岩锚梁施组设计本科毕业设计.docx

毕业设计说明书学 院 建筑工程学院 专 业 工程管理(建二学位) 年 级 2013级 姓 名 徐习帅 指导教师 李明超 2015 年 6 月 10 日毕业设计任务书题目：赞比亚卡里巴水电站扩机厂房岩锚梁施工组织设计学生姓名 徐习帅 学院名称 建筑工程学院 专 业 工程管理(建二学位) 学 号 3013205372 指导教师 李明超 职 称 教 授 一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。）卡里巴水电站位于非洲赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比西河中游的卡里巴峡谷内，位于赞比西河和喀辅埃河交汇处上游40km，距首都卢萨卡192km的南方省Siavonga 地区。水电站大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高128m，坝顶长617m，顶宽13m，最大底宽24m，长高比接近5，最大宽高比为0.1875。坝址区系由前寒武纪岩石组成。整个河床、左岸及右岸下部三分之二高度以下均为变质黑云母片麻岩，表面有灰色与白色相间条纹，叶理呈现折曲。河床中岩石露头质地坚硬，有细裂隙，两岸岩石侵蚀深度达4.56m，易受风化。右岸上部为坚硬的褐色石英岩，裂隙发育，夹有风化的黑云母片麻岩侵入体，伟晶花岗岩呈脉状出现。片麻岩中几乎全是黑云母透镜体，由于分布不广，对地下工程不致有重大影响。卡里巴扩机项目为EPC项目，承包方负责工程设计、设备采购、施工建设，直到工程建成运行并整体交付给业主方。工程项目包括218万千瓦水电设备、附属设备和变电站的设计、建造、供应、运输和试验及维修等，现已于2014年初投入运行。从引水系统到发电厂房再到尾水系统，然后还有输变电系统，内容齐全，规模较大如同再建一个新的发电厂。扩建工程总体平面布置如图1所示，三维模型如图2所示。图1 卡里巴北岸扩机项目总体平面布置图图2 卡里巴扩机项目地下厂房三维模型在卡里巴扩机工程项目施工过程中，往往需要面对以下关键问题：如何针对不同部位选择合理的开挖方式；如何保证地下洞室的安全稳定；如何能尽可能多的增加工作面以加快施工进度而不至于相互干扰；扩建厂房如何在不影响仅40米之外的老厂房运行的情况下施工等。因此，优化施工工序和施工工艺此时显得格外重要，本设计结合卡里巴水电站扩机项目厂房岩锚梁施工开展施工组织设计，主要设计内容为施工机械配套方案、支护方式和岩锚梁施工工艺。二、参考文献1 DL/T5198-2004. 水利水电工程岩壁梁施工规程S. 2004.2 DL/T 5099-1999. 水工建筑物地下开挖工程施工技术规范S. 1999.3 SL303-2004. 水利水电工程施工组织设计规范S. 2004.4 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院. 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程详细设计报告（工程地质）R. 2008.5 中国水电顾问集团西北勘测设计院. 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁施工级承载试验技术要求R. 2010.6 水利水电力部水利水电建设总局. 水利水电工程施工组织设计手册-第2卷：施工技术M. 北京：中国水利水电出版社，2003.7 杨述仁，周文铎. 地下水电站厂房设计M. 北京: 中国水利水电出版社，1998.8 李洪涛. 大型地下厂房施工程序及开挖方法研究D. 武汉：武汉大学，2004.9 唐柏林. 糯扎渡水电站地下厂房洞室群施工顺序研究D. 成都：四川大学，2006.10 马洪琪，周宇，和孙文，等. 中国水利水电地下工程施工M. 北京：中国水利水电出版社，2011.11 党林才，侯靖，吴世勇，等. 中国水电地下工程建设与关键技术M. 北京：中国水利水电出版社，2012.12 张黔，李宝成，李建英. 江口电站地下厂房岩壁吊车梁台座开挖施工技术J. 四川水力发电，2003，22（1）：36-42.13 陈雷，逄立辉，贾志刚，等. 地下厂房岩锚吊车梁锚杆设计探析J. 东北水利水电，2011，01：9-10,18.14 Chen Ming, Lu Wenbo, Yi Changping. Blasting vibration criterion for a rock-anchored beam in an underground powerhouse J. In Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research 2007 22(1):69-79.15 Barla G., Fava A.R., Peri G. Design and Construction of the Venaus Powerhouse Cavern in Calcschists. Geomechanics and Tunnelling, 2008, 1(5): 399406.