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水电站地下厂房岩锚梁开挖技术施工技术分析

发表时间：2020/10/21 来源：《基层建设》2020年第19期作者：姜虎

[导读] 摘要：水电站地下厂房的施工工作中，岩锚梁开挖具有一定的难度，但同时也是施工重点。

        中国水电建设集团十五工程局有限公司 719300
        摘要：水电站地下厂房的施工工作中，岩锚梁开挖具有一定的难度，但同时也是施工重点。开挖的质量直接对岩锚梁的受力有一定影响，同时也会涉及到对锚梁运行过程中是否安全。本文以陕西省镇安抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁开挖施工为例，对开挖设计技术要求、岩锚梁开挖施工的流程、基岩面清理放样、搭设样架等进行了介绍，为相关工程提供一定的参考。
        关键词：水电站；地下厂房；岩锚梁开挖；分析
        大型水利工程地下厂房中机电设备的安全和维修大部分需要岩锚梁开挖技术的支撑，它对比其他结构，能使地下厂房的跨度变窄，减少工作人工的工程量，减少工程支出。所以引起施工投资方以及参建方等各方的高度重视，确保开挖成功。但岩锚梁开挖是地下厂房中最难也是最重要的环节，地质条件会影响开挖的进度，本文提出了岩锚梁壁开挖要求，优化钻孔装药方式，同时采用合理措施，提高岩锚梁开挖施工的完全性。
        1、工程概况
        陕西省镇安抽水蓄能电站地下厂房开挖尺寸为177.5m×25.5m×57.5m，岩壁吊车梁布置范围EL864~EL861，轨顶高程EL864，上拐点高程EL862，下拐点高程EL861，岩台斜面与竖直方向夹角35°。岩锚梁开挖同保护层同步施工，保护层宽度3m，岩锚梁开挖预留岩体水平宽度70cm。主厂房的开挖尺寸要严格控制，长、宽、高按照相关要求，不能存有偏差；岩锚梁桥机轨顶要达到一定的高度。主厂房洞轴线的方向在东北60°，与岩层的夹角大约在31°-41°之间[1]。岩锚梁保护层的开挖分四个区进行，其具体分区如图1所示。

