曹 勇

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

深圳抽水蓄能電站引水隧洞開挖支護施工技術

曹 勇

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

主要介紹深圳抽水蓄能電站I標引水隧洞開挖支護的主要施工方法。通過非電雷管爆破，利用錨桿和噴射混凝土施工，使開挖支護取得了良好效果。

引水隧洞 開挖支護 施工技術 深圳抽水蓄能電站

1 工程概況

深圳抽水蓄能電站Ⅰ標引水隧洞主洞斷面為圓形，上平洞(D9.5m)走向為NW03°38′31.81″，在上水庫進洞點后約500m處折向NW20°59′07.03″，然后連至上游調(diào)壓井。上平洞坡度為6%，長1487.985m。引水隧洞在洞線轉向NW21°附近和穿越分水嶺前，分別穿過4條沖溝的溝尾。該隧洞開挖支護主要施工項目包括：上平洞石方洞挖、錨噴支護、混凝土工程、灌漿等工程。

2 洞室開挖

2.1 主要施工方法

在上庫進出水口土石方明挖支護完成具備施工條件后，引水隧洞漸變段與洞身段的開挖施工分三個作業(yè)面進行。樁號K0+000m段從上庫進出水口作業(yè)面進行施工，樁號K0+300m～K1+376.76m段及樁號K1+376.76m～K1+573.08m段從1#施工支洞作業(yè)面進行施工。

引水隧洞漸變段及洞身段采用分兩層臺階式開挖，上臺階8m，下臺階2.7m～3.5m。上層開挖采用中心掏槽，周邊光面爆破施工；下層施工滯后上層施工2～3個循環(huán)。在開挖過程中，由于機械設備運行需要，開挖后的底板需鋪墊石渣以形成臨時施工道路。該道路在出渣通道任務完成后挖除。

進洞口及開挖至地質(zhì)不良地段，采取分部開挖、控制藥量及減小循環(huán)進尺等措施，以減少對圍巖穩(wěn)定的影響。

2.2 施工流程

開挖循環(huán)作業(yè)流程見圖1所示。

圖1 循環(huán)作業(yè)程序

2.3 施工工藝

2.3.1 測量放樣

2.3.1.1 施工測量采用徠卡TS02ultra-2″全站儀進行。測量作業(yè)由專業(yè)人員實施，每個循環(huán)鉆孔前進行設計輪廓線測量放樣，并檢查上一循環(huán)超欠挖情況，檢測結果及時向現(xiàn)場施工技術人員交底。

2.3.1.2 放樣內(nèi)容包括洞中心線和頂拱中心線、底板高程、掌子面樁號(每隔5m在隧洞內(nèi)側打一條樁號線)、設計輪廓線、兩側腰線或腰線平行線，并按爆破設計要求在掌子面放出炮孔孔位。

2.3.2 鉆孔

2.3.2.1 該隧洞采用YT-28氣腿式鉆機造孔。現(xiàn)場利用型鋼焊制簡易臺車，由熟練的操作人員嚴格按照掌子面標定的孔位進行鉆孔作業(yè)。造孔前先根據(jù)拱頂中心線和兩側腰線調(diào)整鉆桿方向和角度，經(jīng)檢查確認無誤后方可開孔。

2.3.2.2 各鉆手分區(qū)分部位定人定位施鉆，熟練的操作手負責掏槽孔和周邊孔。鉆孔過程中要保證各炮孔相互平行，掏槽孔和周邊孔嚴格按照掌子面上所標孔位開孔施鉆。輔助孔孔位偏差不得大于5cm，輔助孔和周邊孔要求孔底落在同一平面上。

2.3.2.3 鉆孔時，采用先上后下的順序，底部兩排孔在造孔過程中需要保護，每造好一個孔即采用竹竿纏上編織袋等柔性物封堵孔口，以防止孔口被上面掉塊覆蓋。為了能控制好孔深，在氣腿鉆鉆桿上用紅油漆作好記號。

2.3.2.4 周邊光爆孔鉆孔前，先由測量人員按照設計圖紙周邊輪廓線，用油漆標識出孔位和相應的后視方向點。鉆機就位時，采用樣架尺對鉆孔角度進行校對，開孔后進行中間過程的深度和角度校對，以便及時糾正偏差，確保鉆孔在同一個平面上。

2.3.2.5 炮孔造完以后，由值班質(zhì)檢員按“平、直、齊”的要求進行檢查，對不符合要求的鉆孔重新造孔。

2.3.3 裝藥爆破

2.3.3.1 主要采用人工裝藥，非電雷管起爆。在鉆孔工序完成后，按照爆破設計要求，進行光爆藥卷加工，炮孔堵塞物加工成型(把沙灌入塑料袋并綁扎好)，各種規(guī)格藥卷以及各種段別雷管的準備。

