２０１１年第０９期 科技秘向导 ◇建工论坛◇ 水电站超大型地下厂房高边墙深孔 预裂施工技术应用研究 王金龙 杨建军２ （１．重庆航运建设发展有限公司 中国 重庆４０８０００； ２。重庆龙头港物流发展有限公司 中国 重庆４０８０００ ｌ 【摘要】向家坝水电站地下厂房跨度大，高度高，地质条件十分复杂，在开挖工期十分不利的情况下，采用了高边墙深孔预裂爆破技术，加 快了施工工期，节约了工程成本，对其他水电站快速施工有一定借鉴意义。 【关键词】地下厂房；高边墙；深孔预裂 Ｏ．概述 目前．已建或在建的水电站地下厂房中下层开挖施工ｆ如鲁布革 王变嗣谩裂孔；羊絮茗设示意匿 水电站、龚嘴水电站、铜头水电站、小关子水电站等），基本上都采用了 先中部拉槽．后两侧保护层跟进开挖的施工方式 该种施工方式主要 优点：开挖超挖小，开挖质量宜控制；利于边墙提前释放应力，洞室整 体稳定性好：主要缺点：不利于快速开挖施工，工程造价相对较高。 为确保水电站地下厂房快速安全施工．一直以来．工程技术人员 在不断探索地下厂房中下层开挖施工方式是否可采用直接边墙深孔 预裂．再进行全断面开挖 这种施工方式如能成功，则在一定程度上提 高施工速度．节约工程造价．对工程建设大有裨益。但苦于国内现有的 钻孔设备不能紧贴墙边边墙造成超挖量大、地下厂房中下层开挖震动 要对岩壁梁影响要小、高边墙预裂爆破对厂房稳定影响不确定等原 因．未能付诸实施 向家坝水电站地下厂房开挖最大宽度３３．４ｍ、最大高度８８．２ｍ（均 为世界第一） 由于向家坝水电站地下厂房处于软硬相间的ｌ５ｏ～２Ｏｏ缓 图２主变洞深孔预裂爆破试验 倾角水平层状砂岩和泥岩中，地质构造发育，岩性变化巨大，跨度大． 在顶拱层开挖支护中采取了较为安全的开挖方式ｆ先开挖中上导洞再 ２．深孑Ｌ预裂爆破施工 分两次扩挖到位），故花费了１０个月的时间。顶拱层以下各层开挖（８ ２．１施工方案 层．含岩壁梁层）需要在２３个月内完成，即：除岩壁梁层外（有岩壁梁 地下厂房采用高边墙深孔预裂爆破．ＫＺＳ１００Ｙ潜孔钻机造孔。样 砼浇筑）．其他各层开挖均要在２Ｎ２．５个月内完成，工期紧，任务重 架导向 预裂爆破与全断面开挖钻孔平行作业．互不交叉．预裂超前全 ２００７年．随着一种新型的钻孔设备ＫＳＺ一１００Ｙ型的出现．在向家坝水 断面开挖不少于２０ｍ爆破．爆破区域距离边墙支护区不少于３０ｍ。前 电站地下厂房采用先高边墙深孔预裂再全断面开挖施工成为一种可 期开挖控制结构预裂速度．便于及时调整爆破设计．提高预裂效果，保 能。 障边墙成型质量．减小拉槽对厂房边墙的爆破振动影响．提高开挖施 １．预裂爆破试验 工速度。 ２．２工艺流程 为确保地下厂房开挖能快速连续施工．工程技术人员积极查阅有 爆破设计审批一测量放线一样架搭设（验收签《准钻证》）一钻孔 关资料．与相关机械厂家联系协商预裂爆破钻孔设备事宜．同时选定 （终孔验收签《钻孔合格证》）一装药一网络连接（验收签《准爆证》）一 在主变洞第Ⅱ层０—２７．