抽水蓄能電站地下廠房高邊墻開挖與支護(hù)施工方案（純方案9頁）

1、抽水蓄能電站地下廠房高邊墻開挖與支護(hù)施工1.1建筑物的工程特性本工程地下廠房包括主副廠房和安裝間，主廠房位于洞室中部，左右兩側(cè)分 別為安裝間及副廠房。主廠房開挖尺寸為：102.2X22.0X52.4m （長X寬X高）； 副廠房開挖尺寸為：15X22.0X43. 9m （長X寬X高）；安裝間開挖尺寸為：38.1 X 22. 0X25. 2m （長義寬義高）。1. 2水文地質(zhì)條件廠房圍巖為茅山組中段灰紫青灰色中厚層巖屑砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖，泥質(zhì)粉 砂巖含量為1223%,鉆孔揭露，頂拱以上（高程7537m）分布約10層的軟 弱夾層，單層厚度一般在0.20.9m ,廠房部位（高程37-15m）共分布約7

2、10層的軟弱夾層。巖體大多呈微風(fēng)化，受F220斷層影響，南端墻及頂拱巖體呈弱風(fēng)化。廠房部位斷裂構(gòu)造發(fā)育，規(guī)模較大的斷層有F204、F220等，其中，F(xiàn)204斷 層分布于廠房北端，產(chǎn)狀為N6075 W, SWN4555：寬度515m,距廠房 北端墻最小距離約4.78.7m； F220斷層分布于廠房南端，產(chǎn)狀為N7055 W, SWN4558 ,寬度1.75m,距廠房南端墻最小距離約19.3m；斷層帶內(nèi)均發(fā)育 破碎巖、糜棱巖、斷層泥及碎塊巖等，兩斷層水平距離為210250m。除此，尚 發(fā)育一些小斷層（f88、f89、f86、f87等）。廠房南端墻及其頂拱圍巖以W類為主，局部為V類，北端墻及其頂拱圍

3、巖為 III類，邊墻圍巖那么以III類為主。二、地下廠房高邊墻開挖施工的原那么1、根據(jù)圍巖穩(wěn)定、交通運(yùn)輸及支護(hù)方式等條件合理選擇開挖程序、開挖方法、鉆爆 參數(shù)，圍巖穩(wěn)定是選擇施工方法的前題；2、采取控制爆破技術(shù)，減少對巖墻的擾動，開挖后及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)，使圍巖與支 護(hù)形成平衡狀態(tài)，以控制圍巖變形，防止圍巖松馳范圍的延伸開展，保證巖墻的穩(wěn)定。 3、地下廠房由洞室群組成，施工中必須考慮與廠房交叉口的洞室狀況，保持交叉口 處巖體的穩(wěn)定，在廠房交叉口處施工時(shí)，要先對交叉口進(jìn)行加固，再開挖交叉洞室的 下部或其延伸段落。4、與廠房平行布置的主變室、尾閘室等地下建筑物，當(dāng)洞室間距離較小時(shí)，應(yīng)考慮 相鄰洞開挖

4、對廠房邊墻穩(wěn)定的影響，應(yīng)先加固巖墻再下挖。5、當(dāng)巖墻內(nèi)存在軟弱結(jié)構(gòu)面及不良地質(zhì)段時(shí)，在圍巖應(yīng)力的作用下，易產(chǎn)生沿軟弱 結(jié)構(gòu)面滑動及塌方事故，因此需采取預(yù)應(yīng)力錨索、錨桿、混凝土置換等加固措施，以 保證圍巖的穩(wěn)定。6、地下廠房開挖工程量大，技術(shù)復(fù)雜，是控制總工期的關(guān)鍵，在保證施工平安與圍 巖穩(wěn)定的前提下，盡可能利用各種通道，開辟較多工作面施工，以加快施工進(jìn)度。7、自上而下分層施工，頂拱開挖支護(hù)結(jié)束后開挖中下部，中下部開挖采用中厚層梯 段微差爆破，按照新奧法施工，及時(shí)完成錨索、錨桿、噴混凝土、排水孔等多項(xiàng)施工 工作，縮短圍巖暴露時(shí)間。8、加強(qiáng)圍巖觀測，利用觀測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，從而到達(dá)既保持圍巖穩(wěn)定，又

