肖厚云，丁世華

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610081)

1 工程概況

楊房溝水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內(nèi)的雅礱江中游河段上，是規(guī)劃中該河段的第六級(jí)水電站。楊房溝水電站工程的開(kāi)發(fā)任務(wù)為發(fā)電，電站正常蓄水位2094m，相應(yīng)庫(kù)容為4.558億m3，死水位2088m，相應(yīng)庫(kù)容為4.0195億m3，電站調(diào)節(jié)庫(kù)容為0.5385億m3，電站總裝機(jī)容量1500MW，安裝4臺(tái)375MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組。

引水發(fā)電系統(tǒng)布置在河道左岸山體內(nèi)，地下廠房采用首部開(kāi)發(fā)方式。主副廠房洞在平面布置上采用“一”字型布置于左岸首部廠址處，自左至右依次布置副廠房、主廠房和安裝場(chǎng)。主副廠房洞總長(zhǎng)度230m，其中主廠房長(zhǎng)146.5m，副廠房長(zhǎng)20m，安裝場(chǎng)段長(zhǎng)63.5m。主廠房?jī)?nèi)安裝4臺(tái)單機(jī)容量為375MW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1500MW。主廠房分4個(gè)機(jī)組段、一機(jī)一縫布置，機(jī)組間距33.0m；主廠房吊車(chē)梁以下開(kāi)挖跨度28.0m，以上30.0m，機(jī)組中心線上游側(cè)寬11.9m，下游側(cè)寬度16.1m。主廠房總高度75.57m。

2 地下廠房精細(xì)化開(kāi)挖爆破施工技術(shù)

楊房溝地下廠房開(kāi)挖在系統(tǒng)總結(jié)以往大型地下廠房開(kāi)挖先進(jìn)施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合廠房洞室大跨度和高邊墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、圍巖穩(wěn)定條件、施工機(jī)械性能、運(yùn)輸通道條件及支護(hù)方式等因素進(jìn)行深入研究，按照“立體多層次、平面多工序的”總體原則。洞室開(kāi)挖支護(hù)施工總體共分九大層，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采取層內(nèi)分層、分區(qū)進(jìn)行爆破開(kāi)挖。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐總結(jié)，提煉了“一炮一設(shè)計(jì)、一炮一總結(jié)、一炮一商會(huì)”的“三個(gè)一”爆破開(kāi)挖施工工法，創(chuàng)新了頂拱邊墻擴(kuò)挖開(kāi)口刻槽爆破開(kāi)挖技術(shù)、端墻雙向光面爆破技術(shù)、巖錨梁先錨后挖施工技術(shù)、洞室交叉口環(huán)向預(yù)裂等精細(xì)化爆破開(kāi)挖技術(shù)，有效保障了地下廠房開(kāi)挖質(zhì)量?jī)?yōu)良且較合同提前6個(gè)月完成。地下廠房開(kāi)挖分層分區(qū)詳見(jiàn)圖1。

圖1 廠房開(kāi)挖分層分區(qū)示意

2.1 大跨度頂拱精細(xì)化爆破開(kāi)挖技術(shù)

2.1.1 頂拱開(kāi)挖分區(qū)

廠房頂拱層開(kāi)挖高程為2022.5m～2010.0m，總高度為12.5m，分為四區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖，I-1區(qū)為中導(dǎo)洞(高程2022.5m～2012.5m)開(kāi)挖，斷面尺寸為12m×10m(寬×高)；I-2區(qū)為中導(dǎo)洞底板巖臺(tái)開(kāi)挖，斷面尺寸為12m×2.5m(寬×高)；I-3、I-4區(qū)為上下游側(cè)擴(kuò)挖(高程2021.514m～2010m)，擴(kuò)挖寬度9m。廠房頂拱開(kāi)挖分區(qū)見(jiàn)圖2。

圖2 廠房頂拱層開(kāi)挖分區(qū)示意

2.1.2 施工程序

2.1.2.1 中導(dǎo)洞開(kāi)口漸變段施工

第一步：中導(dǎo)洞漸變段以廠房右端墻為起點(diǎn)，開(kāi)挖斷面沿用通風(fēng)兼安全洞斷面，水平推進(jìn)開(kāi)挖，開(kāi)挖至(廠右)0+163.5樁號(hào)(5個(gè)開(kāi)挖循環(huán)，開(kāi)挖長(zhǎng)度15m)，停止向前掘進(jìn)，從掌子面反向進(jìn)行兩側(cè)修邊對(duì)稱(chēng)擴(kuò)挖，擴(kuò)挖后開(kāi)挖斷面由通風(fēng)兼安全洞8.8m×7m(寬×高)變?yōu)?2m×7m(寬×高)。

