(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概況及項(xiàng)目背景

1.1 工程概況

陽(yáng)江抽水蓄能電站是國(guó)內(nèi)在建、已建水頭最高的水電項(xiàng)目，工程樞紐主要由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房洞室群及地面開(kāi)關(guān)站、場(chǎng)內(nèi)交通道路等建筑物組成，工程為I等工程，工程規(guī)模為大(1)型。

主副廠房為陽(yáng)蓄電站地下廠房洞室群的一部分，主廠房縱軸線方向?yàn)镹E60°，自西向東依次為安裝間、主機(jī)間、副廠房。東接通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)室，西接6#施工支洞。主副廠房開(kāi)挖尺寸為156.5m×27.5m×60.2m(長(zhǎng)×寬×高)，拱頂開(kāi)挖半徑18.752m，拱高6.0m，開(kāi)挖寬度27.5m。

1.2 工程地質(zhì)

廠房區(qū)分布地層巖性主要以燕山三期(γ5)灰白色中粗粒黑云母花崗巖為主，局部有灰白色細(xì)粒黑云母花崗巖，南側(cè)為混合巖。微風(fēng)化花崗巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度一般為100MPa～130MPa，微風(fēng)化混合巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度為100MPa～160MPa。

廠房區(qū)圍巖主要以微風(fēng)化～新鮮花崗巖為主，斷裂不發(fā)育，具整體和塊狀結(jié)構(gòu)，圍巖類(lèi)別以Ⅰ～Ⅱ類(lèi)為主，占85%以上。廠房拱頂主要發(fā)育兩條斷層，f710N80°W/SW∠75°與廠橫0+070.0中心線相交，f711N65°～70°W/SW∠80°b=0.15～0.2與廠橫0+140.0中心線相交。

2 開(kāi)挖順序

廠房第Ⅰ層分層高度為10.0m(高程19.40m～高程9.40m)，主機(jī)間和安裝間開(kāi)挖面積達(dá)224.08m2，副廠房開(kāi)挖面積221m2，擬分3區(qū)施工。Ⅰ區(qū)為中導(dǎo)洞開(kāi)挖，導(dǎo)洞斷面尺寸為10.0m×10.0m；Ⅱ區(qū)為兩側(cè)擴(kuò)挖，擴(kuò)挖寬度為8.75m。

先進(jìn)行Ⅰ1-1導(dǎo)洞開(kāi)挖，導(dǎo)洞開(kāi)挖完成后進(jìn)行拱頂預(yù)留保護(hù)層Ⅰ1-2擴(kuò)挖(厚50cm)[1]，待Ⅰ1-3底板開(kāi)挖后分別進(jìn)行上游側(cè)及下游側(cè)開(kāi)挖。施工順序詳見(jiàn)圖1。

端墻部位預(yù)留50cm保護(hù)層[2]，待中導(dǎo)洞及兩側(cè)擴(kuò)挖至端墻部位后進(jìn)行保護(hù)層開(kāi)挖。

圖1 廠房第Ⅰ層拱頂開(kāi)挖順序

3 爆破參數(shù)選擇

3.1 中導(dǎo)洞

中導(dǎo)洞采用楔形掏槽[3]，光面爆破成型，周邊孔嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)面進(jìn)行開(kāi)挖質(zhì)量控制。周邊孔孔距0.5m、抵抗線0.7m，輔助孔孔距1.0m、抵抗線1.0m，布置4排掏槽孔，孔距0.9m。爆破孔全部采用YT28手風(fēng)鉆鉆孔，周邊孔綁竹片+導(dǎo)爆索方式爆破，輔助孔、掏槽孔采用非電毫秒管連接及起爆。掏槽孔深3.5m，輔助孔及周邊孔深3.2m。

圖2 中導(dǎo)洞爆破設(shè)計(jì)

表1 中導(dǎo)洞爆破參數(shù)