        图1 岩锚梁保护层分区图
        2、开挖设计技术要求
        2.1 主厂房一般边墙开挖要求
        在进行主厂房边墙的开挖过程中具有一定的要求，主要体现在：第一，对于直立边墙是不能出现没有挖到的地方，各级台阶的向外扩张不能大于19.5cm，同时错台宽度要做到合理。第二，为了确保开挖岩壁的稳定程度，相邻炮孔之间的岩面要处于比较平整的状态，不平整度要控制15cm之内。第三，预裂与光面爆破钻孔之间的角度最好控制在1°的偏差范围之内，孔深要控制在5cm之内偏差。
        2.2 岩锚梁壁开挖要求
        岩锚梁壁面开挖对壁面质量和钻孔与爆破有一定的要求。对于壁面的质量要求：第一，实际开挖的整体轮廓要达设计要求。第二，岩锚梁整体墙壁不允许有欠挖情况，超出设定的的开挖控制在10.0cm范围内。对于斜面的两个转角点对轮廓实际尺寸以及围岩的完整程度有严格要求。在房岩壁挖成后，要对岩壁斜面进行整修，及时清除发生松动的岩石，防止出现岩石掉落的现象，水平面和斜面之夹角与设计值相比要稍微大些。第三，控制爆破的深度，实际测量爆破的深度要不能高于19.5cm。对于钻孔和爆破：第一，对于岩锚梁保护层的岩体要分层开挖，对岩锚梁部分轮廓线要运用爆破方式进行开挖，控制好钻孔直径[2]。第二，在进行开挖岩锚梁斜台之前，应加固岩锚梁斜岩台下的边缘岩体后，在进行光面爆破，以此来保证斜岩台的开挖平整程度以及岩石的完整度。第三，对爆破装药量严格把握，在爆破过程中要注意岩锚梁部位围岩是否完整。
        3、岩锚梁开挖施工
        3.1 施工基本流程
        在实施岩锚开挖时的基本流程为：先进行中间抽槽，在保护层以及光面爆破进行施工，进行围岩层中槽的预裂处理与开挖施工，提前进行竖向和辅助光爆孔的造孔处理，在进行保护层、中槽以及其他区的保护层开挖[3]。岩锚梁保护层有4个区组成，要做到4区岩台竖向光爆孔与1区保护层光爆孔同时施工，在1-3区完成保护层光爆开挖之后，在进行岩台斜面光爆孔的造孔操作，对岩台拐点处进行锚喷，最后要一次成型。
        3.2 基岩面清理放样
        对基岩面做好基本的清理处理之后，对于架搭设和钻孔部分的清理要使用合理的工具做好清理工作。待清理全部结束之后，要保障基岩面没有不牢固的岩石，使用仪器进行精度和角度的测量，控制要测量放样误差，不得高于5mm。
        3.3 搭设样架
        搭设样架可分为搭设竖向光爆孔样架和斜向光爆孔样架。为了更快完成施工操作，预制导管模块是提前在加工厂就制作而成，在施工现场进行简单的拼接和固定，待施工现场骨架搭成之后，要在骨架上装上固定样架。由于要预制1-4区的导向管，并且在现场基岩面并不没有统一高度，为确保钻孔精准度等，要有两个套管，钻孔时先用相对短的套管，然后在进行钻孔，对于下部套管的下端要相接于岩石面，上部套管要相邻与导向管顶端，最后需要更换长钻杆完成操作。4区保护层斜向导管要综合现场施工的实际情况进行搭设，长度要根据具体需求来加工，用铁丝固定在导向管上以防止滑落。
        3.4 钻孔施工
        在进行3区和4区的竖向造孔时，沿着水平方向向基岩移动大约2.5cm，防止存在欠挖情况。在进行4区的钻孔时，要在开钻前先钻定位孔，以防钻头打偏。为了便于施工，1区保护层竖向光爆孔与4区保护层竖向光爆孔要同时进场施工，并且对于1区保护层在爆破之前要插入PVC管起到保护作用。
        3.5 岩台下拐点保护
        为了确保岩锚梁开挖质量，对于3区保护层完成钻孔之后，要保护岩台下的拐点，可采用科学合理的保护措施。比如，进行混凝土的喷射要使用科学合理的方法，小于拐点处1m，插筋相互距离为2m，角钢要与拐点的距离要保持在8cm，第一次可采用砂浆填充岩壁缝隙的方式进行试验。
        3.6 装药爆破
        对于向光爆孔装药过程中，要按照装药的具体结构，开药卷和导爆索要同时绑在竹片上，然后放在转孔中心位置。使用黄泥等进行堵塞，在堵塞之前使用柔软位置放到孔中，以防堵塞料进入转药段。对于堵塞阶段，1-3区保护层要进行联网，4区保护层使斜向与竖向孔相互连接，一次进行气爆。
        3.7 开挖效果
        对锚梁岩台做二次声波测试，进行声波测试后可以得出：爆破对其影响的深度在19.5cm以下，开挖岩面没有出现小块悬挂体以及无比较明显裂痕。无欠挖，平均最大超挖为4.5cm。
        4、结束语
        综上所述，水电站地下厂房岩锚梁开挖技术具有十分重要的作用。由于施工难度系数比较大并且还是重点，对于不同的地方施工要根据工程的实际情况做出合理分析，控制好各个环节，保障水电站地下厂房岩锚梁开挖施工能够顺利进行。本文以陕西省镇安抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁开挖施工为例，提出了开挖技术的具体要求，并对具体的工作进行分析，开挖之后爆破深度控制在合理范围之内，没有出现明显的裂痕，不存在欠挖现象，开挖施工达到了设计要求。
        参考文献：
        [1]字政明，潘登喜，吴强，张帆.薄层板岩条件下岩锚梁开挖技术研究及实践[J].低碳世界，2019，9（07）：85-86.
        [2]才俭峰，张帅.浅谈美纳斯水电站地下厂房岩锚梁施工技术[J].湖南水利水电，2018（05）：57-59.
        [3]吴庆乐，张瑞华，郑纲旗，高国刚.丰宁抽水蓄能电站岩锚梁岩台开挖施工技术[J].水利水电快报，2018，39（08）：34-37+48.