第二步：漸變段開(kāi)挖斷面變?yōu)?2m×7m(寬×高)斷面后，開(kāi)始水平循環(huán)推進(jìn)45m，開(kāi)挖至(廠右)0+118.5樁號(hào)(16個(gè)開(kāi)挖循環(huán)完成水平推進(jìn)45m)，退出鉆爆臺(tái)車(chē)，停止向前掘進(jìn)。

第三步：開(kāi)始底板二次降底，降底開(kāi)挖高度2.5m，剪底段樁號(hào)為：(廠右)0+118.5樁號(hào)～(廠右)0+178.5樁號(hào)，開(kāi)挖長(zhǎng)度60m，將整體斷面擴(kuò)挖成12m×10m(寬×高)斷面，擴(kuò)挖(廠右)0+148.5樁號(hào)～(廠右)0+178.5樁號(hào)段中部預(yù)留8m寬，10%斜坡施工通道。

第四步：推臺(tái)車(chē)至(廠右)0+148.5樁號(hào)，完成12m×10m斷面臺(tái)車(chē)改造，同時(shí)完成頂拱φ32、L=9m長(zhǎng)錨桿施工。

2.1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)段及兩側(cè)擴(kuò)挖施工

第一步：完成過(guò)渡段開(kāi)挖后，開(kāi)始中導(dǎo)洞全斷面開(kāi)挖，主副廠房洞第I層開(kāi)挖支護(hù)主要采用“先中導(dǎo)洞超前開(kāi)挖完成，后完成中部巖臺(tái)擴(kuò)挖，再進(jìn)行兩側(cè)擴(kuò)挖施工”的方式施工，支護(hù)滯后開(kāi)挖工作面應(yīng)小于20m，當(dāng)圍巖破碎時(shí)，支護(hù)應(yīng)緊跟工作面實(shí)施。

第二步：中導(dǎo)洞貫通后進(jìn)行中導(dǎo)洞底板巖臺(tái)的開(kāi)挖施工，從安裝場(chǎng)側(cè)向副廠房側(cè)單向開(kāi)挖。

第三步：中導(dǎo)洞底板巖臺(tái)開(kāi)挖完成后，進(jìn)行上下游側(cè)擴(kuò)挖施工，擴(kuò)挖擴(kuò)口采用刻槽工藝。上游側(cè)從3#機(jī)組中心線處開(kāi)始向兩側(cè)擴(kuò)挖，下游側(cè)從2#機(jī)組中心線處開(kāi)始向兩側(cè)擴(kuò)挖。前期利用通風(fēng)兼安全洞作為施工通道，廠房進(jìn)風(fēng)洞開(kāi)挖完成后，同時(shí)利用通風(fēng)兼安全洞、廠房進(jìn)風(fēng)洞雙通道進(jìn)行施工。最后進(jìn)行廠左側(cè)臨時(shí)施工通道的挖除施工。

2.1.2.3 左右端墻施工

為確保左右端墻開(kāi)挖質(zhì)量，在兩側(cè)擴(kuò)挖至左右端墻位置時(shí)，端墻面預(yù)留2m～4m保護(hù)層，保護(hù)層開(kāi)挖沿?cái)嗝娣较蚍謱舆M(jìn)行造孔鉆爆，端墻面采用雙向光面爆破，爆破孔間距50cm，確保端墻開(kāi)挖面平整。

圖3 施工程序平面示意

圖4 施工程序縱剖面示意

2.1.3 生產(chǎn)性爆破開(kāi)挖試驗(yàn)

為選取適宜的爆破參數(shù)，于2016年4月20日至2016年4月30日在廠房頂拱層中導(dǎo)洞(廠右)0+160～(廠右)0+134，分別按不同的周邊孔間距、不同的最小抵抗線、不同的周邊孔線裝藥量進(jìn)行組合，共進(jìn)行8次爆破試驗(yàn)。爆破參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 廠房中導(dǎo)洞爆破試驗(yàn)參數(shù)

