古學水電站蝶閥室開挖施工技術(shù)王世軍周瑞王龍摘要本文根據(jù)古學水電站蝶閥室不良地質(zhì)條件開挖實踐，從開挖方法選擇、開挖爆破控制和安全臨時支護等方面進行了闡述，為類似工程施工提供參考借鑒。關(guān)鍵詞古學蝶閥室開挖方法斜導洞開挖反向擴挖爆破控制臨時安全支護工程概況古學水電站的蝶閥室垂直于壓力管道方向布置，開挖斷面為城門型，開挖尺寸為X5X （長X寬X高），蝶閥室結(jié)構(gòu)圖如圖所示。圖1蝶圖閥室結(jié)1構(gòu)圖蝶閥室結(jié)構(gòu)圖蝶閥室埋深 ? ，E 高程以下出露地層巖性為三迭系中統(tǒng)曲嘎寺組第一段 灰色灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r夾少量砂質(zhì)鈣質(zhì)板巖，巖層產(chǎn)狀 。/NEN55。；巖體2新鮮完整，較堅硬，穩(wěn)定性好。E高程以上圍巖為水平狀層狀板巖，巖體強風化且破碎夾泥，溶蝕現(xiàn)象較明顯；洞室頂拱軸線陡傾角發(fā)育數(shù)條裂隙，裂隙間鑲嵌軟弱泥層，右邊墻E高程出露個直徑溶洞，溶洞空腔影響范圍為：蝶?段右邊墻及局部頂拱，高程 ? ，開挖后上部圍巖自穩(wěn)能力差。整個洞室無滲水出現(xiàn)， 高程以下圍巖以m類為主， 高程以上圍巖以w類為主。安全支護主要為錨桿、* x鍍鋅鋼絲網(wǎng)、①鋼筋網(wǎng)和噴混凝土等幾項支護措施。臨時支護為先素噴 厚 混凝土，再打設(shè)* 隨機錨桿掛①機編鍍鋅鋼絲網(wǎng)復噴混凝土c系統(tǒng)支護為 高程以上：系統(tǒng)錨桿①、 ，間排距和，掛①鋼筋網(wǎng)噴 混凝土厚 ，排水孔①6 ,間排距； 高程以下：系統(tǒng)錨桿①5 ,排距，掛①機編鍍鋅鋼絲網(wǎng)噴 混凝土厚。2開挖支護施工方法開挖程序及方法由于蝶閥室 高程以上地質(zhì)條件較差，為w類圍巖，開挖后上部圍巖難以自穩(wěn)，若開挖方法不合理和臨時支護不及時，很容易發(fā)生坍塌。且蝶閥室長高比較小，與蝶閥室相連的蝶閥室交通洞開挖斷面相對較小，又位于蝶閥室底部，無法按常規(guī)方法自上而下分層開挖。若先開挖下半部，則上半部因底部挖空后倒懸極易發(fā)生大范圍塌方，危及下部施工人員作業(yè)安全；若將蝶閥交通洞與蝶閥室連接段蝶交0+292.60進+行擴挖，則連接段臨時支護及后期混凝土襯砌工程量將加大，工程建設(shè)投資將增加。經(jīng)研究討論分析，最終決定先從蝶閥室交通洞與蝶閥室連接處（蝶0+0）0斜0向上約3度夾角開挖一個斜導洞至蝶閥室端頭（蝶 ）頂部 高程。蝶?段圍巖相對較好，導洞開挖斷面距，以便于利用打鉆臺車和小反鏟在下部扒渣作業(yè)；蝶?段（：高程以上）圍巖條件變化以后，導洞按原坡度向前開挖，斷面調(diào)整為距。然后沿斜導洞從蝶閥室蝶 頂部開始反向進行頂拱及邊墻擴挖，邊擴挖邊進行臨時支護，對已開挖到位的部位及時做好永久系統(tǒng)支護，順斜導洞反向擴挖支護至蝶0+0后0，0再進行下部邊墻及底板開挖及支護。由于不良地質(zhì)段導洞開挖斷面小，爆破后圍巖經(jīng)過應力重新分布能夠很快達到再次平衡，加之臨時支護及時跟進，故不會發(fā)生大塌方，施工安全能夠得到有效保證。蝶閥室分區(qū)開挖示意圖見圖2，開挖順序見圖3。I區(qū)斜導洞開挖斜導洞蝶?段（ 高程以下）圍巖狀況相對較好，基本以m類為主，按距斷面開挖，主要是想利用原有打鉆臺車進行鉆爆作業(yè)，且爆破后現(xiàn)代15反0鏟可直接扒渣，省略人工扒渣這一繁重的施工工序，可加快施工進度。出渣采用側(cè)翻裝載機配合現(xiàn)代 反鏟在交通洞樁號 處裝車、 自卸車運至渣場。爆破采用斜掏槽、周邊光爆、非電毫秒延期導爆管雷管微差起爆網(wǎng)絡，工業(yè)電雷管引爆

