樂昌峽水利樞紐巖壁吊車梁開挖質(zhì)量控制措施

樂昌峽水利樞紐巖壁吊車梁開挖質(zhì)量控制措施

吳柏春,劉小偉,饒兵成(1.上海東華工程咨詢有限公司，上海200434；2.廣州市水務(wù)科學(xué)研究所，廣東廣州510220)1工程概況樂昌峽樞紐地下廠房開挖尺寸為123.98m×19.0m×52.12m，分6層開挖，吊車梁位于第Ⅱ?qū)?。廠房?jī)?nèi)安裝1臺(tái)2×150t橋式吊車。吊車梁采用巖錨梁結(jié)構(gòu)，巖錨梁頂寬185cm，高245cm，跨度17.0m，斜面座角為25°，梁長(zhǎng)為2×93.760m。地下廠房大部分為Ⅱ、Ⅲ類圍巖，局部存在Ⅳ類圍巖，圍巖為灰黑色微風(fēng)化厚層-巨厚層石英砂巖，夾少量薄層狀板巖，兩個(gè)斷層f107和f108分別在主機(jī)間和安裝間出露，寬度分別為30～40cm和80～150cm，斷層與廠房邊墻(軸線)交角較大，傾角陡，圍巖為Ⅲ類。地下廠房主要布置有主機(jī)間、安裝間(副廠房)、主變室、高壓電纜洞豎井和平洞、排風(fēng)出渣洞、交通洞、排風(fēng)豎井、排水廊道以及地面出線場(chǎng)等組成。廠房(包括主副廠房及安裝間)開挖分6層。為使施工設(shè)備發(fā)揮最佳效率，按每層適宜臺(tái)階高度5～10m劃分。第Ⅰ、Ⅱ?qū)娱_挖利用排風(fēng)洞出渣，第Ⅰ層頂拱層，開挖高度8.5m；第Ⅱ?qū)訋r壁吊車梁層，開挖至巖壁吊車梁以下約2m，開挖高度8.75m；第Ⅲ層操作層，第Ⅳ層發(fā)電機(jī)層，第Ⅲ、Ⅳ層開挖利用交通洞出渣；第Ⅴ層為水輪機(jī)渦殼層，第Ⅵ層為尾水管層，第Ⅴ、Ⅵ層開挖利用尾水洞出渣。采用由上至下逐層開挖、逐層支護(hù)的施工方法。巖壁吊車梁施工特點(diǎn)：采取保護(hù)層開挖措施，嚴(yán)格控制超欠挖，不允許欠挖，超挖控制在20cm內(nèi)，尤其是控制斜面傾角偏差，確保巖壁開挖成型和減少圍巖松動(dòng)，混凝土澆筑完成后繼續(xù)爆破，爆破震動(dòng)速度控制在設(shè)計(jì)值；嚴(yán)格控制錨桿鉆孔和砂漿注漿密實(shí)。巖壁吊車梁是地下廠房施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為確保質(zhì)量、加快進(jìn)度，參建各方對(duì)此進(jìn)行了深入研究，制定了詳細(xì)可靠的巖錨梁施工技術(shù)。2巖壁吊車梁保護(hù)層開挖質(zhì)量控制為確保巖壁吊車梁和巖臺(tái)開挖成型質(zhì)量，施工單位在對(duì)巖壁吊車梁開挖前進(jìn)行了鉆爆參數(shù)試驗(yàn)，防止巖面裂縫的產(chǎn)生，尤其是下拐點(diǎn)巖面；得到爆破參數(shù)為：孔距30cm，垂直孔線裝藥密度100g/m、斜孔線裝藥密度150g/m，均每孔裝藥；斜孔開孔位置低于設(shè)計(jì)開挖線5cm；遇地質(zhì)較差部位，適當(dāng)調(diào)整孔距和裝藥量。在地下廠房第Ⅱ?qū)又胁坎弁谇埃瑢?duì)地下廠房第Ⅱ?qū)泳嘧笥疫厜Ω?.5m處進(jìn)行預(yù)裂。巖壁吊車梁保護(hù)層分4個(gè)區(qū)開挖。如圖1所示。圖1巖壁吊車梁開挖方法示意圖第一部分(Ⅱ2-1區(qū))為巖壁吊車梁上層保護(hù)層采用光面爆破方法開挖。周邊孔間距30～40cm，鉆孔深度3m，周邊孔線裝藥密度為80～100g/m，堵塞長(zhǎng)度50cm；輔助孔孔距60～80cm，孔深3m，最小抵抗線80～100cm，藥卷直徑為16mm，間隔裝藥，線裝藥密度為100～150g/m，堵塞長(zhǎng)度50cm；線裝藥密度采用將Φ32乳化炸藥沿藥卷長(zhǎng)度方向分為兩半進(jìn)行間隔裝藥。第二部分(Ⅱ2-2區(qū))巖壁吊車梁上層開挖時(shí)，應(yīng)同時(shí)完成巖臺(tái)上直墻周邊光爆孔與輔助孔的造孔，并采用40PVC塑料管進(jìn)行封孔。