廠房第I層中導(dǎo)洞通過(guò)爆破試驗(yàn)的3次爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)共采集到16個(gè)有效數(shù)據(jù)，對(duì)每點(diǎn)的3分量速度進(jìn)行矢量合成，可得到每點(diǎn)的振動(dòng)最大合速度，相比于采用單分量速度進(jìn)行擬合計(jì)算，采用合速度可減小巖石局部各向異性造成的偶然誤差，進(jìn)行回歸計(jì)算所得到的K、α值更趨合理。各點(diǎn)爆破振動(dòng)最大合速度見(jiàn)表2。

表2 廠房第I層中導(dǎo)洞爆破振動(dòng)參數(shù)回歸計(jì)算

通過(guò)爆破試驗(yàn)效果及效率評(píng)價(jià)，同時(shí)結(jié)合爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)成果及爆破松弛檢測(cè)成果，總結(jié)認(rèn)為廠房頂拱中導(dǎo)洞Ⅱ、Ⅲ類(lèi)圍巖進(jìn)尺為3.0m～3.2m，周邊孔間距為50cm，周邊孔最小抵抗線75cm，周邊孔線裝藥量為154g/m效果最佳。施工參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)需結(jié)合揭示圍巖情況，實(shí)行設(shè)計(jì)進(jìn)尺、裝藥量及布孔形式動(dòng)態(tài)調(diào)整及個(gè)性化裝藥。

2.1.4 特殊部位爆破開(kāi)挖

2.1.4.1 邊墻擴(kuò)挖開(kāi)口刻槽開(kāi)挖

(1)刻槽開(kāi)挖分塊設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖5)

圖5 刻槽開(kāi)挖分塊示意

①結(jié)構(gòu)線預(yù)留保護(hù)層厚度1.2m～1.8m；

②中下部掏槽進(jìn)尺根據(jù)開(kāi)挖總厚度，宜控制在2.5m～3.5m；

③保護(hù)層刻槽深度根據(jù)頂拱弧線半徑、鉆機(jī)構(gòu)造，按照最大超挖15cm進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)刻槽施工程序

依據(jù)開(kāi)挖分塊，Ⅰ區(qū)開(kāi)挖→Ⅱ區(qū)開(kāi)挖→…→Ⅸ區(qū)開(kāi)挖依次進(jìn)行，支護(hù)可根據(jù)圍巖情況，適時(shí)安排。

2.1.4.2 端墻雙向光面爆破開(kāi)挖

(1)施工要求

①邊墻擴(kuò)挖端墻(最后一次爆破)開(kāi)挖長(zhǎng)度控制在3m左右；

②掌子面(順軸線方向)周邊孔控制深度為相應(yīng)端墻樁號(hào)加20cm；

③掌子面(順軸線方向)主炮孔控制深度為相應(yīng)端墻樁號(hào)減70cm；

④臨時(shí)邊墻向上下游的(垂直軸線)周邊孔控制樁號(hào)為端墻樁號(hào)加20cm；

⑤臨時(shí)邊墻端墻處周邊孔根據(jù)不同孔深進(jìn)行φ25藥卷間隔裝藥，線裝藥密度80g/m；

⑥相應(yīng)孔深以測(cè)量實(shí)測(cè)巖石面為準(zhǔn)。

(2)炮孔布置(見(jiàn)圖6)

圖6 端墻雙向光面爆破炮孔示意

2.1.5 主要施工工藝要點(diǎn)

2.1.5.1 測(cè)量放樣

每一排炮要求準(zhǔn)確放出中心十字線和周邊線。測(cè)量放樣必須逐孔放點(diǎn)，后視點(diǎn)必須間隔放樣，采用“+”、“-”標(biāo)示超欠挖情況，洞軸線中心線標(biāo)識(shí)清楚，孔位中心線與前一排炮殘孔對(duì)齊，誤差應(yīng)在±5cm以?xún)?nèi)。

