地下厂房一层开挖支护措施

云南澜沧江大华桥水电站引水发电系统土建及金属结构安装工程（DHQ/C2）施工技术措施中国水利水电第一工程局有限公司24-引水发电系统主副厂房(安装间)Ⅰ层开挖支护施工技术措施一概述1.1工程设计概况地下厂房系统布置在引水发电系统中部，包括地下洞室群和地面开关站等工程。其中地下洞室群以发电厂房、主变洞为主，上下分层、纵横交错的布置有安全兼通风洞、进厂交通洞、母线洞、出线洞（竖井）、进风廊道（竖井）、排水廊道及其他辅助洞室，地下洞室群规模较大。地下厂房由主厂房和副厂房组成，主厂房包括主机间和安装间。主机间、安装间、副厂房呈“一”字形布置。主机间内布置4台机组，安装间布置在主机间左端，副厂房布置在主机间右端。地下厂房开挖尺寸为196.10m×26.80m×68.55m（长×宽×高），主厂房内安装4台额定容量230MW的立轴混流式水轮发电机组，采用一机一缝的布置方式。主厂房开挖跨度：岩壁吊车梁以下为26.80m，岩锚梁以上为28.30m。2#～4#机组段长度均为29m，1#边机组段长度为35m。另外，厂房系统右端利用安全兼通风洞工程进入；厂房系统左端利用上层排水廊道工程进入。1.2地下厂房Ⅰ层概况主厂房布置于河床右岸，主厂房、安装间呈“一”字形布置。厂房总长度为196.1m，其中安装间长56.7m，主厂房长122.4m。副厂房长17.0m，厂房顶拱开挖高程1439.15m，厂房最低开挖高程1362.8m。根据设计蓝图《地下厂房开挖支护图1/8～8/8》（上层排水廊道1#通道），最大开挖长度为220米，最大开挖跨度为28.3米。主副厂房拱肩以下上下游各设置一条吊顶梁（高1.12m）。考虑开挖支护施工设备及吊顶梁相关施工方便，地下厂房顶高程为1439.15m，Ⅰ层开挖底高程为1428.6m，最大开挖高度10.55米。厂房上游侧上层排水廊道的开挖目前已启动，即为尽快形成厂房Ⅰ层左右两侧相向开挖施工创造条件。地下厂房Ⅰ层开挖中导洞先行，分两次扩挖完成施工。顶拱及边墙支护形式为系统支护结合随机支护形式。系统支护：Φ28锚杆为6.0/9.0m长短结合锚杆（外露5.5，5.8/8.5,8.8），间排距3.0×1.5m，间隔布置。喷C30钢纤维混凝土，厚度20cm；随机支护：无粘结式预应力锚索，长度为20m,N=1600KN，根据设计蓝图显示和设计意图，系统锚杆+挂网+喷混凝土在开挖过程中紧跟掌子面施工完成，局部采用随机支护施工。地下厂房Ⅰ层具体开挖支护施工主要工程量见下表。地下厂房Ⅰ层开挖支护施工主要工程量序号工程项目规格单位工程量备注1Ⅰ层开挖岩石洞挖m3465911-1中导洞开挖掏槽开挖m312340.58地下厂房（长196.1m）1-2导洞一次扩挖光面爆破开挖m316221.591-3导洞二次扩挖光面爆破开挖m315328.751-4边墙开挖岩石洞挖m32700通风机房2系统锚杆-根14262-1系统锚杆Φ28,L=6.0m根582外露20cm2-2系统锚杆Φ28,L=6.0m根131外露50cm2-3系统锚杆Φ28,L=9.0m根582外露20cm2-4系统锚杆Φ28,L=9.0m根131外露50cm3喷刚纤维混凝土C30，厚20㎝m31525.064预应力锚索1600KN,L=20m根待定现场实际需要1.3厂房系统地质状况一、基本地质条件地下厂房系统山顶高程大于1800m，地下厂房系统外边墙距边坡水平距离为180～200m，顶部最大埋深380m，上部微新岩体厚度为200～300m。主要建筑物轴线方向为NW315°，岩层走向为NE3°，二者交角为68°左右，呈大角度相交。厂房区岩性主要为白垩系下统景星组下段的灰白色、灰绿石英砂岩与紫红色、灰绿色绢云母板岩不等厚互层，岩层产状NE3°NW∠75°～85°，陡倾下游偏岸外，以微风化～新鲜岩体为主，较完整。主洞内整体上以板岩为主，约占60%，砂岩占40%。砂岩最大单层厚度20m，板岩一般小于10m。