三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）1、研究内容： 确定厂房岩锚梁开挖施工程序，合理布置开挖分层、采用不同的施工机械配套方案，确保岩锚梁开挖的质量满足设计要求； 选择合理的支护方式，确定注浆锚杆的技术参数； 设计合理的模板支撑方案和钢筋安装顺序，结合实际确定岩锚梁混凝土施工的组织设计。2、要求： 英文文献翻译1篇； 设计论文1篇（不少于3万字）； 三号CAD工程图纸2张。指导教师（签字）年 月 日审题小组组长（签字）年 月 日天津大学本科生毕业论文开题报告课题名称赞比亚卡里巴水电站扩机项目厂房岩锚梁施工技术研究学院名称建筑工程学院专业名称工程管理（建二学位）学生姓名徐习帅指导教师李明超1. 课题背景和意义卡里巴北岸水电站工程位于赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比西河上，喀辅埃河与赞比西河交汇处上游40公里处，距赞比亚首都卢萨卡192公里。卡里巴水库的水资源由赞比亚和津巴布韦两国共享。卡里巴北岸水电站由一个128米高的混凝土双曲拱坝、进水口、引水洞、地下厂房、尾水洞、地面主变压器和开关站构成。卡里巴北岸水电站扩机工程是对原有水电站的发电进水口和尾水出口、引水洞和尾水洞、地下厂房及开关站等进行扩建。卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房的开挖尺寸为51.9m25.8m51m（长宽高），右侧和原有厂房相接，左侧、上下游侧分别布置了配电盘室、母线室和中央控制室。岩锚吊车梁布置在厂房上下游侧，单侧长37.2m,其岩台的底部高程为EL388.7m，顶部高程为EL390.43m，岩台和垂直面的夹角为30，水平面投影宽度为100m。厂房岩石的岩性主要为黑云母片麻岩，局部有混合岩和长石石英岩，岩石坚硬，没有大的断裂面切割。岩锚梁是利用一定数量的深孔锚杆和岩壁台座把混凝土梁固定在岩石上，由锚杆和钢筋混凝土联合构成壁式受力结构。然后混凝土梁体承受全部荷载及梁体自重通过锚杆和岩壁台座传递到岩体内，充分利用围岩的承载能力。所以首先对岩壁台座的开挖质量要求极为严格，开挖既要打到设计要求还不能破坏岩体的自稳能力；其次对受力锚杆也提出了很高的要求，装入的角度、深度以及注浆量都要有严格的控制，也就是要求更高的钻孔成孔的质量控制；再次混凝土的质量控制也直接影响了岩锚梁的成败，钢筋摸板混凝土每道工序的执行都有很高的控制要求，否则混凝土不足以承受巨大的荷载或者无法有效的把荷载传递到岩体中去。岩壁吊车梁在地下厂房工程建设中已被广泛采用,但目前水电行业尚无规范明确其设计方法。因此，对岩锚梁施工的开挖、支护、混凝土衬砌每一步都至关重要，对岩锚梁的研究也就显得很有必要。2. 国内外研究现状 20世纪70年代挪威开始在地下厂房建设中采用岩锚梁设计与施工技术，由于其大量的成功运用,为减少工程建设投资,充分利用地下围岩的承载能力,被各国在地下工程建设中广泛采用。岩锚梁主要应用于大型水利枢纽工程地下厂房中机电设备的安装、维修等。它与岩台梁及其他结构梁相比，能缩窄地下厂房的跨度，减少工程量，降低工程造价，增加洞室的稳定。开挖到相应部位即可施工岩锚梁，无需等整个洞室全部开挖完成后再施作，岩锚梁的提前施工又为下一步的施工创造了十分有利的条件，经济效益极为显著。在我国，岩壁吊车梁在地下厂房工程建设中正处于起步和推广阶段，像小浪底、拉西瓦等水电站都有采用这种新型结构，其施工技术正在逐步完善。3. 研究目标 紧密联系工作实际，对比类似工程项目的施工工艺，研究合理的施工方案与快速施工的方法，以期达到保证质量加快工期的目的。总结岩锚梁施工的一般性做法，形成一套合理有效的施工组织方案。4. 研究内容（1）确立厂房岩锚梁开挖施工程序，合理布置开挖分层、采用不同的施工机械配套方案，确保岩锚梁开挖的质量满足设计要求。（2）选择合理的支护方式，确定注浆锚杆的技术参数。（3）设计合理的模板支撑方案和钢筋安装顺序，结合实际确定岩锚梁混凝土施工的组织设计。5. 进度安排 2014.12.8前：选题、收集相关资料； 2014.12.8至2015.3.6：撰写开题报告与开题，收集资料，开展研究，形成写作提纲； 2015.3.6至2015.5.15：深入研究，形成论文初稿； 2015.5.15至2015.6.15：老师指导论文修改，定稿，打印，准备答辩。6. 参考文献1 DL/T5198-2004. 水利水电工程岩壁梁施工规程S. 2004.2 DL/T 5099-1999. 水工建筑物地下开挖工程施工技术规范S. 1999.3 SL303-2004. 水利水电工程施工组织设计规范S. 2004.4 DL/T 5397-2007. 水电工程施工组织设计规范S. 2007.5 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院. 