呼和浩特抽水蓄能电站岩壁吊车梁开挖及支护技术研究.doc

呼和浩特抽水蓄能电站岩壁吊车梁开挖及支护技术研究摘要，岩壁吊车梁是水电站地下发电厂房的主要结构之一，其开挖施工质量的好坏直接影响后期桥机的安全运行。呼和浩特抽水蓄能电站地下厂房岩壁吊车梁开挖在借鉴类似工程施工经验的基础上，通过现场爆破试验研究和施工过程中不断总结经验，针对不同地质条件不断调整和优化爆破参数，并采取行之有效的控制爆破技术，取得了良好的开挖效果。锚杆施工采用“先注浆后插杆”的施工工艺，在不断总结和优化施工工艺的基础上，通过加大过程控制管理，有效保证了锚杆施工质量，为今后类似工程施工具有一定参考意义。主题词：呼和浩特；抽水蓄能电站；岩壁吊车梁；开挖及支护技术；研究 一、概述呼和浩特抽水蓄能电站位于内蒙古自治区呼和浩特市东北部的大青山区，距离呼和浩特市中心约20km。电站总装机容量1200MW，装机4台，单机容量300MW。电站建成后接入蒙西电网，在电网中担任调峰、填谷、调频、调相、以及事故备用任务。 地下厂房系统由主副厂房、安装场、母线洞、主变洞（含主变副厂房）、主变运输洞、排水廊道、出线洞及出线场、排风洞及排风竖井、通风洞、交通洞、地面副厂房和地面油库等建筑物组成。主、副厂房和安装场呈一字形布置，开挖尺寸为152.0m23.5m50.0m（长宽高），机组间距22.0m，安装高程1280.00m。地下厂房岩壁吊车梁位于厂房第二层开挖区，岩壁吊车梁岩台开挖高程为EL1304.52EL1303.02m，高1.5m，施工桩号为厂左0+113.0厂右0+15.0，长128m。二、地质条件地下厂房布置于 f33和f54两条断层之间的岩体内，厂房区的岩性主要为斜长角闪岩和片麻状黑云母花岗岩，局部夹有花岗伟晶岩和小型蚀变带。上游和下游侧有两条规模较大的断层f54、f33切过，地下厂房位于其间的岩体中，主要地下洞室避开了f33、f54断层的影响。厂房区围岩类别以类为主，局部断层破碎带处为类。厂房轴线探洞PD912中类围岩占67%，类围岩占23%，类围岩占10%；厂房横轴线探洞PD912-1中类围岩占56%，类围岩占44%。三、施工特点、难点1、岩壁吊车梁开挖岩台水平宽度窄仅0.75m，开挖轮廓复杂，施工质量要求高；2、岩壁吊车梁开挖精度要求较高，不允许有欠挖现象存在，尽量减少超挖，除因特殊地质原因引起的超挖外，局部超挖控制在1820cm，斜台与垂直面的夹角大于设计角度的偏差控制在2以内。3、相邻两孔间的岩面完整，孔壁不得有明显的爆破裂隙。4、壁座下拐点不允许超挖，控制下拐点边墙的超挖，确保岩壁吊车梁壁座准确成型。5、壁座上拐点边墙、斜台和下拐点边墙三面炮孔三线合一，最大偏差不超过2cm。6、岩壁吊车梁锚杆孔位正确与否直接关系到锚杆受力条件是否符合设计要求及岩壁吊车梁内部应力是否均衡，钻孔各项参数精度要求较高。 7、岩壁吊车梁上倾锚杆设计角度27，采用先注浆后插杆的施工工艺，要达到90%以上注浆饱满度，施工工艺过程控制难度较大。四、施工程序为保证岩壁吊车梁开挖质量，岩壁吊车梁的开挖采用了多重缓冲、多重光爆控制爆破技术，分层分块进行剥离。为满足号孔钻孔需要，中部区拉槽至EL1301后，首先对区进行开挖，区分两部分剥离，区开挖完成后，开挖区，区也分两部分进行开挖，最后开挖岩台部分区。在进行逐区、逐块开挖的同时，测量全程跟踪控制开挖高程及开挖范围。岩壁吊车梁具体施工程序如下：施工程序框图区拉槽至EL1301造号孔开挖1区造、号孔开挖2，做好号孔保护造、号孔开挖1，区做好号孔保护号孔装药开挖2块造号孔，、号孔同时起爆，开挖岩台，即区锚杆施工块开挖分层分块图六、施工方法 1、开挖方法厂房第二层中部拉槽区采用D7液压钻钻孔，先锋槽和保护层交界面施工预裂爆破；岩壁保护层、区剥离采用手风钻钻孔，微差光面爆破。（1）样架制作、安装 样架由骨架钢管和导向管组成，钢管骨架采用DN100（d=1mm）钢管作为制作材料，导向管采用2,5寸钢管加工，导向管每根长50cm，间距30cm。每榀样架长6m，其强度、刚度和稳定性均满足施工。 样架骨架由两根平行的DN100钢管组成，钢管间距为1m，样架制作在现场进行。骨架在找平地面上固定以后，进行导向钢管位置放线，放线完成后，逐管进行焊接，焊接过程中避免应力集中导致样架变形。样架制作完成后，由人工抬至工作面，利用事先在边墙上搭设的插筋进行固定，插筋规格22，间距3m，L=2m（入岩1m）。