根据岩性、岩体结构、岩体风化程度及结构面特征等，地下厂房系统以Ⅲ类围岩为主，局部分布有Ⅳ类围岩，以薄层状云母板岩、灰黑色板岩为主。其中主厂房部位Ⅲ1类围岩约占26.3%～37%；Ⅲ2类围岩占32.6%～37%；Ⅳ类围岩约占34%～40.1%。主变洞洞室边墙围岩以Ⅲ2类为主，石英砂岩段为Ⅲ1类围岩，总体上Ⅲ1类围岩占27.9%～33.6%，Ⅲ2类围岩占21.7%～27.6%，Ⅳ类围岩占45%。二、主要工程地质问题评价1、围岩稳定性地下厂房部位以层状岩层为主，均一性较差，未见较大规模的断层发育。围岩中石英砂岩及灰绿色板岩稳定性较好，紫红色薄层状板岩及灰黑色板岩性状最差，且分布长大层面裂隙及构造裂隙，在一些临空部位，易形成小型组合块体，需及时锚固支护。根据地下厂房范围内勘探平洞裂隙统计成果，主要发育的裂隙有三组，地下厂房范围内局部有裂隙密集带发育。裂隙密集带以走向近SN向为主，倾角68°～85°，该密集带为软弱结构面，对地下厂房两端墙围岩稳定性影响较大。裂隙组合中第①组裂隙与厂房轴线呈48°～55°的角度相交，裂隙为陡倾角，对洞室稳定影响不大；第②裂隙与厂房轴线呈48°～55°角度相交，裂隙为陡倾角，对洞室稳定影响也不大，但①组、②组裂隙组合易构成不稳定块体，对顶拱有不利影响；该种组合在端墙与边墙相交部位出现时，所形成的块体稳定性较差，需引起足够重视；第③组裂隙为近东西向缓倾角裂隙，该组裂隙与厂房轴线呈小角度相交，对厂房洞室顶拱稳定较为不利。综合分析，地下厂房洞室成洞条件总体较好，洞室围岩整体稳定，局部位置受裂隙组合切割可能形成不稳定块体，施工过程中针对这些不稳定块体需及时采取适当的支护措施。2、岩爆问题地下厂房区最大埋深240m，岩层主要由绢云母板岩和砂岩组成，根据地层岩性、构造以及地应力测试成果综合分析，开挖过程中地下洞群围岩发生岩爆的可能性很小。3、地下洞室涌水问题地下厂房洞室处于枢纽电站各建筑物的最低部位。澜沧江天然水位1405m，高于地下厂房底板约35m，水库正常蓄水位1477m，高于厂房顶拱约37m，厂房区天然地下水位高程约为1490～1510m，高出厂房顶拱约50～80m。从厂房区勘探平洞揭示的地下水活动情况看，局部洞段在裂隙发育处有渗水、滴水及线状流水等现象。将厂房洞室作为一个地下集水廊道考虑，根据地下厂房钻孔内压水试验成果，水库蓄水运行期在不考虑防渗处理措施的前提下，估算厂房洞室涌水量约为2300m3/d。因此，施工过程中应注意沿裂隙密集带集中渗水的可能，适当加强排水措施。参考地下厂房基坑涌水估算成果，水库蓄水运行期在不考虑防渗处理措施的前提下，估算主变洞涌水量约为350m3/d。1.4施工依据1）大华桥引水发电系统土建及金属结构安装工程招投标文件姐合同（DHQ/C2）;2)《地下厂房开挖支护图1/8～8/8,（BJJ142S-H5-3-1～8）》；3）《地下厂房洞群布置图,（BJJ142S-H5-1-1）》；二、地下厂房Ⅰ层施工安排2.1施工方案说明由于目前地下厂房只有右侧端墙通风兼安全洞已完成，左侧端墙的上层排水廊道正在施工，现阶段开挖施工只能从通风兼安全洞在厂右0+37.2处开始施工。为解决施工通风及施工进度安排需尽早形成两头进尺施工情况。尤其是在上层排水廊道与厂房通风机房交界处形成跨度约15.4m的三角不稳定岩体，在岩石较为破碎、裂隙发育较多的地质条件下，安全隐患较大；另外需要在上层排水廊道与通风机房连接段扩大并形成足够的施工空间及通道，至少需要8米宽的施工通道，以满足设备通行。结合目前实际情况和现状，为加快施工进度，降低难度，经过综合研究我部采取先开挖7.7m×7.1m的城门洞型中导洞，后两次边墙扩挖的方式进行地下厂房拱顶第Ⅰ层开挖施工。2.2施工分区、分块地下厂房Ⅰ层开挖由通风兼安全洞在厂房右侧进入厂房进行单向开挖，待厂房上游侧上层排水廊道及左侧通风机房贯通后，厂房左右侧形成双向开挖。开挖时采用Ⅰ-1区中导洞先行，中导洞断面为7.7m×7.1m（宽×高），两侧扩挖Ⅰ-2区及Ⅰ-3区跟进，各区之间及两侧扩挖采用错距开挖，错距大于30m。