深圳抽水蓄能电站引水隧洞开挖支护施工技术

曹 勇

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

深圳抽水蓄能电站引水隧洞开挖支护施工技术

曹 勇

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

主要介绍深圳抽水蓄能电站I标引水隧洞开挖支护的主要施工方法。通过非电雷管爆破，利用锚杆和喷射混凝土施工，使开挖支护取得了良好效果。

引水隧洞 开挖支护 施工技术 深圳抽水蓄能电站

1 工程概况

深圳抽水蓄能电站Ⅰ标引水隧洞主洞断面为圆形，上平洞(D9.5m)走向为NW03°38′31.81″，在上水库进洞点后约500m处折向NW20°59′07.03″，然后连至上游调压井。上平洞坡度为6%，长1487.985m。引水隧洞在洞线转向NW21°附近和穿越分水岭前，分别穿过4条冲沟的沟尾。该隧洞开挖支护主要施工项目包括：上平洞石方洞挖、锚喷支护、混凝土工程、灌浆等工程。

2 洞室开挖

2.1 主要施工方法

在上库进出水口土石方明挖支护完成具备施工条件后，引水隧洞渐变段与洞身段的开挖施工分三个作业面进行。桩号K0+000m段从上库进出水口作业面进行施工，桩号K0+300m～K1+376.76m段及桩号K1+376.76m～K1+573.08m段从1#施工支洞作业面进行施工。

引水隧洞渐变段及洞身段采用分两层台阶式开挖，上台阶8m，下台阶2.7m～3.5m。上层开挖采用中心掏槽，周边光面爆破施工；下层施工滞后上层施工2～3个循环。在开挖过程中，由于机械设备运行需要，开挖后的底板需铺垫石渣以形成临时施工道路。该道路在出渣通道任务完成后挖除。

进洞口及开挖至地质不良地段，采取分部开挖、控制药量及减小循环进尺等措施，以减少对围岩稳定的影响。

2.2 施工流程

开挖循环作业流程见图1所示。

图1 循环作业程序

2.3 施工工艺

2.3.1 测量放样

2.3.1.1 施工测量采用徕卡TS02ultra-2″全站仪进行。测量作业由专业人员实施，每个循环钻孔前进行设计轮廓线测量放样，并检查上一循环超欠挖情况，检测结果及时向现场施工技术人员交底。

2.3.1.2 放样内容包括洞中心线和顶拱中心线、底板高程、掌子面桩号(每隔5m在隧洞内侧打一条桩号线)、设计轮廓线、两侧腰线或腰线平行线，并按爆破设计要求在掌子面放出炮孔孔位。

2.3.2 钻孔

2.3.2.1 该隧洞采用YT-28气腿式钻机造孔。现场利用型钢焊制简易台车，由熟练的操作人员严格按照掌子面标定的孔位进行钻孔作业。造孔前先根据拱顶中心线和两侧腰线调整钻杆方向和角度，经检查确认无误后方可开孔。

2.3.2.2 各钻手分区分部位定人定位施钻，熟练的操作手负责掏槽孔和周边孔。钻孔过程中要保证各炮孔相互平行，掏槽孔和周边孔严格按照掌子面上所标孔位开孔施钻。辅助孔孔位偏差不得大于5cm，辅助孔和周边孔要求孔底落在同一平面上。

2.3.2.3 钻孔时，采用先上后下的顺序，底部两排孔在造孔过程中需要保护，每造好一个孔即采用竹竿缠上编织袋等柔性物封堵孔口，以防止孔口被上面掉块覆盖。为了能控制好孔深，在气腿钻钻杆上用红油漆作好记号。

2.3.2.4 周边光爆孔钻孔前，先由测量人员按照设计图纸周边轮廓线，用油漆标识出孔位和相应的后视方向点。钻机就位时，采用样架尺对钻孔角度进行校对，开孔后进行中间过程的深度和角度校对，以便及时纠正偏差，确保钻孔在同一个平面上。

2.3.2.5 炮孔造完以后，由值班质检员按“平、直、齐”的要求进行检查，对不符合要求的钻孔重新造孔。

2.3.3 装药爆破

2.3.3.1 主要采用人工装药，非电雷管起爆。在钻孔工序完成后，按照爆破设计要求，进行光爆药卷加工，炮孔堵塞物加工成型(把沙灌入塑料袋并绑扎好)，各种规格药卷以及各种段别雷管的准备。

