泄洪洞開挖施工

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1、工程概況
    公伯峽電站位于青海省循化縣與化隆縣交界處黃河干流上，壩址河道上游76km為已建李家峽水電站，下游距劉家峽電站148km，電站裝機容量為150萬千瓦。左岸泄洪洞全長為607m，（樁號為0+015～0+622），其中0+015～0+035段為進(jìn)口漸變段，體型由12×17.2m城門洞形（寬×高）。漸變?yōu)橹睆?0.5m，底寬6m馬蹄形。洞身段（樁號0+35～0+607），Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類，圍巖開挖直徑分別為9.70m、10.10m、10.50m，底寬均為6m馬蹄形。出口漸變段（樁號0+602～0+622）直徑由馬蹄形漸變?yōu)?1.50×12.50m城門洞形（寬×高），總開挖量為5.25萬m3，其中Ⅱ類圍巖段長135m，Ⅲ類圍巖段長316.5m，Ⅳ類圍巖段長150.5m。支洞開挖從2000年12月1日～2001年2月21日，支洞進(jìn)入主洞向上游開挖至0+35樁號，向下游開挖至0+504.5樁號。主洞貫通時間為2001年6月22日，全部開挖施工結(jié)束時間為2001年9月14日，獨頭平均月進(jìn)尺65m。
    2、工程地質(zhì)狀況
    左岸泄洪洞上覆巖體厚度80～110m，局部過溝段較薄，約45～60m。左泄0+00～0+116段巖性主要為片巖，其次為脈狀花崗巖及花崗偉晶巖脈，與圍巖接觸的不好，該段巖體中裂隙發(fā)育。0+105～0+622段，主要為花崗巖，類有少量片巖、片麻巖捕虜體。花崗巖局部風(fēng)化強度裂隙發(fā)育。片巖主要在隧洞出口，片麻巖分布的較少，巖性較軟弱，層理較厚，層間夾有黑云母帶，主要構(gòu)造有f14、f15、f17、f20、f23、f45等斷層破碎帶，呈交錯出現(xiàn)。
    3、施工
    3.1 支洞設(shè)置及施工
    由于左岸泄洪洞工期比較緊張，進(jìn)出口施工區(qū)受明挖影響大，若單從從進(jìn)出口兩個方向掘進(jìn)，將影響整個工期，因此設(shè)置一條施工支洞，綜合考慮支洞的地質(zhì)及進(jìn)入主洞向上、下兩個方向開挖的工程量等因素后，將主洞與支洞相交處樁號定為0+204.832。支洞全長188m，支洞斷面7×6.5m（寬×高），支洞開挖采用手風(fēng)鉆鉆孔，乳化炸藥及非電毫秒雷管爆破，支洞隨機支護(hù)，支護(hù)形式為噴5～10cm厚砼及插φ25、深3.5m錨桿。
    3.2  主洞開挖：
    泄洪洞開挖分上、下兩部分進(jìn)行，上部開挖高度為7.5m（Ⅳ類圍巖）、7.3m（Ⅲ類圍巖）、7.1m（Ⅱ類圍巖），開挖量為3.7萬m3。
    3.2.1通風(fēng)：由設(shè)在支洞口二臺110kw軸流風(fēng)機通過支洞向上、下兩個工作面送風(fēng)，排煙。
    供水：由設(shè)在▽2010高程水箱將水用φ108鋼管通過支洞引向上、下游兩個工作面。
    供風(fēng)：由設(shè)在支洞口2臺40m3固定空壓機站供給。

    3.2.3炮孔數(shù)量依據(jù)以下公式，并參照類似工程確定。
    N= 
    其中：q——炸藥單耗  kg/m
      S——斷面面積  m2
      b——裝藥百分比  %
      r——裝藥密度    kg/m
    炮孔利用系數(shù)按85%確定。
    炸藥采用乳化炸藥、楔形掏槽孔、非電毫秒管起爆、光面爆破、計算爆破參數(shù)如下：
巖石類別 周邊孔間距（cm） 周邊孔抵抗線（cm） 線裝藥密度（g/m）
Ⅱ類圍巖 55～66 60～80 300～350
Ⅲ類圍巖 45～60 60～75 200～300
Ⅳ類圍巖 35～45 45～55 70～120