两侧边墙与拱角开挖错距10米施工。两侧扩挖Ⅰ-2区及Ⅰ-3区整体按照中导洞的划分桩号进行划分，待具备同时作业空间后，再开始两侧边墙开挖施工，上下游边墙各自设置四个区域进行大规模开挖施工。具体开挖分区布置详见附图01。2.4开挖程序根据厂房现有布置施工通道，厂房Ⅰ层施工主要通道为：通风兼安全洞、厂房上游侧上层排水廊道。根据道路的这一布置特点，我部就施工程序进行如下组织：（1）从通风兼安全洞进入工作面，向厂房左侧方向进行厂房Ⅰ层施工。待厂房上游侧上层排水廊道贯通后，即可从通风机房进入厂房安装间向厂房右侧方向进行厂房Ⅰ层施工，形成两个工作面。（2）目前，厂房中导洞已经开挖至厂右0+007桩号，现在①中导洞可以继续向大桩号方向打设，当开挖至厂左0+012.8桩号暂停导洞施工；②对厂右0+037.2～厂左0+12.8段导洞顶拱及周边扩挖，当该段扩挖完成后，再进行中导洞开挖超前、扩挖跟进（见附图）。中导洞为城门洞型，开挖断面7.7×7.15m，中导洞开挖循环进尺3.0m（手风钻），扩挖循环进尺3.4m；在局部桩号段遇Ⅳ类围岩和岩石破碎区，中导洞循环进尺2～2.5m，短进尺扩挖跟进（进尺不大于2m）。（3）厂房I层跨度28.3m，分上游、下游2部分进行扩挖，中导洞超前进行，顶拱及周边扩挖，跟随中导洞进行，Ⅱ、Ⅲ类围岩时可错位30～50m，Ⅳ类围岩和岩石破碎区时紧跟中导洞进行施工；上下游侧扩挖滞后顶拱及周边扩挖30m，其中下游侧滞后上游侧扩挖30～50m。（4）支护工作面在不影响开挖出渣时，即时跟进；岩石破碎区，先进行5cm厚初喷封闭岩石后再进行锚杆、锚索等支护。中导洞开挖过程中，岩石比较破碎时要采取必要支护措施。（5）开挖过程中，不允许欠挖，非地质原因超挖控制在20cm以内。断层及不良地质段围岩按先开挖软岩、后开挖硬岩，确保施工安全，开挖进尺不大于2m。中导洞超前扩挖30～40m，最大不超过50m，中导洞开挖成型之后，围岩差时及时进行随机或临时支护。Ⅱ类围岩支护滞后扩挖面30～40m，Ⅲ类围岩支护滞后扩挖面20～30m，Ⅳ类围岩扩挖后及时进行锚杆和喷混凝土支护。为了确保洞口的成型质量和洞口安全，对风机室及主厂房两端墙进行预裂爆破处理，严格控制造孔方向、间距、爆破单耗量，确保洞口成型和稳定。三、施工风水电布置通风兼安全洞洞内系统供风、供水、排水、供电线路均已形成，具备投运条件。本工程开挖施工用风利用供风系统及沿用通风洞内各类管线，施工时直接从通风洞系统末端采取Ф100钢丝软管接线至工作面即可。通风采用1台2X55KW和2台2X37KW轴流风机接风管供至各掌子面，风机安装在通风兼安全洞进口处。四、施工工艺流程及施工方法4.1开挖施工4.1.1开挖方法开挖采用YT-28钻孔，周边光面爆破,利用液压平台车人工装药,非电毫秒微差延时网络,火花引爆，放炮后及时采用液压反铲配合人工进行清面及局部安全处理。出渣采用3m³侧卸装载机装渣，20t自卸车运至弃渣场。开挖工艺流程如下：钻孔→清孔→装药→爆破→排烟→出渣→锚喷支护。（1）钻孔、装药钻孔采用YT-28型气腿手风钻钻孔，钻孔直径定为42mm；循环进尺根据不同围岩类别暂定为：Ⅱ～Ⅲ类围岩洞段中导洞3.0m，扩挖3.4m，Ⅳ类围岩洞段1.5～2.0m；爆破效率：导洞开挖按85%考虑，扩挖按90%考虑。钻孔孔距、间距详见附图《地下厂房Ⅰ层开挖爆破设计图（1/2～2/2）》。钻孔完成后，用压力风将孔内岩屑吹出孔外，并人工装药、联网爆破。（2）出渣中导洞厂左0+158.9～厂左0+102.2段开完渣料用用ZL50装载机端运至厂房通风机房与上层排水廊道交叉口处装20t自卸车运至渣场。中导洞厂右0+37.2～厂左0+102.2段开挖渣料在厂房内用ZL50装载机装20t自卸车运至渣场。上下游边墙开挖渣料在厂房内用ZL50装载机装20t自卸车运至渣场。