抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁开挖施工方案

****抽水蓄能电站位于xx省xx县xx镇和xx乡境内的鸭绿江支流***下游河段上，是目前东北地区第一个在建的纯抽水蓄能电站，距丹东市约64km，距长甸镇约27.8km。电站为I等工程，工程规模为大（1）型，地下厂房系统及输水系统为1级建筑物。电站装机1200Mw，单机容量为300MW，共4台机组。主副厂房洞室开挖尺寸为165.8×22.7×54.1m（长×宽×高）。电站建成后将在东北电网中担任调峰、填谷、调频和事故备用。厂房地段主要由较完整、新鲜、坚硬的混合花岗岩组成，上覆岩体深厚。该地段地下水位虽高出洞顶拱约150～250m，但岩石透水性微弱，仅局部见有地下水渗涌。地下厂房地段多以Ⅱ类围岩为主，约占80%，Ⅲ类围岩约占20%，岩石稳定条件较好。根据一、二层开挖揭露的地质资料分析，厂房上游壁桩号0-35m～0-5m岩锚吊车梁处将遇断层fj34、fc2、fc3，另外上游壁桩号0+80m～0+100m将遇岩脉δπ3、δπ10，下游壁桩号0-8m～0-38m有fj34、fc2、fc3和fc15等断层切割。厂址地应力值不高，一般属中等，且最大水平主应力与主要洞室轴线近于平行。最大水平主应力方向与厂轴线近平行，对洞室围岩稳定较为有利。地下厂房共计分九层开挖，其中厂房III层(▽24.0~▽19.5；层高5.5m）为厂房岩锚梁开挖层，岩锚梁岩台高程(▽22.60~▽21.70），为确保岩台成型良好和围岩稳定。结合蒲石河电站厂房的自身特点，岩台开挖采用YT-28型手风钻造孔，垂直孔和斜孔同时起爆方法施工。施工程序的合理选择是确保岩台是否良好成型关键，本设计将岩锚梁开挖分七道工序进行施工，详细程序如图1所示：岩锚梁开挖程序图图1保护层开挖下拐点以下支护下拐点以下支护上拐点以上垂直孔造孔施工方案的合理选择是保证岩台是否良好成型关键，施工方案的合理选择是保证岩台是否良好成型关键，根据索风营、万家寨、宜兴等地下厂房岩台开挖施工经验和设计图纸，厂房Ⅱ层开挖底板高程为▽25.00m，至岩锚梁上拐点为2.5m，下拐点以下开挖高度为2.2m，保护层宽度为3m。开挖分层见图2所示：岩锚梁开挖分层示意图图2③④⑤③④⑤双光面爆破斜孔造孔中部梯段拉槽拉槽预裂结合手风钻设备性能特点和施工经验，手风钻钻设3m的垂直孔，孔底平均偏差在13cm。因此在方案选择上，钻孔孔深选择小于3m，Ⅱ1高程为▽22.50m~▽19.50m，孔深3m，距下拐点高程80cm，以此确保钻孔的精度和下拐点开挖平整度。①序孔选择2.5m，主要考虑钻孔孔向的偏差。②序孔空深2.6m，选择主要考虑为⑤序孔做准备，人工持手风钻的最佳高度。双光面爆破斜孔造孔中部梯段拉槽拉槽预裂①序光爆孔由于为临时建基面故按50cm孔距，超挖10cm放线布孔，以保证Ⅱ区垂直孔开孔和钻孔角度②序开挖时按不超不欠控制（即距边墙开挖设计面150cm③序垂直光爆孔造孔按孔底向岩壁内侧超挖5cm控制，以保证Ⅲ-2区垂直孔开孔和钻孔角度；④序岩台垂直光爆孔造孔时上拐点按向岩壁内侧超挖5cm并向下超挖5cm控制，⑤孔造孔时按向岩壁外侧欠挖5cm控制并向岩壁超挖5cm控制。为了控制好岩台开挖规格质量，减少爆破振动对岩锚梁围岩的破坏，针对斜岩台上梯形体进行专项爆破试验，以取得较好的爆破经验参数。选择在Ⅲ层中部梯段拉槽完成后预留的保护层临时边墙上（与设计岩台同高程）进行模型试验，对岩锚梁岩台开挖的全套工序进行了全面仿真试验。按试验大纲要求，组织了实施了二次系统试验，通过预裂爆破拉槽开挖、梯段爆破、双光面爆破、质点震动等试验。