3.2 拱頂保護(hù)層

拱頂預(yù)留50cm保護(hù)層，采用YT28手風(fēng)鉆鉆孔，輔助孔、周邊孔全部采用竹片+導(dǎo)爆索方式爆破，非電毫秒管起爆，周邊孔間距40cm，抵抗線20cm，輔助孔及周邊孔鉆孔深度4.0m。

圖3 保護(hù)層爆破設(shè)計(jì)

表2 中導(dǎo)洞保護(hù)層爆破參數(shù)

3.3 中導(dǎo)洞底板擴(kuò)挖

中導(dǎo)洞底板(Ⅰ1-3區(qū))采用平推進(jìn)行爆破作業(yè)，非電毫秒管分段爆破成型，輔助孔鉆孔深度4.0m。

圖4 中導(dǎo)洞底板爆破設(shè)計(jì)

表3 中導(dǎo)洞底板爆破參數(shù)

3.4 兩側(cè)擴(kuò)挖

廠房?jī)蓚?cè)擴(kuò)挖[5]周邊孔采用竹片+導(dǎo)爆索方式爆破，周邊孔間距50cm，拱間處周邊孔間距30cm，抵抗線60cm。輔助孔間距90cm，抵抗線110cm～120cm，非電毫秒管分段爆破成型，輔助孔深3.5m、周邊孔深3.5m。

圖5 廠房?jī)蓚?cè)擴(kuò)挖爆破設(shè)計(jì)

表4 廠房?jī)蓚?cè)擴(kuò)挖爆破參數(shù)

3.5 端墻開(kāi)挖

待中導(dǎo)洞及兩側(cè)擴(kuò)挖至端墻部位后進(jìn)行端墻開(kāi)挖。端墻采用沿結(jié)構(gòu)線造孔，光面爆破成型，周邊孔孔距0.4m，抵抗線0.5m，鉆孔孔深4.0m。

圖6 廠房端墻保護(hù)層開(kāi)挖爆破設(shè)計(jì)

表5 廠房端墻保護(hù)層開(kāi)挖爆破參數(shù)

4 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)

為避免影響廠房開(kāi)挖質(zhì)量，降低爆破后圍巖松弛深度[5]及提高拱頂巖體完整性，需進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

爆破地震效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)振傳感器及數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)組成[6]。采用TDEC四川拓普數(shù)字設(shè)備有限公司生產(chǎn)的TOPBOX振動(dòng)信號(hào)自記儀、水平振動(dòng)速度傳感器和垂直振動(dòng)速度傳感器。

在距爆破作業(yè)面10m、20m、30m位置分別布置垂直、水平方向2條測(cè)線，進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

測(cè)試結(jié)果分析根據(jù)國(guó)家爆破安全規(guī)程及國(guó)內(nèi)外研究成果，爆破振動(dòng)傳播衰減規(guī)律一般采用薩道夫斯基的經(jīng)驗(yàn)公式：

V=K(Q1/3/R)a

式中：V——安全允許的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度(cm/s)；

K——與巖石、爆破方法等相關(guān)的因素系數(shù)；

a——與地質(zhì)條件相關(guān)的地震波衰減系數(shù)；

Q——與峰值振速V值相對(duì)應(yīng)的最大一段起爆藥量(kg)；

R——測(cè)點(diǎn)與爆心的直線距離(m)。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)，爆破時(shí)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度與建筑物破壞間的關(guān)系見(jiàn)表6。

表6 爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)

5 拱頂開(kāi)挖質(zhì)量控制重點(diǎn)及措施

為提高廠房拱頂開(kāi)挖質(zhì)量及結(jié)合地質(zhì)預(yù)報(bào)情況，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行開(kāi)挖質(zhì)量控制。

5.1 放樣

施工放樣過(guò)程中嚴(yán)格控制掏槽孔放樣精度，掏槽孔逐孔放樣并在掌子面標(biāo)識(shí)廠房中心線。周邊孔采取逐孔放樣并逐孔放方向點(diǎn)，頂拱超欠挖情況每茬炮標(biāo)識(shí)清楚。保護(hù)層及周邊孔放樣每茬炮孔位在同一條直線。