4.1.2钻爆参数一、初拟地下厂房Ⅰ层中导洞钻爆参数如下：空孔孔径：42mm，孔深：3.2m，孔数：2个；掏槽孔孔径：42mm，孔深：3.2m；主爆孔孔径：42mm，孔深：3.0m，孔距90cm，药卷直径为32mm；周边光爆孔孔径：42mm，孔深：3.0m，孔距50cm，药卷直径为25mm，采用不耦和装药，周边光爆线装药密度：176g/m，炸药单耗：1.33kg/m3。二、初拟地下厂房Ⅰ层两侧扩挖钻爆参数如下：主爆孔孔径：42mm，孔深：3.4m，孔距90cm，药卷直径为32mm；周边光爆孔孔径：42mm，孔深：3.4m，孔距50cm。药卷直径为25mm，采用不耦和装药，周边光爆线装药密度：176g/m，炸药单耗：1.25kg/m3。上述为Ⅱ～Ⅲ类围岩洞段钻爆参数，Ⅳ类围岩及不良地质洞段将适当调整进尺长度。中导洞副厂房段共布置炮孔130个，安装间及主厂房段布置炮孔163个；一次扩挖副厂房段共布置炮孔148个，安装间及主厂房段布置炮孔82个；两侧边墙副厂房段共布置炮孔152个，安装间及主厂房段布置炮孔86个；爆破采用非电毫秒导爆管进行连接(5m或7m脚线)，周孔采用竹片分段装药，导爆索引爆，起爆采用电雷管引爆。地下厂房Ⅰ层开挖中导洞、一次扩挖、二次扩挖开挖施工爆破设计详见附图02,03。4.1.3工序作业循环时间根据出露围岩实际情况和结合开挖地质情况分析，厂房围岩比较破碎薄层状裂隙发育、稳定性较差，开挖需加强支护，需要采取“短进尺、若爆破、强支护”方式进行施工，开挖进尺暂按照3.4m考虑，每天工作有效时间按20小时计，平均每月按25日计，根据实际分区开挖情况和实际现状，各部位各区段开挖作业循环时间安排如下：表2-1主厂房Ⅰ层开挖施工作业循环时间估算表部位工序项目循环时间(h)测量放线超前支护钻孔装药爆破通风散烟安全处理围岩支护出渣清底Ⅰ层中导洞开挖Ⅱ～Ⅲ类围岩1.006.02.01.51.005.00.517Ⅳ类围岩1.044.02.01.51.06.04.50.524.5一次扩挖Ⅱ～Ⅲ类围岩1.007.02.01.51.005.00.518Ⅳ类围岩1.0106.02.01.51.07.03.00.532二次扩挖Ⅱ～Ⅲ类围岩1.004.01.01.51.004.00.513Ⅳ类围岩1.0103.01.01.51.06.03.00.527备注1、Ⅱ、Ⅲ类围岩段排炮循环进尺中导洞3.0m，扩挖循环进尺3.4m,系统锚杆及挂网喷混凝土支护与开挖平行作业，不占直线时间。2、Ⅳ类围岩段排炮循环进尺不大于2.0m，超前支护结束后的待凝时间可进行钻孔作业。3、根据作业循环时间，并考虑断层破碎带处理、支护影响、导洞与一次扩挖二次扩挖的间隔时间及时间利用系数等，单工作面预计月开挖进尺为：中导洞开挖Ⅱ、Ⅲ类围岩89m/月，Ⅳ类围岩41m/月；一次扩挖Ⅱ、Ⅲ类围岩95m/月，Ⅳ类围岩32m/月；二次单侧扩挖Ⅱ、Ⅲ类围岩151m/月，Ⅳ类围岩43m/月。4、根据厂房一层开挖工序安排，厂房一层开挖首先由厂房右侧循环进尺，待单工作面进尺约120m后，厂房一层形成左右双循环进尺，因此根据导洞、一次扩挖及二次扩挖的月进尺最小米数计算，厂房一层开挖施工完成为4.1月。上表工期进度分析表主要为厂房Ⅰ层开挖工期，工期为2014年2月10日至6月13日，开挖工期总计123天。考虑支护工作的滞后，Ⅰ层开挖支护总工期为2014年2月10日至7月10日，共计5个月完成厂房I层开挖支护工作。4.2锚杆支护施工4.2.1施工方案一次系统锚杆为Φ28（三级钢）6.0m/9.0m长短结合锚杆，入岩5.5m/8.5m和5.8m/8.8m，间排距1.5（或4.5）m，间隔布置。设计形式为普通砂浆锚杆。施工设计形式共分两种，一种是先注浆后插杆型砂浆锚杆，主要用于边墙及顶拱角度30°以下等部位施工，施工时砂浆易注入且不易外漏；另一种是先插杆后注浆型砂浆锚杆，主要用于顶拱角度30°以上等部位施工，施工时不易砂浆易注入且浆液容易外漏。施工过程中根据实际实际情况选用适当形式。先注浆后插杆和先插杆后注浆两种方法，其主要工艺流程见图4.2-1、4.2-2。

