徐世普

（華能瀾滄江水電有限公司，云南 昆明 650214）

1 工程概況

龍灘工程地下廠房總長(zhǎng)388.5m，設(shè)置有巖錨吊車梁，其上部開(kāi)挖跨度30.70m，下部開(kāi)挖跨度28.90m，拱頂開(kāi)挖高程261.40m，底部最低開(kāi)挖高程184.10m，開(kāi)挖高度77.30m，總石方開(kāi)挖量63萬(wàn)m3，噴砼工程量0.98萬(wàn)m3，錨桿3萬(wàn)根，其中Ⅰ層開(kāi)挖方量12萬(wàn)m3，噴砼工程量3730m3，錨桿8320根。龍灘工程地下廠房是目前世界上最大的地下廠房，其洞室尺寸大，跨度大，邊墻高，相鄰洞室距離近，交叉口多，上下重疊，縱橫交錯(cuò)，施工強(qiáng)度大，施工技術(shù)復(fù)雜。

2 開(kāi)挖方法

在地下洞室開(kāi)挖，由于機(jī)械化程度的提高及新奧法的應(yīng)用，對(duì)于大斷面洞室的開(kāi)挖方法，現(xiàn)一般多采用先中導(dǎo)洞后擴(kuò)挖跟進(jìn)的開(kāi)挖方法。龍灘水電站地下廠房Ⅰ層開(kāi)挖跨度為30.7m，是目前世界第一大跨度的地下廠房，在國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有相應(yīng)的施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，如何保證開(kāi)挖后圍巖的穩(wěn)定性是一個(gè)世界級(jí)的難題，也是確保后續(xù)施工及電站運(yùn)行安全的前提，正確合理地選擇開(kāi)挖方案對(duì)于洞室的穩(wěn)定是非常關(guān)鍵的。

先兩邊側(cè)導(dǎo)洞后中墩開(kāi)挖方法，整個(gè)洞室分成三次開(kāi)挖，減小一次開(kāi)挖斷面，減小應(yīng)力變形，側(cè)導(dǎo)洞開(kāi)挖及支護(hù)施工均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再開(kāi)挖中墩部份，邊墻及起拱部位在中墩開(kāi)挖之前其支護(hù)條件已達(dá)到設(shè)計(jì)值，其應(yīng)力拱圈已經(jīng)形成而且已達(dá)到能全部承擔(dān)整個(gè)洞室開(kāi)挖成形后所形成的重分布應(yīng)力，可以更有效地控制開(kāi)挖成形后洞室的整體變形，確保洞室圍巖的穩(wěn)定性，保證施工安全。

采用先中導(dǎo)洞后擴(kuò)挖的方式時(shí)，雖然中導(dǎo)洞開(kāi)挖成形后，對(duì)中洞部份也先進(jìn)行了支護(hù)后才進(jìn)行兩邊擴(kuò)挖，但是當(dāng)兩側(cè)擴(kuò)挖后，其兩側(cè)邊墻及起拱部位的重分布值和整個(gè)洞室全斷面一次開(kāi)挖所形成的重分布應(yīng)力值幾乎相當(dāng)，在邊墻及起拱位置形成較大的應(yīng)力和塑性區(qū)，不利于圍巖穩(wěn)定。

通過(guò)對(duì)以上兩種方案的對(duì)比，采用先兩側(cè)導(dǎo)洞后中墩的開(kāi)挖方法。

施工組織是工程施工的重要組成部份，是把建筑物設(shè)計(jì)藍(lán)圖付諸實(shí)施的基礎(chǔ)。優(yōu)秀的施工組織設(shè)計(jì)對(duì)于保證工程施工安全、保證工程質(zhì)量、降低施工成本、縮短施工工期、取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益有重大的意義。主廠房Ⅰ層的開(kāi)挖支護(hù)順序如圖1所示：

立體交叉平行作業(yè)是加快施工進(jìn)度有效手段之一。主廠房Ⅰ層開(kāi)挖支護(hù)，采取以上游側(cè)導(dǎo)洞為主，左右兩個(gè)方向兩側(cè)導(dǎo)洞多個(gè)工作面同時(shí)掘進(jìn)。主廠房右端：先行從右向左開(kāi)挖上游側(cè)導(dǎo)洞；在上游側(cè)導(dǎo)洞開(kāi)挖到HR0+10樁號(hào)后，在HR0+50樁號(hào)處向下游開(kāi)設(shè)一個(gè)7.2×6.5m通道進(jìn)行下游側(cè)導(dǎo)洞的開(kāi)挖。主廠房左端：經(jīng)3#施工支洞于HL0+300樁號(hào)進(jìn)入主廠房左端，從左端向右端方向進(jìn)行上、下游導(dǎo)洞的開(kāi)挖支護(hù)直至兩端導(dǎo)洞相互貫通結(jié)束側(cè)導(dǎo)洞開(kāi)挖。

