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        烏東德水電站右岸地下電站進水口復(fù)雜地質(zhì)條件邊坡開挖施工技術(shù)

        2017-10-19 14:40:47袁瑞卿
        水能經(jīng)濟 2017年8期
        關(guān)鍵詞:錨桿施工

        袁瑞卿

        【摘要】烏東德水電站右岸地下電站進水口位于右岸觀音崖、馬鞍子之間,開挖高程1080m~911m,自下游向上游依次劃分為A~E五個區(qū)。其中A區(qū)主要為Pt2l3-1地層構(gòu)成的陡傾反向坡,層間及坡頂部卸荷裂隙發(fā)育,受邊坡開挖擾動影響出現(xiàn)松弛、層間裂縫張開現(xiàn)象;B區(qū)為Pt2l2-3地層構(gòu)成的陡傾反向坡,巖體較為破碎且表層巖體卸荷裂隙較發(fā)育;C區(qū)為橫向坡,邊坡整體穩(wěn)定,構(gòu)成巖體主要為薄至極薄大理巖化白云巖層;D區(qū)為Pt2l1-1地層構(gòu)成的斜向坡,邊坡高陡;E區(qū)為Pt2l1-1地層構(gòu)成的順向坡。右岸地下電站進水口邊坡共14級,每級高度10~15m,坡比為一般為1:0.1~1:0.3(高程950m以下為直立邊坡),每級邊坡設(shè)3m寬的馬道或0.5m寬的臺坎。

        【關(guān)鍵詞】開挖;邊坡

        1、施工重點及難點

        (1)邊坡開挖支護工期緊,強度大。

        (2)邊坡巖體質(zhì)量差,Ⅳ級圍巖部位多,局部坡段有Ⅴ級圍巖,開挖過程中容易發(fā)生垮塌。

        (3)反向坡部位開挖過程中可能出現(xiàn)巖體順層面松弛張開現(xiàn)象,甚至局部垮塌,尤其在直立邊坡坡頂部位,更容易出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。順向坡部位可能出現(xiàn)部分坡段順層滑動垮塌,進而造成開挖區(qū)域上方巖體整體穩(wěn)定問題。

        (4)采用梯段控制爆破方式開挖,爆破控制要求嚴格。邊坡結(jié)構(gòu)面開挖需采用光面爆破,Ⅳ級、Ⅴ級圍巖開挖臺階高度約5m~7.5m,淺層支護隨層進行,深層支護滯后不大于7.5m,開挖面上方15m馬道(或臺坎)處質(zhì)點振動速度不大于10cm/s。

        2、開挖施工技術(shù)

        2.1 開挖分區(qū)、分層

        (1)分區(qū)

        開挖分前區(qū)和后區(qū),距離工程邊坡坡面10m~15m范圍內(nèi)的開挖區(qū)域,稱為“后區(qū)”,距離工程邊坡10m~15m以外范圍內(nèi)的開挖區(qū)域稱為“前區(qū)”。

        具體分區(qū)見圖1和圖2。

        為提高邊坡與洞室交叉部位洞臉成型質(zhì)量、降低爆破對洞臉附近巖體的損傷,同時防止進水口邊坡爆破后塊石大量進入引水隧洞內(nèi),進水口正面坡高程950m以下開挖在引水隧洞漸變段周邊區(qū)域采取預(yù)留4~6m的保護層,采用手風鉆造孔、薄層剝離的方式進行邊坡開挖。(此時距離工程邊坡4~6m范圍內(nèi)的區(qū)域,稱為“后區(qū)”;距離工程邊坡4~6m范圍外的區(qū)域,稱為“前區(qū)”)

        (2)分層

        邊坡開挖按照自上而下分層進行,右岸進水口上游側(cè)坡高程1080m~911.00m及正面坡高程1060m~950m按照設(shè)計梯段高度開挖爆破,每15m或10m設(shè)置2m或3m寬的馬道。高程950m~911m范圍(直立坡)分7層,即高程950m~942.5m、942.5m~937.5m、937.5m~932.5m、932.5m~927.5m、927.5m~922.5m、922.5m~917.5m及917.5m~911m。

        分區(qū)分層里面示意圖見圖3。

        2.2 施工程序

        邊坡自上而下分區(qū)、分層開挖支護,采用“一次預(yù)裂,一次爆破,分層出渣,隨層支護,錨索跟進”的原則進行。爆破開挖時,預(yù)裂一次到位,分前后區(qū)開挖,前區(qū)一次開挖到位,后區(qū)一次爆破,分兩層出渣,每層出渣一般高度為7.5m。馬道預(yù)留2.5m厚保護層。淺層支護緊跟開挖作業(yè)面,深層支護最多允許滯后一個梯段。