 
    注：孔徑45～50mm，藥卷直徑25～30mm。
    在實際施工根據(jù)現(xiàn)場情況對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。Ⅱ類圍巖，循環(huán)進(jìn)尺3.0～3.5m，循環(huán)時間約20小時，單耗0.8～0.9kg/m3，Ⅲ、Ⅳ類圍巖，循環(huán)進(jìn)尺2.0～3.0m，循環(huán)時間22～24小時，單耗0.7～0.8kg/m3，單響控制在18kg，為控制超欠挖，光爆孔間距40～45cm，圍巖較差處控制在30cm。線裝藥密度為140～200g/m，爆破效果較好。
    3.2.4 施工支護(hù)：系統(tǒng)支護(hù)錨桿由多臂鉆造孔，插錨桿掛網(wǎng)、噴砼、均在臺車上進(jìn)行。
    系統(tǒng)支護(hù)參數(shù)表：
項  目
圍巖分類 錨  桿 噴  砼 鋼 筋 網(wǎng)
Ⅱ 頂拱120°范圍內(nèi)
φ25(a)2×2m，入巖3m。  
Ⅲ φ25(a)1.5×1.5m，入巖3.5m。 噴砼5cm 
Ⅳ φ25(a)1.5×1.5m，入巖3.5m。 噴砼10cm 掛網(wǎng)φ6.5(a)15×15cm
φ8(a)15×15cm

    臨時支護(hù)形式的選擇
    為確保優(yōu)質(zhì)，安全的開挖，在地質(zhì)條件較差地段進(jìn)行臨時支護(hù)，支護(hù)形式如下：
    鋼拱架支撐：在局部地質(zhì)條件較差地段采用18#工字鋼加工成拱架進(jìn)行支撐，該拱架在加工廠制作，分段螺栓聯(lián)接，現(xiàn)場安裝后噴砼使其與開挖面緊密接觸，洞子下半部開挖完后下接至洞底部，拱架間距0.8～1.0m。
    錨筋樁、長錨桿加固：在進(jìn)口樁號0+17～0+32、0+130～0+170段，由于受斷層及兩種巖石接觸面的切割，存在較大楔形體失穩(wěn)，采用入巖6m、7m長錨桿及入巖7～11m3、φ32錨樁進(jìn)行加固。
    掛鋼筋網(wǎng)加固：在Ⅳ類圍巖區(qū)，由于受地下水的影響，開挖后的斷面在進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)后還不能滿足要求，存在安全隱患，現(xiàn)場采用φ25、φ32鋼筋編成20×20cm的網(wǎng)格，焊接在錨桿上，噴10cm砼加固。
    管棚支護(hù)：出口漸變段由于巖石破碎成洞條件較差，開挖時采用管棚支護(hù)，在設(shè)計斷面外50cm處鉆φ105孔 插入φ75鋼管灌漿加固，鉆孔孔向外傾10°，孔深7m、孔間距0.5m、插入管管壁布置出漿孔，灌注C20水泥漿，注漿壓力0.5～1.0Mpa。
    經(jīng)過以上支護(hù)后，泄洪洞施工過程中未出現(xiàn)任何險情，保證圍巖穩(wěn)定，設(shè)備人員安全。
    3.2.5 機械設(shè)備配置：
序號 設(shè)備名稱 型號 單位 數(shù)量
1 鑿巖臺車 JTH3RS-150 臺 2
2 裝載機 966F 臺 2
3 自卸車 15T 輛 10
4 反鏟 PC200 臺 1
5 噴砼機 SP—3 臺 2
6 手風(fēng)鉆 YT28 臺 20
7 鑿巖臺車 自制 臺 2

    4、工程質(zhì)量評價
    4.1  開挖質(zhì)量
    泄洪洞全長607m，共劃分為30個單元工程，施工中與測量監(jiān)理共同檢測，按5m一個斷面，共檢測124個斷面。除地質(zhì)原因引起超欠挖外，其余處超挖控制在15cm以內(nèi)，符合規(guī)范要求。
    4.2  錨桿及噴砼質(zhì)量
    洞內(nèi)所有系統(tǒng)錨桿，隨機錨桿均采用φ25螺紋鋼，錨固劑錨固，共施工錨桿6000余根，拉拔試驗228根，試驗結(jié)果均滿足要求。
    噴砼厚度錨孔檢查全部合格，噴砼取樣51次，強度滿足要求。
    4.3  收斂計觀測
    泄洪洞收斂觀測采用SL-2型收斂計，該型收斂計由不銹鋼收斂掛鉤及收斂鋼尺組成，具有操作方便，結(jié)果可靠，泄洪洞共布設(shè)7組斷面，每組斷面上有五個測點，圓心水平半徑以上按45°角均勻布置5個測點，在砼襯砌前對其觀測結(jié)果顯示最大收斂量為4.71mm，相對收斂量為0.05%，滿足《錨桿噴砼支護(hù)技術(shù)規(guī)范》的要求。
    5、結(jié)束語
    公伯峽左岸泄洪洞開挖施工采用各種先進(jìn)開挖支護(hù)手段，針對開挖中的復(fù)雜地質(zhì)情況，現(xiàn)場技術(shù)人員及時采取有關(guān)措施，未發(fā)生任何事故，現(xiàn)場施工嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”確保工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度。開挖半孔率達(dá)90%以上，受到專家及業(yè)主的好評。但還有一些問題需要認(rèn)真改進(jìn)，如底板擴挖質(zhì)量較頂部稍差。