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        兩河口水電站深孔泄洪洞出口槽開挖施工方法

        2018-05-09 09:14:57
        四川水力發(fā)電 2018年2期
        關(guān)鍵詞:梯段泄洪洞光面

        蘇 海

        (中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091)

        1 工程概況

        深孔泄洪洞出口泄槽段最高高程為EL.

        2 643.13 m,最低高程為EL.2 628.5 m,槽底寬15 m,長133 m,按0.11的坡比下降。槽身左側(cè)為坡比1∶0.3的邊坡,上接EL.2 650 m馬道,右側(cè)為坡比1∶0.5的邊坡,上接EL.2 640平臺。EL.2 640 m外側(cè)為1∶0.5邊坡接EL.2 627平臺。

        2 地質(zhì)情況

        泄洪建筑物出口為T3lh2(5)、T3lh2(4)粉砂質(zhì)板巖和絹云母板巖,邊坡多以弱風化、弱卸荷巖層為主,上下游側(cè)存在強卸荷巖體,主要發(fā)育兩組主要裂隙:①N55~90°W/SW(NE)60~80°②N35~45°W/SW(25~45°。巖體結(jié)構(gòu)為塊裂~碎裂結(jié)構(gòu),類別為IV2~V1類。

        3 施工方式

        深孔泄洪洞出口槽開挖區(qū)域開挖線外主要采用反鏟進行清理,外側(cè)邊坡采用預裂爆破,內(nèi)側(cè)槽挖采用一次性開挖爆破,左側(cè)預裂爆破,右側(cè)光面爆破,中間部分采用“梯”型起爆的方式。

        3.1 分層分區(qū)

        深孔泄洪洞出口槽開挖共分為8個區(qū),分別為泄槽右側(cè)邊坡A~E區(qū)及泄槽段I~Ⅲ區(qū),程序為先按設計坡比依次進行A~E區(qū)開挖,然后進行泄槽I~Ⅲ區(qū)開挖。根據(jù)深孔泄洪洞出口泄槽段結(jié)構(gòu)特點,將邊坡分層如下表1:

        深孔泄洪洞出口槽挖底板按0.11坡比開挖,底板預留保護層。開挖分區(qū)及開挖程序圖見圖1、2。

        3.2 施工程序

        表1 深孔泄洪洞出口泄槽開挖分層表

        3.2.1 泄槽外側(cè)區(qū)域

        (1)A區(qū):按1∶0.5坡比與上游側(cè)一起開挖至EL.2 627 m;

        (2)B區(qū):(泄邊)0+00.00~(泄邊)0+18.00按1:1坡比向下游開挖至EL.2 640 m,將(泄邊)0+18.00~(泄邊)0+70.44開挖至EL.2 642 m平臺,預留2 m保護層最后施工;

        (3)C區(qū):將(泄邊)0+18.00~(泄邊)0+70.44從EL.2 642 m按1∶0.5坡比向外側(cè)開挖至EL.2 627 m平臺;

        (4)D區(qū):將(泄邊)0+70.44~(泄邊)0+133.00按1∶0.5坡比向外側(cè)開挖至EL.2 627 m平臺。

        (5)E區(qū):將(泄邊)0+70.44~(泄邊)0+133.00從EL.2 642 m按1∶5.44坡比向下游側(cè)開挖至EL.2 630.5 m,預留2 m保護層,與B區(qū)保護層一起開挖。