2.1.5.2 鉆孔

鉆孔作業(yè)實(shí)行定人、定機(jī)、定崗“三定”制度，周邊孔開(kāi)孔前，放點(diǎn)點(diǎn)位不利于開(kāi)鉆時(shí)，使用榔頭清撬處理，方便開(kāi)鉆，并做好鉆桿標(biāo)識(shí)，便于控制鉆進(jìn)深度，保證孔底深度在一個(gè)輪廓線上。開(kāi)孔采用短鉆桿，開(kāi)孔必須2人以上，專(zhuān)人觀察孔向(后視點(diǎn)超挖值調(diào)整3cm/m的外插角)；鉆孔過(guò)程中隨時(shí)檢查孔距、鉆孔方向，每個(gè)孔鉆孔完成后安裝標(biāo)桿，便于參照方向。

2.1.5.3 裝藥連線

嚴(yán)格按照審批后的爆破設(shè)計(jì)裝藥連線，嚴(yán)格控制線裝藥密度、裝藥結(jié)構(gòu)等。

2.1.5.4 爆后評(píng)價(jià)

實(shí)行“三個(gè)一”工法，每排炮出渣及排險(xiǎn)后，由質(zhì)量部組織“爆破開(kāi)挖技術(shù)質(zhì)量攻關(guān)小組”成員對(duì)爆破效果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查評(píng)價(jià)，并會(huì)商提出下一排炮的改進(jìn)措施。

2.1.6 開(kāi)挖與支護(hù)進(jìn)度控制

為確保圍巖穩(wěn)定、施工安全和工程進(jìn)度，針對(duì)不同圍巖質(zhì)量洞段，明確支護(hù)時(shí)機(jī)，制定支護(hù)施作進(jìn)度的具體要求見(jiàn)表3。

表3 支護(hù)進(jìn)度要求

2.2 巖錨梁精細(xì)化爆破開(kāi)挖技術(shù)

2.2.1 巖錨梁層開(kāi)挖分層分區(qū)

廠房第Ⅱ、Ⅲ層為巖壁梁層，第Ⅱ?qū)臃謱痈叨葹?.0m(高程2010.00m～2007.00m)；第Ⅲ層分層高度為11.2m(高程2007.00m～1995.80m)。巖壁梁以上開(kāi)挖寬度30.0m，以下開(kāi)挖寬度28.0m。巖壁梁布置于廠右0+178.5～廠左0+31.5段，巖壁梁總長(zhǎng)度210m，上拐點(diǎn)高程為2004.128m，下拐點(diǎn)高程為2002.70m，巖臺(tái)開(kāi)挖寬度為1.0m。為保證巖臺(tái)成型質(zhì)量及后續(xù)巖壁梁澆筑需求，巖壁梁層共分兩層9區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖分區(qū)如圖7所示。

圖7 巖壁梁層開(kāi)挖分區(qū)示意

2.2.2 主要施工程序及方法

(1)總體施工程序：Ⅱ1、Ⅲ1區(qū)拉槽開(kāi)挖→Ⅱ2、Ⅲ2區(qū)保護(hù)層開(kāi)挖→Ⅲ3、Ⅲ5、Ⅲ8區(qū)拉槽開(kāi)挖→Ⅲ4、Ⅲ6區(qū)保護(hù)層開(kāi)挖→Ⅲ7區(qū)巖臺(tái)開(kāi)挖→Ⅲ9區(qū)保護(hù)層開(kāi)挖→開(kāi)挖完成。

(2)中部拉槽區(qū)：槽寬20m，一次拉槽深度6m～8m，拉槽邊線孔間距1m，100B鉆機(jī)鉆孔預(yù)裂，爆破孔D7液壓鉆機(jī)鉆孔爆破。

(3)邊墻保護(hù)層：中部拉槽超前兩側(cè)保護(hù)層30m，搭設(shè)保護(hù)層開(kāi)挖樣架，進(jìn)行保護(hù)層開(kāi)挖，保護(hù)層與拉槽區(qū)呈品字型，完成Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ1、Ⅲ2區(qū)開(kāi)挖，其中在完成Ⅱ2區(qū)開(kāi)挖后，應(yīng)穿插完成中部第Ⅲ3、Ⅲ5區(qū)拉槽開(kāi)挖。