3 施工布置

3.1 施工道路

主廠房Ⅰ層開(kāi)挖及支護(hù)主要利用母線排風(fēng)兼施工支洞及3#施工支洞作為施工通道進(jìn)行施工。

3.2 施工用、排水

施工用水從洞外總供水池用6"鋼管引入母線排風(fēng)洞兼施工支洞內(nèi)，在母線排風(fēng)洞與3#施工支洞交叉處分成兩趟接入各施工工作面。

施工排水主要是在主廠房右端及3#施工支洞各安設(shè)一個(gè)3×3×2m3的薄鐵皮集水箱。集中排出洞外排水溝。

3.3 施工用電

施工用電主要是在3#施工支洞Z0+20和Z0+365樁號(hào)分別安裝一臺(tái)變壓器。

3.4 施工用風(fēng)

施工跟據(jù)施工需要在施工現(xiàn)場(chǎng)放置1～3臺(tái)20m3/min的移動(dòng)式空壓機(jī)。

3.5 通風(fēng)散煙

主廠房Ⅰ層通風(fēng)主要由母線排風(fēng)洞、3#施工支洞進(jìn)風(fēng)，由廠房進(jìn)風(fēng)洞出風(fēng)的一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)。

4 爆破設(shè)計(jì)及施工

主廠房Ⅰ層采用光面爆破技術(shù)進(jìn)行爆破。確定合理的爆破參數(shù)是取得良好開(kāi)挖進(jìn)尺、確保洞室圍巖的穩(wěn)定、加快施工進(jìn)度及取得良好經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。

4.1 掏槽眼及崩落眼參數(shù)設(shè)計(jì)

掏槽眼采用二級(jí)復(fù)式楔形掏槽，設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺3.2m，第一級(jí)眼孔向與掌子面成60°角，孔深2.5m，每排4個(gè)眼，上下間距50cm，孔口距掌子面中心線120cm；第二級(jí)孔向與掌子面成65°角，孔深3.9m，每排3個(gè)眼，與第一級(jí)炮眼成梅花型布置，上下間距50cm，兩級(jí)間相距50cm。

崩落孔間排距依據(jù)每一排炮出露的巖石取100cm～120cm。中墩崩落孔間排距取150cm～180cm。

4.2 周邊孔參數(shù)設(shè)計(jì)

周邊孔鉆孔直徑D=45mm，弧線段周邊眼間距E=50cm（直線段間距70cm），最小抵抗線W=75cm。

4.3 裝藥結(jié)構(gòu)

掏槽眼、崩落眼、底眼均采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥集中度均為750g/m，堵塞長(zhǎng)度分別為1m、1.2m、0.8m。采用孔底反向起爆，起爆體放置于藥柱距孔底1/3處。

周邊眼采用不偶合間隔裝藥，堵塞長(zhǎng)度為0.5m。不偶合系數(shù)α=D/d=2.25?；【€段周邊眼采用φ25藥卷間隔(10cm長(zhǎng))裝藥，線裝藥密度q=100g/m。直邊墻周邊眼采用φ25藥卷間隔裝藥，線裝藥密度q=150g/m。

5 支護(hù)施工

新奧法是充分利用了洞室圍巖自身承載能力，把圍巖當(dāng)作支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本組成部分，節(jié)省了施工成本，且具有快速、安全、適應(yīng)范圍廣、調(diào)整方便等特點(diǎn)。

龍灘地下廠房Ⅰ層以新奧法作為永久性支護(hù)。支護(hù)參數(shù)為：噴C25鋼纖維砼厚20cm；Ⅱ、Ⅲ類圍采用 Φ28L=6.0m及 Φ32L=8.5m@1.5×1.5m兩種長(zhǎng)短普通砂漿錨桿相間布置，Ⅳ、Ⅴ類圍采用Φ28L=6.0m普通砂漿錨桿及Φ32L=9.35m預(yù)應(yīng)力錨桿兩種長(zhǎng)短間距1.5×1.5m相間布置；為在保證洞室安全的前提下取得良好的施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)施工目標(biāo)，龍灘工程在新奧法施工中采取了如下施工順序：隨機(jī)支護(hù)-Φ28L=6.0m普通砂漿錨桿施工-噴C25鋼纖維砼厚5 ～10cm-Φ32L=8.5m普通砂漿錨桿及 Φ32L=9.35m預(yù)應(yīng)力錨桿等深孔錨桿施工-補(bǔ)噴C25鋼纖維砼達(dá)到設(shè)計(jì)的20cm完成所有支護(hù)工作。