施工准备施工准备安装锚杆制浆注浆验收测量放线搭设平台钻孔清孔验孔锚杆制作图4.2-1砂浆锚杆先注浆后插杆施工工艺流程图施工准备施工准备安装锚杆制浆注浆验收测量放线搭设平台钻孔清孔验孔锚杆制作图4.2-2砂浆锚杆先插杆后注浆施工工艺流程图4.2.2施工方法⑴材料①锚杆：普通砂浆锚杆的材料按施工图纸的要求，选用Ⅱ级的螺纹钢筋，长度和钢筋规格满足设计图纸要求。②水泥砂浆：砂浆标号必须满足设计图纸的要求，注浆锚杆水泥砂浆的强度不低于25Mpa，水泥砂浆配合比在以下规定范围内通过试验选定。水泥标号不低于P.O32.5。水泥砂浆配合比：水泥∶砂，1∶1～1∶2（重量比）。水泥∶水，1∶0.33～1∶0.35。砂浆用水泥：采用强度等级不低于P.O32.5的普通硅酸盐水泥。砂：采用最大粒径小于2.5mm的中细砂。③外加剂：按设计要求选择速凝剂和其它外加剂，外加剂不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分。⑵钻孔支护锚杆的直径为Φ28mm，长度分9.0m和6.0m两种，采用先注浆后插杆施工方式时其钻孔直径选取为42mm；采用先插杆后注浆施工方式时其钻孔直径选取为65mm。锚杆钻孔采用阿特拉斯-353E多臂钻打设；锚杆安装采用自制可升降的液压台车进行施工。①吊顶梁与厂房侧墙设置三排锚杆连接，其中两排呈上倾角度，一排呈下倾角度。地下厂房Ⅰ层分层高度9.75m已考虑到利用阿特拉斯-353E多臂钻操作空间。②锚杆按设计孔向、孔位、孔径、孔深钻孔，孔位偏差不大于100mm，孔深偏差不大于50mm。⑶安装与注浆锚杆在加工场内根据设计长度定长在加工厂下料，分类堆放待用；施工时用5t运输汽车运至施工现场，人工垂直搬运至个施工作业面。①钻孔完成后，用压力风将孔内岩屑吹出孔外，并将孔口作临时性封堵以防异物掉入孔内。②砂浆锚杆安装，采用先注浆后插杆的方法进行施工时，砂浆拟采用JJS型搅拌机拌制，采用2SNS型砂浆泵灌注。先在孔内注入1∶1～1:2水泥砂浆（水灰比0.33～0.35）后立即将锚杆插入孔内。然后在孔口采用石块或将锚杆固定，避免其它活动松动锚杆。最后人工用砂浆对空口找平，待砂浆达到70%强度后，放上钢垫板后人工安装上M22螺帽并旋紧；锚杆安装时用塑料薄膜将锚杆待丝扣段保护好。③易塌孔部位或顶拱部位的锚杆孔，采取先插杆后注浆的方法进行施工。施工时人工用PCV管或木棍向孔底50cm范围内推入浸泡好的水泥锚固剂，并轻捣密实，然后人工辅以机械插入锚杆，并固定好；锚杆杆体和排气管、注浆管一同捆绑好，同时对管口做防护；然后用麻绳和水泥锚固剂将孔口50cm范围内封堵密实；用注浆机连接注浆管注入M25水泥砂浆，注浆要饱满，注浆压力控制在0.1MPa~0.25MPa之间，待排气管有浆液流出时停止注浆；最后人工用砂浆对空口找平，待砂浆达到70%强度后，放上钢垫板后人工安装上M22螺帽并旋紧；锚杆安装时用塑料薄膜将锚杆待丝扣段保护好。锚杆外露长度根据设计图纸及监理要求来确定。锚杆孔注浆后，在砂浆凝固前不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。4.3挂钢筋网、喷混凝土施工⑴施工布置喷混凝土在钢筋网铺设后进行，挂钢筋网规格为φ8@20×20cm。喷混凝土设备主要有JS500型拌和机、TK961型喷锚机等。喷射操作平台用自制可升降的液压喷锚台车上，以适应不同高度随时调节。⑵施工工艺洞内喷混凝土采用湿喷法施工。⑶材料水泥:用P.O32.5普通硅酸盐水泥。骨料:细骨料采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5，含水率控制在5%～7%内。粗骨料采用耐久的卵石或碎石，粒径不大于15mm。水：清洁并达到质量要求的水。速凝剂：速凝剂的质量符合施工图纸要求并有生产厂家质量证明书，初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min，选用外加剂应有监理人批准。⑷配合比喷混凝土的配合比应通过室内试验和现场试验选定，并应符合施工图纸要求，在保证喷层性能的前提下，尽量减少水泥和水的用量。速凝剂的用量应通过现场喷射试验确定。初凝和终凝时间应满足施工图纸和现场喷射工艺要求，强度应满足施工图纸要求，试验成果报送监理工程师批准后方可施工。⑸配料、拌和及运输①拌制混合料的允许误差应符合下列规定：水泥和速凝剂±2%砂、石±3%②搅拌时间强制式拌和机不得小于1min，且混合料颜色要均匀。混合料掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长。③运输混凝土的采用布置在左岸一级平台的拌合站集中进行拌制，自卸汽车运输至喷射机位置，接喷管至各工作面。混合料在运输过程中，应严防雨淋及杂物混入，入喷射机前应过筛。⑹施工方法施工工艺流程见图4.3-1。喷混凝土利用锚杆施工作业平台台车，用短钢筋（φ12）设置喷层厚度标志，人工撬除浮石，把滴、渗、淋水引出受喷单元外，用高压风枪吹洗坡面岩粉、岩屑及其他污物。受喷面经验收后洒水润湿。图4.3-1喷混凝土施工工艺流程图图4.3-1喷混凝土施工工艺流程图骨料骨料水水泥拌和机砼喷射机喷嘴受喷面空气压缩机速凝剂冬天天气过冷时要采用热水拌合（阶段性气温过低时要停止施工），人工掺速凝剂，人工上料；喷射混凝土采用TK961湿喷机，每块喷护面按自下而上进行喷护，喷嘴与受喷面尽量垂直，喷头处的水压必须大于该处的风压，并要求风压稳定，保证射水能穿透集料能力。喷射混凝土在边坡锚杆支护完毕后，沿边坡自上而下分层次分段分片依次进行。喷混凝土分两层进行，第一层喷射5cm，后一层应在前一层初凝前及时进行。终凝后即刻进行洒水养护。4.4预应力锚索施工4.4.1预应力锚索施工工艺预应力锚索施工工艺流程见图4.4-1。