(4)巖臺(tái)保護(hù)層：Ⅲ5區(qū)、Ⅲ6區(qū)開(kāi)挖完成后進(jìn)行巖臺(tái)保護(hù)層Ⅲ7區(qū)施工，其中Ⅲ7區(qū)豎向爆破孔應(yīng)在Ⅲ2區(qū)鉆孔時(shí)搭設(shè)鉆孔樣架設(shè)置導(dǎo)向管鉆孔同步完成，并采用安插套管進(jìn)行保護(hù)，斜向光面爆破孔在Ⅲ5區(qū)、Ⅲ6區(qū)開(kāi)挖完成后搭設(shè)鉆孔樣架，設(shè)置定位導(dǎo)向套管進(jìn)行鉆孔，雙向光面爆破。

(5)第Ⅲ8、Ⅲ9區(qū)開(kāi)挖滯后巖壁吊車(chē)梁巖臺(tái)開(kāi)挖30m，成品字型向廠左方向開(kāi)挖，完成Ⅲ3～Ⅲ9開(kāi)挖支護(hù)施工。

圖8 巖臺(tái)斜向鉆孔樣架示意

2.2.3 爆破試驗(yàn)及參數(shù)選定

廠房巖錨梁開(kāi)挖前進(jìn)行了巖臺(tái)開(kāi)挖爆破試驗(yàn)，按照1:1的比例模擬巖壁吊車(chē)梁巖臺(tái)爆破開(kāi)挖，爆破試驗(yàn)分別按不同的孔距、不同的裝藥量(豎向孔和斜向孔)共進(jìn)行3組爆破試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)選取了巖臺(tái)開(kāi)挖最優(yōu)的爆破參數(shù)；同時(shí)結(jié)合爆破試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行爆破震動(dòng)測(cè)試，根據(jù)爆破試驗(yàn)共設(shè)置3組監(jiān)測(cè)點(diǎn)，最大的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度滿(mǎn)足《爆破安全規(guī)程》的規(guī)定。

施工鉆爆采用自制樣架鉆孔導(dǎo)管，利用手風(fēng)鉆鉆孔，分層分區(qū)開(kāi)挖，巖臺(tái)上、下拐點(diǎn)設(shè)計(jì)輪廓線位置以及巖臺(tái)斜面位置均采用YT28手風(fēng)鉆光面爆破。根據(jù)不同的地質(zhì)條件，光爆孔線裝藥密度按60g/m～80g/m控制，光爆孔采用1/8φ25小藥卷間隔裝藥。藥卷加工采用工具刀進(jìn)行，光爆孔裝藥全部綁在竹片上。裝藥前必須對(duì)所有鉆孔按“平、直、齊”的要求進(jìn)行認(rèn)真檢查驗(yàn)收并做好鉆孔檢查記錄。為盡量保護(hù)巖壁不被損壞，光爆孔竹片應(yīng)貼預(yù)留側(cè)巖壁布置。裝藥結(jié)束后，由值班質(zhì)檢員、技術(shù)員和專(zhuān)業(yè)炮工分區(qū)分片檢查，并經(jīng)項(xiàng)目部、質(zhì)量部驗(yàn)收合格，監(jiān)理工程師檢查通過(guò)后，炮工負(fù)責(zé)引爆。具體爆破參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 巖錨梁巖臺(tái)保護(hù)層鉆爆參數(shù)

2.2.4 爆破參數(shù)優(yōu)化調(diào)整

針對(duì)不同的圍巖類(lèi)別段進(jìn)行多次爆破試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)取得不同圍巖類(lèi)別(Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)、Ⅳ類(lèi))爆破參數(shù)優(yōu)化基準(zhǔn)值，實(shí)施時(shí)通過(guò)爆破效果檢查、爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度及爆前爆后圍巖松弛深度檢測(cè)，進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)結(jié)合地質(zhì)工程師對(duì)已揭露的洞段地質(zhì)情況的素描成果，由業(yè)主、監(jiān)理、總承包方(設(shè)計(jì)、施工)按照“三個(gè)一”工法(一炮一設(shè)計(jì)、一炮一總結(jié)、一炮一商會(huì))對(duì)一次爆破的范圍及裝藥參數(shù)提出調(diào)整建議。下面以廠房下游側(cè)廠左0+3m～廠左0+31.5m為例進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

2.2.4.1 地質(zhì)預(yù)報(bào)