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程详细设计报告（工程地质）R. 2008.6 中国水电顾问集团西北勘测设计院. 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁施工级承载试验技术要求R. 2010.7 水利水电力部水利水电建设总局. 水利水电工程施工组织设计手册-第2卷：施工技术M. 北京：中国水利水电出版社，2003.8 杨述仁，周文铎. 地下水电站厂房设计M. 北京: 中国水利水电出版社，1998.9 李洪涛. 大型地下厂房施工程序及开挖方法研究D. 武汉：武汉大学，2004.10 唐柏林. 糯扎渡水电站地下厂房洞室群施工顺序研究D. 成都：四川大学，2006.11 马洪琪，周宇，和孙文，等. 中国水利水电地下工程施工M. 北京：中国水利水电出版社，2011.12 党林才，侯靖，吴世勇，等. 中国水电地下工程建设与关键技术M. 北京：中国水利水电出版社，2012.13 Barla G., Fava A.R., Peri G. Design and Construction of the Venaus Powerhouse Cavern in CalcschistsJ. Geomechanics and Tunnelling, 2008, 1(5): 399406.14 张黔，李宝成，李建英. 江口电站地下厂房岩壁吊车梁台座开挖施工技术J. 四川水力发电，2003，22（1）：36-42.15 Chen Ming, Lu Wenbo, Yi Changping. Blasting vibration criterion for a rock-anchored beam in an underground powerhouse J. In Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research 2007, 22(1):69-79.16 陈雷，逄立辉，贾志刚，等. 地下厂房岩锚吊车梁锚杆设计探析J. 东北水利水电，2011，01：9-10,18.17 袁光裕，胡志根，钟登华，等. 水利工程施工M. 北京: 中国水利水电出版社，2009.18 Borsetto, M. Giuseppetti, G.Martinetti, S.Ribacchi, R.Silvestri, T. Design and construction of the Timpagrande powerhouseJ. Rock Mechanics & Rock Engineering; 1983, 16(2): 85-115选题是否合适： 是 否 课题能否实现： 能 不能 指导教师（签字）年 月 日选题是否合适： 是 否 课题能否实现： 能 不能 审题小组组长（签字）年 月 日摘 要岩锚梁施工是一项复杂且重要的工作，如何实现科学的施工组织、合理的资源配置和进度安排，进行施工方案优化，是工程人员关心的问题。结合卡里巴水电站扩机项目厂房岩锚梁施工开展施工组织设计，本设计主要内容为施工机械配套方案、支护方式和岩锚梁施工工艺，具体工作如下：（1）依据组织设计资料，综合考虑各种因素的影响，通过现场的多次试验确定了基本施工方案和多种对比方案及其相关的参数。（2）根据现场实际地质条件，确定合理的岩台开挖技术方案，以保证对现有厂房机组的扰动在可控范围内。（3）通过现场多次试验，确定长锚杆施工方案，进而比较并择优确定合理的灌浆方案。（4）根据施工现场情况，确定合理的钢筋模板安装顺序和加固方案，进一步选择合理的混凝土浇筑和养护方案。关键词：卡里巴扩机项目；岩壁吊车梁；岩台开挖；岩体支护措施；混凝土浇筑ABSTRACTThe construction of rock anchored beam is a very complex and important work. What arouses our engineers great attention is how to realize a scientific organization of the construction, a reasonable allocation of resources and scheduling, and how to achieve optimization for construction project. This design is carried out based on the rock anchored beam construction of the Kariba North Bank Extension PowerStation, and it mainly describes the construction machinery matching scheme, rock mass support measures and construction technology of the rock anchored beam, specifically as follows:(1) Determine the basic construction plans and a variety of comparative program and its associated parameters, by a comprehensive analysis of the site basic information and many other factors.