5、節(jié)約支護(hù) 造價(jià)的效果。三、地下廠房高邊墻開挖施工的控制要點(diǎn)根據(jù)江蘇宜興抽水蓄能的“確保達(dá)標(biāo)投產(chǎn)、爭創(chuàng)精品工程”的要求，重 要分部工程優(yōu)良率為100%,為到達(dá)這一要求，需對地下廠房高邊墻開挖進(jìn)行質(zhì)量控 制；同時(shí)地下廠房高邊墻開挖也是C2標(biāo)2005年樣板工程之一，對施工質(zhì)量和施工 管理水平要求非常嚴(yán)格，再者由于廠房地質(zhì)條件差，需對開挖進(jìn)行嚴(yán)格的控制，方能 保證施工平安及質(zhì)量。地下廠房高邊墻開挖施工控制的關(guān)鍵是開挖程序與開挖方法的選擇；支護(hù)方式與 支護(hù)時(shí)機(jī)的選擇；爆破參數(shù)的選擇；交叉口段的施工；軟弱結(jié)構(gòu)面或不良地質(zhì)段的處 理。選擇開挖程序與方法時(shí)應(yīng)減少對圍巖的破壞；支護(hù)方法與支護(hù)時(shí)機(jī)與圍巖自穩(wěn)定 時(shí)

6、間有關(guān)，自穩(wěn)定時(shí)間較長，支護(hù)可在開挖后進(jìn)行，采取一循環(huán)一錨噴，自穩(wěn)時(shí)間較 短，出渣后及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，自穩(wěn)時(shí)間很短時(shí)，爆破后先噴射碎，出渣后再按設(shè)計(jì)要求 完成支護(hù)；爆破參數(shù)的選擇應(yīng)確保已挖洞段圍巖的穩(wěn)定和支護(hù)設(shè)施的平安；交叉口處 施工時(shí)，要采取措施保持交叉口段圍巖的穩(wěn)定，要先對交叉口進(jìn)行加固，再開挖交叉 洞室的下部或其延伸段落；處理軟弱結(jié)構(gòu)面或不良地質(zhì)段時(shí)，需采取混凝土置換、預(yù) 應(yīng)力錨索、錨桿等加固措施，以保證圍巖的穩(wěn)定。四、主要施工方法4.1、開挖分層主副廠房及安裝間的開挖根據(jù)施工通道、地質(zhì)條件及開挖施工機(jī)械設(shè)備的性 能進(jìn)行分層。主廠房由上至下共分VII層，I層開挖高度為9.90m (V37.0

7、0-V 27.10)、n層的開挖高度為8. 35m (V27. 1075)、IH層開挖高度為6. 75m (V18.75-V12.00). IV層開挖高度為 6. 7m (VIZ. 00 V5. 30)、V 層開挖高 度為 7. 3m ( V5. 30 V-2. 00) VI層的開挖高度為 6.5m (-2. 00歹-8. 5)、 VII層的開挖高度為6. 90m (-8.5T5. 40)；副廠房分IV層施工，安裝間分III 層施工，其分層高度與主廠房基本相同。開挖分層具體見下列圖：廠房橫斷面開挖分層示意圖4. 2、施工通道廠房頂拱及第二層開挖由廠頂施工支洞進(jìn)入，廠房第三、四層由進(jìn)廠交通洞 進(jìn)