2017年4月3日經(jīng)地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)勘查，并以地質(zhì)預(yù)報(bào)單(地質(zhì)簡(jiǎn)報(bào))明確：樁號(hào)廠左0+3m～廠左0+31.5m，高程2002.7m～1998.8m段發(fā)育有順洞向斷層f83及其影響帶和多條擠壓破碎帶，沿結(jié)構(gòu)面多見(jiàn)蝕變現(xiàn)象，巖體完整性差～較破碎，屬Ⅲ2類(lèi)圍巖。

2.2.4.2 共同商會(huì)

針對(duì)地質(zhì)工程師提交的圍巖確認(rèn)單及預(yù)報(bào)，2017年4月4日，巖錨梁技術(shù)質(zhì)量攻關(guān)小組召開(kāi)會(huì)議，并明確下述要求：

(1)廠左0+33m～廠左0+3m段巖錨梁下拐點(diǎn)以下3排系統(tǒng)錨桿調(diào)整為預(yù)應(yīng)力錨桿并局部加密。

(2)針對(duì)巖臺(tái)增加一排玻璃纖維錨桿，入巖角度與巖臺(tái)大角度相交，加密下拐點(diǎn)的鎖口錨桿。

(3)及時(shí)施做系統(tǒng)錨桿和鎖口錨桿。

(4)控制單響藥量，降低周邊孔線裝藥密度并采用個(gè)性化裝藥。

2.2.4.3 爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化

結(jié)合地質(zhì)資料及會(huì)商意見(jiàn)，保證光爆孔間距不變的情況，在基準(zhǔn)爆破參數(shù)(表3)的基礎(chǔ)上將線裝藥密度降低，并對(duì)局部掉塊部位進(jìn)行個(gè)性化裝藥。調(diào)整后爆破參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 Ⅲ2類(lèi)圍巖巖臺(tái)開(kāi)挖調(diào)整后爆破參數(shù)

2.2.4.4 爆后總結(jié)評(píng)價(jià)

爆破完成后技術(shù)質(zhì)量攻關(guān)小組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)，炮孔半孔率92%，最大超挖25cm，相鄰兩炮孔間巖面不平整度不大于10cm，爆破效果達(dá)到預(yù)期。

2.2.5 主要施工工藝要點(diǎn)

(1)對(duì)巖壁梁下拐點(diǎn)以下10cm處施工一排鎖口錨桿，具體參數(shù)為：φ25，L=3.0m，間距1.0m。

(2)對(duì)巖壁梁保護(hù)層陡傾角巖層外增設(shè)隨機(jī)玻璃纖維錨桿，進(jìn)行提前錨固，確保巖臺(tái)成型效果。

(3)巖臺(tái)開(kāi)挖前需先完成2002.7m～1998.8m高程邊墻系統(tǒng)錨桿及初噴。

(4)個(gè)性化爆破設(shè)計(jì)

①生產(chǎn)性試驗(yàn)→巖臺(tái)鉆孔爆破設(shè)計(jì)→巖臺(tái)側(cè)向保護(hù)層開(kāi)挖后，若巖臺(tái)巖石情況變化較大，調(diào)整鉆孔的爆破參數(shù)→爆破效果分析、優(yōu)化鉆孔爆破參數(shù)→鉆爆設(shè)計(jì)個(gè)性化，提出有裂紋、有節(jié)理巖面等特例巖層個(gè)性化爆破方法和數(shù)據(jù)，從而在鉆爆設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)達(dá)到精細(xì)化過(guò)程控制。

②根據(jù)開(kāi)挖巖面揭示，按地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)勘查，對(duì)每一段巖壁梁圍巖類(lèi)別在墻面上進(jìn)行標(biāo)識(shí)，針對(duì)不同圍巖類(lèi)別進(jìn)行分段個(gè)性化爆破設(shè)計(jì)，對(duì)特別破碎段圍巖采用導(dǎo)爆索爆破的方式進(jìn)行開(kāi)挖。

(5)測(cè)量放樣

巖臺(tái)開(kāi)挖施工放樣以及鉆孔樣架搭設(shè)放樣采用全站儀施測(cè)，按照設(shè)計(jì)高程和位置放樣，并在邊墻上每隔3m給出高程。為了保證鉆孔時(shí)上直墻、斜面及下直墻光爆孔三孔一線，要求測(cè)量對(duì)光爆孔逐孔放樣，確定每個(gè)孔的樁號(hào)，標(biāo)記出每個(gè)孔的實(shí)際鉆孔深度。