２５～Ｏ＋１００ｍ（ＥＬ２８２．３９～ＥＬ２７９．９９．９．４ｍ高）段进 爆破一通风、散烟一爆破后评价、总结一优化调整爆破设计。 行高边墙预裂试验（６段，每段１５ｍ长）．以提前获取相关爆破参数。 ２．３爆破设计 ２００７年１０～１１月份．在有关单位的共同参与下．预裂爆破孔（孔 主厂房预裂在边墙设计线上开孔．钻孔直接钻至各结构设计高 径８０ｒａｍ）孔距分别选取８０ｃｍ、７０ｃｍ，炸药采用，．ｐ３２乳化炸药，线装药 度，孔径８０ｒａｍ．孔间距７０ｃｍ，３０ｍ～４０ｍ一段，领先全断面开挖２０ｍ爆 量密度分别选取选５００＃ｍ、６００ ｍ、７００ｇ／ｍ三种，进行了高边墙预裂 破。 试验，取得了相应的爆破参数：Ⅱ、Ⅲ类围岩，孔距７０ｅｍ，线装药量密 ２．３．１爆破参数 度６００ｇ／ｍ左右：Ⅳ、Ｖ类围岩，孔距７０ｅｍ，线装药量密度５００￣ｍ左 （１）爆破分层及孔深、孔向确定。鉴于底板起伏不平。高程不一致， 右 爆破震动检测在主变洞爆破点１Ｏｍ远处进行．检测结果显示爆破 预裂孔样架横杆同一高程。使钻杆在预裂孔孔线（由孔底高程及需向 震动满足有关规范要求 边墙超挖值确定）的延长线上，便于预裂孔在同一平面上，提高造孔质 量。 （２）装药结构及起爆网络结构。结构预裂根据实际孑Ｌ深进行装药： 采用竹片上绑整节‘ｐ３２药卷间隔装药．深孔孔底加强装药量为 ２ｋｇ——２节‘ｐ３２药卷绑扎为一段，连续装５段，再连续装‘Ｐ３２药卷， 间隔１４ｃｍ：孔口堵塞结构为：先用编织袋堵塞ｌＯ～２０ｃｍ，剩余６５ｃｍ采 用细砂堵塞 正常装药线装药量密度５５０～６００ｇ／ｍ（根据围岩情况调 整） 孔内导爆索，孑Ｌ外ＭＳ３延迟雷管传爆，火雷管起爆。不同孔底高 程的预裂须分开爆破．每段连接处及边墙转角处需放置空孔，防止拉 裂 单响药量不大于３５ｋｇ，不少于４孔一响，中上部药卷间隔可适当加 图１ ＫＳＺ－１ＯＯＹ型钻机 作者简介：王金龙（１９６６——）男，重庆人，工程师，重庆航运建设发展有限公司，主要从事水电工程及港口工程施工技术管理工作。 杨建军（１９７５——）男，山西夏县人，工程师，重庆龙头港物流发展有限公司，主要从事水电工程及港口工程施工技术管理工作。 ２７６ ◇建工论坛◇ 科技 向导 ２０１１午销０９期 大 装药前．作业队逐孔进行孑Ｌ深、孔斜及间距检查并填写检查记录 预裂爆破必须考虑临近建筑物对振速的要求．爆破振动速度控制 表．按照“深堵浅补”要求进行处理 完成后ｆ＝｝１＝质量部进行终拎，终榆合 在相关建筑物对爆破振速要求范匍之内 爆破后．需对爆破效果进行 格申请验收 仔细分析．及时优化爆破设计。尤其对预裂缝开展情况进行检查，需满 足如下要求：结构预裂缝宽度在０．１～０．３ｃｍ范围以内。 ２．４各工序施工方法 ２．４１测量放样 ２．４．５装药 对装药所刚竹片进行检查．竹片宽度需在３ｅｍ ４ｃｍ之间，不符合 要求的竹片进行剔除：彳Ｆ竹片上做好预裂４Ｌ４Ｌ深及堵塞段 记：根据 装药问隔长度做好标尺：药卷及导爆索采用胶布绑扎紧密．