龍灘工程地下廠房的支護(hù)施工依據(jù)自身的地質(zhì)條件及施工組織設(shè)計(jì)、施工特點(diǎn)采取先短后長(zhǎng)，先薄后厚，先易后難，適當(dāng)協(xié)調(diào)的施工方法。先短后長(zhǎng)指先施工Φ28L=6.0m普通砂漿錨桿后進(jìn)行Φ32L=8.5m普通砂漿錨桿或Φ32L=9.35m預(yù)應(yīng)力錨桿等深孔錨桿施工。先薄后厚即短錨桿施工后立即噴5～10cm鋼纖維砼對(duì)巖面進(jìn)行封閉，防止圍巖掉碎塊及風(fēng)化，最后適時(shí)地補(bǔ)噴到設(shè)計(jì)厚度。

為提高設(shè)備的利用率，加快施工進(jìn)度和能達(dá)到對(duì)圍巖的適時(shí)支護(hù)及根據(jù)龍灘工程地下廠房的地質(zhì)條件。Φ28L=6.0m普通砂漿錨桿孔造孔與排炮孔造孔同時(shí)施工，每一排炮把具備施工條件的Φ28L=6.0m普通砂漿錨桿孔造好。開(kāi)挖過(guò)程中以隨機(jī)錨桿為主，當(dāng)開(kāi)挖進(jìn)尺30m后作為一個(gè)整體單元進(jìn)行Φ28L=6.0m普通砂漿系統(tǒng)錨桿注漿插桿施工，緊接著噴砼厚5～10cm。淺孔錨桿孔和排炮孔同時(shí)施工，可利用臺(tái)車三條臂因造孔數(shù)量不均而閑置的臂進(jìn)行造孔，不僅能提高設(shè)備的利用率，加快施工進(jìn)度，在施工過(guò)程中當(dāng)出現(xiàn)圍巖變形過(guò)大過(guò)快時(shí)，能及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，抑制圍巖變形。

龍灘地下廠房采用先兩側(cè)導(dǎo)洞后中墩開(kāi)挖的施工方案，一次開(kāi)挖成型的洞室斷面不足設(shè)計(jì)斷面的三分之一。導(dǎo)洞的開(kāi)挖時(shí)其應(yīng)力應(yīng)變將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小設(shè)計(jì)值，沒(méi)有必要一次支護(hù)到設(shè)計(jì)量。深孔錨桿造孔、注漿、插桿等各施工工序的難度大、技術(shù)要求高、施工進(jìn)度慢。如與開(kāi)挖同步進(jìn)行施工，是嚴(yán)重約束施工進(jìn)度的要素之一。深孔錨桿的施工在保證洞室安全的條件下采用見(jiàn)縫插針或一次性系統(tǒng)施工是有效加快施工進(jìn)度的有力手段。無(wú)論是見(jiàn)縫插針或一次性系統(tǒng)施工，當(dāng)深孔錨桿施工完成一個(gè)單元（30m）后，要尺快進(jìn)行剩余噴砼工程量的施工，以便及時(shí)對(duì)單元工程進(jìn)行驗(yàn)收。

中礅的開(kāi)挖與支護(hù)的施工，施工組織的主要指導(dǎo)思想相同于側(cè)導(dǎo)洞的開(kāi)挖與支護(hù)。因龍灘地下廠房跨度大，中墩開(kāi)后洞室頂部應(yīng)力應(yīng)變還是比較大，故在開(kāi)挖及支護(hù)兩個(gè)方面投入的力量要比較均衡，深孔錨桿的施工與開(kāi)挖掘進(jìn)不能拖得太遠(yuǎn)，以確保施工安全。

6 質(zhì)量控制

6.1 建立健全施工質(zhì)量管理體制。嚴(yán)格實(shí)行“三檢驗(yàn)收”制度、“特殊工序三檢旁站”制度，嚴(yán)格控制各道工序的施工質(zhì)量，加強(qiáng)施工過(guò)程中技術(shù)指導(dǎo)、質(zhì)量檢查及驗(yàn)收。

