杜麗娟

廈門安能建設(shè)有限公司（361000）

烏東德水電站右岸母線洞開挖與支護(hù)施工技術(shù)初探

杜麗娟

廈門安能建設(shè)有限公司（361000）

結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，主要針對烏東德水電站右岸母線洞開挖與支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行分析，以期能為類似工程施工提供參考。

母線洞；開挖；支護(hù)；施工技術(shù)

1 工程概述

烏東德水電站位于四川會東縣和云南祿勸縣交界的金沙江河道上，是金沙江水電基地下游河段四個水電梯級——烏東德、白鶴灘水電站、溪洛渡水電站和向家壩水電站的第一梯級，烏東德水電站右岸共6條母線洞平行布置于主廠房下游側(cè)，洞軸線與廠房軸線垂直。母線洞前段開挖尺寸為11.00 m×9.00 m（寬×高），長29.65 m，地面高程816.40 m，在進(jìn)入主變洞前母線洞擴(kuò)大為11.00 m×16.00 m，長11.35 m。

為了解除母線洞開挖對廠房巖錨梁及高邊墻的影響，需提前進(jìn)行母線洞的開挖，母線洞開挖從廠房方向進(jìn)行，增加施工支洞。先進(jìn)行進(jìn)廠交通洞延長段施工，即從進(jìn)廠交通洞末端以9 m×7 m（寬×高）的城門洞型斷面向上游方向繼續(xù)開挖，進(jìn)入安裝間25 m,然后再沿廠房下游邊墻開挖一條母線洞施工支洞，支洞采用9 m×7 m（寬×高）的城門洞型斷面，長為268.2 m。

2 施工重點(diǎn)、難點(diǎn)分析及對策

1）母線洞開挖既要確保廠房巖錨梁及高邊墻巖壁的安全穩(wěn)定要求，又要盡量減少占壓廠房開挖直線工期，開挖時機(jī)的合理安排是本工程的一個重點(diǎn)和難點(diǎn)。為此，充分利用目前交通洞已開挖完成的有利條件，在廠房第一層開挖的同時，從進(jìn)廠交通洞沿廠房下游側(cè)邊墻開挖一條母線洞施工支洞，提前進(jìn)行母線洞的開挖與支護(hù)，解除母線洞開挖對廠房巖錨梁及高邊墻的影響。

2）每條母線洞之間距離較近，爆破震動相互間影響大，如何減輕相鄰母線洞間因開挖爆破造成的擾動是本工程的一個重點(diǎn)和難點(diǎn)。為此，母線洞開挖采取隔洞開挖型式，先進(jìn)行7#和10#母線洞開挖，再進(jìn)行8#和11#母線洞開挖，最后進(jìn)行9#和12#母線洞開挖，開挖后及時進(jìn)行系統(tǒng)錨噴支護(hù)（噴混凝土、掛鋼筋網(wǎng)、錨桿等），以確保洞身安全。同時，加強(qiáng)施工期的安全監(jiān)測，及時反饋數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整開挖方案與支護(hù)參數(shù)。

3）母線洞廠房側(cè)開口位于廠房下游高邊墻上，對廠房穩(wěn)定影響較大。如何確保廠房高邊墻的安全、穩(wěn)定是本工程的一個重點(diǎn)和難點(diǎn)。為此，采取先施工母線洞，完成母線洞的系統(tǒng)支護(hù)及洞口周邊徑向鎖口，并利用母線洞施工支洞進(jìn)行廠房端洞口周邊的環(huán)向鎖口支護(hù)，再進(jìn)行廠房相應(yīng)部位高邊墻施工，并加強(qiáng)施工期的安全監(jiān)測；母線洞施工支洞施工時，為保證主廠房邊墻穩(wěn)定，支洞下游側(cè)邊墻直接利用廠房下游邊墻，按照相應(yīng)部位廠房下游邊墻的系統(tǒng)支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，提前進(jìn)行該部位廠房下游邊墻的系統(tǒng)支護(hù)。

4）母線洞施工支洞位于廠房下游，其開挖支護(hù)期間，上部在進(jìn)行廠房開挖，安全隱患較大。如何保證施工期安全是本工程的一個重點(diǎn)和難點(diǎn)。為此，采取控制爆破，減少爆破震動的影響，同時，根據(jù)巖石情況，及時進(jìn)行支護(hù)，并加強(qiáng)施工期的安全監(jiān)測。必要時，在施工支洞部位廠房上部施工時設(shè)置警戒線。

