主厂房高边墙岩锚梁地质缺陷施工方案

主厂房高边墙岩锚梁地质缺陷施工方案主厂房高边墙岩锚梁地质缺陷施工方案 导读 金沙江乌东德水电站 右岸地下电站主厂房高边墙 岩锚梁 地质缺陷施工报告中国水利水电第六工程局有限公司 乌东德施工局 二 一四年九月二十八日乌东德右岸地下电站主 厂房高边墙 主厂房高边墙岩锚梁地质缺陷施工方案 金沙江乌东德水电站 右岸地下电站主厂房高边墙 岩锚梁 地质缺陷施工报告中国水利水电第六工程局有限公司 乌东德施 工局 二 一四年九月二十八日乌东德右岸地下电站主厂房高边 墙 岩锚梁地质缺陷施工报告 1 实际揭露的地质条件右岸主厂 房主要揭露的不良工程地质问题包括 6 类 分别为 不稳定 块体 岩层走向与洞轴线走向小夹角相交 近于平行 岩层较薄 结构面附碳质薄膜 区 钙质薄膜区 剪切面光滑 小溶洞 溶蚀裂隙 长大缓倾角裂隙 局部 短小缓倾角 节理发育 近于水平 其中最主要影响到整个厂房高边墙及岩锚梁稳定的不良地质 问题有两类 分别为 层间碳质薄膜及小夹角岩层 1 1 层间碳质薄膜 层间碳质薄膜分布在厂房上游边墙 其 中主要影响上游边墙稳定的小夹角对应 区域 为 YC 1 079 8 1 136 5 YC 1 175 5 1 211 5 段 约 93m 集 中在 10 12 及主安装间位置 该段见 f42 断层 产状 240 290 40 70 断面起伏 粗糙 带宽 0 2m 0 3m 造价人才网充填碎裂岩 断面附碳质薄膜 局部 潮湿 岩性 为灰黑色中厚 厚层局部夹薄层白云岩 层面等结构面 多附碳质薄膜 其抗剪强度 c 25kpa 参数 f 0 4 其抗剪强度低 在地应力作用下易产生变形与滑动 层间结合松弛 容易离层脱离 对岩锚梁和高边墙稳定产生不 利影响 其他段落碳质 薄膜区与厂房轴线夹角相对较大 大于 30 对岩锚梁及高边墙影响较小 2 小夹角岩层 洞室轴线与岩层走向小角度相交 约 20 30 其主厂房岩层走向与洞轴线交 角 30 的占 55 近于平行 岩层较薄 开挖后高边墙岩体卸荷松弛稳定问 题极为 突出 容易出现塌落 顺层剥落 片帮等变形破坏 而且缓倾角节理相对发育 受 小夹角与缓倾节理切割 岩锚 梁成型较为困难 主要集中在 1 133 1 333 2 不良地质段变形情况主厂房沿副安装场 7 12 机组中心 线 主安装场各布设一个监测断面 共布 设 8 个系统测断面 及部分不稳定块体增加监测断面 主厂房共埋设多点位移计 59 套 锚杆应力计 26 支 锚 索测力计 30 台 主厂房 I 层围岩最大变形量为 12 71mm 位 于 12 机拱顶位置 监理工程师论坛目前已处于稳定状态 其余各部位测值较小 变化不大 锚杆应力及锚索锚固力测值变化不大 洞室围岩稳定 主厂房 I 层爆破 的松弛圈 45 55cm I 层松动圈 1m 1 5m 围岩松弛较小 主厂房 II IV 层开挖后碳质薄膜区围岩变形较大 主要集中 在 10 至 12 机 目 前 12 机多点位移计累计位移 15 83 mm 目前碳质薄膜区松弛圈最大约 3 2m 2 主厂房 1 098 5 部位多点位移计位移变化曲线图位移 mm 19 0 岩锚梁挖除 15 0 11 0 7 0 3 0 1 0 2014 5 8 岩锚梁 4m 保 护层开挖 M15Y12 右岸主厂房 12 机上游岩锚梁 Yc 1 098 5 EL838 34 8 0m 15 0m 1 0m 温度温度 35 0 30 0 25 0 岩锚梁 1m 保护层开挖 20 0 15 0 10 0 5 0 0 02014 6 82014 7 82014 8 82014 9 8 右岸主厂房典型监测仪 器埋设断面图 3 目前形象及已采取的控制措施 3 1 目前施工形 象我施工局于 2013 年 7 月 20 日接面进行前期标遗留工作的 施工及前期准备 于 2013 年 8 月 15 日开工 2013 年 12 月 19 日 I 层全部开挖完成 岩锚梁岩台 2014 年 5 月 31 日 2014 年 8 月 17 日开挖完毕 