样架固定过程中，测量和技术人员全程跟踪，保证样架安装精度满足要求。（2）钻孔过程控制、和号光爆孔采用样架和导向钢管控制孔向，钻孔前，一个人把钻，一个人用手将钻头紧贴导向钢管。钻杆为标准长度，孔深由样架设置统一高程线控制。开孔20cm对孔位、孔向进行第一次检查复核，开孔50cm对孔位、孔向进行第二次检查复核，开孔100cm对孔位、孔向进行第三次检查复核，及时纠正钻孔偏差，钻孔过程三检员旁站监督，并做好每孔的钻孔记录。钻孔验收主要检查孔深、孔向和孔距三项指标，按照“三检”制对每个孔进行检查，填写岩锚梁光爆孔终孔检查记录表和钻孔质量检查表。如果钻孔超深，超深部分采用锚固剂封堵，如果孔位、孔向超标，采用水泥砂浆封孔后重新造孔。钻孔质量检查验收合格，由监理签发终孔证后方可装药。（3）爆破设计爆破参数表孔号钻孔参数装药参数孔径(mm)实际孔深(cm)孔距(cm)药径(mm)线装药密度(g/m)422004532200g42423103032129421763032104421703032115辅助孔42号孔典型装药结构2、锚杆施工2.1锚杆施工方法岩壁吊车梁锚杆施工是岩壁吊车梁安全运行的关键所在，施工过程中采取多种方法严格控制锚杆的钻孔角度、孔位和灌浆密实度，确保锚杆施工质量。岩壁吊车梁锚杆有A、B、C三种形式的锚杆，A锚杆上倾25、20，32750，L9.7m入岩8m；B锚杆281500，L8.1m入岩7m；C锚杆，下倾35，28750，L7.1m入岩6m；。岩壁吊车梁锚杆布置图岩台开挖成型验收合格后，进行锚杆孔位放点。锚杆孔在实际开挖轮廓线上的位置，现场逐点放出，并做好标记。在钻孔时，用一个加工的刻度板固定在液压钻机滑架尾端，准确控制锚杆孔倾角。钻好的锚杆孔进行细致检查、冲洗、记录后，进行锚杆安装施工。锚杆安装为先注浆后插锚杆方式，砂浆按设计要求精确配置，用锚杆注浆机注浆。先将注浆管插入孔底，然后抽离孔底5cm开始注浆。当操作手感到注浆管有往外推的作用时，则向外慢慢抽管，并多次往回送一点，注到孔口漫溢而不留一段空口。上倾锚杆孔注满砂浆后，立即采用纱布或纸箱进行封堵，砂浆在孔内搁置45分钟后吊车配合人工将锚杆插入孔内，孔口用铁楔封紧，防止在砂浆终凝前锚杆松动。2.2锚杆质量控制（1）锚杆孔水平钻孔必须垂直岩面，斜孔采用制作的角度板进行控制。锚杆孔深度不得小于设计孔深，安装时采用拉线的方式控制外露长度。（2）注浆管直径不宜过小，不得小于锚杆直径，必须插到孔底，注浆员必须一直往里推着注浆管，保证砂浆注满后反推注浆管出来。严禁人工拔管，砂浆必须注满至孔口，锚杆安装前上斜孔必须采用纱布堵住孔口。严格控制砂浆配合比及稠度。（3）下倾锚杆孔钻孔时孔深超深20cm，以避免孔底残留有高压风、水冲洗不出来岩粉造成孔深不足；锚杆安装时采取在1015m一段拉线的方式保证锚杆外端齐整。（4）锚杆安装完后上斜锚杆孔口必须采用铁楔子封紧，砂浆终凝前不得碰动锚杆。（5）每安装完一根锚杆后就必须立即人工用水管将岩壁梁台范围内岩壁上的砂浆冲洗干净。（6）造孔前对孔位进行编号，填写钻孔责任分区表，将每孔的钻孔质量落实到个人。开孔20cm对孔位、孔向进行第一次检查复核，开孔50cm对孔位、孔向进行第二次检查复核，开孔100cm对孔位、孔向进行第三次检查复核，及时纠正钻孔偏差，钻孔过程三检员旁站监督，并做好每孔的钻孔记录。七、施工质量评价1、开挖质量评价岩壁吊车梁开挖平均半孔率达98%，开挖面平整度05，壁座残孔孔壁无爆破裂隙，下拐点超挖15cm，、和号炮孔钻孔偏差在允许范围内，基本上在一条直线上。半孔率统计表部位桩号炮孔号个数半孔率备注上游岩壁吊车梁厂左0+113厂右0+15、427/427100除地质缺陷段下游岩壁吊车梁厂左0+100厂右0+15、384/384100除地质缺陷段上下游边墙厂左0+113厂右0+151622100除地质缺陷段2、锚杆施工质量评价 按照规范要求对岩壁吊车梁锚杆进行无损检测，检测率为100%，检测结果如下：（1）检测锚杆中有1057根锚杆检测波形清晰、规则，底部无明显反射，锚固质量等级为，占锚杆检测总数的92.48%（2）检测锚杆中有86根锚杆局部存在砂浆灌注不密实情况，其锚固质量等级为，占锚杆检测总数的7.52%。 检测结果表明：类锚杆占总数的92.56%；类锚杆占7.52%，无不合格锚杆，岩壁吊车梁锚杆施工质量总体良好，实测锚杆长度与设计长度基