地下厂房岩锚梁施工技术探讨

(辽宁省水利厅，沈阳 110003)

地下厂房岩锚梁施工技术探讨

孙凤利

(辽宁省水利厅，沈阳 110003)

本文阐述了辽宁某电站地下厂房岩锚梁开挖的施工技术与方法，旨在为类似工程提供相关经验。

地下厂房；岩锚梁；施工技术；探讨

1 工程概述

某电站位于辽宁境内，是输水工程的一部分，施工重点部位为取水首部工程。取水首部工程包括取水口建筑物、压力引水隧洞、地下厂房洞室及其附属洞室、升压站、交通洞、机电设备和金属结构安装等。取水口建筑物长33.30m，取水口后布置2条压力隧洞，地下厂房洞室断面尺寸95.00m×20.00m×35.04m(长×宽×高)，厂房后布置3条尾水洞。考虑进水口与地下厂房施工及管理运行期交通，布置交通洞，直通取水口及地下厂房。

该地下厂房分5层开挖，其中第Ⅱ层开挖为272.00～264.80m高程，层高7.20m，其中在桩号D0+014.25～D0+095、高程271.130～268.266m范围内布置岩锚梁，开挖高度为2.864m，厚度为2m(见图1)。

图1 岩锚梁标准断面

2 地质及水文条件

厂房围岩岩性相对较单一，对围岩质量影响较小，围岩质量主要受断层及层间错动带分布及节理裂隙发育程度等影响。地下厂房围岩为Ⅱ类，局部稳定性差，厂房部位岩体透水率1.50～4.50Lu，为弱透水。

地下厂房存在三组节理面：第一组节理走向NE15°，倾向SE，倾角72°；第二组节理走向NE50°，倾向NW，倾角70°；第三组节理走向NW350°，倾向NE，倾角51°。第二组节理面与地下厂房轴线夹角较小，对上下游边墙堰体稳定的影响不利；对顶拱稳定不利，且存在层间与层内错动带、结构面及节理裂隙相互切割形成的潜在的不稳定块体或局部掉块。

3 岩锚梁施工技术要求

应采用预留保护层的开挖方法开挖，保护层宽度宜为2～4m；岩壁不应欠挖，超挖不应大于150mm；岩壁角的实际开挖角度与设计值相比宜偏大，但不宜大于3°；岩壁下拐点距下层开挖面的距离不宜小于2m。

4 岩锚梁开挖施工技术

厂房第Ⅱ层施工严格贯彻执行“中部抽槽、两侧预留保护层、浅层开挖、随层支护”的施工原则。

厂房Ⅱ层中槽(①区)采用梯段爆破，造孔采用D7液压钻钻孔，共分为4个区域开挖，每个区域开挖高度10m，分两层开挖，长度24m。

中槽两侧边墙预留大保护层(即②、③区)，采用手风钻钻孔梯段爆破，当一侧边墙开挖支护好30m后，再进行另一侧开挖。

在中部拉槽的同时，可进行④区预裂孔施工，采用KQ-100B钻机造孔；该钻机体积小便于移动，又可以保证预裂孔精度(见图2)。

图2 厂房Ⅱ层开挖示意图

4.1 爆破试验

为保证岩锚梁的开挖质量，开挖前进行爆破试验，以确定最合理的爆破参数，防止岩锚梁受损。

4.1.1 爆破试验位置的选择

厂房Ⅱ层岩锚梁开挖爆破试验分两部分进行，位置选择在Ⅱ层开挖拉槽部位。第一部分在中间拉槽过程中，选择两个试验区域，确定③区开挖时光爆孔的爆破参数，试验区域长6m，位置选择在D0+15～D0+21和D0+50～D0+56处，该部位爆破试验与拉槽开挖施工同步进行。第二部分爆破试验选择在中间拉槽开挖施工完成后进行，确定④区岩锚梁开挖时垂直及斜向光爆孔的爆破参数，试验区域长6m，位置选择在D0+10～D0+16和D0+30～D0+36处。

4.1.2 爆破试验方法

岩锚梁保护层②、③区开挖均采用手风钻进行。与④区分界处采用垂直孔光面爆破，外层光爆为常规光爆，光爆孔间距50cm，线装药密度80g/m，光爆层厚70cm；内层光爆采用精准光爆，有孔间距30cm、线装药密度50g/m与孔间距35cm、线装药密度75g/m两种，光爆层厚度50cm；孔深由测量提供数值现场严格控制，钻孔垂直度采用导向样架进行控制，具体实施爆破参数由现场试验调整；主爆孔采用垂直孔，间排距初步按1.3m×1.1m控制。开挖后根据岩石情况，及时对临时边墙喷射3～5cm混凝土进行封闭。②区完成后施作下拐角系统锁角锚杆，进行预锚锁角加固。待③区开挖完成后搭设脚手架并设置④区开挖的钢管样架，为④区开挖创造条件。

