摘要：随着我国经济的快速发展，社会的不断进步，电力需求稳步上升，作为洁净能源的首选，水利水电工程得到了社会各界的广泛认可。水工建筑物大型洞室施工作业中二次刻槽开挖较为常见，洞室二次刻槽开挖一般采用光面爆破的施工方法，而光面爆破技术开挖的难点在于分层、分区爆破开挖、钻孔质量控制及爆破参数的优化设计。通过对水电站泄洪洞洞身掺气坎开挖体型结构设计的分析，制定了切实可行的施工方案，同时利用光面爆破技术结合合理有效的分层、分区开挖方法对大型洞室进行二次刻槽开挖，保证了泄洪洞掺气坎的顺利施工，可为今后在类似工程的施工中提供借鉴经验。
关键词：水电站；二次刻槽；开挖
引言
现代地下工程中地下厂房等洞室规模巨大，在进行机组安装、闸门启闭时不可避免的要使用大型吊车，而岩梁作为地下洞室内吊车的受力基础，直接关系到吊车的正常运行及安全。水电站地下洞室设置的岩梁众多，结构方式分两种：一种是岩壁梁（或称岩锚梁、岩壁吊车梁等），以地下厂房、尾水管检修闸门室为代表；另一种是岩台梁，以尾水洞检修闸门室、压力管道竖井段为代表。业界内对岩梁问题的研究前期已经取得了一定的成果，分析了地应力对地下厂房岩锚吊车梁变形及应力造成的影响，基于有限元软件对岩锚梁的施工过程进行了三维非线性有限元数值模拟，对开挖过程中岩锚梁的应力、位移及锚杆应力进行了分析；分析了顺层岩体对地下厂房岩锚梁稳定性影响；分析了施工过程岩锚梁裂缝成因及对策，对岩锚梁岩台破坏模式及稳定性分析进行了总结，对岩梁地质缺陷及超挖处理进行了一定研究，提出了复杂条件下岩台梁支护设计的一些方案，从岩梁开挖施工方面提出一定建议。本文在研究的基础上，结合实际情况，对大型洞室二次刻槽开挖施工技术的全过程展开了一定的探索。
1概述
根据类似工程的经验，大型地下洞室开挖需布置多条施工通道，传统的施工方法是由上至下分层、台阶法开挖。一般选择“中导洞先行，顶拱刻槽、反向扩挖”的方式进行分层、分区、分段、错距开挖施工。根据分层情况，由上到下依次利用各条施工通道承担若干层的出渣任务。由于施工路线长且单一，每层施工的布置难度较大，需考虑预留施工通道。由于大型地下洞室开挖每层的场地有限，无法增加资源投入，受场地制约而导致工期无法压缩，因此，对于工期紧、任务重的大型地下洞室如何快速有序的展开施工，如何合理的统筹资源就显得尤为关键。笔者介绍了一种大型地下洞室快速开挖施工方法。
2主要施工操作要点
2.1钻孔施工操作
掺气坎部位的上层开挖按先中导洞后边墙扩挖的方式进行，中导洞形成2～3个循环呈品字形推进，上层爆破开挖钻孔利用自制的型钢钻爆平台，采用YT28手风钻人工钻孔，中导洞采用中部复式楔形掏槽，周边轮廓光面爆破的方法，顶拱扩挖充分利用中导洞开挖形成的临空面进行光面爆破；为尽量保证开挖体型符合设计要求，对于II、III类围岩开挖进尺按照不大于3m进行控制。中层开挖采用竖直梯段中层预裂爆破，首先将钻孔施工面的松散浮渣清理干净，以满足100B钻机样架平台稳固的要求，平台采用准48mm的脚手架钢管搭设，样架平台杆件采用预先打设在基岩内的插筋固定，待施工平台搭设完成后即可用100B潜孔钻进行直边墙段结构面预裂孔的钻孔施工，钻孔时的倾角采用坡度尺进行控制；而四周主爆孔则采用1台D7或者CM351高风压钻机进行梯段爆破孔钻孔，钻孔完毕采用编织袋进行堵塞护孔。下层爆破孔采用YT-28气腿钻进行钻孔，底板平钻钻孔施工时因气腿在平面上无岩面进行稳定，为保证钻机在钻孔时不发生偏移，应特制气腿的梯子样架，从而保证钻机在水平面上的钻孔质量。