        3.2.2 內(nèi)槽區(qū)域

        具體分層情況見表2。

        3.3 分區(qū)施工方式

        圖1 深孔泄洪洞出口槽挖平面圖

        圖2 A-A剖面圖

        表2 深孔泄洪洞出口內(nèi)槽區(qū)域開挖分層表

        3.3.1 外側(cè)邊坡開挖

        外側(cè)邊坡按A~D區(qū)順序開挖成型,完成后進行內(nèi)槽開挖。

        3.3.2 內(nèi)部槽挖段開挖

        內(nèi)槽區(qū)域先進行Ⅰ-1、Ⅱ-1及Ⅰ-2常規(guī)邊坡開挖,完成后按順序開挖Ⅰ-3→Ⅱ-2→Ⅲ-1。

        泄槽Ⅰ-3、Ⅱ-2及Ⅲ-1開挖時采用左側(cè)邊坡打預裂孔和緩沖孔,右側(cè)邊坡打光爆孔和輔助孔,中間部分爆破孔采用“梯”型起爆的方式,故開挖最高高度為8.71 m,采用1次爆破成型,棄渣采用1.6 m3反鏟配合20 t自卸汽車進行出渣,內(nèi)槽開挖完成后再進行保護層開挖。

        3.3.3 保護層開挖

        Ⅰ-3、Ⅱ-2及Ⅲ-1區(qū)泄槽開挖完成后進行B、E區(qū)保護層光面爆破開挖。保護層光面爆破后,棄渣采用1.6 m3反鏟配合20 t自卸汽車進行出渣。

        4 施工方法

        采用分區(qū)域開挖,泄槽外側(cè)區(qū)域按照設計坡比分別進行預裂爆破。泄槽內(nèi)側(cè)區(qū)域采用左側(cè)邊坡打預裂孔和輔助孔,右側(cè)邊坡打光爆孔和輔助孔,中間部分梯段孔采用“梯”型起爆的方式開挖具體方式見表3。

        表3 槽挖各區(qū)開挖方式表

        4.1 預裂爆破施工

        4.1.1 鉆孔

        預裂孔采用QZJ-100B潛孔鉆機造孔,孔徑89 mm,預裂孔間距為0.8 m,鉆孔深度按分級馬道高程和鉆機有效鉆孔深度控制。預裂爆破質(zhì)量好壞關(guān)鍵是鉆孔質(zhì)量的好壞,因此要嚴格控制好鉆孔質(zhì)量,為防止鉆桿的漂移造成預裂面不平整度增大,鉆孔前必須準確放樣。鉆孔時,搭設鉆機鉆孔樣架,鉆機就位后用地質(zhì)羅盤及坡度尺或自制量角器檢查鉆孔傾角和孔向,鉆孔過程中尤其是鉆進1 m左右應及時檢查調(diào)校鉆孔偏差,確保鉆孔質(zhì)量。鉆孔完畢,用水泥紙堵好孔口,防石渣或雜物落入孔內(nèi)堵孔。如出現(xiàn)塌孔嚴重而無法成孔現(xiàn)象,則在監(jiān)理工程師同意后進行換位鉆孔,或?qū)變?nèi)進行固壁施工,再進行掃孔。

        根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)及設計技術(shù)要求鉆孔質(zhì)量標準如下:

        (1)孔位偏差:不大于5%孔距;

        (2)傾角與方向偏差:預裂爆破孔不宜大于1°;

        (3)終孔高程偏差:±5 cm。

        4.1.2 裝藥

        選用φ32mm的乳化炸藥,采用不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu),線裝藥密度根據(jù)爆破效果及現(xiàn)場實際地質(zhì)條件及時調(diào)整。預裂爆破起爆網(wǎng)絡采用非電導爆系統(tǒng),導爆索傳爆,起爆方式為提前進行預裂爆破,預裂爆破孔先于相鄰梯段爆破孔起爆的時間,不應小于75~100 ms。

        預裂爆破鉆爆參數(shù):

        (1)孔距:

        根據(jù)一般經(jīng)驗公式孔距a=(7~12)d

        式中d為孔徑,m, 故孔距為0.8 m。

        (2)線裝藥密度Q

        根據(jù)該處地質(zhì)情況,并結(jié)合類似工程經(jīng)驗,孔距取為0.8 m,線裝藥密度為180 g/m。

        4.1.3 預裂孔裝藥結(jié)構(gòu)