2.3.3.2 炮孔經(jīng)檢查合格后，方可進行裝藥爆破。裝藥嚴格遵守安全爆破操作規(guī)程，裝藥前用風水沖洗鉆孔，爆破孔采取柱狀連續(xù)裝藥，周邊孔采取間隔裝藥，用膠布將小藥卷綁扎于竹片上，導爆索串接。洞內(nèi)采用非電起爆網(wǎng)絡，洞外采用電力起爆網(wǎng)絡。

2.3.3.3 藥裝完后，由炮工和值班技術員復核檢查，確認無誤后，撤離人員、設備并放好警戒，炮工負責引爆。炮響30min后炮工先進入洞內(nèi)檢查是否有瞎炮，若有則迅速排除，然后才能進入下一道工序。

2.3.4 出渣

采取柳工2F50C50裝載機出渣，15t～20t自卸車配合，將石渣運送至指定棄渣點。

3 錨桿施工

引水隧洞錨桿施工包括交叉口鎖扣錨桿、系統(tǒng)錨桿等。

3.1 施工方法及要點

錨桿孔施工根據(jù)其孔深、施工空間和施工強度等因素選擇鉆機形式，孔深<5m采用YT-28氣腿式手風鉆結合移動排架鉆孔或自制簡易臺車進行。

3.1.1 錨桿孔開孔按施工圖紙布置的鉆孔位置進行，其孔位偏差不大于100mm。

3.1.2 錨桿孔的孔軸方向滿足施工圖紙要求。施工圖紙未作規(guī)定時，其系統(tǒng)錨桿的孔軸方向垂直于開挖面；局部加固錨桿的孔軸方向與可能滑動面的傾向相反，其與滑動面的交角大于45°。

3.1.3 注漿錨桿的鉆孔孔徑大于錨桿直徑，采用“先注漿后裝錨桿”的程序施工，鉆頭直徑大于錨桿直徑15mm以上。

3.1.4 錨桿孔深度達到施工圖紙規(guī)定，孔深偏差值不大于50mm。

3.2 錨桿制作與安裝

3.2.1 錨桿制作

根據(jù)錨桿設計長度確定適當?shù)南铝祥L度。加工錨桿，使用砂輪機切割，不得采用氧割或電焊；錨桿接長使用閃光對焊或套筒連接；自由段長度考慮張拉端張拉時所需要的長度。根據(jù)設計圖紙尺寸，在錨桿上安置定位支架，用粘結或綁扎固定定位支架，綁扎時一定要捆扎牢靠。

錨桿制作完成后，進行外觀檢驗，按錨桿長度、規(guī)格對應孔號進行編號，并盡早使用，避免長期存放。錨桿存放在干燥、清潔的地方，錨桿體裸露部分，用浸漬油脂的紙張或塑料布進行防潮處理，不得受到機械損壞。

錨桿自由段防腐處理，內(nèi)涂無水黃油，外套聚乙烯塑料套管，套管直徑大于錨筋外徑5mm～10mm，與錨固段接合處用密封塞封閉密實，以防注漿時漿液進入自由段。

3.2.2 錨桿安裝

錨桿按設計要求在加工廠加工制作，運至施工現(xiàn)場后由人工安裝。

3.2.2.1 注漿錨桿安裝采用“先注漿后插桿”的施工工藝進行。對于下傾的錨桿，將注漿管插入距孔底50cm～100cm，隨后邊注漿邊向外拔管，直到注滿為止；對于上仰錨桿，采用排氣注漿法，將直徑5mm的塑料排氣管與注漿管綁牢一起插至孔底，在孔口處采用棉絮等軟物將孔口堵塞，注漿至排氣管不排氣或有稀漿流出時即可停止。

3.2.2.2 注漿錨桿的水泥砂漿經(jīng)過試驗室進行配合比試驗，其基本配比范圍為：水泥∶砂=1∶1～1∶2，水灰比為1∶0.38～1∶0.45。水泥砂漿隨拌隨用，拌制均勻，防止石塊或其它雜物混入。水泥砂漿中含有速凝劑，以保證24h內(nèi)達到設計抗拔強度。

3.2.2.3 在錨桿孔灌漿前，采用壓力風、水將錨桿孔徹底清洗干凈，檢查灌漿機的工作性能，經(jīng)試運行正常后方能投入施工。

3.2.2.4 注漿錨桿完成后，立即在孔口加楔固定，并將孔口作臨時性堵塞，確保錨桿插筋在孔內(nèi)居中。錨桿施工完成后，三天內(nèi)嚴禁敲擊、碰撞拉拔錨桿和懸掛重物。在錨桿20m范圍內(nèi)的爆破作業(yè)，待錨桿注漿完成5d后才可進行。