(6)樣架搭設(shè)

對(duì)于巖臺(tái)上、下拐點(diǎn)設(shè)計(jì)輪廓線位置以及巖臺(tái)斜面孔必須采用搭設(shè)鋼管樣架的方式，以控制鉆孔精度。鉆孔樣架全部采用φ48鋼管搭設(shè)，主要由支撐管、導(dǎo)向管以及操作平臺(tái)鋼管三部分組成，樣架搭設(shè)順序?yàn)橹武摴?、?dǎo)向管及操作平臺(tái)鋼管，鋼管與鋼管之間采用扣件進(jìn)行連接。所有樣架搭設(shè)必須牢固可靠，若定位架不穩(wěn)定，可考慮將架子與周邊錨桿或增設(shè)短插筋(C25，入巖50cm)焊接固定。

(7)鉆孔

巖臺(tái)豎向光爆孔和斜面光爆孔全部采用鉆孔樣架進(jìn)行控制，所有施工樣架必須通過(guò)質(zhì)量部、測(cè)量隊(duì)及監(jiān)理工程師的驗(yàn)收簽證，方可投入正常使用。開(kāi)鉆前，當(dāng)班技術(shù)員采用鋼卷尺、地質(zhì)羅盤(pán)、水平尺對(duì)準(zhǔn)備投入使用的鉆孔排架進(jìn)行鉆前校核檢查，經(jīng)檢查無(wú)變形和移位后方可開(kāi)鉆。開(kāi)孔后應(yīng)立即檢查孔位是否在開(kāi)口線位置，確?？孜粺o(wú)誤后再繼續(xù)施鉆，并在鉆進(jìn)過(guò)程中注意檢查。

光爆孔鉆孔采用2～3次換釬方式。其中，巖臺(tái)上拐點(diǎn)位置的設(shè)計(jì)鉆孔深度為2.87m，結(jié)合樣架設(shè)計(jì)高度，相應(yīng)選用鉆桿長(zhǎng)度為4.0m(不含釬尾長(zhǎng)度)；巖臺(tái)斜面位置的設(shè)計(jì)鉆孔深度為1.74m，結(jié)合樣架設(shè)計(jì)高度，相應(yīng)選用鉆桿長(zhǎng)度為3m(不含釬尾長(zhǎng)度)。

(8)裝藥起爆

裝藥前必須對(duì)所有鉆孔按“平、直、齊”的要求進(jìn)行認(rèn)真檢查驗(yàn)收并做好鉆孔檢查記錄。裝藥結(jié)構(gòu)嚴(yán)格執(zhí)行爆破設(shè)計(jì)，為盡量保護(hù)巖壁不被損壞，竹片應(yīng)貼預(yù)留側(cè)巖壁布置。裝藥結(jié)束后，由值班質(zhì)檢員、技術(shù)員和專(zhuān)業(yè)炮工分區(qū)分片檢查，并經(jīng)項(xiàng)目部質(zhì)量部驗(yàn)收合格，監(jiān)理工程師檢查通過(guò)后，炮工負(fù)責(zé)引爆。

2.3 洞室交叉口精細(xì)化爆破開(kāi)挖技術(shù)

主副廠房上部與通風(fēng)兼安全洞、廠房進(jìn)風(fēng)洞平面相貫；中部與進(jìn)廠交通洞、母線洞、副廠房施工支洞平面相貫；下部與壓力管道、尾水連接管相貫。按照“先洞后墻”的施工程序，小斷面洞室優(yōu)先貫入大斷面洞室，并在相貫線實(shí)施環(huán)向預(yù)裂爆破，以減少大斷面洞室下挖時(shí)對(duì)平交處永久邊墻破壞，確保交叉洞口成型質(zhì)量。以壓力管道為例介紹開(kāi)挖技術(shù)如下：

根據(jù)“先洞后墻”的施工原則，四條壓力管道下平段均向廠房貫入3.0m，為減少后期廠房Ⅵ、Ⅶ層下挖對(duì)壓力管道與廠房平交處的破壞，對(duì)壓力管道與廠房平交處[管(1)0+266.836、管(2)0+247.872、管(3)0+228.913、管(4)0+209.971]進(jìn)行環(huán)向預(yù)裂施工。頂拱預(yù)裂孔采用多臂鉆鉆孔，下部預(yù)裂孔采用手風(fēng)鉆鉆孔，預(yù)裂孔間距30cm，孔深2.0m。