药卷 隔 测量放样分两个步骤进行：①预裂孔样架横杆高程、控制点高程、 距离误差不超过１ｃＩＩ１：装药时．竹片靠近边墙一侧．药卷朝向外侧装 药过程巾，因堵孔、塌孔造成无法装药的孔，及时反映，进行处理 桩号及超挖值放样；②样架校核及方向点放样。 ２．４＿２样架搭设 样架搭设的好坏在一定程度上决定了预裂爆破的成败 预裂孔孔位及立柱插筋孑Ｌ孔位已由测量完成放样：根据测量所放 首尾立柱插筋孔拉线按１．４ｍ间距放出其余插筋孔孔位、然后由钻工 按设计要求进行造孔 捕筋孔完成后．插入立柱及后排捕杆．并搭设横 向连接杆．同时进行上层捕筋孑Ｌ造孔．插筋孔孔位距底步横杆１．６ｍ高 差左右．拉线控制捕筋孔基本在同一水平线上。完成后插入上层插杆． 同时，后排横杆搭设、底部横杆搭设，过程拉线量测控制．务必保证横 杆与开口线平行且在同一高程上 上层插杆完成后．搭设上层横杆．要 求与底部横杆相同．水平位置采用吊线控制．．然后进行底部插筋孑Ｌ造 孑Ｌ．同时架立斜撑．斜撑底部需紧抵岩面．斜撑与卜层横杆（紧贴立柱 与上层横杆连接扣件）、上层插杆以及下部横向连接杆采用扣件连接 （斜撑两端均须紧抵基岩面）：斜撑完成后，样架雏形已形成。吊线进 行倾角初步校核：再由测量进行检校，并按测量结果进行样架微调．调 整完毕后．测量在样架上、下横杆上逐一放出方向点。样架经测量校核 符合要求后．进行样架初步加固 钻机架设时，对准测量所放方向点．钻机中心线须与方向线重合 钻机架设好后．进行倾角及方位角检校．确认无误后进行样架最终加 固：主要是在入岩立柱之间再增加立柱、相应横向连接杆、腰部横杆及 中层斜撑 所增加立柱、横向拉杆及斜撑均需紧抵岩面。 造孑Ｌ过程中，需加强对样架的观测。有晃动时必须停钻校核．确认 无偏差后采取措施进行加固 若有卡钻情况．提出钻杆时．通常会对样 架产生较大扰动．需及时进行纠偏 ２．４．３钻孔 ２．４．６堵孔 堵孔人员存炮棍一Ｌ用油漆或胶布做出堵塞长度标记．严格按爆破 设计所要求的堵塞材料、堵塞长度、及堵塞形式进行堵孔 ２．４．７联网 网络连接严格按照爆破没计执行．作业队技术主管旁站把关．导 爆索搭接Ｋ度在１５ｅｍ以上，保证网络可靠度 合格后中请验收 ２＿４．８爆破 经验收装药、联网合格并签《准爆证》后进行爆破警戒 爆破前．负 责起爆的炮一ｒ需得到所有哨点警戒人员警成工作就绪的通知后方能 起爆。 ２．４．９炮根处理办法 边墙揭露后．若根部存在岩坎．对炮根按设汁要求进行预裂或光 面爆破处理．保证根部不留错台．边墙预裂而满足质母要求、 ３．爆破检测 ３ ｌ爆破振动观测 在厂房、主变洞等部位布置振动测点．采用ＴＯＰＢＯＸ爆破振动测 试系统，进行水平径向、水平切向和竖直向 个方向的监测，实测振动 速度峰值一般控制在１０ｅｍ／ｓ以内 ３．２松动圈检测 检测结果显示．厂房第Ⅳ层以下高边墙的开挖影响深度值为０．２ ０．７ｍ．说明在主厂房高边墙深孔预裂所实施的一系列精细爆破技术． 