3.3 檢驗和試驗

3.3.1 錨桿材質(zhì)檢驗

砂漿錨桿所用的鋼筋、水泥、砂漿等原材料及半成品，均按規(guī)定要求取樣試驗合格后投入使用。

3.3.2 注漿密實度試驗

選取與現(xiàn)場錨桿直徑、長度、孔徑和傾斜度相同的錨桿和塑料管，采用與現(xiàn)場相同的材料和配比拌制砂漿，并按現(xiàn)場施工相同的注漿工藝進行注漿，養(yǎng)護7d后剖管檢查其密實度。不同類型和不同長度的錨桿分組進行試驗，試驗計劃及結果報監(jiān)理人審批。

3.3.3 砂漿密實度、錨桿長度檢測

采用砂漿飽和儀器或聲波物探儀無損檢測法，進行錨桿的砂漿密實度檢測及錨桿長度檢測。

3.3.4 現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗

錨桿施工前，在施工現(xiàn)場選取有代表性的巖體，根據(jù)錨桿的設計錨固力及其他技術參數(shù)，以及所選定的樹脂(水泥卷)材料，進行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗，以確定在不同錨固力及不同巖石條件下的錨固長度。并通過拉拔力試驗，了解錨桿在該類巖石中的錨固強度。

錨桿材質(zhì)抽驗記錄，注漿密實度試驗記錄和成果，錨桿鉆孔記錄，各作業(yè)分區(qū)的驗收報告及時送交監(jiān)理人。

4 混凝土噴護施工

4.1 主要材料

4.1.1 水泥。選用符合國家標準的普通硅酸鹽水泥，標號不低于P.O.42.5。

4.1.2 骨料。砂選用質(zhì)地堅硬、細度模數(shù)大于2.5的粗、中砂，使用時，含水率控制在5%～7%；粗骨料選用粒徑不大于15mm的碎石。

4.1.3 外加劑。速凝劑的初凝時間不大于5min，終凝時間不大于10min。

4.2 主要機具

采用PH30混凝土濕噴機，噴射料制備混合料采用0.3m3臥式攪拌機現(xiàn)場拌制。

4.3 施工方法

4.3.1 受噴面準備

在噴射前對噴射面進行檢查，并做好以下準備工作：清除受噴面的浮石、墻腳的石渣和堆積物，處理好光滑巖面，安設工作平臺，用高壓風水槍沖洗噴面，對遇水易潮解泥化的巖層，采用高壓風清掃巖面，埋設控制噴射混凝土厚度的標志；作業(yè)區(qū)具有良好的通風和充足的照明設施，施工機械設備、風、水管路和電線等進行全面檢查和試運行；在受噴面滲水部位埋設導管排水，導水效果不好的含水層可設盲溝排水。

4.3.2 混合料的制備

混合料采用0.3m3臥式攪拌機現(xiàn)場拌制，速凝劑利用噴射機投放。

拌制時，各種材料要按監(jiān)理人審批的施工配合比，分別過篩稱量，攪拌時間不小于2min。混合料拌制后，嚴防雨淋、滴水及超徑石等雜物混入，采取隨拌隨用，存放時間不超過20min，保持物料新鮮。

4.3.3 噴射作業(yè)

4.3.3.1 噴射混凝土采用濕噴法進行。噴射料由現(xiàn)場自制拌和站供料，手推車運輸至噴射部位，液態(tài)速凝劑在噴射機內(nèi)添加。噴射混凝土自下而上分段分片依次進行，一次噴射厚度5cm。

4.3.3.2 噴射機作業(yè)應嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，應連續(xù)向噴射機供料，保持噴射機工作風壓穩(wěn)定。完成或因故中斷噴射作業(yè)時，應將噴射機和輸料管內(nèi)的積料清除干凈。受噴面作業(yè)自下而上分段分區(qū)進行，區(qū)段間的結合部和結構的接縫處應妥善處理，不得漏噴。噴射施工時，噴頭與受噴面垂直，噴射距離宜控制在0.6m～1.2m；噴嘴按螺旋形軌跡一圈壓半圈的方式橫向移動，層層噴射，確保厚度，使混凝土均勻密實，表面平整；噴嘴與噴射面盡量保持垂直，以減少回彈，確保噴混凝土質(zhì)量；噴射混凝土的回彈率不大于15%。

4.3.3.3 當氣溫低于5℃時，不得進行噴混凝土作業(yè)。噴混凝土前在受噴面安裝噴層厚度標記，確保噴混凝土的厚度。

4.3.4 養(yǎng)護

噴射混凝土終凝2h后，及時灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7d。

5 結語

深蓄I標引水隧洞開挖已結束，從引水隧洞開挖質(zhì)量情況看，爆破效果良好，錨桿施工及混凝土噴護施工質(zhì)量均滿足要求，同時工程未發(fā)生安全事故。因此，深蓄Ⅰ標引水隧洞的開挖支護取得了滿意的效果，可為其它類似工程提供參考。

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2095-1809(2016)06-0045-04

曹 勇(1979.12-)，男，湖北蘄春人，大學本科，工程師，從事在建項目管理和項目技術管理工作。

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