2.3.3.2 炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破。装药严格遵守安全爆破操作规程，装药前用风水冲洗钻孔，爆破孔采取柱状连续装药，周边孔采取间隔装药，用胶布将小药卷绑扎于竹片上，导爆索串接。洞内采用非电起爆网络，洞外采用电力起爆网络。

2.3.3.3 药装完后，由炮工和值班技术员复核检查，确认无误后，撤离人员、设备并放好警戒，炮工负责引爆。炮响30min后炮工先进入洞内检查是否有瞎炮，若有则迅速排除，然后才能进入下一道工序。

2.3.4 出渣

采取柳工2F50C50装载机出渣，15t～20t自卸车配合，将石渣运送至指定弃渣点。

3 锚杆施工

引水隧洞锚杆施工包括交叉口锁扣锚杆、系统锚杆等。

3.1 施工方法及要点

锚杆孔施工根据其孔深、施工空间和施工强度等因素选择钻机形式，孔深<5m采用YT-28气腿式手风钻结合移动排架钻孔或自制简易台车进行。

3.1.1 锚杆孔开孔按施工图纸布置的钻孔位置进行，其孔位偏差不大于100mm。

3.1.2 锚杆孔的孔轴方向满足施工图纸要求。施工图纸未作规定时，其系统锚杆的孔轴方向垂直于开挖面；局部加固锚杆的孔轴方向与可能滑动面的倾向相反，其与滑动面的交角大于45°。

3.1.3 注浆锚杆的钻孔孔径大于锚杆直径，采用“先注浆后装锚杆”的程序施工，钻头直径大于锚杆直径15mm以上。

3.1.4 锚杆孔深度达到施工图纸规定，孔深偏差值不大于50mm。

3.2 锚杆制作与安装

3.2.1 锚杆制作

根据锚杆设计长度确定适当的下料长度。加工锚杆，使用砂轮机切割，不得采用氧割或电焊；锚杆接长使用闪光对焊或套筒连接；自由段长度考虑张拉端张拉时所需要的长度。根据设计图纸尺寸，在锚杆上安置定位支架，用粘结或绑扎固定定位支架，绑扎时一定要捆扎牢靠。

锚杆制作完成后，进行外观检验，按锚杆长度、规格对应孔号进行编号，并尽早使用，避免长期存放。锚杆存放在干燥、清洁的地方，锚杆体裸露部分，用浸渍油脂的纸张或塑料布进行防潮处理，不得受到机械损坏。

锚杆自由段防腐处理，内涂无水黄油，外套聚乙烯塑料套管，套管直径大于锚筋外径5mm～10mm，与锚固段接合处用密封塞封闭密实，以防注浆时浆液进入自由段。

3.2.2 锚杆安装

锚杆按设计要求在加工厂加工制作，运至施工现场后由人工安装。

3.2.2.1 注浆锚杆安装采用“先注浆后插杆”的施工工艺进行。对于下倾的锚杆，将注浆管插入距孔底50cm～100cm，随后边注浆边向外拔管，直到注满为止；对于上仰锚杆，采用排气注浆法，将直径5mm的塑料排气管与注浆管绑牢一起插至孔底，在孔口处采用棉絮等软物将孔口堵塞，注浆至排气管不排气或有稀浆流出时即可停止。

3.2.2.2 注浆锚杆的水泥砂浆经过试验室进行配合比试验，其基本配比范围为：水泥∶砂=1∶1～1∶2，水灰比为1∶0.38～1∶0.45。水泥砂浆随拌随用，拌制均匀，防止石块或其它杂物混入。水泥砂浆中含有速凝剂，以保证24h内达到设计抗拔强度。

3.2.2.3 在锚杆孔灌浆前，采用压力风、水将锚杆孔彻底清洗干净，检查灌浆机的工作性能，经试运行正常后方能投入施工。

3.2.2.4 注浆锚杆完成后，立即在孔口加楔固定，并将孔口作临时性堵塞，确保锚杆插筋在孔内居中。锚杆施工完成后，三天内严禁敲击、碰撞拉拔锚杆和悬挂重物。在锚杆20m范围内的爆破作业，待锚杆注浆完成5d后才可进行。