0，孔底距離為0.1?0.3m。0，孔底距離為0.1?0.3m。爆破參數(shù)見表1，裝藥結(jié)構(gòu)見圖4。圖蝶3蝶閥閥室圖蝶3蝶閥閥室室開開挖順挖序圖分區(qū)順序圖掏槽孔爆破裝藥結(jié)構(gòu)圖（孔深30m）崩落孔爆破裝藥結(jié)構(gòu)圖（孔深26m）圖2圖2蝶閥蝶閥室室分分區(qū)區(qū)開挖開示意挖圖示意圖 圖表1爆破參數(shù)表序號名稱掏槽孔崩落孔光爆孔1鉆孔機械2222鉆孔孔徑（mm）2223藥卷直徑（mm）①32①32①25鉆孔深度（m）3.02.62.55裝藥長度（m）2.61.2.06堵長（m）0.0.0.5孔距（m）0. 0.0.5排距（m）0. 0.9線裝藥密度（/m200裝藥結(jié)構(gòu)示意圖（單位：）導洞?段. 高程以上）不良地質(zhì)段，圍巖以W類為主，開挖時安全問題比較突出，因此爆破開挖后采取了先進行臨時安全支護再人工扒渣的安全措施，避免出現(xiàn)安全問題。斜導洞開挖按短進尺、弱爆破的開挖方法，循環(huán)進出控制在1.左右，施工時嚴格按設(shè)計光爆破參數(shù)進行爆破控制，這樣可以減少爆破后洞壁殘留的不穩(wěn)定塊體數(shù)量，確保臨時支護施工期間安全；并避免過大擾動周邊圍巖，而發(fā)生塌方。爆破參數(shù)見表2。表2爆破參數(shù)表炮孔類別炮孔直徑（）孔深（）孔間距（）抵抗線（）裝藥量（）周邊孔???輔助孔???掏槽孔?導洞 高程以下圍巖較好，開挖后能夠自穩(wěn)，施工安全能夠有保障。導洞高程以上圍巖雖然為水平狀層狀板巖，巖體強風化且破碎夾泥，溶蝕溶洞現(xiàn)象較明顯，但無滲水；由于開挖斷面較小，采取短進尺弱爆破的開挖方式對巖體爆破擾動較小，爆破后圍巖經(jīng)過應力重新分布能夠很快達到再次平衡，可確保臨時支護期間施工安全。II區(qū)邊墻及頂拱反向擴挖斜導洞開挖支護完成后即可進行邊墻及頂拱反向擴挖，（如圖2中2步開挖所示）擴挖時由里向外按每為一段，每段先進行頂拱中部擴挖支護，再交替進行頂拱兩側(cè)及邊墻擴挖支護，目的：一是不至于破壞設(shè)計結(jié)構(gòu)而發(fā)生過大超挖，二是擴挖范圍小，可及時做好該部位的臨時支護和永久系統(tǒng)支護，不至于因安全支護不及時導致破碎圍巖裸露時間過長而發(fā)生塌方，三是永久支護施工完成的部位，可作為作業(yè)人員應急避險空間。由于上部巖體較破碎，開挖后難以自穩(wěn)而發(fā)生塌方，因此開挖過程中爆破控制至關(guān)重要，盡量減小爆破對圍巖的擾動和破壞，充分利用圍巖在爆破后經(jīng)過應力重新分布后達到再次平衡的能力，及時做好臨時安全支護，并對已開挖到位的及時做好永久支護，以防止塌方。上部頂拱曲面開挖及邊墻保護層開挖質(zhì)量要求高，為減少工程超挖，反向擴挖采用光面爆破工藝，按照短進尺、弱爆破、多循環(huán)方式進行開挖，嚴格控制超欠挖，確保開挖規(guī)格和質(zhì)量。每循環(huán)開挖完成后及時做好臨時安全支護，支護材料由人工通過斜導洞運往工作面，爆破洞渣通過斜導洞溜往蝶閥交通洞后裝車運往渣場。設(shè)計爆破參數(shù)如下：主爆孔：鉆孔孔徑 ，孔深，孔距，排距? ，單孔藥量 5單耗 ，采用（PX 型乳化炸藥連續(xù)柱狀裝藥，非電毫秒延期導爆管雷管微差起爆網(wǎng)絡，工業(yè)電雷管引爆。