6.2 嚴(yán)格控制放樣精度。排炮放樣時(shí)相鄰兩個(gè)放樣點(diǎn)間距不大于80cm，依據(jù)掌子面的平整度適當(dāng)加密的原則。當(dāng)樣點(diǎn)偏差值小于±5cm時(shí)，由技術(shù)員按實(shí)測(cè)偏差值估計(jì)用紅油漆連線，否則必須重新打點(diǎn)，連線后規(guī)格線誤差不大于1cm。起拱點(diǎn)、中心點(diǎn)等特殊點(diǎn)位必須打點(diǎn)。每一排炮均必須放出數(shù)條尾線（方向線）作為造孔孔向及外偏值的參照體。尾線間距3～5m一條，而且特殊部位（如頂拱中心線、起拱、拐點(diǎn)）必須放一條尾線，依據(jù)實(shí)際情況尾水?dāng)?shù)量可適當(dāng)加密。尾線點(diǎn)離掌子面5～6m，尾線點(diǎn)必須做有醒目的標(biāo)記，并注明超（欠）挖值，以便于造孔時(shí)控制炮孔外偏值。尾線點(diǎn)與掌子面上相應(yīng)點(diǎn)間用紅漆連接，作為控制造孔方向的參照線。

6.3 嚴(yán)格控制鉆孔質(zhì)量。鉆孔要求做到“平、齊、直、準(zhǔn)”，周邊孔及掏槽孔鉆孔開(kāi)口位置偏離設(shè)計(jì)線不大于2cm，孔底外偏移值不大于15cm。其它孔開(kāi)口偏差不大于10cm，孔底不大于20cm。相鄰兩孔鉆孔方向要平行，周邊孔孔口間距和孔底間距差不大于5cm。鉆孔深度超深值不大于30cm，超過(guò)者用沙袋堵塞到設(shè)計(jì)孔深。鉆孔結(jié)束后進(jìn)行驗(yàn)孔，不符合要求的孔用沙袋全部堵塞后重新鉆孔直到合格。

6.4 嚴(yán)格控制爆破作業(yè)。周邊采用光面爆破技術(shù)，裝藥聯(lián)線時(shí)對(duì)總裝藥量、單孔裝藥量、最大單響藥量、線裝藥密度、堵塞及爆破網(wǎng)路聯(lián)接等各工序進(jìn)行驗(yàn)收。

7 結(jié)束語(yǔ)

7.1 采用平行作業(yè)或立體交叉作業(yè)，盡可能多地創(chuàng)造工作面是加快施工進(jìn)度，降低施工成本的有效手段之一。

7.2 施工設(shè)備是現(xiàn)代化施工的基本保障，提高設(shè)備的利用率和完好率，加強(qiáng)設(shè)備管理是項(xiàng)目施工管理的重要部分。

7.3 應(yīng)盡量采用先錨后噴或先初噴后錨再噴的支護(hù)順序。新奧法的原理是噴錨支護(hù)體與圍巖共同承受變形應(yīng)力。噴砼起到一個(gè)拱的的作用，錨桿的作用：①縫合結(jié)構(gòu)面、斷面及節(jié)理裂隙的作用；②減跨作用，圍巖松動(dòng)區(qū)及朔性區(qū)有變形應(yīng)力通過(guò)錨桿傳遞到彈性區(qū)內(nèi)巖石，增強(qiáng)圍巖的整體性；③連接作用，增加砼拱與圍巖的結(jié)合力；④節(jié)點(diǎn)作用，增加薄砼拱的節(jié)點(diǎn)，使砼拱形成一個(gè)網(wǎng)拱，提高承載能力。錨桿施工時(shí)，水泥砂漿在其重力和流動(dòng)性的作用下，孔口部位一般會(huì)有部分水泥砂漿流出不能填滿孔口（2～5cm）。當(dāng)采用先錨后噴時(shí)，噴砼能補(bǔ)充此部分砂漿填滿孔口，而先噴后錨則無(wú)法消除此缺陷，減弱錨桿的連接作用和節(jié)點(diǎn)作用，降低砼拱的承載能力。

[1]爆破工程（上、下）.冶金工業(yè)出版社.1996.

[2]水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)水利水電出版社.2001.

[3]張志呈、肖正學(xué)等.裂隙巖體爆破技術(shù).四川技術(shù)出版社.

[4]龍灘水電站地下引水發(fā)電系統(tǒng)工程地下洞室開(kāi)挖爆破振動(dòng)試驗(yàn)成果報(bào)告.長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院.2002.