        施工總程序見圖4。

        2.3 開挖施工技術(shù)

        2.3.1 一般部位開挖方法

        邊坡開挖自上而下分層進行,采用梯段鉆爆開挖,工程邊坡結(jié)構(gòu)面采用預(yù)裂爆破成型,預(yù)裂深度一般為10~15m,與馬道分級高度一致,用100B鉆機鉆孔;梯段開挖采用CM358鉆機鉆主爆孔及緩沖孔。馬道預(yù)留2.5m厚保護層,采用CM358鉆機造孔,水平光面爆破。

        預(yù)裂或光面孔均使用φ32mm的乳化炸藥間隔不耦合裝藥,底部1m為加強段,孔底部線裝藥密度加大為正常段的5倍,上部減弱段長度1m,線裝藥密度減為正常段的一半。藥卷用導(dǎo)爆索串連后膠布綁扎在竹片上,送入孔內(nèi)。堵孔深度0.8~1.2m,先用紙袋填塞至孔內(nèi),再用泥土封填密實。炮孔堵塞應(yīng)密實,藥卷串保持在孔中央的位置上。爆破孔連續(xù)裝藥。爆破網(wǎng)絡(luò)采用孔內(nèi)導(dǎo)爆索傳爆、孔外非電毫秒雷管分段接力起爆網(wǎng)絡(luò),分段間隔時間為50ms,炮孔先于相鄰梯段炮孔起爆的時間不小于75~100ms。預(yù)裂(光面)孔距一般為0.8m,線裝藥密度約為250~350g/m。炸藥單耗約0.35kg/m3。

        出渣分兩層,每層高度不大于7.5m,用反鏟與自卸車配合運至渣場,開挖過程中遇到0.7m3以上孤石,集中后,用手風鉆打孔,裝藥爆破將其解小后,運至渣場。

        2.3.2 馬道保護層開挖

        馬道保護層厚度約為2.5m,采用水平光面爆破對其進行開挖。保護層開挖一般采用自外側(cè)向邊坡側(cè)分段水平造光爆孔,頂部手風鉆淺孔爆破的方法。其工藝流程為:測量放樣→鉆機就位→鉆孔驗孔→裝藥爆破→石渣清理→驗收。

        水平鑿孔鉆機主要選用YTP-28手風鉆,局部條件適合的可采用QZJ-100B型潛孔鉆。馬道保護層的上部爆破孔利用手風鉆鉆垂直淺孔,垂直鉆孔時,其孔底距馬道建基面0.5~0.7m的安全距離,手風鉆垂直孔爆破與水平光爆或預(yù)裂一次爆破形成。水平光爆孔造孔裝藥主要在開挖留渣上進行,局部留渣高度不夠的位置,搭設(shè)簡易平臺,施工人員站在簡易平臺上打孔。

        水平孔鉆孔時,先按照設(shè)計底板標高放樣孔位。然后將鉆機就位,放樣后視點,用樣架校準鉆孔角度后進行鉆孔。氣腿鉆鉆孔孔徑φ42mm,孔深2~4m,孔間距0.4~0.5m,線裝藥密度為120~150g/m。潛孔鉆鉆孔參照邊坡預(yù)裂施工進行。水平光爆或預(yù)裂的裝藥結(jié)構(gòu)均采用φ25mm或φ32mm乳化炸藥不耦合裝藥。線裝藥密根據(jù)生產(chǎn)性爆破試驗成果,結(jié)合現(xiàn)場爆破開挖效果優(yōu)化確定。起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電導(dǎo)爆系統(tǒng)、導(dǎo)爆索傳爆、磁電雷管起爆方式。爆破后,反鏟與自卸車配合出渣。

        2.3.3 正面邊坡開挖方法

        正面邊坡高程950以下采用“保留臨時巖墩、跳序開挖”的施工方式。正面邊坡開挖前,引水洞已經(jīng)開挖完成。由于此部位邊坡圍巖差,為反向坡,容易發(fā)生垮塌,為確保施工質(zhì)量和安全,采用了臨時預(yù)留巖墩的方式,間隔開挖。先將巖墩之間部位分層完成開挖支護,然后再分層開挖支護臨時巖墩。為保證下一層開挖有足夠的架鉆平臺,正面坡高程950m以下進行技術(shù)超挖,超挖量按照10cm控制。