(2) Determine a reasonable Rock Bench Excavation Technology program to ensure disturbance to the existing generator units within control, according to the actual geological conditions.(3) Determine the long bolt construction program, compare and preferred to determine a reasonable grouting program, through several site tests. (4) According to the construction site conditions, determine a reasonable installation sequence and reinforcement program of the reinforcing steel bar and formwork, further choose the right concrete pouring and conservation programs.Key words: Kariba North Bank Extension Project; Rock anchored beam; Rock mass supporting measures; Concrete pouring目 录 第一章 绪论11.1 研究背景及意义11.2 工程概况及岩锚梁研究现状11.3 主要研究内容3第二章 卡里巴地下厂房岩锚梁岩台开挖技术42.1 开挖施工方案选择42.3 爆破设计及施工52.4 开挖后期处理72.5 质量控制82.6 爆破监测8第三章 岩锚吊车梁锚杆施工方案设计93.1 钻孔工作平台搭设93.2 锚杆造孔93.3 锚杆造孔注意事项113.4 锚杆注浆与安装113.5 锚杆拉拔试验监测12第四章 监测仪器134.1 监测项目134.2 仪器埋设及施工技术要求13第五章 岩锚梁混凝土施工155.1 主要工程量155.2 岩锚梁混凝土施工顺序155.3 混凝土模板及支撑方案165.4 钢筋施工165.5 混凝土的拌制175.6 混凝土水平运输195.7 混凝土的入仓195.8 混凝土分仓、分层和铺筑方法205.9 混凝土养护与拆模20第六章 岩锚梁的成型保护226.1 覆盖防护226.2 混凝土PPV控制226.3 爆破控制226.4 选择合理的起爆时差246.5 爆破飞石的控制24第七章 结束语26参考文献27附 录28外文资料中文译文致 谢 2天津大学2015届本科生毕业设计第一章 绪论1.1 研究背景及意义在大型水利工程建设中，厂房往往是影响整个工程进度的关键，也就是说厂房施工处于施工计划的关键线路上。厂房的施工包括开挖支护浇筑等土建工作，还包括水轮机层以及发电机层等大型部件的吊装维护试运行等。对于大型部件比如发电机定子以及转子等的吊装通常我们会采用桥机吊装的方式进行，那么桥机的轨道梁的施工也就直接影响了一个厂房后续工作。吊车梁的形式有很多种，有从发电机层设混凝土立柱直接现浇至桥机轨道高程的一般岩台梁，也有本文所研究的岩壁吊车梁（下称“岩锚梁”）。岩锚梁是一项从挪威引进的技术，涵盖了开挖爆破和混凝土浇筑等方面的各种工艺，技术运用程度高，施工难度大。目前该技术在我国正在逐步完善并且已经被广泛运用于各个水利工程建设中，比如国内知名的溪洛渡水电站、官地水电站、瀑布沟水电站以及小浪底水电站等。作者参与的赞比亚卡里巴北岸扩机项目也是采用这种工艺，并于2014年底投入运行，目前状况良好。岩锚梁的核心理念就是利用特殊形式的锚杆将梁体与岩体紧密结合起来，并利用岩体的自身承载能力以抵消梁体所承受的荷载并实现稳定。不同于传统的岩台梁和其他结构的梁体的是，它能够减小厂房洞室的跨度从而减少工程量。地下厂房开挖到一定高度以后即可进行岩锚梁施工，而不是等整个洞室全部开挖完成后再施作，这样就可以为下一步的施工创造了十分有利的条件争取了更多的时间，整个主厂房的施工工期就得以缩短，直接产生显著的经济效益。1.2 工程概况及岩锚梁研究现状卡里巴北岸扩机工程位于赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比西河上，在赞比亚首都卢萨卡以南197公里赞、津边境卡里巴峡谷内。