5）母線洞開挖施工時，廠房、主變室還在進(jìn)行上層開挖，由進(jìn)廠交通洞經(jīng)廠房、主變至廠頂施工支洞、通風(fēng)豎井的通風(fēng)大循環(huán)尚未形成，母線洞的通風(fēng)散煙條件較差，如何改善開挖期間母線洞的通風(fēng)散煙成為本工程的一個重點(diǎn)和難點(diǎn)。為此，在進(jìn)廠交通洞靠近母線洞施工支洞的適當(dāng)部位，布置軸流風(fēng)機(jī)，接風(fēng)管至母線洞壓入式通風(fēng)，并采取適當(dāng)延長通風(fēng)散煙時間、爆破后進(jìn)行噴霧灑水降塵等方法來解決母線洞通風(fēng)散煙問題。

3 施工程序

廠房第三層開挖時，需要通過進(jìn)廠交通洞形成施工通道，為了減少后期開挖影響，在母線洞施工支洞開挖前，先進(jìn)行進(jìn)廠交通洞延長段施工，即從進(jìn)廠交通洞末端以9 m×7 m（寬×高）的城門洞型斷面向上游方向繼續(xù)開挖，進(jìn)入安裝間25 m，然后再沿廠房下游邊墻開挖一條母線洞施工支洞，支洞采用9 m×7 m（寬×高）的城門洞型斷面,支洞長為268.2 m，該支洞從安裝間822.9 m高程降坡，以10%的坡度降至815.4 m高程后，水平進(jìn)行開挖，在與每條母線洞交叉口位置的支洞頂拱進(jìn)行擴(kuò)挖，擴(kuò)挖高度超過母線洞頂拱1 m，以便對母線洞進(jìn)行洞臉的鎖口支護(hù)。支洞頂拱及上游側(cè)邊墻根據(jù)巖石情況進(jìn)行隨機(jī)錨噴支護(hù);為保證主廠房邊墻穩(wěn)定，支洞下游側(cè)邊墻直接利用廠房下游邊墻，按照相應(yīng)部位廠房下游邊墻的系統(tǒng)支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，提前進(jìn)行該部位廠房下游邊墻的系統(tǒng)支護(hù)。

母線洞施工支洞開挖完成后，通過支洞進(jìn)入母線洞進(jìn)行全斷面開挖，采取隔洞開挖型式，先進(jìn)行7#和10#，再進(jìn)行8#和11#，最后進(jìn)行9#和12#母線洞開挖支護(hù)施工。

各條母線洞開挖至擴(kuò)大段位置后停止開挖，母線洞擴(kuò)大段從主變室分兩層進(jìn)行開挖，第一層在主變室第Ⅲ層開挖完成后進(jìn)行，第二層在主變室第Ⅳ層開挖完成后進(jìn)行。開挖石渣采用自卸汽車運(yùn)輸至渣場。母線洞開挖程序如圖1。

圖1 母線洞開挖程序

圖2 廠房端母洞開挖剖面圖

4 施工方法

4.1 施工方案綜述

母線洞開挖從廠房方向進(jìn)行，增加施工支洞，先將進(jìn)廠交通洞向上游方向繼續(xù)開挖，進(jìn)入安裝間25 m，以進(jìn)廠交通洞作為施工通道，在廠房下游墻開挖一條母線洞施工支洞，然后通過支洞采取隔洞開挖型式，先進(jìn)行7#和10#母線洞開挖，再進(jìn)行8#和11#母線洞開挖，最后進(jìn)行9#和12#母線洞開挖，各條母線洞開挖至擴(kuò)大段位置后停止開挖。母線洞擴(kuò)大段部位開挖從主變交通洞經(jīng)主變室方向分二層進(jìn)行開挖。母線洞靠近主變室的端墻部位預(yù)留2.5 m保護(hù)層，等擴(kuò)大段部位開挖完成后，用手風(fēng)鉆鉆設(shè)垂直孔分層進(jìn)行保護(hù)層的開挖。

進(jìn)廠交通洞延長段、母線洞施工支洞、母線洞開挖均采用手風(fēng)鉆水平鉆孔，全面斷開挖。母線洞擴(kuò)大段上層開挖高度為8 m，全面斷開挖；下層開挖高度為8 m，手風(fēng)鉆水平鉆爆開挖。采用人工裝藥爆破，周邊孔光面爆破。錨桿采用H353E型多臂鉆鉆孔，人工插桿，錨桿注漿機(jī)注漿。噴混凝土采用Aliva-500噴射機(jī)濕噴作業(yè)。鋼筋網(wǎng)現(xiàn)場綁扎、焊接,利用隧道作業(yè)臺車或鉆機(jī)作業(yè)筐人工配合施掛。

4.2 施工工藝及方法

開挖施工工藝流程如下：開挖準(zhǔn)備→測量放線→鉆孔→裝藥、爆破→通風(fēng)散煙、灑水除塵→安全處理→出渣、清底→支護(hù)→延伸風(fēng)水電線路，轉(zhuǎn)入下一循環(huán)。

4.3 爆破設(shè)計

廠房端母線洞開挖由母線施工支洞進(jìn)入工作面，擴(kuò)大段部分開挖由主變室進(jìn)入工作面，均采用手風(fēng)鉆鉆孔，微差爆破，周邊采用光面爆破施工，采用3.5 m3裝載機(jī)配20 t自卸汽車出渣。