        2.3.4 洞室出露部位邊坡開挖

        引水隧洞開挖支護在邊坡開挖前已完成,進水口高程950m以下開挖時,臨近引水隧洞出口部位邊坡開挖,先完成引水隧洞洞口的開挖、鎖口錨桿及周邊的系統(tǒng)支護。臨近引水隧洞出口部位邊坡爆破嚴格控制裝藥量,根據(jù)實際情況制訂專項爆破設(shè)計,調(diào)整爆破參數(shù),控制爆破震動效應(yīng),避免破壞已形成洞室。

        2.3.5 地質(zhì)缺陷及不穩(wěn)定塊體處理

        對影響邊坡開挖施工安全及工程運行安全的危巖體,在開挖之前予以挖除。對于開挖過程中在邊坡上揭露的局部隨機不穩(wěn)定巖塊,須及時報告監(jiān)理工程師,同時主動予以支護或清除。當開挖邊坡處于不良地質(zhì)地段,對邊坡穩(wěn)定有不利影響時,采用錨桿或噴錨支護、掛網(wǎng)噴護、加預(yù)應(yīng)力錨索等措施處理,處理原則和范圍按設(shè)計文件要求并由監(jiān)理工程師現(xiàn)場確定。

        3、支護施工

        3.1邊坡支護施工程序

        邊坡開挖豎直高度10m或15m為一個梯段,分兩層出渣,以邊坡開挖形成的先后按照橫向相互錯開的原則進行錨桿孔、排水孔及掛網(wǎng)噴錨的施工,最后施工預(yù)應(yīng)力錨索。主要支護施工流程見圖5。

        3.2 錨桿、錨索施工

        邊坡采用隨層快速支護方式。右岸進水口邊坡既設(shè)有掛網(wǎng)、噴射混凝土、錨桿、錨筋樁等淺層支護方式,又設(shè)有錨索深層支護方式。錨桿、錨筋樁鉆孔采用T35鉆機在爆破堆渣上作業(yè),人工與反鏟配合進行插桿、注漿,人工配合25吊車進行掛網(wǎng)及加固,濕噴臺車進行噴砼。

        錨索鉆孔采用哈邁YXZ-90A履帶式錨索鉆機,并進行下索等工序,為避免爆破對灌漿質(zhì)量產(chǎn)生影響,在下一層主爆完成后,搭設(shè)小型排架進行灌漿、張拉、封錨等工序。

        3.3 特殊條件下造孔處理

        右岸地下電站進水口正面邊坡高程950m以下引水洞洞臉兩排軸向鎖口錨桿C32,L=12m@1m×1m,坡面系統(tǒng)錨桿C32、L=9m@1.5m×1.5m(錨筋樁3C32、L=12m@2m×2m)。引水洞洞內(nèi)環(huán)向錨桿邊墻為C36、L=9m@1m×1m和C36、L=4.5m@1m×1m交錯布置,頂拱為C32,L=9m@1m×1m錨桿,局部因塊體錨固,錨桿進行了加密布置。

        引水洞洞內(nèi)支護在洞臉邊坡開挖前已完成,因洞內(nèi)和洞臉錨桿、錨筋樁布置較密集,導(dǎo)致正面邊坡坡面錨桿、錨筋樁造孔難以成孔。采用了如下處理方案:

        (1)正面邊坡錨桿、錨筋樁位置嚴格按設(shè)計照藍圖進行布孔,待布孔完成后進行造孔施工,造孔過程中嚴格監(jiān)控,遇卡鉆等現(xiàn)象停止造孔。

        (2)將錨桿(或錨筋樁)孔口位置依次向上下(或左右)偏移25cm,再進行造孔。

        (3)若上述1根錨桿(或錨筋樁)3個孔位中有1個成孔,則按照施工工藝完成錨桿(或錨筋樁)施工;若3個孔均無法滿足設(shè)計深度,按照最深的錨桿(或錨筋樁)孔實施。

        (4)廢孔用M25水泥砂漿注漿回填密實。

        4、結(jié)語

        烏東德水電站右岸進水口邊坡巖石條件較差,存在反向坡、順向坡、斜向坡等結(jié)構(gòu),開挖難度大,同時施工工期緊?!耙淮晤A(yù)裂、兩次出渣、快速支護”開挖支護技術(shù)的成功應(yīng)用,既滿足了工程進度要求,又確保了邊坡穩(wěn)定和施工安全,獲得參建各方的一致認可。為復(fù)雜地質(zhì)條件下的邊坡開挖支護施工提供了典范,值得同類工程借鑒。

        參考文獻:

        [1] 孫開暢,姜德全,孫志禹.向家壩電站地下廠房洞室開挖施工技術(shù)- 《東北水利水電》,2010.

        [2]黃林烽 , 韋志成 .水利工程施工中高邊坡支護與開挖技術(shù)的應(yīng)用

        《城市建設(shè)理論研究:電子版》 , 2014

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