调整钻爆参数收集了大量数据，经过科学分析、对比试验结果，得出以下试验成果。a.将岩锚梁岩台开挖分4序进行开挖的方法合理；b.造孔质量中孔深及孔向对开挖轮廓面成形影响最大，斜面孔、垂直孔均需采用全长样架导向定位，孔深采用定长钻杆及限位横杆控制；c.下拐点按欠挖5cm控制能保证下拐点开挖质量，4序施工预留70~80cm保护层一次光爆能满足岩锚梁成形质量；d.岩锚梁开挖采取预加固措施效果明显。爆破设计主要依据岩石的类别选定爆破参数，通过爆破试验进行调整，试验结束后，设计如下表所示：光面爆破技术参数表1-1序孔深孔径孔距药卷直径线装药密度底部装药间隔装药总装药量堵塞长度装药量装药长度装药量装药长度㎝㎜㎝㎜g/mg㎝g㎝㎏㎝①250422750.375②200420.2③420.1④420.15⑤420.175保护层崩落爆破技术参数表1-2项目序号孔深孔径孔距药卷直径线装药密度底部装药柱状装药总装药量堵塞长度装药量装药长度装药量装药长度㎝㎜㎝㎜㎏/m㎏㎝㎏㎝㎏㎝125042900.40.40.61220042900.40.3400.50.8Ⅲ层根据开挖高度为5.5m，拉槽边线采取预裂爆破，采取此预裂方案主要是对预留的保护层及岩台区的振动破坏起到隔断和消弱作用，减小爆破松动圈的范围，对岩台开挖前的线装药密度为400g/m。Ⅲ层拉槽区梯段爆破采用液压钻造孔，炮孔参数：孔直径φ76mm，排间距200cm×200cm，梅花型布孔，乳化炸药药卷直径φ60mm，堵塞长度为2.5m，采用非电毫秒雷管“V”型起爆网络。中部拉槽完成后在预留的3m宽岩台保护层上进行岩台上直墙垂直造孔施工，造孔采用YT-28手风钻，按30cm的间距局部地质条件差的部位孔位适当加密，造孔采用自制脚手架钢管样架强制定位技术，并在钢管中间采用夹片对中固定措施，同时为了消除造孔过程中人为因素，在样架上部设置水平控制横杆，并采用同长度钻杆，钻机钻到控制横杆位置及无法下钻，以确保孔底高程保持一致。孔造好后立即组织进行验孔，孔深合格后才进行临时孔口保护堵塞。岩锚梁保护层开挖是岩台成型好坏的关键所在，根据其他工程岩台预留保护层的宽度及所用钻机的性能及操作空间距离，结合地下厂房地质情况，将保护层宽度拟定为3m，保护层高度同中部拉槽高度为5.5m。根据手风钻的性能，为避免造成岩台下拐点以下径向偏差较大，故将保护层分成二层进行光爆开挖，分层高度分别为2.5m、3.0m。保护层开挖内侧均采取垂直光面爆破，主爆孔也采用垂直造孔，这样有利于施工方便、减小对预留岩台的保护及确保开挖质量。结合以往岩台开挖经验，考虑到厂房内节理、裂隙较发育，②序开挖完成后，在下拐点以下直墙除了先进行加强锚杆支护，采取此支护措施对防止岩台区裂隙的进一步张开提供有力保障。以上几道工序都是为了岩台最终成型，岩台上下直墙完成支护加固处理后，即可进行最后一道岩台斜面造孔施工。梯形岩台开挖主要包括放线定位、搭架钻孔、装药起爆等三个主要工序。a、定位放线采用全站仪进行放线定位，由于岩面开挖后有起伏，斜面孔按设计延长线与岩面交点作为开孔点，且由于斜面孔手风钻开孔时容易往上滑，故采取了先垂直岩面采用手风钻预先开个5cm深的定位孔。b、搭设斜面样架根据设计斜面角度，在下拐点以下的直墙面上搭设造孔样架，样架同样采用钢管和扣件组合而成，样架的稳定性主要靠斜撑和岩面上水平钢管固定。为了控制准确开孔，定位钢管与岩面接触位置加工成斜口，使钢管能紧贴岩面；钢管斜面角度通过测量定点拉线控制，为了确保孔深，同样在外侧增加水平横杆采取定长钻杆，只要一到达设计孔深即无法钻进。c、装药起爆装药前