        預裂孔均使用間隔不耦合裝藥,由于預裂孔較深底部夾制嚴重,其底部線裝藥密度加大為正常段的4~5倍,孔底1/10~1/12孔深段為加強段;孔口堵塞長度取0.5~2.5 m,根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當調(diào)整堵塞長度。

        在裝藥前逐孔檢查孔深,若不滿足要求則要及時處理到合格。根據(jù)最終所檢查的孔深,在平地上將炸藥按設計裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥要求,先將導爆索附在準備好的竹片上,φ32 mm乳化炸藥分成小節(jié)按裝藥結(jié)構(gòu)間隔綁在竹片和導爆索上,竹片和藥串一同放入預裂孔內(nèi),竹片背靠保留巖體一側(cè)。

        4.1.4 堵孔

        藥串到位后,用紙團等松軟物質(zhì)壓在藥柱上,孔口段采用巖粉逐層堵塞搗實,堵塞長度為0.5~2.5 m,根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當調(diào)整堵塞長度。

        4.1.5 連線

        按照爆破理論,同一預裂面的各預裂孔同時起爆,預裂效果最好。但在施工中,為避免過大的爆破振動影響,預裂分組爆破,10個孔用導爆索連成一組,各組之間用非電毫秒導爆管引爆。邊坡預裂一般在相鄰梯段爆破施工前完成,在和邊坡梯段爆破同時施工時,預裂孔先于梯段爆破孔起爆時差不少于75~100 ms。

        4.2 光面爆破施工

        4.2.1 鉆孔

        光爆孔采用QZJ-100B潛孔鉆機造孔,孔徑89 mm,光爆孔間距為0.8 m,鉆孔深度按分級馬道高程和鉆機有效鉆孔深度控制。光面爆破鉆孔質(zhì)量控制、搭設鉆機方法等可參考5.1預裂爆破施工中鉆孔方法。

        根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)及設計技術(shù)要求鉆孔質(zhì)量標準如下:

        (1)孔位偏差:不大于5%孔距,并不大于5 cm;

        (2)傾角與方向偏差:光爆爆破孔不宜大于1°;

        (3)終孔高程偏差:±5 cm。

        4.2.2 裝藥

        選用φ32 mm的乳化炸藥,采用不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu),線裝藥密度根據(jù)爆破效果及現(xiàn)場實際地質(zhì)條件確定。光面爆破起爆網(wǎng)絡采用非電導爆系統(tǒng),導爆索傳爆。

        光面爆破鉆爆參數(shù):

        (1)孔距:

        根據(jù)一般經(jīng)驗公式孔距a=(9~20)d

        式中d為孔徑,m,故孔距為0.8 m~1.78 m,取0.8 m。

        (2)線裝藥密度Q

        根據(jù)該處地質(zhì)情況,并結(jié)合類似工程經(jīng)驗,線裝藥密度為120 g/m。

        4.2.3 光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)

        光爆孔均使用間隔不耦合裝藥,由于光爆孔較深底部夾制嚴重,其底部線裝藥密度加大為正常段的4~5倍,孔底1/10~1/12孔深段為加強段;孔口堵塞長度取0.5~2.5 m,根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當調(diào)整堵塞長度。

        在裝藥前逐孔檢查孔深,若不滿足要求則要及時處理到合格。根據(jù)最終所檢查的孔深,在平地上將炸藥按設計裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥要求,先將導爆索附在準備好的竹片上,φ32 mm乳化炸藥分成小節(jié)按裝藥結(jié)構(gòu)間隔綁在竹片和導爆索上,竹片和藥串一同放入光爆孔內(nèi),竹片背靠保留巖體一側(cè)。

        4.2.4 堵孔

        藥串到位后,用紙團等松軟物質(zhì)壓在藥柱上,孔口段采用巖粉逐層堵塞搗實,堵塞長度為0.5~2.5 m,根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當調(diào)整堵塞長度。