有效地控制了对同岩原有质量的影响 ４．围岩稳定分析 地下厂房主要布置有：围岩变形临测（多点位移计及收敛雌测）、 开孑Ｌ作为钻孔最重要环节必须严加把关 开孔前．对孔口不平处 锚杆应力监测（锚杆应力计）、锚索受力状态监测（锚索测力计） 目前 ｔｈ人工进行凿平，或使用架管辅助限位进行开孔；开孔时，钻工务必操 顶拱最大变形１２．８７ｍｍ．边墙变形最大６．５ｒａｍ．厂 闱岩变 已趋予 作钻机低钻速、慢钻进，注意钻杆是否偏斜，及时调整；分别在开孑Ｌ后 稳定且处于安全受控状态 钻进２０ｃｍ、６０ｃｍ、ｌｍ时进行倾角及方位角检查（倾角采用磁力线垂对 钻杆进行检查．方位角通过测量在上、下层横杆上所放方向点控制．按 照质量控制标准，上、下同向偏差不超过１．６ｅｍ．异向偏差不超过 ８ｍｍ），严格要求，及时纠偏：开孑Ｌ三次校钻及调整结果需据实填写在 钻 Ｌ记录表上。钻进过程中注意观察样架稳定性。晃动过大，立即采取 措施加固：钻工需注意钻机钻进速度变化、根据经验判断是否遇到软 弱夹层、层面、节理裂隙等地质问题，当钻杆猛然沉降或卡钻时，需及 时通过调整钻进速度等措施进行控制．防止飘钻 对已钻完的孔采取 周密保护措施．孑Ｌ口用编织袋堵塞严实，将周边浮渣及积水清排干净． 以防堵孑Ｌ ２．４．４验孔 ５．施工质量 采川离边墙深 Ｌ预裂技术．其炮孑Ｌ半孑Ｌ率Ⅱ类同岩９８．９％：Ⅲ类 周岩９４．５％：ＩＶ类陶岩８７．６％，：不平整度０至８ｃｍ：超挖８至１Ｏ（＿ｎ１地 孔半孔率在设计轮廓面上平行均匀分布．地下厂房高边墙深孔坝裂爆 破质量完全达到预期设计效果．并获得了样板１二程 ６．结语 在向家坝水电站地下厂房开挖爆破过程中．推行取消高边墙保护 层．进行高边墙深孔预裂爆破．创造条件进行深孔梯段延时爆破令断 面开挖，在确保施工质量的前提下．减少了施工工序和施 Ｉ 干扰，加陕 了施 进度（地下厂房岩壁梁层以下开挖提前１个月完成）．降低Ｊ，施 工成本，对其他水电站地下厂房快速施３２有一定借搭意义。舔 （上接第３４０页）２．５＿３混合料摊铺 摊铺过程严格贯彻缓慢、连续、不间断原则。采用状况良好的摊铺 机。 ３．结束语 公路沥青路而车辙已成为高速公路路面 期破坏的一种主要形 式，造成公路沥青路面 辙病害的原冈是多样的，涉及没计、施 ．、交 ２．５．４混合料碾压 １（）ｏ 通环境影响、原材料控制等诸多方而，要防治结台，系统、全面Ｊ 解病 贯彻紧跟、慢压、高频、低幅原则，高温碾压成型，终压温度不小于 害成因．降低车辙病害对沥青路面使｝Ｉ｛＿ 能的影响．延长沥菏路而的 ２．６交通管制 重载、超载车辆是造成车辙的关键，根据天气气候情况，在夏季高 使用寿命 温时节控制重载车辆通行时间．尽量在温度较低时通过．超载车辆禁 止通行 【参考文献】 ［１ 公路沥青路面施工技术规范．ＪＴＧ Ｆ４０—２（Ｘ）４人民交通出版社，２（）０４ ［２：公路工程沥青与沥青混合料泼验规程，ｙＦＪ０５２ ２０００人民突通Ｈ 版社，２０００ ２７７————