3.3 检验和试验

3.3.1 锚杆材质检验

砂浆锚杆所用的钢筋、水泥、砂浆等原材料及半成品，均按规定要求取样试验合格后投入使用。

3.3.2 注浆密实度试验

选取与现场锚杆直径、长度、孔径和倾斜度相同的锚杆和塑料管，采用与现场相同的材料和配比拌制砂浆，并按现场施工相同的注浆工艺进行注浆，养护7d后剖管检查其密实度。不同类型和不同长度的锚杆分组进行试验，试验计划及结果报监理人审批。

3.3.3 砂浆密实度、锚杆长度检测

采用砂浆饱和仪器或声波物探仪无损检测法，进行锚杆的砂浆密实度检测及锚杆长度检测。

3.3.4 现场生产性试验

锚杆施工前，在施工现场选取有代表性的岩体，根据锚杆的设计锚固力及其他技术参数，以及所选定的树脂(水泥卷)材料，进行现场生产性试验，以确定在不同锚固力及不同岩石条件下的锚固长度。并通过拉拔力试验，了解锚杆在该类岩石中的锚固强度。

锚杆材质抽验记录，注浆密实度试验记录和成果，锚杆钻孔记录，各作业分区的验收报告及时送交监理人。

4 混凝土喷护施工

4.1 主要材料

4.1.1 水泥。选用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，标号不低于P.O.42.5。

4.1.2 骨料。砂选用质地坚硬、细度模数大于2.5的粗、中砂，使用时，含水率控制在5%～7%；粗骨料选用粒径不大于15mm的碎石。

4.1.3 外加剂。速凝剂的初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。

4.2 主要机具

采用PH30混凝土湿喷机，喷射料制备混合料采用0.3m3卧式搅拌机现场拌制。

4.3 施工方法

4.3.1 受喷面准备

在喷射前对喷射面进行检查，并做好以下准备工作：清除受喷面的浮石、墙脚的石渣和堆积物，处理好光滑岩面，安设工作平台，用高压风水枪冲洗喷面，对遇水易潮解泥化的岩层，采用高压风清扫岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标志；作业区具有良好的通风和充足的照明设施，施工机械设备、风、水管路和电线等进行全面检查和试运行；在受喷面渗水部位埋设导管排水，导水效果不好的含水层可设盲沟排水。

4.3.2 混合料的制备

混合料采用0.3m3卧式搅拌机现场拌制，速凝剂利用喷射机投放。

拌制时，各种材料要按监理人审批的施工配合比，分别过筛称量，搅拌时间不小于2min。混合料拌制后，严防雨淋、滴水及超径石等杂物混入，采取随拌随用，存放时间不超过20min，保持物料新鲜。

4.3.3 喷射作业

4.3.3.1 喷射混凝土采用湿喷法进行。喷射料由现场自制拌和站供料，手推车运输至喷射部位，液态速凝剂在喷射机内添加。喷射混凝土自下而上分段分片依次进行，一次喷射厚度5cm。

4.3.3.2 喷射机作业应严格执行操作规程，应连续向喷射机供料，保持喷射机工作风压稳定。完成或因故中断喷射作业时，应将喷射机和输料管内的积料清除干净。受喷面作业自下而上分段分区进行，区段间的结合部和结构的接缝处应妥善处理，不得漏喷。喷射施工时，喷头与受喷面垂直，喷射距离宜控制在0.6m～1.2m；喷嘴按螺旋形轨迹一圈压半圈的方式横向移动，层层喷射，确保厚度，使混凝土均匀密实，表面平整；喷嘴与喷射面尽量保持垂直，以减少回弹，确保喷混凝土质量；喷射混凝土的回弹率不大于15%。

4.3.3.3 当气温低于5℃时，不得进行喷混凝土作业。喷混凝土前在受喷面安装喷层厚度标记，确保喷混凝土的厚度。

4.3.4 养护

喷射混凝土终凝2h后，及时洒水养护，养护时间不少于7d。

5 结语

深蓄I标引水隧洞开挖已结束，从引水隧洞开挖质量情况看，爆破效果良好，锚杆施工及混凝土喷护施工质量均满足要求，同时工程未发生安全事故。因此，深蓄Ⅰ标引水隧洞的开挖支护取得了满意的效果，可为其它类似工程提供参考。

TV554.12

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2095-1809(2016)06-0045-04

曹 勇(1979.12-)，男，湖北蕲春人，大学本科，工程师，从事在建项目管理和项目技术管理工作。

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