梁位于地下厂房开挖分层中的第二层(高程2 046～2 043.98 m)中，第二层的开挖层高为2.02 m。第三层的开挖高度为5.98 m(高程2 043.98～2 038 m)。为了有效地保证岩锚梁的开挖质量，将第二层、第三层的施工与岩锚梁的施工结合在一起安排。

(1)地下厂房的岩性为震旦系上统的变质岩加板岩，岩石坚硬，裂隙较发育，围岩类别以Ⅲ类和Ⅳ类为主，局部可能有Ⅴ类围岩。

地层岩性为Z27砂质板岩夹片岩，板岩呈中厚层，片理发育，片岩层厚度不大，往往为挤压带。

(2)从已开挖的第一层地质构造可以看出，第二、三层的地质构造主要表现为层间挤压带、小断层与多组裂缝间的相互切割。以挤压带、断层带诸强势结构面的陡、缓组合形成一系列楔形的板片状的块体，且块体较小，自稳能力差，稳定性脆弱，开挖的扰动很容易导致中、缓裂面的深度松弛。

已开挖的第一层渗水量较大，由此分析，第二、第三层仍然有渗水。

2.2 风、水、电布置

施工用的风、水、电从原排风洞和进厂交通洞内延长即可满足施工要求。

由于已开挖至高程2 038 m，位置较高，施工废水和渗水通过自流到尾水调压室，配两台水泵(QS25×32 －4，流量 7.5 m3/h，扬程20 m)抽排至洞外。

2.3 开挖程序及方法

(1)总体开挖程序。

中间拉槽部分两侧及两端边墙预裂爆破→中间拉槽部分松动爆破→岩锚梁保护层剥离→缓冲孔爆破→光面爆破→第三层边墙预裂爆破。

(2)岩锚梁的施工程序。

保护层外层松动爆破→缓冲孔爆破→光面爆破。采用微差间隔起爆。

(3)岩锚梁开挖分为三区，分别如下:

第Ⅰ区，保护层厚3 m，高程2 046～2 043.98 m;第Ⅱ区，保 护 层 厚 2.35 m，高 程2 043.98～2 038 m;该区分为两层开挖，即 高 程2 043.98～2 040.98 m 为Ⅱ1区，高程2 040.98～2 038 m 为Ⅱ2区;第Ⅲ区为岩锚台的开挖，高程2 043.98～2 042.68 m。

2.4 岩锚梁施工方法及爆破参数

(1)第一区开挖采用水平钻孔，即YT28手风钻钻水平孔，竖直边线和水平面布置光爆孔。爆破孔间距a=20 cm，抵抗线w=50 cm，采用隔孔装药和每孔均装药相结合的装药方式，线装药量q线=30～60 g/m;光爆孔前布置一排缓冲孔，间距 a=50 cm，w=70 cm，q线=120 g/m，缓冲孔外布置一排主爆孔，孔距a=80 cm，w=82 cm，炸药单耗 q=0.3 kg/m3。

该区起爆顺序为主爆孔→缓冲孔→光爆孔。

(2)第Ⅱ区开挖分两层进行，分别对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩进行爆破参数控制。

对于第一层Ⅱ1区(Ⅲ类围岩)。该区采用YT28手风钻钻垂直孔，沿开挖线布置一排光爆孔，孔距a=30 cm，抵抗线 w=50 cm，q线=40 g/m;光爆孔前布置一列缓冲孔，孔距a=85～100 cm，w=80 cm，线装药量 q线=150 g/m，起爆顺序同前。对于第Ⅱ层Ⅱ2区域(Ⅲ类围岩)，该区采用YT28手风钻水平打孔，沿垂直开挖边线布置一列光爆孔，孔距a=40 cm，抵抗线w=50 cm，q线=40～70 g/m;光爆孔前布置一列缓冲孔，其孔距a=80 cm，抵抗线w=80 cm，q线=150 g/m。缓冲孔前布置一列主爆孔，间距a=100 cm，抵抗线 w=105 cm，炸药单耗 q=0.25 ～0.35 kg/m3，起爆顺序同前。

对于Ⅳ、Ⅴ类围岩:光爆孔孔距a=30 cm，抵抗线w=50 cm，q线=40 g/m;主爆孔间距a=100 cm，抵抗线 w=100 cm，炸药单耗 q=0.2 kg/m3。

(3)第Ⅲ区，岩锚梁斜面开挖。该区严格按设计要求进行布孔(采用搭钢管斜架，斜架上放置钻杆，以保证钻孔 的斜角)。间距a=20 cm，q线=20～25 g/m。首先按2 m段进行爆破试验，取得相应的参数;然后按5 m段长进行爆破开挖，单响药量控制在4 kg以内。

以上各区爆破均严格控制最大单响药量，将光爆孔控制在4 kg以内，以减少爆破振动对围岩的影响，确保开挖质量满足设计要求。

3 光爆效果

除厂房上游(厂0+12～0+2)部位因岩体有一个与上游壁面斜交、走向与厂房纵向平行的裂隙(断层)，爆后裂隙上部岩体掉落，产生局部超欠挖外，其余部分均取得较好的光爆效果。

(1)开挖壁面成型规整、光滑，达到设计轮廓线的要求，受力性能好，应力分布均匀，有利于围岩稳定。

(2)对保留岩体的炮震扰动范围明显减少，炮震裂缝少。

(3)Ⅲ类围岩平均超挖量小于8 cm，最大超挖量小于10 cm。

(4)Ⅲ类围岩局部欠挖量几乎没有。

(5)Ⅲ类围岩炮孔痕保存率达85%以上。