卡里巴水库的水资源由赞比亚和津巴布韦两国共享，按水域面积排名为世界第四大水库，按库容排名则是世界第一大水库。卡里巴北岸水电站主要结构物有128米高的混凝土双曲拱坝、进水口、引水洞、地下厂房、尾水洞、地面主变压器和开关站等。卡里巴北岸水电站扩机工程是在原有水电站的基础上扩建两台180MW的发电机组并扩建相应的引水洞、厂房、尾水洞及进出水口。扩建厂房的尺寸为51.9m*27.8m*56.4m（长*宽*高），岩锚梁岩台开挖宽度为1m，岩台斜面高程在EL388.7EL390.43，长度2m，与垂直方向夹角为30度，岩锚梁砼顶部高程为EL391.85， 在厂房上下游中间位置分别布置有母线室和控制室，将岩锚梁分为四段，岩锚梁顶部与洞室混凝土顶部高程相同。图1-1 赞比亚卡里巴地下厂房开挖断面图图1-2 厂房岩锚梁锚杆布置图我国对于岩锚梁的施工正处于完善推广阶段，对此也逐步形成了自己的一整套较为成熟的技术规范14，这对于类似工程的设计和施工也起到了很好的指导作用。随着我国对于水利等基础建设的力度逐渐加大，岩锚梁技术成功运用于一大批水电站，为类似工程积累了大量的宝贵经验。参与建设的各个单位诸如中国水电顾问集团西北勘测设计研究院、水利水电力部水利水电建设总局等积极对施工经验进行总结和研究，并取得了相关的研究成果57。而施工参建人员对岩锚梁施工的研究成果也是贯穿岩锚梁施工的整个过程，包括地下厂房的设计8、地下厂房施工顺序913、岩锚梁的开挖技术1415、锚杆设计16、混凝土施工等1718。综观国内外岩锚梁的施工研究现状，岩锚梁使得厂房的施工程序多样化，能缩短厂房的关键线路，提高现场资源的使用效率，对施工方案的设计和优化有很大的帮助，因此岩锚梁在地下厂房中的运用是一个趋势，是会在未来水利建设中经常使用的一项工艺。1.3 主要研究内容岩锚梁施工是一项综合性技术，内容涉及土建施工的各项工作。从开挖爆破到梁体的系统支护，从锚杆施工到混凝土浇筑，再到混凝土成型保护等。根据现场情况确定开挖爆破方案，针对岩石地质条件并经过多次现场试验确定锚杆安装及注浆参数，结合实际确定合理的岩锚梁混凝土施工方案，并根据后续的开挖特点研究确定可行的混凝土养护及外观保护方案。本文共分为七个章节，主要内容如下：第一章为绪论，主要是综述相关研究背景、意义、工程的概况和目前研究现状等，指出本文的主要研究内容；第二章主要讲地下厂房岩锚吊车梁基础开挖技术,针对岩台的较高的质量要求提出切实可行的开挖方案；第三章讲岩锚吊车梁锚固施工，从锚杆的造孔到安装注浆，这直接关系到梁体成型后的承重能力；第四章是岩锚梁浇筑前需要安装埋设的监测仪器及施工技术要求；第五章叙述混凝土浇筑施工；第六章讲混凝土的成型外观保护；第七章为结束语，综述了本文的主要研究成果，同时也提出了一些不足之处，有待进一步地研究。第二章 卡里巴地下厂房岩锚梁岩台开挖技术2.1 开挖施工方案选择在确定岩锚梁开挖施工方案前，应先结合地下厂房的开挖措施的特点，合理安排施工程序，确保厂房洞室群的整体稳定，此时合理的开挖分层显得尤为重要：既要考虑现场施工设备的性能和能力及其他工作面的干扰，又有确保岩锚梁岩台的最终成型质量。这样不仅能够加快地下厂房的整体施工进度，又可以确保岩锚梁施工不受其它因素约束。作为一个水电站项目，地下厂房施工一直是施工进度计划上的关键线路，而岩锚吊车梁施工又是厂房前期工作的重中之重，因为只有岩锚梁的混凝土强度达到设计要求后，才能进行后续的开挖。而一个岩锚吊车梁的施工成功与否，首先需要考虑的就是岩台的开挖。根据施工技术规范，岩锚梁岩台开挖不允许欠挖，超挖量应小于10cm，残孔率应不小于90%，开挖后的岩台斜面角度偏差小于1。这就要求开挖的精确性，所以岩锚吊车梁的施工前应采用主爆区预裂后预留保护层的方法分层开挖，然后岩台采用人工钻孔的方式进行。厂房中间的拉槽爆破可采用液压D7钻机垂直钻孔、台阶爆破方式。而岩台顶部的水平保护层、岩台的上下直墙和斜面开挖钻孔方法、保护层厚度和爆破参数等都应通过现场多次试验后分析确定。岩锚吊车梁保护层开挖必须采用光面爆破技术，采取密集钻孔、隔孔装药、多周期、短进尺的方式，严格控制每个循环的起爆药量以使得爆破引起的围岩松动及超欠挖满足设计要求。为减少厂房下层开挖对岩锚梁振动的影响，在梁体混凝土浇筑前，应提前对下层边墙进行预裂爆破。2.2 开挖施工步骤卡里巴北岸扩机地下厂房开挖可以按高程分为四层，大致分为岩锚梁以上（EL392以上）、岩锚梁施工区域（EL392EL382）、发电机层（EL382371）及发电机层以下（EL371以下）四层。结合现场施工需要，主爆区施工也需要根据高程分为四层进行，即：第一层：EL.392 EL.389.5；第二层：EL.389.5EL.387；第三层：EL.387 EL.384.5；第四层：EL.384.5 EL.382。岩锚梁开挖施工的大致顺序为：第一步：主爆区先行预裂后利用D7液压钻机进行分层梯段爆破，上下游预留厚度为3米的保护层。