施工准备施工准备钢绞线检查下料钻机就位固定钢铰线运输钻孔锚索制作孔道验收锚索安装内锚段灌浆垫座混凝土浇筑张拉锚固自由段灌浆垫座混凝土浇筑全孔段段灌浆张拉锚固混凝土拌制浆材制作浆材制作附件加工外锚头防护有粘接无粘接预应力锚索施工工艺流程图依照设计蓝图地下厂房随机支护采用预应力锚索，设计规格为为无粘结式，L=20m,P=1600KN锚索。考虑到地下厂房Ⅰ层开挖可能涉及到对穿锚索，因此本次施工技术措施，同时列出对穿锚索施工方法及工艺。具体施工设计示意图详见附图《地下厂房Ⅰ层支护施工方法示意图》（预应力锚索施工设计图）。4.4.2施工准备(1)材料、设备准备：预应力锚索施工主材按照规范要求进行抽样检查，抽样合格的钢绞线方能用于预应力锚索施工；张拉设备须成套进行标定，并按标定配套进行使用；(2)从主风、水、电管路及线路架设支管线至施工部位，整平至施工部位的临时通道，以方便施工；(3)测量放线：根据设计图纸用测量仪测量出施工部位作好标记。(4)施工主材①钢绞线锚索分别由粘结钢绞线和无粘结钢绞线集束组成，监测锚索使用无粘结式防腐型锚索。张拉力现明确为1600kN级的预应力锚索，拟分别采用13束7Φ5钢绞线组成组成。钢绞线采用符合国标GB/T5224-2003规定的高强低松弛钢绞线。钢绞线级别拟选用极限抗拉强度为1860Mpa，公称直径为15.24mm，公称面积为140mm2。预应力钢绞线采用“无焊头级别”线材。②水泥水泥主要用于孔道灌浆、垫座。水泥标号选用不低于PO42.5级的普通硅酸盐水泥。③锚具锚具拟用夹片式自锚体系。锚具分别拟用型号为OVM体系配套锚具。(2)主要施工机具①钻机：拟选用KQJ-100B轻型潜孔钻机造孔。该钻机在水电站锚固施工中得到了广泛应用，该钻杆以效率高，灵活方便，钻径、孔径范围广(分别为76～130mm)。在钻进过程中采用液压干式除尘技术，从而最大限度的降低了潜孔钻作业的粉尘污染。②灌浆设备：孔道灌浆采用2SNS型砂浆泵灌浆，制浆站拟采用NJ-600型浓浆高速制浆机制浆。灌浆记录采用灌浆自动记录仪。③张拉机具：分别采用YCW160型千斤顶和ZB4×500型高压电动油泵及其配套机具进行锚索张拉；单根预紧采用YC18型千斤顶。④切割机：钢绞线断料、切割，采用砂轮切割机。E测斜仪：BUZ-D型多点照相测斜仪，用于岩石锚索孔道测斜。4.4.3预应力锚索施工方法预应力锚索施工工艺复杂，技术要求严格，各工序作业必须认真遵照设计文件和施工规范要求进行。结合以往类似工程施工经验，预应力锚索施工主要方法如下：预应力锚索及孔口钢垫座套管、架线环、垫座钢筋等均在加工厂制作，10t加长车平板车运输；人工辅以机械用专用穿索工具配合手动葫芦安装；NJ600型浓浆高速制浆机制浆，2SNS型灌浆机灌注。钢筋混凝土垫座采用木模架立，混凝土搅拌机拌制，人工运送混凝土入仓浇筑；预应力锚索采用YC18型千斤顶进行单根初始应力调整，YCW160型千斤顶整体张拉。施工具体方法为：一、钻孔预应力锚索孔道直径分别为Φ130mm，拟选用KQJ-100B轻型潜孔钻机造孔。①施工平台：预应力锚索钻孔施工拟在搭设的承重排架上进行。②钻机定位：钻机定位准确与否是钻孔质量控制的先决条件。孔位及钻孔方位用测量仪器测定、控制，钻孔倾角由地质罗盘测定。钻孔时孔斜采用测斜仪测控。机位调整好后，再将钻机固定牢靠。③开钻：开钻前复测钻机定位参数：孔向、孔位、孔斜、孔径、孔深，核对无误方可供风开钻。开孔钻进要低转速、低压推进；进尺约50cm时，再次校核孔向及施工平台，如有变动，及时调整加固，钻孔时孔斜采用测斜仪测控。最终钻孔孔位偏差不大于20cm，孔斜误差不大于孔深的3%，有特殊要求时其孔斜偏差不得大于1％。④钻孔：认真记录每一钻孔的尺寸、钻进速度、回风、返碴情况等数据，及时填写记录表和判定情况；每次换接钻杆前均需缓慢倒杆，往返吹洗孔道，以便充分吹排粉渣，避免卡钻及重复破碎。钻进过程中，及时调整钻具支点并采用扶正器以修正其误差；锚孔钻进过程中，若出现不回风、不返碴、塌孔、卡钻现象或因地质条复杂节理裂隙发育，渗水量较大及岩石破碎等情况，按设计要求及规范SL46-94的规定进行孔道固结灌浆处理。锚孔围岩固结灌浆结束后，待凝1-2天即可进行固结灌浆孔扫孔，气温高或掺入外加剂时，待凝时间可适当减少。具体待凝扫孔时间，需通过试验确定。扫孔过程中遇到问题及时记录查明原因加以处理。扫孔结束后，采用高压风、水冲洗孔道，直至孔口返出的风水中，手感无尘屑，方可关水，延续5～10min再关风，确保孔内清洁干净。预应力孔道经检查合格后，做好孔口临时封闭保护。