8、入，廠房第五層施工由3#施工支洞進(jìn)入，廠房第六、七層由尾水支管進(jìn)入。 4.3、開挖方法的選擇從高程271米到尾水管底板高程-15.4米，廠房高邊墻分為六層開挖，每一層開 挖中，采用垂直預(yù)裂爆破和光面爆破相結(jié)合的方法,鉆孔設(shè)備選用液壓鉆機(jī)和手風(fēng)鉆, 實(shí)踐證明，采用預(yù)爆破和光面爆破對廠房上下游開挖邊線的控制使開挖質(zhì)量明顯提 高，各類圍巖半孔率及平整度均達(dá)規(guī)范要求。廠房第二、三、四層開挖均分兩局部完成，即中間局部開挖和上下游邊墻保護(hù)層 開挖，上下游邊墻保護(hù)層和中間段周邊全部采用光面爆破和預(yù)裂爆破，以減小對邊墻 的擾動，上下游邊墻保護(hù)層開挖滯后于中間段20M,以利組織平行作業(yè)。施工順序 為：鉆周邊預(yù)裂

9、孔一預(yù)裂爆破一鉆中間爆破孔一梯段爆破一出渣一上下游保護(hù)層鉆爆 一出渣一初噴砂一鉆錨桿孔一安裝錨桿一系統(tǒng)噴碎。廠房第五層開挖時(shí)，廠房邊墻已高達(dá)21.8m,為減少爆破開挖廠房邊墻的擠壓破 壞，適時(shí)改變了開挖方法，有力地保證了高邊墻的穩(wěn)定。廠房第五、六、七層開挖分 上、下游兩局部施工，先進(jìn)行上游側(cè)開挖支護(hù)，開挖一塊支護(hù)一塊，上游側(cè)支護(hù)結(jié)束 后，再進(jìn)行下游側(cè)開挖支護(hù)，同樣開挖一段支護(hù)一段。施工順序?yàn)椋恒@上游側(cè)周邊預(yù) 裂孔一預(yù)裂爆破一鉆中間爆破孔一梯段爆破一出渣一上游保護(hù)層鉆爆一初噴碎一出 渣一鉆錨桿孔一安裝錨桿一系統(tǒng)噴碎一鉆下游側(cè)周邊預(yù)裂孔一預(yù)裂爆破一鉆中間爆 破孔一梯段爆破f出渣f下游保護(hù)層鉆爆一初

10、噴碎f出渣f鉆錨桿孔f安裝錨桿一 系統(tǒng)噴碎。為了保證高邊墻開挖的施工平安，根據(jù)宜興工程的地質(zhì)條件，采取如下針對性措 施，有力地保證廠房高邊墻施工的平安及質(zhì)量。開挖過程中加強(qiáng)了圍巖觀測，及時(shí)根 據(jù)觀測數(shù)據(jù)調(diào)整施工方法，如停止開挖，全力進(jìn)行支護(hù)施工，待圍巖穩(wěn)定后再進(jìn)行下 一步開挖；改變施工方法，由中部拉槽先行，保護(hù)層滯后的開挖方法改為分上、下游 兩局部施工，先進(jìn)行上游側(cè)開挖支護(hù)，開挖一塊支護(hù)一塊，上游側(cè)支護(hù)結(jié)束后，再進(jìn) 行下游側(cè)開挖支護(hù)；施工中做好現(xiàn)場組織，保證充足的人員及設(shè)備投入廠房支護(hù)施工, 同時(shí)做好多臂鉆、噴射手及注漿機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，保持設(shè)備完好率，開挖一段后及時(shí)支 護(hù)一段，不允許出現(xiàn)圍巖暴露

11、時(shí)間過長的現(xiàn)象。實(shí)踐證明，宜興工程地下廠房高邊墻的開挖方法滿足了高邊墻穩(wěn)定的要求，從而 有力地保證了廠房的施工平安及總進(jìn)度要求。4.4、支護(hù)方式、支護(hù)時(shí)機(jī)及支護(hù)方法的選擇根據(jù)新奧法理論，巖體作為一種連續(xù)介質(zhì)，具有彈性、塑性的物理性質(zhì)，利用洞 室開挖后由于圍巖應(yīng)力重分布產(chǎn)生的變形到松動破壞具有一個(gè)時(shí)間效應(yīng)的動態(tài)特征， 適時(shí)的采用柔性噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，與圍巖密結(jié)合起來共同工作，從而充分調(diào)動并利用天 然圍巖的自身承載能力，以到達(dá)圍巖穩(wěn)定的目的。鑒于噴混凝土和錨桿支護(hù)能及時(shí)加 固圍巖，能有效地控制隨時(shí)間增大的圍巖松馳范圍的特點(diǎn)，結(jié)合宜興工程地質(zhì)條件差 的特點(diǎn)，宜興工程地下廠房高邊墻的支護(hù)采用了柔性錨噴支護(hù)