2.2松弛破坏
尾水管检修闸门室岩梁段为发育第一类柱状节理玄武岩，柱体长度2～3m，直径13～25cm，柱体倾角为75°～85°，其中上游侧岩梁柱状节理玄武岩在高地应力影响下，开挖后产生松弛，普遍沿柱状节理面微张，并沿岩梁上部边墙轮廓线向下形成一条竖向裂缝，柱状节理玄武岩松弛后，岩体物理力学强度明显下降，竖向裂缝也会影响岩梁稳定，出现后进行了清除处理，导致该段岩梁未形成。
2.3现场试验条件
岩体完整性指数KV=0.7，岩石初始损伤D0=0.3，岩石爆破损伤门槛值Dlim=0.5，单孔炸药量取值Qe=9.0kg，单段爆破炸药量为Qp=18.0kg。现场试验包括爆破试验、钻孔声波测试和爆破振动速度测试。钻孔声波测试目的是测定爆炸近区的破坏影响范围，爆破振动速度测试目的是测定爆炸地震波衰减规律。声波孔的孔间距为1.0m或0.5m，孔半径为30.0mm或45.0mm，声波孔深为4.0m或8.0m。声波测试仪器为岩海RS-ST01C超声波检测仪，爆破振动速度测试仪为TOPBOX测振仪。声波测试时，沿孔深方向测定声波波速变化，根据公式判定临界损伤点。临界损伤等值线包络的范围为爆破破坏影响范围。当某一测点沿孔长的损伤值均小于损伤门槛值时，在该测点附近新增声波测试孔，以便使爆破破坏影响范围的判定更精确。在起爆后的原有炮孔位置或附近布置约5.0m深的垂直孔，用于测试孔底的爆破破坏影响范围。爆破振动速度的测点监测方向为垂直向和水平径向，水平径向指向爆心。
2.4效益分析
(1)开挖质量。大型地下洞室快速开挖的施工方法预留了保护层，减少了主爆区对边墙成型的影响，在进行光面爆破时，能有效控制超挖(尾水闸门洞平均超挖控制在4%)，成型效果较好，受到了各方好评。(2)经济效益方面。①大型地下洞室快速开挖的施工方法成型效果较好，能有效控制超挖，可减少因超挖造成的混凝土回填，进而减少了施工成本。②大型地下洞室快速开挖的施工方法减少了施工干扰，提高了施工效率。③大型地下洞室快速开挖的施工方法增大了第Ⅱ层、第Ⅲ层开挖临空面，大大降低了炸药的单耗，节省了火工材料的费用。同时，临空面的增大，优化了爆破设计，减少了钻孔孔数，节约了施工成本。④大型地下洞室快速开挖的施工方法虽然增加了资源投入，但有效降低了单一开挖的循环时间，缩短了工期。(3)市场竞争。大型地下洞室快速开挖的施工方法提高了大型洞室的开挖质量，压缩了施工工期，在今后市场竞争中具有较大优势。
结语
水电站泄洪洞洞身龙落尾掺气坎开挖通过合理的分层、分区使三面光爆的开挖方式得以实现，泄洪洞龙落尾段掺气坎开挖，岩面平整，无欠挖，残孔清晰无明显裂隙，半孔率达80%；通过此项技术的应用使得洞身龙落尾掺气坎开挖体型控制精准、开挖面平整、超挖小，为类似工程提供了可靠地借鉴，为建设国际一流水电站工程打下了基础。
参考文献
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