二、锚索制作运输及安装根据现场实际情况，锚索在洞外加工厂内集中集下料、制作，然后用10t在平板车将锚索整体运输至施工现场。锚索拟采取在加工场由提升架分散运输至各层施工平台上制作安装。①断料：钢铰线断料拟在加工车间内专用生产线上完成。钢绞线按工作长度用砂轮切割机断料后，将钢绞线圈盘存放待运。锚索下料长度按照如下进行控制：锚索总长度为：L=L固+L自+L锚+L张+L超式中：L固—内锚固段长度；L自—锚索自由段长度；L锚—锚索外锚墩长度；L张—锚索张拉段长度；L超—锚索超深段长度。②锚索制作：由于钢绞线集束后，索体较重，且因施工现场的具体条件限制，锚索拟在洞外加工厂内搭设的锚索制作间内的操作平台上进行锚索制作。钢绞线断料卷盘后，采用10t平板车运输。运输过程中，采用隔离覆盖等措施对锚索进行保护。A.锚索编制前，对锚索附件进行检查；编制时，将钢绞线与各种进、回浆管，平行堆放于操作平台上，钢绞线按顺序用铅丝编帘，对进、回浆管加以标识，然后安装架线环等附件。B.无粘结式锚索：端头锚钢绞线内锚段需在加工厂按设计长度先去除内锚固段PE套，并用喷射热水溶解脱脂；在内锚固段与自由张拉段相连部位，钢绞线PE套管用环氧砂浆封口，以免灌浆时浆液浸入；锚索的钢绞线应按设计图纸要求进行绑扎制作成束。对于无粘结端头锚索，内锚固段需组装成枣核状，量出内锚固段的长度并作出标记，在此范围内穿对中隔离支架，间距2.0m，两对中隔离支架之间用无锌铁线绑扎一道；隔离支架应能使钢绞线可靠分离，使每根钢绞线之间的净距≥5mm，且使隔离支架处锚索体的注浆厚度大于10mm。编束时一定要把钢绞线理顺后再进行绑扎，最后在内锚固段端头装上锥形导向帽。隔离支架应选用塑料隔离支架。张拉段每隔2.0m设置一道对中支架，端头2m区段内加密到1m；对中支架应保证其所在位置处锚索体的注浆厚度大于10mm，对中支架之间扎胶带一道。C.粘结式锚索：钢绞线和塑料管之间用硬质塑料支架分离，支架间距在内锚固段为0.5m。锚索沿长度方向每隔1.0m安装一块隔离架，两个架线环中间采用铅丝进行绑扎，使锚根段形成枣核状。锚索绑扎时保证钢绞线进回浆管平行，并不出现交叉现象。将锚索套上波纹管，然后按设计要求对安装波纹管封堵器，然后将封堵器内充填环氧砂浆。灌注环氧砂浆之前，将钢绞线与隔离架之间的的空隙用石棉充填。然后，用人工将环氧砂浆灌入封堵器中。环氧砂浆终凝后，用无锌铅丝将波纹管和钢绞线帮扎牢固。在波纹管外侧安置外对中支架，以保证锚索体与周围有均匀间隙，便于锚索安装就位，并使波纹管周围有均匀厚度的灌浆胶结体。由于受施工空间高度和长度控制，注浆管、排气管采取分段安装，长度控制在2.0米左右，安装1段立即穿索，逐步完成。D.锚索制作完毕后，按照设计位置桩号挂牌标识妥善存放，存放时采用架空、覆盖等防潮、防污损措施。三、穿索方法锚索入孔主要以人工辅以机械为主。锚索验收合格后，采用人工扛抬和导链结合方式，徐徐穿入锚孔内，因锚索外套波纹管，拟锚索转弯半径不小于4m。穿索结束后，及时将锚索外露部份包裹起来，以防污损。锚索体在向岩孔内安装就位前，要重新检查锚索各部件的位置是否正确，捆扎是否牢固，还要检查PE套管是否损坏，对损坏的地方要进行修补。经检查合格的锚索方可向孔内安装。下索前应检查锚束的牌号与锚索孔孔号是否相同，并应核对孔深与锚束长度，锚束无扭曲现象。锚索体安装前要求使用探孔器对锚索孔重新检查，发现塌孔、掉块时应采用扫孔或冲洗等方法进行处理。若没有发现孔内异常时，也要用高压风、水联合进行洗孔，将孔壁冲洗干净。由于对穿锚索较长，下索需采用细钢丝绳牵引，在一端用钢丝绳牵引锚索端部，另一端由人工将锚索体缓慢送入锚孔，在牵引推送锚索过程中需用力均匀，以勉损坏锚索配件及PE套管。如果发现锚索送入锚索孔内困难必须将锚索抽出时，及时查明原因并对锚索孔进行处理。若抽出的锚索局部出现损坏应修复后重新安装。四、锚墩锚墩具体设计蓝图未确定。暂按现有其他标段锚墩设计进行施工。其下索后先清除安装位置松动的岩块，钢锚墩与岩面之间间隙用M40干硬性砂浆垫层或速凝型水泥砂浆找平，以保证钢锚墩与砂浆垫层之间紧密结合，钢锚墩需与锚杆焊接或与孔口管焊接牢固(钢锚墩由3块直径分不等的圆环钢板组成，单块钢板厚度为40mm)。承压面与锚孔轴线应保持垂直，偏差不大于2°，孔口钢套管中心线与锚索孔轴线垂直。五、锚索张拉、锁定（1）张拉①根据设计要求，张拉力需超过预应力设计值15％。由于对穿锚索两端同时张拉施工工艺复杂，张拉过程中质量不易控制，根据设计要求，不采用两端张拉，锚固端用工作锚固定，另一端张拉。