        4.2.5 連線

        按照爆破理論,同一光爆面的各光爆孔同時起爆,光爆效果最好。但在施工中,為避免過大的爆破振動影響,光爆分組爆破,10個孔用導爆索連成一組,各組之間用非電毫秒導爆管引爆。

        4.3 梯段孔施工

        鉆孔采用CM-351高風壓鉆機,鉆孔孔徑φ115 mm。

        采取人工連續(xù)裝藥,梯段孔采用φ32乳化炸藥,采取炸藥單耗為0.45 kg/m3。梯段爆破采用微差爆破網(wǎng)絡,采用3~15段非電毫秒雷管連網(wǎng),非電起爆。

        梯段孔間距3 m,排距2.5 m,單孔藥量5~25 kg,孔深0.69~7.38 m,采用“梯”型聯(lián)網(wǎng),向下游側(cè)起爆。

        4.4 保護層開挖

        B、E區(qū)預留2 m保護層,預留保護層采用水平光面爆破的開挖方法。先在相鄰低塊抽槽形成工作槽,即可在槽內(nèi)用鉆機造水平孔。具體施工方法如下:

        4.4.1 水平光爆孔

        水平光爆孔采用YT-28型氣腿鉆造孔,孔徑φ42 mm,孔深3 m,孔間距50 cm,線裝藥密度120 g/m。

        4.4.2 水平爆破孔

        保護層水平爆破孔采用YT-28型氣腿鉆造孔,孔徑42 mm,藥卷直徑φ32 mm。根據(jù)臨空面坡度情況,使抵抗線均勻,鉆孔傾角與坡度角一致,爆破孔間排距1.0 m,與光爆孔距離0.8 m,爆破炸藥單耗0.45 kg/m3,在保證安全的前提下,減少堵塞長度,以減少大塊率。

        爆破后,采用反鏟迅速將爆渣清理干凈,為相鄰區(qū)域的水平造孔提供工作面。待保護層開挖達到一定面積后,即可進行石渣的清理工作,石渣清理完畢后,用高壓風(水槍)進行基礎面的沖洗,直至滿足建基面終驗要求。

        根據(jù)施工技術(shù)要求及《水電水利工程邊坡施工技術(shù)規(guī)范規(guī)范》(DL/T 5255-2010),鉆孔質(zhì)量標準:

        (1)孔位偏差:不大于5%孔距;

        (2)傾角與方向偏差:光面爆破孔不宜大于1°;

        (3)孔高程偏差:±5 cm。

        5 爆破效果

        (1)相鄰兩殘留炮孔間的不平整度最大值為13 cm,平均值為8 cm,小于規(guī)范15 cm。

        (2)炮孔痕跡保存率

        該區(qū)域巖體為IV2~V1類,炮孔痕跡保存率為48%,大于規(guī)范20%。

        (3)超欠挖情況

        該區(qū)域為混凝土結(jié)構(gòu)接觸面:允許偏差:欠挖0 cm,超挖20 cm。經(jīng)質(zhì)量檢查實際無欠挖,超挖最大為18 cm,平均約14 cm。

        (4)該區(qū)域爆破后殘留炮孔壁面無明顯爆破

        裂隙,無裂隙張開、錯動及層面抬動現(xiàn)象。

        6 結(jié) 語

        兩河口水電站深孔泄洪洞出口為三面“坡”狀結(jié)構(gòu),立體層次分明,相對其他部位空間結(jié)構(gòu)復雜、開挖難度大,為保證開挖質(zhì)量,經(jīng)研究,采用“化整為零”的方式進行施工,將該區(qū)域分層分區(qū),逐個開挖,并強調(diào)施工程序,嚴格執(zhí)行,同時根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整爆破參數(shù),降低單孔藥量及單耗,從而使各項質(zhì)量檢查項均滿足設計技術(shù)要求及規(guī)范要求。

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