12、與預(yù)應(yīng)力錨桿、預(yù)應(yīng)力 錨索相結(jié)合的支護(hù)方式，錨桿采用中32義，=1.5mX3m, L=10.1m錨桿和32 X =1.5mX3m, L=6.1m錨桿，兩種錨桿間隔布置；噴混凝土采用噴鋼纖維混凝土 CF3O,厚 15 cm；預(yù)應(yīng)力錨桿為323m , L=12m, T=3OOKN,布置在 EL26.95 m、 EL23.95m、EL20.1m高程上；預(yù)應(yīng)力錨索鎖定荷載85OKN,分為無粘結(jié)和有粘 結(jié)兩種形式，長度L=40.6m,設(shè)置在廠房與主變室間巖墻高程25.653m、EL20.653m 高程上。特殊地段如F15斷層出露地段，采取加強(qiáng)支護(hù)措施，沿?cái)鄬釉龃蜴i邊錨桿，并增 設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿，同時(shí)對斷層進(jìn)

13、行混凝土置換處理，以保證圍巖的穩(wěn)定。對于需要支護(hù)的巖體，支護(hù)時(shí)間要及時(shí)，特別是HIV圍巖，如果能及時(shí) 加固圍巖，那么可防止圍巖的變形和松馳范圍的開展。以往工程實(shí)例證明，在基 本穩(wěn)定和穩(wěn)定性較差的圍巖洞室施工中，往往由于忽視了及時(shí)支護(hù)，結(jié)果導(dǎo)致 不應(yīng)發(fā)生的塌方事故。針對宜興工程地下廠房高邊墻圍巖主要以穩(wěn)定性較差的HI 類圍巖為主的特點(diǎn)，開挖后及時(shí)進(jìn)行錨噴支護(hù)，采取一循環(huán)一錨噴，穩(wěn)步前進(jìn)的方法, 對于F15斷層出露部位及廠房第五、六、七層開挖，采取爆破后先噴射混凝土封閉巖 面，出渣后再按設(shè)計(jì)要求完成支護(hù)的方法。由于圍巖本身是一種很難用定量方法準(zhǔn)確 描述的物質(zhì)，因此開挖過程中對圍巖實(shí)行系統(tǒng)的監(jiān)測，并

14、對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算， 正確估計(jì)圍巖特性及其隨時(shí)間的變化，并確定是否需要采取補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)等措施。支護(hù)采取機(jī)械化施工方法，以保證支護(hù)的及時(shí)性，盡量減少圍巖暴露時(shí)間， 系統(tǒng)錨桿采用H353E液壓三臂鉆機(jī)鉆孔，MZ-1注漿機(jī)注漿，液壓平臺車做為工 作平臺，人工安裝錨桿；噴碎采用“ALIVA”聯(lián)合噴射機(jī)和機(jī)械手噴射，為保證 噴碎質(zhì)量，噴嘴距巖石面1.0m左右，并盡量與巖面保持垂直，在巖石上均勻往復(fù) 噴射；錨索施工采用QZJ-100B型潛孔鉆鉆孔、人工編索、10T倒鏈配合人工送索、 泥漿泵注漿，千斤頂張拉的方法施工；預(yù)應(yīng)力錨桿采取H353E液壓三臂鉆機(jī)鉆孔, 液壓平臺車做為工作平臺，人工安裝錨桿，千斤頂張