第三部分(Ⅱ2-3區(qū))為巖壁吊車梁巖臺(tái)下直墻保護(hù)層開挖，采用手風(fēng)鉆造孔，周邊孔間距30～40cm，鉆孔3m，藥卷直徑為16mm，線裝藥密度控制為80～100g/m；輔助孔孔距60～80cm，孔深3m，最小抵抗線80～100cm，藥卷直徑為16mm，線裝藥密度控制為100～150g/m。第四部分(Ⅱ2-4區(qū))巖臺(tái)開挖，采用雙光面爆破法，上直墻周邊光爆孔與輔助孔的造孔超前與Ⅱ2-2區(qū)開挖同時(shí)造孔，斜面周邊光爆孔采用手風(fēng)鉆沿巖臺(tái)斜面的設(shè)計(jì)開挖線，由下向上造孔。上直墻豎向光爆孔，孔徑Φ42，孔深200cm左右(根據(jù)測(cè)量實(shí)測(cè)高程每個(gè)孔實(shí)施精確放線)，孔距30cm，藥卷直徑為16mm，線裝藥密度為100g/m，堵塞長(zhǎng)度50cm；斜面光爆孔孔徑Φ42，孔距30cm，孔深165cm，藥卷直徑為16mm，線裝藥密度為150g/m，堵塞長(zhǎng)度40cm。斜面周邊光爆孔根據(jù)下拐點(diǎn)以下直墻開挖超欠挖情況，推算出實(shí)際各斜孔的開口位置、孔深，然后按照巖臺(tái)斜度，設(shè)置放線樣架并有效固定，用三角尺對(duì)每孔的斜度進(jìn)行放樣，確定每孔需鉆進(jìn)的深度，確保各孔底在同一高程、同一鉛直面，巖臺(tái)斜孔與上直墻預(yù)留孔同時(shí)爆破，上直墻及巖臺(tái)斜面開挖均采用光面爆破，以保證開挖成型質(zhì)量，如圖2所示。圖2巖壁吊車梁鉆孔樣架示意圖據(jù)開挖斷面測(cè)量統(tǒng)計(jì)，Ⅱ、Ⅲ類圍巖段巖壁斜面角度偏差小于3°，滿足設(shè)計(jì)要求。巖壁直立面超挖均控制在20cm以內(nèi)，巖壁上殘孔率高達(dá)90.0%，無明顯可見的爆破裂隙。3巖壁吊車梁錨桿的施工巖壁吊車梁是在組合錨桿和鋼筋混凝土梁共同作用在斜面巖壁上，巖壁吊車梁錨桿設(shè)計(jì)為全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿，在吊車梁內(nèi)設(shè)二排受拉錨桿與一排受壓錨桿，上排受拉區(qū)鋼筋參數(shù)為：Φ36Ⅱ級(jí)鋼筋@70cm、入巖7.5m、L=9.43m、向上傾角25°；下排受拉區(qū)錨桿參數(shù)：Φ36Ⅱ級(jí)鋼筋@77cm、入巖7.5m、L=9.36m、向上傾角20°；受壓區(qū)錨桿參數(shù)：Φ32Ⅱ級(jí)鋼筋@70cm、入巖5.0m、L=6.45m、垂直巖臺(tái)入巖。錨桿的規(guī)格及其布置，如圖3所示。設(shè)計(jì)要求各錨桿孔位偏差不得大于±3cm、孔深偏差不大于5cm、傾角偏差不得大于±2°，不允許出現(xiàn)兩桿相交的現(xiàn)象。錨桿施工要在本層開挖支護(hù)完成及下層周邊預(yù)裂爆破完成后進(jìn)行。圖3巖壁吊車梁錨桿示意圖錨桿鉆孔采用三臂鉆進(jìn)行，孔徑65mm。錨桿角度利用直角三角板控制，三角板銳角為錨桿的俯角或仰角(分別為25°、20°、25.71°)；在三角板的直角邊安放一水平尺，三角板的斜邊靠在鉆臂上，調(diào)整鉆臂角度直至水平尺氣泡居中，此時(shí)鉆桿角度即為錨桿設(shè)計(jì)角度。開鉆前，施工人員按錨桿的設(shè)計(jì)角度調(diào)整鉆機(jī)鉆桿，按放樣好的孔位開孔，開鉆5～10cm后利用加工好的特定直角三角板復(fù)核、調(diào)整鉆孔方向，鉆進(jìn)40～50cm以后，再次復(fù)測(cè)、調(diào)整鉆孔方向。為保證鉆孔角度準(zhǔn)確，在0～50cm采取輕沖擊慢速鉆進(jìn)、50cm以后可開始全速鉆進(jìn)。錨桿孔深通過在鉆桿上做標(biāo)記，以確保孔深滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。錨桿施工前，應(yīng)對(duì)錨桿注漿工藝進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)比試驗(yàn)表明，在“先插桿后注漿”工藝中，砂漿密實(shí)度較差；“先注漿后插桿”工藝砂漿密實(shí)度較好。