圖7 廠房拱頂標(biāo)識(shí)超欠挖

5.2 鉆孔及裝藥

周邊孔及掏槽孔選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的鉆工進(jìn)行鉆孔，周邊孔開(kāi)孔時(shí)需采取一人扶鉆頭，一人操作鉆機(jī)，并及時(shí)注意鉆孔方向及角度。掏槽孔及周邊孔鉆孔完成后及時(shí)檢查鉆孔角度及方向，對(duì)不合格的孔采用M30砂漿封孔，待2h后重新開(kāi)孔，驗(yàn)收合格的孔及時(shí)插入方向桿作為后續(xù)其它鉆孔的參考。周邊孔及掏槽孔采用直徑38mm鋼管插入孔內(nèi)，利用地質(zhì)羅盤(pán)及坡度尺檢查鉆孔方向及角度。

周邊孔采用竹片綁扎乳化炸藥，嚴(yán)格控制炸藥間距，炸藥采用乳化炸藥，周邊孔及保護(hù)層開(kāi)挖需將乳化炸藥用紙包裝成直徑20mm藥卷。

掏槽孔、輔助孔采用直徑32mm藥卷，橡膠炮棍裝藥(炮棍上刻度)，裝藥前使用炮棍量測(cè)炮孔深度，再根據(jù)裝藥結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行裝藥。

現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及掌子面地質(zhì)素描圖，及時(shí)優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)。

圖8 周邊孔綁竹片+導(dǎo)爆索

5.3 爆破試驗(yàn)

中導(dǎo)洞、保護(hù)層及廠房上下游側(cè)擴(kuò)挖都必須進(jìn)行爆破試驗(yàn)，根據(jù)類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)選定幾種不同爆破參數(shù)、鉆孔參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇最優(yōu)爆破效果及經(jīng)濟(jì)效益的爆破設(shè)計(jì)作為現(xiàn)場(chǎng)施工使用。

5.4 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

廠房開(kāi)挖前必須做超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，本工程選用TSP203隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)廠房I層圍巖斷層、節(jié)理發(fā)育、結(jié)構(gòu)面等情況，巖性參數(shù)及三維空間分布圖。

5.5 端墻及直邊墻

端墻及直邊墻受作業(yè)空間限制，鉆孔精度控制尤為重要，端墻及直邊墻鉆孔采用一人操作鉆機(jī)一人手扶鉆桿方式進(jìn)行鉆孔。墻上懸掛兩道鉛垂線，控制鉆卡鉆進(jìn)方向。

6 結(jié)語(yǔ)

在本次陽(yáng)蓄地下廠房頂拱開(kāi)挖質(zhì)量控制的過(guò)程中，合理運(yùn)用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及拱頂預(yù)留0.5m保護(hù)層開(kāi)挖工藝，廠房拱頂參數(shù)率達(dá)95.3%，拱頂不平整度±8cm，取得優(yōu)良開(kāi)挖效果。

(1)拱肩部位由于受上下兩個(gè)方向的抵抗線影響，輔助孔需加密布置并且間距不得大于0.4m，拱肩拐點(diǎn)位置的周邊孔需加強(qiáng)裝藥(約為周邊孔裝藥的150%)，拐點(diǎn)兩側(cè)的周邊孔需減少裝藥(約為周邊孔裝藥的80%)。

(2)采用紙板浸水后堵塞孔口，能減少爆破能量的損失，增強(qiáng)半孔率的均勻性。

(3)周邊孔的逐孔放樣，能提高鉆孔角度及鉆孔錯(cuò)臺(tái)控制。爆破孔驗(yàn)收過(guò)程中需加強(qiáng)爆破孔鉆孔質(zhì)量控制，先后開(kāi)挖結(jié)合部位爆破孔間距隨圍巖調(diào)整而調(diào)整。