4.1.3 爆破试验参数选择

4.1.3.1 岩锚梁爆破开挖②区

岩锚梁爆破开挖②区主要采用手风钻钻孔，同时④区精准垂直光爆孔与②区爆破孔同步造孔完成，并用PVC管进行保护。

4.1.3.2 岩锚梁爆破开挖③区

岩锚梁爆破开挖③区主要采用手风钻钻孔，采用非电管起爆，装药结构为连续装药，孔口堵塞密实。

4.1.3.3 岩锚梁爆破开挖④区

岩锚梁爆破开挖④区主要采用手风钻钻孔，光爆孔均采用φ25药卷，间隔装药，即用竹片(竹片顺直不扭曲，宽度不小于2cm)将药卷与导爆索固定送入炮孔并堵塞密实。

根据上述拟定的爆破参数进行钻孔爆破试验，钻孔时严格按照拟定的间排距及孔深进行，钻孔完成后由爆破员按照拟定的单孔装药量装药，最后进行联网，检查无误后，所有人员及设备撤离至警戒范围外后起爆。爆破完成后，由技术人员进入现场进行爆破效果检查并作详细记录。

4.1.4 试验爆破效果检测

光面爆破效果检测主要内容有光爆孔残孔率、光面爆破平整度、残孔分布是否均匀等。

4.1.5 爆破参数确定

根据结果进行分析，最终确定爆破参数：孔间距为30cm，爆破采用φ25药卷、间距20cm，用竹板间隔装药。

4.2 岩锚梁开挖工序

4.2.1 测量放样

测量作业由专业测量人员进行，采用全站仪进行放样，放样内容包括预裂孔位置、高程等信息。

4.2.2 样架制作及安装

根据设计，在距离Ⅰ层开挖轮廓线1.20m处搭设造孔样架，样架采用钢管和扣件组合而成，样架的稳定性主要靠斜撑和岩面上水平钢管固定(见图3)。

图3 精准斜向光爆孔样架

4.2.3 预裂孔钻孔

在②区和④区采用KQ-100B钻机进行预留保护层施工，孔间距80cm，孔深6m，为加快施工进度，采用6把钻机分上下游、分区进行施工。

4.2.4 预留保护层爆破

采用人工装药，将药卷固定至竹板上，间隔绑药，进行联网爆破。根据钻孔、装药速度，确定每次爆破的孔数。每次爆破孔数均不固定。

4.2.5 保护层开挖

保护层预裂孔施工完成后，可以将②区整体挖除，为加快施工进度，可以采用液压钻或三臂凿岩台车打爆破孔。

4.2.6 竖直孔及斜孔钻孔

经过测量后，搭设样架，钢管斜面角度通过测量定点拉线控制，斜孔及竖直孔采用YT-28气腿式凿岩机钻孔，为提高爆破质量，孔间距控制在30cm。为了确保孔深，在外侧增加水平横杆，采取定长装置，只要到达设计孔深即无法钻进。

5 建 议

该地下厂房岩锚梁开挖采用上述技术施工后，岩锚梁开挖达到预期效果，超挖值、不平整度等各项指标均符合设计要求。

建议在预留保护层造孔过程中，采用KQ-100B钻机造孔，将孔间距控制在60～80cm，以提高光爆效果。预裂孔造孔的同时，可进行中间拉槽孔、保护层爆破孔的施工，以加快施工进度；因地质条件、岩锚梁规模、火工材料的差异对爆破支立影响极大，应针对不同的工程规模、地质条件、火工材料厂家的差异，在爆破前进行爆破试验，如此才能保证施工质量。

[1] 孙林中. 小湾工程地下厂房岩锚梁施工[J]. 水利水电技术, 2005(3): 29-30.

[2] 杜宜斌, 张成益, 武新涛. 宝兴水电站地下厂房岩锚梁施工技术[J]. 四川水力发电, 2009, 28(增刊1): 26-29.

DiscussiononRockAnchorBeamConstructionTechnologyUsedforUndergroundWorkshop

SUN Feng-li

(LiaoningProvincialDepartmentofWaterResources,Shenyang110003,China)

This paper describes rock anchor beam construction technology and methods used for underground workshop in one power station of Liaoning, attempting to provide relevant experiences for similar projects.

underground workshop; rock anchor beam; construction technology; discussion

TV731.6

B

1673-8241(2014)09-0006-03