15、拉，泥漿泵注漿的方法施工。 4.5爆破參數(shù)的選擇爆破參數(shù)的選擇根據(jù)以下原那么進(jìn)行：(1)確保已挖洞段圍巖的穩(wěn)定和支護(hù)設(shè)施的平安，對于圍巖的穩(wěn)定和支護(hù)設(shè)施 的平安其質(zhì)點(diǎn)振動速度控制在10 cm/s以內(nèi)。(2)應(yīng)保證相鄰部位混凝土不受混凝土爆破振動的破壞，相鄰部位混凝土澆筑 3天內(nèi)質(zhì)點(diǎn)高峰振速不大于1 cm/s, 37天不大于2 cm/s, 728天不大于5 cm/s, 28 天齡期后不大于7 cm/s,Q(3)其最大單響藥量按公式V=K (Q1/3/R)計(jì)算，再經(jīng)爆破振動測試結(jié)果加以 調(diào)整。、爆破振動效應(yīng)試驗(yàn)在廠房第一層開挖結(jié)束后委托華東甚勘測設(shè)計(jì)院工程檢測研究中心進(jìn)行了爆破 振動效應(yīng)試驗(yàn)，根據(jù)

16、線性埋設(shè)的多個(gè)測點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動速度，推算出巖體的K和a值, 確定適用于施工場地地形地質(zhì)、巖體特性和爆破條件的爆振動參數(shù)傳播規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公 式，用來進(jìn)行爆破振動速度估算和爆破控制。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)分析計(jì)算，建議K選用 49.91, a 選用 1.698。4. 5. 2爆破振動測試爆破振動測試的目的是通過對爆破敏感構(gòu)件或重要保護(hù)部位的質(zhì)點(diǎn)振動速度的 監(jiān)測，評價(jià)爆破對重要構(gòu)物的影響程度，根據(jù)有關(guān)規(guī)范、規(guī)程判斷它們的平安性，為 調(diào)整爆破參數(shù)和控制爆破規(guī)模提供依據(jù),并指導(dǎo)后續(xù)的爆破施工。453、開挖爆破參數(shù)的選擇爆破參數(shù)的選擇時(shí)先根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動速度公式V=K (Q7R) 計(jì)算出允許最大單 響藥量，并根據(jù)最大單響藥

17、量來確定爆破規(guī)模，即鉆孔深度、單孔藥量、鉆孔數(shù)量、 同時(shí)起爆炮孔數(shù)等參數(shù)，同時(shí)對重要部位進(jìn)行爆破振動測試，并根據(jù)爆破振動測試結(jié) 果及時(shí)調(diào)整爆破數(shù)及施工方法。下面以廠房第四層開挖為例說明爆破參數(shù)的選擇過 程。廠房四層開挖長度117.2m (包括副廠房)，寬度22.0m,開挖工程量約為14697m3。其中間部位原方案采用液壓鉆鉆孔，梯段開挖，周邊光面爆破的方法。廠房第四層梯段爆破原設(shè)計(jì)參數(shù)表孔深孔徑孔距排距底部裝藥柱狀裝藥總裝藥量堵塞長度單響藥量高度裝藥量高度裝藥量LdabhpQphbQbQLoQ(m)(mm)(m)(m)(m)(Kg)(m)(Kg)Kg)(m)(Kg)6.7642.5226351

18、12.222由于第四層開挖時(shí)巖錨梁混凝土澆筑完畢不久，為保護(hù)已澆筑的巖錨梁混凝 土不受爆破振動的破壞，正式開挖前在副廠房進(jìn)行了爆破振動測試，根據(jù)爆破振 動測試結(jié)果并進(jìn)行了反算，我們將K值調(diào)整為100, a調(diào)整為1.8。并根據(jù)調(diào)整后K、a值調(diào)整了施工方法及爆破參數(shù)，原方案采用液壓鉆鉆孔，中 部進(jìn)行梯段爆破，為保護(hù)巖錨梁混凝土，改用手風(fēng)鉆鉆水平孔進(jìn)行爆破的方法，以控 制爆破規(guī)模和單響藥量，最大單響藥量按7天后巖錨梁外表質(zhì)點(diǎn)振動速度不大于5 cm/S和已開挖部位圍巖外表質(zhì)點(diǎn)振動速度不大于10 cm/S控制。調(diào)整后的爆破參數(shù)見下表：廠房第四層調(diào)整后爆破參數(shù)表孔 號鉆孔 名稱鉆孔參數(shù)裝藥參數(shù)孔徑 (mm