考虑到爆破时不能够影响原有厂房的正常运行，爆破采用的最大单响药量必须进行控制。主爆区的第一、二层爆破与出渣应该循环连续进行，同时系统锚杆及监控仪器等安装需要及时跟进。第二步：接上一步之后，对EL387以上的保护层（区）进行人工钻爆，同时清理石渣。第三步：如上述第一第二步，先对EL384.5EL387之间的主爆区进行D7液压钻机钻爆出渣以后对该区间的保护层（区）进行钻爆，清运EL384.5以上的全部渣体，并用反铲平整场地。第四步：在平整后的场地上搭设施工样架，测量控制钻孔孔位及角度，对岩台三角体保护层（区）进行开挖钻爆，清理石渣。第五步：在第四层EL382EL384.5之间的主爆区钻爆出渣后，对上下游的保护层（区）人工开挖并清除EL382以上的全部渣体。随后对场地进行平整，为后续的岩锚梁锚杆钻孔安装及混凝土施工搭设施工平台提供条件。厂房岩锚吊车梁开挖顺序见图2-1：图2-1 厂房岩锚梁岩台开挖顺序图2.3 爆破设计及施工2.3.1 钻孔设备及钻孔孔径的选择针对上述的施工方案，本设计的开挖分为两种：一种是主爆区的拉槽爆破，另一种是保护层的人工剥离。因此采用的钻具拟采用钻杆直径为76毫米阿特拉斯D7液压钻机进行拉槽爆破，而上下游的保护层和岩锚梁岩台斜面则采用钻杆直径为42毫米手持风动钻机。2.3.2 爆破设计及施工（一）拉槽施工（EL.392 EL.382）根据现场详细工程地质报告及相关技术规范，主爆区的爆破作业先进行预裂爆破然后进行台阶式钻爆。预裂孔应严格按照爆破试验确定的参数沿预留的保护层边线钻孔后装药。（预裂孔孔距为80厘米，孔深10米。装药的平均线装密度取500g/m，最大单响药量为5千克，采用直径为32毫米药卷。间歇不耦合形式填充装药，单孔单响，孔间采用25毫秒的继爆管连接。）预裂爆破完成后，进行主爆区的台阶式开挖，主爆孔采用间排距为1.8m1.8m，孔深为单根钻杆（即2.8米）。由于业主提出在距离扩建厂房的爆破点最近的机组附近振动幅度不能超过1厘米，经过多次的试验后确定，主爆区的最大单响药量为7.5千克，装药结构为单孔单响的连续不耦合形式，孔间采用25毫秒与40毫秒的两种继爆管连接。（二）区、区和区施工根据施工设计的分层，保护层开挖的孔深分别为5米和2.5米。光面爆破孔间距为50厘米，采用直径为18厘米的药卷连续不耦合装药，线装药密度取250g/m，利用10g/m的导爆索连接。主爆区的空间距取1m1m，单位耗药量取0.6kg/m，采用直径为32厘米的药卷连续不耦合装药，孔间用40毫秒的继爆管连接。同样，为了控制爆破振动速度，爆破最大单响药量不超过7.5千克。（三） 区施工对岩台三角区的保护层的开挖，上下游垂直面的光爆孔在钻孔完成后及时封口保护。斜面光爆孔造孔需要搭设样架，同时测量跟进以保证准确性。手风钻沿样架钻孔，每个光爆孔都采用导向管进行施工，并且为了保证钻杆的居中，在每个导向管的上口处都加了对中夹片。岩锚梁区施工顺序：EL392以上边墙欠挖处理区和区垂直光爆孔凿孔区和区开挖地质素描及基岩面验收EL392以上边墙系统锚杆及喷混凝土支护EL388.7（岩台下拐点）以下锁口锚杆及角钢防护施工EL388.7以下边墙系统锚杆及喷混凝土支护区斜面光爆孔钻孔样架搭设区斜面光爆孔钻孔区装药爆破。表2-1 岩锚梁岩台区爆破参数表爆破孔类型孔径mm孔深m孔间距m平均线装药密度g/m单孔装药量g垂直光爆孔斜面光爆孔42421.5720.50.3200135300270根据现场爆破试验和类似工程的相关参数，区内垂直光爆孔采用直径为18mm的药卷，连续不耦合装药，用10g/m导爆索连接；斜面光爆孔内采用直径为32mm的药卷，装药结构为10g/m导爆索连接、间歇不耦合装药，封堵长度20cm。在斜光面孔装药时，由于现场没有竹片，采用8#铁丝代替，将药卷和导爆索用胶带绑扎在8#铁丝上缓慢的推入孔内，孔口封堵采用浸泡湿润后的废纸片。爆破最大单响药量为7.5Kg，采用25ms的继爆管延时。爆破网络图及装药结构见图2-2。图2-2 区典型爆破网络及装药结构图2.4 开挖后期处理岩台开挖完成后，应立即进行的是测量确定是否存在超欠挖。若与施工图所示的开挖尺寸、高程和开挖线等有偏差，应立即进项附加开挖且不允许爆破，也就是说只能手工操作。岩锚吊车梁开挖保护，岩锚吊车梁开挖完成后，为防止应力释放产生层面松弛而导致掉块，对已开挖出来的岩锚梁上下部位的系统支护要及时跟上，特别是EL391.75m、EL391.00m、EL388.70m的三排锚杆在开挖后24小时内实施完毕。在不良地质洞段可采用L=2.0m的25锚杆，间排距1.5m1.5m进行支护或由施工单位、设计根据现场具体情况确定支护方式，且应在5天内完成。岩锚吊车梁部位断层及节理裂隙的处理,对于岩锚吊车梁部位出露的断层及节理裂隙，应由设计单位根据其走向和倾向提出处理意见，在出露位置附近适当增加浅层锁口锚杆，在吊车梁混凝土浇筑前，须将表面断层泥和松动岩块、岩屑清除干净，断层应回填，裂隙应加固处理。2.5 质量控制（1）爆破残孔率：、类围岩不小于90%；类围岩不小于60%。