②预应力对穿锚索张拉过程应分为单股预紧和整束分级张拉两个阶段。在单股张拉之前先安装锚固端的OVM15-12工作锚具，安装夹片将工作锚锁定。单股预紧采用单根钢绞线小千斤顶循环法，先张拉锚具中心部位钢绞线，然后张拉锚具周边部位钢绞线，张拉时按照间隔对称分序进行；单根钢绞线预紧吨位为30KN，每根钢绞线至少应进行两个循环预紧，预紧实际伸长值应大于预紧理论值，且两次预紧值之差应在3mm之内，以使锚索各钢绞线受力均匀之后，再进行整束张拉；如不满足上述要求，则进入下一循环继续预紧，直到满足要求才能进入整体张拉。整束张拉共分四个量级进行，即张拉荷载逐级进行，并且应控制最大张拉力不得超过预应力钢材强度标准值的60%。

③单股预紧张拉程序：安装千斤顶→0→30KN/股→测量钢铰线伸长值→卸千斤顶，每股重复此张拉程序，此过程使各钢铰线受力均匀，并起到调直作用。

④整束分级张拉程序：

25%P→50%P→75%P→100%P→115%P稳压锁定（P为设计张拉力），除最后一次张拉要求静载30min外，其余三级、四级加载，每级的持续时间为5min，上述四个量级张拉均应在同一工作时段完成，否则应卸荷重新依次张拉。张拉各级加载稳压后，均应量测钢铰线的伸长值，若实测伸长值与理论伸长值相差超过10%或小于5%,应停止张拉，查明原因后才能重新张拉。作业过程中加荷、卸荷速率应平稳，张拉时，升荷速率每分钟不宜超过设计应力值的10%，卸载速率每分钟不宜超过设计预应力值的20%。

⑤锚索拉张完毕锁定后会产生一定的应力损失，根据代表性监测锚索的应力变化情况，确定代表区域锚索是否需要进行补偿张拉，当监测锚索荷载损失变化幅度值满足规定指标，即在锚索锁定48h后预应力损失小于设计张拉力的10%时，不进行补偿张拉，反之则进行补偿张拉。对于有补偿张拉要求的锚索，应在张拉锁定后3d～7d进行，补偿张拉至设计要求的锁定吨位后稳压锁定。

张拉时的安全：预应力张拉操作必须严格遵守操作规程，操作时应有专人负责。千斤顶受力方向危险区内不得有人穿行或停留。张拉过程中应防止以下情况发生：

夹片脱落和飞出；

锚索张拉时内锚头突然失效；

断丝与滑丝；

千斤顶固定不牢，以致大级别锚索张拉时锚固段突然失效时千斤顶坠落。

整个张拉过程应按要求的工程表格做好记录，主要内容包括：张拉中逐级荷载的张拉力、引伸值、同步情况、应力应变关系、稳压时间、反复张拉次数、测力记录、补偿张拉、锁定张拉力、每次张拉的时间、孔号、记录人员、故障及排除措施等。

张拉完毕后应进行成果整理并向监理工程师提交必需的验收资料，预应力损失及补偿张拉等数据资料。六、锚索灌浆①灌浆采用自动记录仪；②对穿锚索在张拉锁定后采用全孔一次灌浆，灌浆材料优先采用水泥砂浆，也可根据现场灌浆施工情况采用纯水泥浆，水泥砂浆灰砂比为1：1～1：2，水泥浆水灰比控制在0.45～0.5范围内，纯水泥浆水灰比为0.3～0.5，水泥砂浆或水泥浆强度等级均为M30。③对穿锚索灌浆时从锚索孔低端预留的灌浆管进行灌浆，高端回浆管排气。注浆前检查管道是否通畅和封堵装置的密封性。

④在进浆管上安装压力表，按设计要求的0.3～0.5MPa灌浆压力进行灌浆，灌浆浆液配比通过试验确定。注浆量通过理论计算，用高速搅拌机拌制水泥砂浆或水泥浆，当排气管回浓浆后用木塞将排气管堵住以0.5MPa的压力闭浆，闭浆时间30min。七、锚头保护预应力锚索张拉锁定，回灌补浆结束后，可将锚具外150mm的钢绞线用锚索切割机割除。按设计要求用环氧砂浆将外锚固端加以保护。五、施工设备及人员配置5.1主要施工设备配置在开挖支护施工阶段，地下厂房Ⅰ层开挖支护工作面配置3.4m3装载机和1.6m3反铲挖装，20t自卸车运输，潜孔钻机CM351、YQ100B潜孔钻机、YT-28手风钻钻孔。根据施工进度计划安排，计划投入用于本工程的施工机械设备见下表。施工设备配置计划表序号设备名称型号及规格单位数量备注1手风钻YT28台20沈阳风动工具厂2轻型潜孔钻YQ100B台5河北宣化3多臂钻353E台1阿特拉斯4装载机ZL50台2江苏无锡5反铲1.6m台2日本小松6混凝土喷射机TK961台2成都7灌浆泵SGB-6-10台2上海探矿机械厂8锚杆注浆机UH4.8台4-9千斤顶YDC240Q台4-10自卸车20t辆10-11运输汽车10辆2-12轴流风机2X55KW台113轴流风机2X375KW台2空压机5.2主要施工人员配置根据开挖支护工程量及进度要求，地下厂房Ⅰ层支护劳动力配置见表。支护施工人员配置计划表工种管理人员技术员测量工挂网工喷锚工锚索工修理工手风钻工潜孔钻