圖9 壓力管道貫入廠房段環(huán)形預(yù)裂布孔

2.4 機(jī)坑精細(xì)化爆破開(kāi)挖技術(shù)

2.4.1 機(jī)坑開(kāi)挖分層

機(jī)坑位于廠房開(kāi)挖的Ⅷ～Ⅸ層，開(kāi)挖范圍為1967.50m～1946.93m，開(kāi)挖總高度為20.57m。

2.4.2 主要開(kāi)挖施工方法

廠房第Ⅸ層開(kāi)挖主要利用尾水?dāng)U散段、尾水洞2#施工支洞作為施工通道，采用“先中導(dǎo)洞，后兩側(cè)擴(kuò)挖”的方式施工。在機(jī)組段開(kāi)挖時(shí)由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式有中隔墻及隔墩且存在多臨空面，底部挖空率較高等，施工難度較大。為避免相鄰洞室的開(kāi)挖影響，確保機(jī)組間隔墻的安全穩(wěn)定及開(kāi)挖成型質(zhì)量，嚴(yán)格按照跳洞開(kāi)挖的原則，1#、3#機(jī)組先開(kāi)挖，2#、4#機(jī)組后開(kāi)挖的程序進(jìn)行施工，減少爆破震動(dòng)影響。堅(jiān)持“短進(jìn)尺、弱爆破、多循環(huán)、少擾動(dòng)”的原則進(jìn)行開(kāi)挖施工。

第Ⅷ層分三序開(kāi)挖，開(kāi)挖高度9.01m，單個(gè)機(jī)坑總體分為3大區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖。Ⅷ1區(qū)為φ3m溜渣井開(kāi)挖(與Ⅸ層貫通)，Ⅷ2區(qū)為基坑部分?jǐn)U挖，Ⅷ3區(qū)為保護(hù)層開(kāi)挖。為進(jìn)一步提高開(kāi)挖成型質(zhì)量，其中1#機(jī)組段細(xì)化爆破分區(qū)累計(jì)達(dá)24區(qū)。

圖10 1#機(jī)組第Ⅷ層開(kāi)挖分區(qū)示意

2.4.3 保證開(kāi)挖質(zhì)量的主要措施

(1)始終堅(jiān)持“先洞后墻、先錨后挖”的原則，確保施工人員安全的同時(shí)提高開(kāi)挖成型質(zhì)量。在機(jī)坑之間的巖柱頂面保護(hù)層，設(shè)置沉頭錨桿，在廠房機(jī)坑開(kāi)挖之前完成，錨桿頂高程不高于1964.10m。

(2)細(xì)化開(kāi)挖分區(qū)，控制一次爆破規(guī)模，控制爆破單響，提高爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度控制標(biāo)準(zhǔn)，由規(guī)范允許的對(duì)已開(kāi)挖的地下洞室洞壁≤10cm/s調(diào)整至≤7cm/s。

(3)制定第Ⅷ、Ⅸ層開(kāi)挖的變形控制標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)開(kāi)挖與支護(hù)施工時(shí)機(jī)關(guān)系及爆破開(kāi)挖的優(yōu)化。

(4)采用樣架進(jìn)行周邊光爆孔精準(zhǔn)造孔，施工過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行樣架驗(yàn)收流程，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢員及技術(shù)員在鉆孔過(guò)程中按照“三步校桿法”，嚴(yán)格控制鉆孔間距、孔向，加強(qiáng)巡視檢查，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾偏。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用一系列地下廠房開(kāi)挖精細(xì)化創(chuàng)新技術(shù)和工藝，楊房溝水電站地下廠房克服了陡傾角優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面與廠房夾角較小，最大主應(yīng)力方向與廠房呈大角度相交，且受?chē)鷰r地質(zhì)條件復(fù)雜、局部存在圍巖蝕變等綜合因素影響，26個(gè)月完成廠房開(kāi)挖支護(hù)施工(較合同提前6個(gè)月)，創(chuàng)造了同規(guī)模大型地下廠房開(kāi)挖施工新紀(jì)錄。取得了多項(xiàng)科技成果并打造了大型地下洞室爆破開(kāi)挖行業(yè)樣板工程。