B电站岩锚梁开挖施工技术及质量控制Word文档格式.doc
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引水隧洞采用单机单管的引水方式,包含有上平段、上弯段、竖井段、下弯段及下平段,引水洞开挖直径由10.60m变为9.70m的圆形断面,衬砌后直径为9.0~8.5~6.5m。
地下厂房从河床侧向山体侧依次布置有空调机房、安装间侧副厂房、安装间、主厂房、副厂房,总长298.10m。
主厂房设置岩锚吊车梁,其上部厂房开挖跨度为30.60m,下部开挖跨度28.30m,最大开挖高度达86.43m,是目前世界最大的地下厂房之一。
顶拱开挖高程1032.430m,底部布置有检修排水廊道,其最低开挖高程946.00m,岩锚吊车梁轨顶高程1013.000m,尾水底板高程956.000m。
小湾水电站主厂房岩锚悬臂吊车梁作为厂房施工中的重要组成部位,其施工质量的好坏直接决定了引水发电系统的开挖质量,在施工中引起了参建各方的高度重视,在每道工序施工之前均组织相关人员进行探讨分析,并结合其它项目的施工经验,采取了合理的施工组织措施,从而确保了整个岩锚梁的施工质量均处于受控状态,并取得了较好的成果,其中开挖和混凝土均创小湾工地样板工程,得到了各方的高度赞誉。
一、开挖方法
1.设计指标
小湾水电站的主厂房岩锚梁开挖高程为EL1013~EL1009,主副厂房(厂纵0-043.75~厂纵0+254.65)Ⅲ层为厂房岩锚悬臂吊车梁层,主副厂房Ⅲ层分层高度为:
EL1006.70~1013.00m,层高6.3m,在主副厂房Ⅲ层厂纵0+030~厂纵0+241桩号、EL1009.20~1011.50m高程上设有岩锚梁1.3m岩台开挖,该岩锚梁岩台开挖精度要求较高,施工时必须精雕细凿。
厂房Ⅲ层上下游边墙及端墙各设有系统砂浆锚杆,锚杆为:
Φ25mm(Φ32mm)@2.5×
2.5m,L=4.5m(9m),梅花形交错布置,锚杆外露长度为10cm;
依据《引水发电系统第034号设计通知单》要求,在岩锚梁下支点以下30cm处1008.9m水平布一排Φ32mm@1m、L=9m、外露10cm的砂浆锚杆,作为岩锚梁的加强支撑锚杆。
厂房Ⅲ层上游边墙1007.2m高程布设有56根粘结和无粘结式锚索,长度为20米或30米;
下游边墙1007.2m高程布设有58根粘结和无粘结式锚索,长度为25米或35米;
左侧端墙1008.00m高程布设有4根全长粘结式锚索,长度为20米或30米;
右侧端墙1008.00m高程布设有2根全长粘结式锚索,长度为20米或30米,级别均为1000KN级;
除岩锚梁砼浇筑岩台范围内,上下游边墙及左右端墙均喷微纤维砼15cm。
2.工程地形地质条件
地下厂房分布的岩层为MⅣ-1层黑云花岗片麻岩夹薄层透镜状片岩,新鲜完整的片麻岩、片岩均属坚硬岩石。
Ⅲ级断层F5、F11、F10在该地段通过。
Ⅳ级结构面发育,规模较大的Ⅳ级结构面主要有F3、F6、F7、F8、F11、F14等。
Ⅴ级结构面发育,主要为成组发育的节理和随机节理,按产状可分为两组:
①N70°
~90°
W,NE∠65°
;
②近SN,E(或W)∠80°
,部分地段发育有随机中缓倾角节理,延伸一般较短。
此类节理对顶拱危害较大,须及时喷锚支护。
二、施工通道及风、水、电布置
厂房岩锚梁施工利用主厂房运输洞作为施工通道,从4#施工支洞降坡至厂房Ⅱ层的斜坡道将在岩锚梁施工前将其挖除;
厂房岩锚梁施工的风水管线均从主厂房运输洞内接8寸管至厂房Ⅲ层内进行施工供风供水;