母線洞采用全斷面開挖，楔形掏槽方式，周邊光面爆破。母線洞擴(kuò)大段分兩層開挖，上層開挖高度為8 m，全面斷開挖；下層開挖高度為8 m，手風(fēng)鉆水平鉆爆開挖。炸藥采用乳化炸藥，采用非電毫秒微差雷管聯(lián)網(wǎng)、磁電雷管起爆。周邊孔采用導(dǎo)爆索分節(jié)空氣間隔裝藥，爆破孔采用柱狀連續(xù)裝藥，堵塞采用砂和粘土的混合物。

光面爆破參數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)確定，施工中可按照選定的參數(shù)，總結(jié)每次爆破效果，測量半孔率和輪廓的不平整度，不斷調(diào)整光爆參數(shù)。初始施工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式選定各項(xiàng)參數(shù)。

5 錨噴支護(hù)施工

母線洞支護(hù)類型包括普通砂漿錨桿（含鎖口錨桿）、噴混凝土。普通錨桿包括Φ28，L=6 m、Φ32，L= 9 m，噴混凝土為噴C25混凝土，厚10 cm。

母線洞施工支洞支護(hù)類型包括普通砂漿錨桿、張拉錨桿、噴混凝土、鋼筋網(wǎng)。砂漿錨桿包括Φ22，L=2.0～3.5 m、Φ32，L=6 m；張拉錨桿為Φ32，L=9 m；噴混凝土為噴C20混凝土，厚10 cm、噴C25混凝土，厚15 cm；鋼筋網(wǎng)為Φ6.5@20×20。進(jìn)廠交通洞延長段支護(hù)類型包括普通砂漿錨桿、噴混凝土、鋼筋網(wǎng)。砂漿錨桿為Φ22，L=2.0～3.5 m；噴混凝土為噴C20混凝土，厚10 cm；鋼筋網(wǎng)為Φ6.5@20×20。

母線洞通過布置在廠房下游側(cè)的母線洞施工支洞提前進(jìn)行施工，開挖前首先進(jìn)行洞口鎖口錨桿和噴混凝土施工。洞口段和不良地質(zhì)段開挖時支護(hù)緊跟開挖面，邊開挖邊支護(hù)；圍巖較好地段錨桿施工緊跟開挖面，噴混凝土滯后開挖面5～10 m。

錨桿采用H353E多臂鉆機(jī)鉆孔，YSB-2B砂漿泵注漿；噴混凝土采用Aliva-500噴射機(jī)濕噴作業(yè)。鋼筋網(wǎng)現(xiàn)場綁扎、焊接，利用隧道作業(yè)臺車或鉆機(jī)作業(yè)筐人工配合施掛。

6 施工質(zhì)量及安全保證措施

1）嚴(yán)格按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的爆破方案進(jìn)行鉆孔、裝藥、連網(wǎng)。

2）鉆孔質(zhì)量符合下列要求：鉆孔孔位依據(jù)測量放出的中心線、腰線及開挖輪廓線確定;周邊孔在斷面輪廓線上開孔，沿輪廓線調(diào)整的范圍和掏槽孔的孔位偏差不大于5 cm，其他炮孔的孔位偏差不大于10 cm；炮孔的孔底應(yīng)落在爆破圖規(guī)定的平面上；炮孔經(jīng)檢查合格后，方可裝藥爆破。

3）炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯(lián)結(jié)，應(yīng)由經(jīng)過考核合格的炮工負(fù)責(zé)，并嚴(yán)格按爆破圖的規(guī)定和要求進(jìn)行作業(yè)。

4）每次爆破后，對巖石爆破的效果進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查并作出評價，對爆破參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

5）光面爆破效果達(dá)到下列要求：殘留炮孔痕跡在開挖輪廓面上均勻分布；炮孔痕跡保存率：Ⅲ類及以上圍巖不少于80%，破碎圍巖不少于50%，較破碎和破碎巖石不小于20%。相鄰兩孔間的巖面平整，孔壁沒有明顯的爆震裂隙；相鄰兩茬炮之間的臺階不大于10 cm。

7 結(jié)語

水電站地下廠房的施工，涉及地下洞室群開挖、支護(hù)等復(fù)雜工序，而施工廠區(qū)的工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變,為地下洞室施工帶來諸多困難。從以上各節(jié)對母線洞的開挖程序及出現(xiàn)問題中，可以得出一些洞室開挖的一般經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)有的是只適合于某些特殊洞室結(jié)構(gòu)，或某種特殊地質(zhì)條件的，而其中更多的是適合于各種洞室開挖甚至多種巖基明挖情況的。這里對烏東德水電站右岸母洞線開挖過程中的一些經(jīng)驗(yàn)作以總結(jié)。