因此采用“先注漿后插桿”工藝。注漿管先插入孔底后送漿，在注漿管推力作用下慢慢抽管，在抽管過程中，還要多次將注漿管回送，以使注漿飽滿。當(dāng)注漿到達(dá)孔口時(shí)，特別注意孔口注漿密實(shí)，不留空孔。注完漿后，將錨桿立即插入孔中。當(dāng)桿體深度達(dá)到設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度時(shí)(以桿體上標(biāo)記為準(zhǔn))，再在孔口填滿砂漿，用水泥紙臨時(shí)封堵孔口，待砂漿初凝后去除水泥紙。按照這樣施工程序和技術(shù)措施進(jìn)行錨桿注漿質(zhì)量控制，錨桿質(zhì)量能夠得到保證，桿體位于錨桿孔中央，四周均被砂漿包裹，注漿飽滿度達(dá)到90%以上。錨桿安插7d后，由第三方檢測(cè)單位進(jìn)行100%無損檢測(cè)，砂漿飽滿度及錨桿長(zhǎng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。4巖壁吊車梁混凝土保護(hù)措施為確保吊車梁混凝土的安全，需要對(duì)已澆筑完成的巖壁吊車梁混凝土進(jìn)行保護(hù)。主要采取以下保護(hù)措施。(1)在主廠房第Ⅲ層開挖時(shí)，不拆除吊車梁混凝土底部模板，混凝土側(cè)面用毛竹片保護(hù)，頂部用鋪柴木對(duì)吊車梁混凝土進(jìn)行保護(hù)。(2)在巖壁吊車梁混凝土澆筑前，先對(duì)主廠房第Ⅲ層距離邊墻3.5m處進(jìn)行預(yù)裂爆破，減輕第Ⅲ層開挖爆破時(shí)對(duì)巖壁吊車梁混凝土的影響。(3)巖壁吊車梁混凝土達(dá)到28d強(qiáng)度后，才能進(jìn)行第Ⅲ層開挖爆破，而且?guī)r壁吊車梁混凝土位置的爆破振動(dòng)速度不能超過設(shè)計(jì)允許值，為此，根據(jù)巖壁吊車梁混凝土位置允許爆破振動(dòng)速度通過試驗(yàn)確定下層爆破最大允許單響藥量，爆破試驗(yàn)是在巖壁吊車梁混凝土澆筑前進(jìn)行的，在第Ⅲ層進(jìn)行爆破試驗(yàn)，把測(cè)試爆破振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振速的傳感器放在巖壁吊車梁混凝土位置，通過距爆源的距離、爆破單響藥量和測(cè)出的振動(dòng)速度進(jìn)行回歸計(jì)算，求得爆破振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振速公式系數(shù)K、α。爆破振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振速公式：(1)式中，V—質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度,cm/s；Q—藥量,kg；需要對(duì)最大單響藥量Q進(jìn)行爆破振動(dòng)測(cè)試，R—爆源至測(cè)點(diǎn)距離,m；K、α—系數(shù)。在巖壁吊車梁開挖完成后，開始進(jìn)行爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)由第三方檢測(cè)進(jìn)行，通過試驗(yàn)確定K=141.018，α=2.096，相關(guān)系數(shù)為0.94。按設(shè)計(jì)要求混凝土28d齡期最大振速小于7cm2/s，R=10m(中間位置)，確定最大單響裝藥量為14.36kg。5結(jié)語(yǔ)樂昌峽地下廠房巖壁吊車梁開挖，通過爆破試驗(yàn)確定巖壁梁保護(hù)層、斜面巖臺(tái)等開挖方法和爆破藥量等，以保證巖壁梁開挖進(jìn)度和質(zhì)量。斜面巖臺(tái)采用雙光面爆破法在座角頂點(diǎn)成型方面和角度控制方面取得較為理想的效果。錨桿安裝采用多臂鉆施工，錨桿砂漿檢測(cè)采用無損