厂房供电则利用空调机室内布设的电缆线,并接引至厂房Ⅲ层进行供电;
其它施工布置和原厂房开挖支护措施一致。
三、岩锚梁开挖施工
1.岩锚梁开挖施工前准备工作
在进行岩锚梁施工前,要求以下相关工程施工基本结束:
①1014.5m锚索打孔、下索;
②Ⅱ层边墙及端墙系统锚杆;
③Ⅱ层上下游边墙及左右端墙喷射砼;
2.开挖施工顺序及方法
开挖顺序为:
从4#施工支洞至厂房Ⅱ层的斜坡道挖除→②左右端墙保护层边线和左右端墙设计轮廓线和中槽5.3m保护层边线预裂→③利用厂房运输洞进行拉槽开挖(从大桩号侧向小桩号侧独头施工)→④上下游边墙5.3m保护层分为三次开挖,并依次进行手风钻开挖→⑤左右端墙的3m保护层开挖
开挖方法为:
(1)在Ⅲ层开挖施工前,首先利用主厂房运输洞作为施工通道,将从4#施工支洞至厂房Ⅱ层的原斜坡道挖除;
(2)从4#施工支洞至厂房Ⅱ层的原斜坡道挖除后,进行左右两侧端墙的保护层潜孔钻预裂,然后是左右端墙设计轮廓线的手风钻预裂。
中槽拉槽边线的预裂则可以不必提前进行,原则上,中槽边线预裂只要保证超前于拉槽开挖20m以上的距离即可,中槽边线的预裂以潜孔钻进行预裂。
左右两侧端设计轮廓线手风钻打孔预裂,预裂深度为4.5m左右,预裂孔孔距为40cm、线装药密度为300g/m进行控制,4.5以下部分考虑光爆开挖。
用手风钻打设垂直预裂时,为使钻孔准确,采用1.5寸钢管架设样架,架子高度控制在1米左右,宽度为40cm左右,架子长度为6m左右,架子设两根站杆两根横杆及两根纵向钢管,钢管之间可以用扣件或点焊进行连接,架子内设一排2寸的导向钢管,手风钻钻杆要求从导向钢管内穿过后打孔,导向钢管的间距以孔距进行控制,架子搭设方法见:
(3)利用主厂房运输洞进行拉槽开挖:
当中槽边线预裂从大桩号往小桩号方向进行了20m以上距离时,即可从大桩号侧往小桩号进行独头拉槽开挖,拉槽高度为6.3m,拉槽宽度为20m,采用潜孔钻机垂直打孔钻爆,排炮进尺为6m;
拉槽时,从大桩号侧将拉槽宽度逐渐扩大至20m。
(4)上下游边墙5.3m保护层开挖:
上下游边墙5.3m保护层开挖分为三区进行,按照分区序号依次进行手风钻开挖;
在进行分区开挖前,要求先对1.3m岩台边线进行潜孔钻预裂,然后按①区→②区→③区的顺序进行开挖,后附开挖顺序图。
5.3m保护层开挖要求滞后于中槽开挖30m以上,上下游保护层开挖面也要求相互错开20m以上距离。
岩台③区开挖爆破时,为确保EL1009.2m~EL1011.5m岩台成型稳定,《引水发电第043号设计通知单》中要求:
在厂房上下游边墙1008.9m高程,增设一排系统锚杆Φ32mm@1.0m、L=9m、外露10cm,水平打设,在实际施工过程中,将该排系统锚杆打设完成后再进行③区开挖钻爆。
(5)左右两侧端墙3m保护层开挖:
左右两侧端墙3m保护层以手风钻进行垂直钻爆开挖。
3.开挖工艺措施
主要工序作业措施:
开挖准备:
洞内风、水、电以及施工人员、机具准备就位。
测量放线:
洞内导线控制网测量及施工放样全部采用全站仪进行。
每排炮后进行设计规格线测放,并根据爆破设计参数点标出孔位;
钻孔作业:
严格按测量定出的开挖轮廓线和测量布孔进行钻孔作业。
分区、分部位定人定位施钻。
每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查,做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个铅直断面上;
为了减少超挖,预裂孔和周边孔的外偏角控制在设备所能达到的最小角度。