光爆孔：鉆孔孔徑 ，孔深8孔距? ，光爆層厚 ，線裝藥量為? ，采用中乳化炸藥間隔不耦合裝藥，導爆索連接，電雷管引爆。施工結(jié)果證明：按此爆破參數(shù)進行鉆爆施工，對周邊圍巖的擾動和破壞小，上部頂拱擴挖過程中未發(fā)生較大塌方，洞室成型效果也比較理想。m區(qū)下部邊墻及底板開挖上部邊墻及頂拱擴挖支護完成后，再自上而下進行m區(qū)下部邊墻及底板開挖及支護施工。由于下部邊墻及底板圍巖相對較好，開挖時適當增加了孔深和裝藥量，以增加每循環(huán)開挖進尺，加快施工進度。開挖采用分層梯段爆破，開挖分層高度? 5邊墻進行光面爆破技術(shù)控制。現(xiàn)場施工時主爆孔孔深最大為 ，單孔藥量最大為 ，光爆孔孔深最大為 ，線裝藥量為 ，開挖后洞室成型較好。上游邊墻圍巖較好，無較大的裂隙和不利結(jié)構(gòu)組合體，整體爆破效果較好，光爆殘孔率達75以%上。下游邊墻受 高程溶蝕區(qū)和溶洞影響，爆破后局部邊墻出現(xiàn)巖體滑落，開挖面平整度稍差，光爆殘孔率僅40左%右。由于開挖高度較大，每開挖一層及時進行了邊墻永久系統(tǒng)支護，臨時支護不再施工。安全支護蝶閥室上部巖石較破碎，在洞室開挖后出現(xiàn)了臨空面，圍巖發(fā)生卸荷裸露并同時向洞室內(nèi)側(cè)位移，打破了原有的三維應力平衡狀態(tài)，經(jīng)過應力重新分布形成了新的應力場（即二次應力），這個過程需要一定的時間。所以每個開挖循環(huán)完成后都必須及時進行臨時安全支護，使開挖巖面形成封閉襯護體，利用噴混凝土速度快、早期強度高、能及時向圍巖提供支護阻力這一特點，幫助圍巖盡快重新達到二次穩(wěn)定狀態(tài)，確保施工安全。同時噴混凝土與鋼筋網(wǎng)、錨桿能夠組成聯(lián)合支護體，可以將圍巖壓力傳遞給錨桿和鋼筋網(wǎng)，使聯(lián)合支護體共同起作用。安全支護主要為錨桿、*X鍍鋅鋼絲網(wǎng)、①鋼筋網(wǎng)和噴混凝土等支護措施。臨時支護參數(shù)：先素噴厚 混凝土，再打設(shè)* 隨機錨桿掛①機編鍍鋅鋼絲網(wǎng)復噴 混凝土；系統(tǒng)支護參數(shù)： 高程以上：系統(tǒng)錨桿①、 ，間排距和5掛①鋼筋網(wǎng)噴 混凝土厚 ，排水孔①、 ,間排距。 高程以下：系統(tǒng)錨桿①、 ，排距，掛①機編鍍鋅鋼絲網(wǎng)噴混凝土厚 。蝶閥室斜導洞上部及頂拱反向擴挖，由于圍巖較破碎，且蝶閥室開挖斷面較大，如果上部頂拱及邊墻臨時支護及永久支護不及時到位，對下層巖體開挖及后期壓力管道斜井開挖都是一個極大的安全隱患。為此，斜導洞上部及頂拱反向擴挖，每循環(huán)都必須及時先噴混凝土，再打設(shè)* 隨機錨桿掛網(wǎng)復噴混凝土；對于頂拱及邊墻已擴挖到位的部分及時做好永久系統(tǒng)支護，下部邊墻及底板由于開挖高度較大，每開挖一層后均及時進行了邊墻永久系統(tǒng)支護，而臨時支護不再施工。溶蝕溶洞區(qū)域加固處理為保證電站施工期及運行期的永久安全，經(jīng)過各方共同研究決定，對右邊墻高程溶洞溶蝕區(qū)域進行加固處理，以確保電站運行期間安全。加固處理措施如下：()蝶? 段頂拱及右邊墻系統(tǒng)支護后，再掛設(shè)中 鋼筋網(wǎng)噴 混凝土厚進行封閉。()噴混凝土后，蝶? 段頂拱及右邊墻( 高程以上)按間排距進行梅花型鉆設(shè)徑向注漿孔，進行回填兼固結(jié)灌漿，使圍巖較破碎部位巖體能夠膠結(jié)為一整體，同時也對空腔部位巖體進行了回填和填充，增強巖體的自身穩(wěn)定能力。灌漿孔孔徑Q,孔深 ，灌漿壓力控制在 左右，水灰比? 53結(jié)語古學水電站蝶閥室長高比較小