19、)孔深(cm)孔距(cm)線裝藥密 度(g/m)單孔藥量 (Kg)單響藥 量(Kg)1崩落4220010050016采用最大單響藥量Q=6Kg,根據(jù)公式V=K (QL3/R)。計(jì)算得巖錨梁外表質(zhì)點(diǎn)速度 V=3.6cm/S,已開挖部位圍巖外表質(zhì)點(diǎn)振動速度V=3. 9 cm/S滿足要求，同時(shí)對調(diào)整后 的爆破參數(shù)再次進(jìn)行了爆破振動測試，測試結(jié)果說明爆破參數(shù)滿足要求，可用于廠房 第四層的正式開挖。交叉口段施工地下廠房由洞室群組成，廠房下部有引水高壓管道及尾水支管穿插，中部有 母線廊道穿插，交叉口處圍巖應(yīng)力復(fù)雜，交叉口應(yīng)力影響區(qū)域內(nèi)在爆破振動的影響 下有可能會出現(xiàn)巖石掉落、塌方等情況，進(jìn)而影響廠房高邊墻

20、的穩(wěn)定，因此采取措施 保證交叉口處的圍巖穩(wěn)定是廠房高邊墻施工的關(guān)鍵之一。交叉口段施工按短進(jìn)尺、多循環(huán)、弱爆破的原那么進(jìn)行，采用控制爆破技術(shù)和分 部開挖的施工方法，控制最大單響藥量，減少爆破振動對圍巖的破壞，其支護(hù)緊跟開 挖作業(yè)面。岔口起始段的掘進(jìn)，采取鎖口錨桿加強(qiáng)支護(hù)和光面爆破控制爆破技 術(shù)，采用導(dǎo)洞先行，擴(kuò)挖跟進(jìn)的施工方法，并按照短進(jìn)尺、多循環(huán)、弱爆破、強(qiáng) 支護(hù)的原那么進(jìn)行開挖，以減少最大單響藥量，減小爆破振動對圍巖的破壞，以免巖 體失穩(wěn)、震裂、松動和塌方。根據(jù)交岔部位的地質(zhì)情況及施工方法，對巖石較差的洞段（母線洞與廠房 交叉口段）采取錨噴支護(hù)和鋼格柵支撐的柔性、剛性支護(hù)相結(jié)合的方式，并在

21、其開挖支護(hù)結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行二次混凝土襯砌，確保了交岔部位洞室的穩(wěn)定。 4.7、不良地質(zhì)段的處理根據(jù)廠房開挖揭示的地質(zhì)情況，F(xiàn)15斷層在廠房下游廠右0+720+080段 出露，屬WV類，碎裂松散結(jié)構(gòu)，圍巖自穩(wěn)能力差，易發(fā)生塌方事故，為 保證邊墻的穩(wěn)定，需對該段進(jìn)行加固置換處理。首先在斷層F15開挖范圍周邊進(jìn)行622 100 cm, L=250 cm錨桿鎖口，接 著開挖清理斷層范圍內(nèi)碎裂、松散結(jié)構(gòu)物，自上而下開挖，開挖范圍為廠右 0+74.20+82,高度范圍內(nèi)為高程16.524m,要求北端超出斷層1m,南端超 出斷層2m,置換混凝土底部厚度不小于50 cm,置換混凝土中部厚度不小于150 cm ,斷層部位可適當(dāng)向內(nèi)挖深100 cm ,開挖采取放小炮松動爆破，周邊預(yù)裂爆 破的方法，斷層部位采用人工挖除的方法。開挖后噴CF2510 cm厚鋼纖維