光爆孔的偏差不得大于5cm,其它孔位偏差不大于10cm。
用手风钻打设1.3米岩台垂直光爆孔和斜面光爆孔时,为使钻孔准确,采用1.5寸钢管架设样架,架子设两根站杆两根横杆及两根纵向钢管,钢管之间可以用扣件或点焊进行连接,架子内设一排2寸的导向钢管,手风钻钻杆要求从导向钢管内穿过后打孔,导向钢管的间距以孔距进行控制,架子搭设方法可参照后附打孔方法示意图中的方法进行搭设。
装药、联线、起爆:
装药前用高压风水冲扫孔内,炮孔经检查合格后,方可进行装药爆破。
炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结,由考核合格的炮工严格按批准的爆破设计图(爆破参数在实施中不断优化)装药;
采用非电雷管联结起爆网络,要求做到装药密实、堵塞良好;
由炮工和值班技术员复核检查无误,炮工负责引爆。
岩锚梁开挖,要求按样板工程标准进行施工,开挖钻爆时,先按后附爆破设计图中的爆破参数进行实施,每排炮爆破后由技术、质量和施工厂队会监理工程师对爆破效果进行现场检查和验收,并在爆破过程中不断优化和总结爆破参数,确保开挖的质量。
通风散烟及除尘:
开挖施工过程中一直启动通风设备通风,保证在放炮后30min内将有害气体浓度降到允许范围内,爆破散烟结束后,开挖面爆破渣堆洒水除尘。
安全处理:
爆破后用反铲或人工清除残留危石。
出碴及清底:
采用3m3侧卸装载机配合15t自卸汽车出渣。
出渣完毕后用反铲清理工作面积渣,为下一循环钻爆作业做好准备。
4.围岩分类及爆破设计参数的选定
在岩锚梁开挖钻爆过程中,要求按不同的围岩类别进行不同的装药爆破;
在本开挖钻爆措施中,后附图中根据不同的围岩类别进行了不同的爆破设计,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩段选用后附图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩爆破设计中的参数;
Ⅳ、Ⅴ类围岩、断层及不良地质洞段则选用不良洞段爆破设计中的参数。
厂房以下桩号范围为Ⅳ、Ⅴ类围岩、断层及不良地质段,其作均为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩段。
厂房岩锚梁不良地质段有:
F10断层:
上游边墙
厂纵0+158.00~厂纵0+178.00
下游边墙厂纵0+143.00~厂纵0+166.00
F11断层:
厂纵0+003.00~厂纵0+030.00
下游边墙厂纵0-022.00~厂纵0+003.00
F5断层:
下游边墙
厂纵0+251.00~厂纵0+254.65
(实际施工中,根据开挖揭露的围岩情况进行地质描述和判断,并对不良地质段桩号范围加以修正)
二、施工质量控制及检测指标
为了保证岩锚梁的开挖质量达到设计和规范要求,在开挖之前由小湾建管局多次组织召开由业主、设计、监理、施工四方参加开挖质量专题会,从源头上进行把关,并成立了相关部门参加的开挖质量控制小组,对开挖每道工序进行全过程的跟踪控制。
1.质量控制标准
①残留炮孔痕迹,应在开挖面均匀分布,残留炮孔不少于90%;
②相邻两孔的岩面平整,孔壁无明显的爆破裂隙,相邻两孔间岩面的不平整度不应大于10cm,相邻两茬炮之间的台阶或预裂的最大外斜值不应大于10cm;
③预裂爆破的预裂缝应连续贯通;
④斜面开挖应达到设计角度29028’33”,允许偏差±
20。
⑤超欠挖控制:
在高程EL1009.2~EL1013.3m的岩锚悬臂吊车梁部位不允许出现欠挖现象。