（2）超欠挖：梁体岩壁应严格控制超挖，最大超挖值应小于15cm，不允许出现欠挖现象；在岩锚吊车梁下拐点附近应严格控制超挖，不大于10cm。（3）超挖处理：若岩锚吊车梁及其附近区域超挖值小于15cm，不必进行特殊处理，与梁体混凝土一起浇筑。但当岩锚梁或其附近区域岩体超挖值大于15cm，应及时通知设计单位，设计单位根据开挖情况提出处理措施后进行处理。（4）斜面角度偏差：岩锚吊车梁岩台斜面修整后，应尽量达到设计角度，角度偏差控制在1以内。（5）围岩爆破松动范围控制措施：岩锚吊车梁基础开挖时，应预留一定厚度的保护层，然后使用光面或预裂爆破，并用人工撬除，以确保围岩爆破松动范围在类以上围岩应小于30cm，类围岩应小于40cm，类围岩应小于60cm。2.6 爆破监测由于卡里巴项目是机组扩建项目，业主提出爆破施工作业不能影响原有机组的正常运行，要求在距离爆破点最近的机组旁设置监测点，并要求质点振动速度不能超过1cm/s。我们根据前苏联M.A萨道夫斯基经验关系式作为峰值质点震动速度衰减规律的回归方程： （2-1） 式中：V峰值质点震动速度，cm/s；Q单响最大药量，kg；R爆心距，m；K，回归系数。由上式我们可以爆破点的最大单响药量，由此指导现场施工并实施实时监测，再形成表格后上报业主。附表是厂房爆破时所测得的数据。本工程在岩锚梁岩台开挖过程中，在参考同类工程的爆破经验的前提下，通过施工现场实际的爆破试验取得了比较合理的爆破参数，从而使岩锚梁岩台爆破在安全、快速的情况下进行。实践证明该方案是可行的，岩锚梁锚台开挖完成后，光面孔残孔率可以达到95%以上，残孔无裂纹，实测岩台面平均超挖值为11cm，爆破效果较好，达到了预期结果。第三章 岩锚吊车梁锚杆施工方案设计本设计中岩锚梁的每个截面含4根锚杆，2根受拉锚杆、1根受压锚杆和1根系统锚杆。受拉锚杆采用32，L=9m，入岩7m（入岩1m范围涂抹沥青），间距100cm；受压锚杆采用32，L=6m，入岩4.6m，间距100cm；系统锚杆采用25，L=8m，入岩7.8m，间距200cm。岩锚梁锚杆施工布置图见附图一。3.1 钻孔工作平台搭设考虑到现场施工条件以及现有机械设备,最终确定采用100B型高压风动冲击钻机。工作平台的搭设基本要求首先要符合100B钻机钻孔的条件，其次考虑到后期岩锚梁混凝土浇筑能起到支撑模板的作用。（一）脚手架基础：结合现场钢管（6米）长度和岩锚梁下拐点高程EL388.7,脚手架的基础高程应控制在EL382.7，所以要求厂房目前底板爆破后降低到EL382.7高程。为了避免在钻孔过程中架子管的下移或者倾斜，影响钻孔精确度，应在高程EL382.7架子管底部基础面上铺垫马道板，用以支撑脚手架。（二）脚手架搭设：脚手架是钻机造孔的基础支撑部位，也是后期岩锚梁混凝土浇筑模板支撑部位，要求其搭设要有足够的承重能力及较强的稳定性。脚手架立杆搭设分五排，前三排间距44cm，后两排间距90cm，每层高差75cm，纵横向设立剪刀撑，并利用岩锚梁下拐点以下原有系统锚杆用直径为12毫米的圆钢焊接固定最里排的立杆，以确保脚手架具有较强的稳定性。（三）基础脚手架最顶层需要测量先放出水平高程，然后铺设两道槽钢，间距3米，目的是放置和移动钻机平台。采用调节托撑槽钢，精确调整至控制高程后形成平行于厂房中心线的钻机滑动轨道。3.2 锚杆造孔实际安装后锚杆的孔位和角度直接影响到锚杆能否达到设计要求从而承受各种应力。由于开挖后岩锚梁岩壁不可避免的存在由于各种原因造成的不平整，所以每根锚杆的空口位置都需要计算后测量放线以确保所有的锚杆伸入梁内的相对位置和角度保持不变。因此在实际造孔时，要根据钻机的高度和钻杆的长度，搭设合理的移动台放在由槽钢组成的滑动轨道上，确保钻孔均在一个水平面上，这样更有利于钻孔的连续作业。各锚杆实际孔位必须以锚杆的设计角度和实际超、欠量，按三角函数关系求出每根锚杆在实际开挖轮廓线上的位置（也可采用其他方式确定），施工放样中采用全站仪红外线激光定位技术。视岩面开挖情况经计算调整后确定岩壁梁锚杆的孔位，如图3.1所示：图3-1岩锚梁受拉锚杆超欠挖部位调整计算示意图岩锚吊车梁岩壁理论上不得有欠挖，图3.1中的欠挖区主要指局部少量欠挖而可不予处理的情况，计算后应调整的孔位高程点。（a）欠挖区：A点为设计锚杆孔位，AB为水平欠挖长度。A1点为实际放点位置，是A点高程点垂直下移A1B长度后在在岩面上的位置。 A1B=ABtan （3-1）（b）超挖区：A点为设计锚杆孔位，AB为水平超挖长度。A2点为实际放点位置，是A点高程点垂直上移A2B长度后在岩面上的位置。 A2B=ABtan （3-2）同理，在超挖情况下岩壁梁部位斜面岩台上的锚杆长度也按上述方法确定。 如图3.2所示，A点为设计锚杆孔位，AB为A点水平超挖长度。C点为实际放点位置，是A点在岩面高程点垂直下移CD长度后在岩面上的位置。CD=ABsincos （3-3）图3-2 岩锚梁斜面超挖部位高程点调整示意图3.3 锚杆造孔注意事项锚杆实际入岩深度应达到设计要求，偏差不能小于10mm，如果现场地质条件较差，那么根据实际情况受拉锚杆的入岩长度可以适当加深。