瀑布溝水电站地下厂房岩壁梁部位开挖施工关键技术研究.docVIP

瀑布沟水电站地下厂房岩壁梁部位开挖施工关键技术研究徐成光 （中国水利水电第七工程局，成都郫县 ??611730） ???????????????? ??? 摘要：岩壁梁是桥式起重机运行时的受力结构，是地下厂房系统开挖的重点和最难点。针对瀑布沟水电站特大型地下厂房地应力高、岩体地质构造节理发育、工期紧迫及岩壁梁部位开挖质量要求高等特点，中部拉槽首次采用了“三步起爆一次开挖施工光面—预裂爆破”新技术，在岩壁梁岩台以上保护层部位采用“直孔和斜孔光面爆破一次开挖”方法，减少了爆破对岩壁的扰动，确保了岩壁开挖成型质量，创造了炮孔痕率100%、由爆破和围岩卸荷造成的影响深度在0.2～0.8m，岩壁平均超挖8.7 cm的新记录，开挖质量优良。 关键词：地下厂房； 岩壁梁； 开挖； 光面爆破； 预裂爆破 1?? 概述 1.1 ??工程概况 瀑布沟水电站地下厂房系统在左岸山体内布置了45条主要洞室，厂房是本工程最大的洞室。厂房内装机共6台，单机容量550MW，总装机容量3300MW。厂房位于主变室上游侧由副厂房、主厂房及安装间组成，开挖尺寸为294.10m×30.7m×70.175m（长×宽×高），其中副厂房长25.6m，宽26.8m；主厂房及安装间长268.5m，宽30.7 m。厂房、主变洞、尾水闸门三大洞室平行布置，厂房与主变洞之间岩柱厚41.85m，主变洞尺寸为250.3m×18.3m×25.6m。?????? 主厂房及安装间内设置有岩壁吊车梁，共有2台420t+420t双小车桥式起重机及1台80/20t单小车桥式起重机，3台桥式起重机均在岩壁吊车梁轨道上运行。 ??????????????? 1.2? ?工程地质条件 岩性类别为花岗岩、辉绿岩、糜棱岩、千枚岩等，其中以早震旦世澄江期微风化～新鲜中粗粒块状结构花岗岩为主，岩性坚硬，强度高，岩石单轴抗压强度一般在100Mpa以上，在花岗岩中随机分布着规模不等的辉绿岩脉等。围岩类别以Ⅱ、Ⅲ类为主，局部为Ⅳ～Ⅴ类围岩。无大的断层分布，小断层绝大多数沿辉绿岩脉与花岗岩一侧或两侧接触面发育而成。岩体质量系数RQD20～90%。 存在的主要工程地质问题是：受软弱结构面不利组合影响，局部有楔形块体失稳；岩体地应力场最大主应力为21.1～27.3mpa，厂房纵轴线方向为NE45°与最大主应力方向夹角较小，一般为26.7～36.7°，局部岩体完整地段由于地应力较高，存在岩爆问题，对围岩稳定不利。 ???????????????????????? ??? 1.3 ???开挖施工特点 ? 主要开挖施工特点有以下六个： （1） 厂房开挖开挖尺寸很大； （2） 厂房开挖位于关键直线工期线路上，厂房总开挖工期仅28个月 ，如此特大型的地下厂房如此短的工期，这在全国尚无先例，开挖工期十分紧张； （3） 岩壁吊车梁岩壁开挖轮廓复杂，开挖质量要求高，对爆破技术和施工工艺要求严格； （4） 厂房和主变洞同时开挖，厂房与主变洞之间岩柱厚41.85m，且爆区附近有各类支护，这对爆破震动控制提出了非常严格的要求； （5） 爆破块度必须满足堆石坝料物级配，对爆破块度控制严格； （6） 岩性变化很大，地质结构面不利组合影响严重，局部有大型楔形块体失稳，且地应力高，存在岩爆问题，工程地质条件复杂，施工安全问题突出这在全国同等规模的地下工程中尚无先例。 正因为上述特点，所以对开挖施工技术提出了很高的要求。 ? 2?? 开挖程序及方法 2.1??? 开挖程序 根据厂房开挖施工特点厂房部位的开挖与支护共分为九层施工，岩壁吊车梁岩壁位于第三层，第三层开挖高度7.7m。考虑到第三层全断面一次开挖对围岩扰动大易诱发岩爆，并利于岩壁的爆破雕刻成形和爆破对岩壁的爆破影响降低到最小限度等因素，确定第三层开挖程序为如下： 厂房第三层开挖，先中部拉槽（Ⅲ1）16.8 m宽（目的是：通过先锋槽开挖提前释放部分应力，既能让工人提高警惕性，防止岩爆伤人，以减少后续作业时对人和设备的威胁。），随后上下游两侧各留的5～6.95 m厚（考虑到高地应力特殊地质条件下，临空面形成后，围岩卸荷比一般情况下严重，所以岩壁保护层比一般条件下加厚1倍左右，目的是中部拉槽爆破时，尽量减少对岩壁的不利影响，确保岩壁的成型质量。）的岩壁保护层扩挖跟进。 岩壁保护层开挖总高度7.7m，孔深过深极易造成岩台下拐点以下直墙超欠挖严重，影响岩壁成型质量，所以将岩台外侧5 m厚保护层开挖又分为Ⅲ2-1、Ⅲ2-2两层开挖，开挖分层高度分别为3.5 m和4.2 m，最后开挖岩台上部的保护层Ⅲ2-3。 厂房第三层开挖程序为：???????? ? ??????? ?????????????????Ⅲ1 ?? ??????????????Ⅲ2-1??????????????? Ⅲ2-2?????????