其余按照相关技术措施规定执行。
⑥预裂孔间距Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩控制在32cm。
Ⅳ、Ⅴ类围岩及不良地质段的开挖孔距应控制在25cm,(或者由技术部人员现场进行确定)
2.质量控制手段
对于岩锚梁开挖必须严格执行三检制,由于孔位较密对所有预裂孔,一检、二检、三检人员必须加强过程控制。
①造孔控制程序
a、在钻孔前作业队必须在设计边线上用1.5”钢管搭设造孔样架,样架必须加固牢靠保证在钻孔过程中不发生变形。
样架搭设完毕后作业队必须申请进行验收,在验收合格后方可进行下一道工序的施工。
b、为了保证孔向、垂直度及孔底均落在同一平面上并满足设计要求,在造孔前应由测量人员将孔位、高程标识在样架或岩面上。
在开钻前由作业队、二检、三检、技术部,监理共同进行验收,签发《厂房Ⅲ层开挖开工(钻)证》后方能开钻。
c、在开孔0.5m后,进行钻孔校核,开孔1.5m后至终孔时进行校核。
并做好校孔记录。
②装药控制程序
a、在孔位验收合格后,方可进行装药施工;
b、在装药过程中,技术部、三检人员必须进行旁站,并要求作业队严格按照施工技术措施要求严格控制线装药密度,并做好装药连线记录。
c、由作业队、二检、三检、技术部,监理共同进行验收,签发《厂房Ⅲ层开挖准爆证》后方可进行爆破。
3.奖惩条例
为完善激励机制进一步提高施工队伍的积极性,小湾在质量控制方面提出“样板工程”控制标准,对于达到小湾“样板工程”的,给予相关施工单位天整个工地进行通报表场及奖励。
“样板工程”质量控制标准
a、残孔率不小于90%,残留炮孔应均匀分部在岩面上;
b、相邻两孔的岩面平整,孔壁无明显的爆震裂隙,相邻两孔间岩面的不平整度不应大于10cm,相邻两茬炮之间的台阶或预裂的最大外斜值不应大于10cm;
c、预裂爆破的预裂孔应连续贯通;
d、斜面开挖应达到设计角度29028’33”,允许偏差±
20;
e、超欠挖控制:
在高程EL1009.2~EL1013.3m的岩锚悬臂吊车梁部位不允许出现欠挖现象,在下拐点(EL1009.2)以下允许欠挖5cm。
通过加强质量跟踪控制和完善奖罚激励机制,极大的调动了施工、管理人员的工作积极性。
在开挖完成后,经过监理、施工方的共同检测岩锚梁的各项检测指标如下:
a、孔痕率:
本段为Ⅱ、Ⅲ类围岩,岩性为黑云花岗片麻岩及薄层透镜状片岩,主要有F10、F11断层穿过,下游边墙岩石节理较发育且近似平行边墙,开挖后卸荷极易掉块。
下游侧孔痕率为90.8%,上游侧孔痕率为96.1%,平均孔痕率为93.6%,全部符合规范要求。
b、岩台斜面角度(设计29o28′33"
):
检测80个断面,最大值31.6o、最小值27.2o、平均值30.2o,合格77点,合格率96.3%,岩台成型较好,外观平整,无错台现象,符合设计要求。
c、平整度:
共检测278点,最大值12cm、平均值5.3cm,合格256点,合格率92.1%,符合规范要求。
d、超挖值:
岩台上拐点以上共检查88个断面,最大超挖值15.9cm、平均超挖值8.9cm(地质原因超挖断面未进行统计),符合规范要求及合同承诺。
小湾电站引水发电系统岩锚梁的开挖质量,从各项检测指标来看均达到和超过了国内同类项目的施工质量,施工水平得到了相关方的高度评价,在开挖完成后被评定为小湾水电工程建设管理局开挖“样板工程”。
为小湾施工质量的提高起到了积极的推动作用。
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