在造孔的同时，要随时检查锚杆孔是否顺直，这也是锚杆能否顺利插入孔位的关键。常用的简便做法是用特制的木质直角三角尺挂垂球线来及时检验和纠正。如图3-3所示，根据设计要求调节钻杆角度，使垂球线与直角边重合，此时即为所需角度。图3-3 岩锚梁锚杆角度控制示意图由于三角尺仅为模拟一种特定类型的锚杆角度，因此当需要另一角度的锚杆孔时需要更换相应的三角尺。受拉锚杆垂直、水平向角度偏差均应小于2，受压锚杆垂直、水平向均应小于3，并且不允许两根杆相交的现象，锚杆不能偏出混凝土外。锚杆孔位上下位移偏差不应大于30mm，左右偏差不应大于50mm。确定平台尺寸要本着移动方便、结构稳定等特点。另外，一定要和脚手架及槽钢结构尺寸吻合。钻机的固定在测量放线的前提下确定钻机角度，固定钻机一定要牢靠，避免造孔过程中角度发生变化。钻机孔对准锚杆孔位后固定钻机平台。当一个孔结束后，拆除固定钻机平台的支撑架子管，利用滑轮和槽钢轨道进行移动，确定下一个钻孔孔位。3.4 锚杆注浆与安装本设计中岩锚梁锚杆采用通长粘结型普通水泥砂浆锚杆，关于锚杆的施工方法较多，主要分“先注浆后插锚杆”和“先插锚杆后注浆”两种。在锚杆安装注浆之前，通常我们需要进行根据现场实际情况进行模拟锚杆注浆试验，试验也根据“先注浆”和“后注浆”两种展开。试验大致如下：选取本设计长9米、直径为32毫米的螺纹钢锚杆6根，选用管径为78mm的钢管6根模拟锚杆孔。搭设简易支架使得钢管成25，然后其中3根采用“先注浆后插锚杆”的方式用不同的配合比的M20砂浆，另外3根则采用“先插锚杆后注浆”的方式用不同配合比的M20砂浆注浆。待砂浆达到设计强度后，经无损检测，水泥砂浆配合比为0.4：1：1，砂浆稠度为57cm，采用“先注浆后插锚杆”的锚杆注浆密实度95，满足锚杆注浆密实度95要求;按1m段长横向切开的断面注浆密实饱满，能达到设计要求。通过上述试验决定采用“先注浆后插锚杆”的施工工艺，采用M20水泥砂浆，配合比为0.4：1：1，稠度57cm，施工必须严格按照此执行。锚杆应采用通长钢筋，除端部外，梁体内的任何钢筋不得与锚杆钢筋点焊连接。在锚杆注浆前用高压风冲洗锚杆孔，注浆后需用棉纱或牛皮纸封口。3.5 锚杆拉拔试验监测锚杆施工属于隐蔽工程项目，施工质量难以检查，岩锚吊车梁部位锚杆除应满足抗拔力设计要求外，还必须做砂浆密实度检测，检测率为100%。砂浆应取试块进行试验，每批砂浆取23组，每组3块。每有300根锚杆应抽样1组，每组锚杆不得少于3根。受拉锚杆最小抗拔力不得小于200KN，受压锚杆最小抗拔力不得小于150KN。对于抗拔力不符合要求的部位，需要增加锚杆予以补强。注浆密实度不得小于90。第四章 监测仪器4.1 监测项目监测仪器的检查、调试、率定、安装及测报等均应遵照卡里巴北岸扩机工程的引水发电系统安全监测相关技术要求中的规定。监测项目包括锚杆应力分布及变化规律、梁体混凝土与围岩结合面的开合度与加载时间的变化规律；岩台与混凝土接触面的应力变化规律；梁内钢筋应力值及变化规律；梁内混凝土应力应变变化规律等。4.2 仪器埋设及施工技术要求（一）仪器埋设准备仪器埋设前，要对土建施工工程进行检查。检查埋设所需的仪器、零部件、配套件及相应材料是否齐备，并对仪器进行检查和率定，并对仪器、电缆进行编号。安装前后分别测量仪器，读取每次的初始值，并填写在仪器埋设记录表内。（二）锚杆应力监测按监测设计布置图上的设计位置安装锚杆应力计。监测锚杆与支护锚杆同步安装，直径与设计锚杆相同，钻孔直径110mm，深度按照设计支护锚杆长度确定，钻孔中心线要直，孔斜偏差不大于2根据设计要求在指定监测点位置截断锚杆，用锥螺纹将锚杆应立即与锚杆连接，连接后强度不得低于锚杆强度，然后按照设计预埋在指定位置并作好编号标记，锚杆应力计随锚杆施工进行安装埋设。对于下倾锚杆，先将水泥砂浆灌入孔内，然后将连接仪器锚杆缓慢插入孔内，并进行轻微振动，直至预定深度。测读仪器读数，确定锚杆应力计埋入正常工作后进行封孔；对于上倾锚杆，先将连接仪器的锚杆安装固定在孔内，并预设灌浆管和排气管，排气管深入孔底，封闭孔口，然后进行回填灌浆，直至灌满排气管回浆为止。安装完成灌浆固化前应防止周围岩体振动和外露端的人为扰动。(三) 钢筋应力监测按监测设计布置图上的位置埋设钢筋应力计。随岩锚吊车梁施工按设计测点安装埋设钢筋应力计，钢筋与钢筋应力计的连接方式采用锥螺纹等强连接。埋入混凝土前，应检查钢筋计表面是否干净，以保证钢筋计埋入后和混凝土结合良好；混凝土浇筑以小型振捣器或人工振捣密实，切忌振捣碰到仪器；钢筋接头采用双面搭接焊接，其接头应距钢筋应力计不小于1.5m。（四）钢筋混凝土应力应变监测按照监测仪器布置图在指定位置埋设应变计组，并在周围安装无应力计。首先将应变计组固定在支座及支杆上，然后通过支座定向杆安装固定在测点位置，并严格控制应变计的方位，其角度安装误差不得超过1。注意仪器定位、定向应牢固可靠。装好应变计组的同时在距离应变计组1.0m处埋设无应力计并在无应力计筒内周围填满混凝土，采取人工振捣，随混凝土浇筑施工将仪器埋设在岩锚吊车梁内。（五）吊车梁与岩壁间接触缝开合度及压力的监测测缝