厂房岩锚梁混凝土于 2014 年 9 月 16 日开始 浇筑第一仓 目前共浇筑完成 5 仓 厂房 III 层以上支护完成 90 3 2 不良地质段已采取的控制措施 1 精细化控制爆破 在 进行岩锚梁开挖前 中间拉槽宽度为 12m 岩锚梁区域内增加 一道保护层 一次预留保护层为 4m 增加二次预留保护层为 5 25m 以减小了爆破对岩锚梁岩台 震动及松弛的影响 确保 了边墙的稳定及岩锚梁的成型 厂房拉槽及岩锚梁开挖共3 进行了 26 次爆破试验 确定最佳的爆破参数 并且通过 一排炮 一分析 一总结 的方法 不断总结和优化爆破参 数 岩锚梁预留双层保护层断面图岩锚梁以下高边墙开挖时 采 取两侧预留较厚的保护层 单侧保护层厚度为 5 6m 中间采 取施工预裂和 6m 小梯段拉槽的施工方法 减少爆破对不良地 质段的 影响 同时两侧保护层开挖完毕后 及时支护 2 厂房 I 层碳质薄膜区增设张拉锚杆 锚索 灌浆措施 主厂房 I 层在开挖至 1 100 桩号碳质薄膜区时 中导洞及扩 挖区边墙均发生了塌 方 为确保岩体稳定 先采取了喷混凝土 对中导洞侧墙封闭岩体 并增设随机锚杆 加固岩体 对已扩挖 的区域进行系统锚杆加强支护 待周边所有加强支护结束后最 后进行该段的扩挖施工 确保该段顶拱的稳定 根据设计要求 针对碳质薄膜区洞段 I 层进行了系统固结 灌浆 孔深 10m 间 排距 2 0m 2 0m 分两段灌浆 灌浆 压力 0 5 0 8MPa 序孔平均单耗 74 06kg m 序孔平均单耗 15 25kg m 对厂房 I 层不良地质段进行锚索 张拉锚杆 钢筋网等加 固措施 总计增加锚索 117 束 增加 32 L 9m 张拉锚杆 2206 根 增加比例为 83 3 岩锚梁不良地质段增加预锚 预灌措施 岩锚梁保护层 开挖前 穿过保护层对不良地质段边墙进行超前锚杆锚固 超 前预 固结灌浆措施 同时 在岩锚梁岩台开挖前先对岩台以下 约 5m 高边墙进行系统锚 喷支护 支护完毕后再进行岩台的 开挖 厂房碳质薄膜无盖重灌浆桩号 1 080 1 218 灌浆孔孔深为 10m 以设计边墙开 4 挖线计 孔间距 2 0m 排距 2 0m 分两序两段施灌 灌浆压力为 0 8 1 2MPa 序孔平均单耗 94 6kg m 序孔平均单耗 40 28kg m 灌前压水最大透水率为 21 85Lu 最小透水率为 0 27 Lu 岩锚梁不良地质段预锚 预灌断面图 4 岩锚梁范围碳质 薄膜区岩台挖除增设支撑墙砼 岩锚梁岩台开挖于 2014 年 5 月 31 日启动至 2014 年 7 月 10 日将碳质薄膜区以 外的岩 台全部开挖完毕 按照设计要求暂停碳质薄膜区岩台的开挖及 底部边墙的系 统支护 于 2014 年 8 月 2 日收到设计变更 对该段岩台进行挖除 系统锚杆加密加 长 锚索加密 增加岩 锚梁支撑墙砼 支撑墙桩号范围为 1 78 9 1 136 8 段 1 136 5 1 211 5 高程范围 EL839 6 EL808 长度约 93m 高 度约 32m 支撑墙厚 1 0 1 1m 碳质薄膜区范围内的岩台已按照 1 5 2 0m 的薄层开挖至 831m 高程 目前 该 段的系统锚杆 灌浆全部施工完毕 锚 索已下索 尚未张拉 碳质薄膜区岩台挖除增设支撑墙砼典型断面图5 5 层面碳质薄膜及小夹角等不良地质影响区 造成的岩 台超挖部位需进行 挖除增设扶壁墙和砼恢复体 由于主厂房层 面碳质薄膜及小夹角等不良地质影响区 岩层极薄 容易出现 塌 落 顺层剥落 片帮等变形破坏造成岩台超挖 根据 2014 年 9 月 15 日设计通知要 求 对于岩台超挖 20 50cm 的部 位采用人工挖除 增设钢筋砼扶壁墙 对于超挖大 于 50cm 部位采用机械 人工挖除至 833 97m 高程 增设钢筋砼恢复体 6 6 主要采取的补充勘探工作 对于主厂房顶拱增加 2 个 40m 深及 10 个 25m 深的补充勘探孔 在碳质薄膜区 上游 边墙钻设 8 个 165 直径 10m 深和 30 米深的勘探孔 同 时在中层排水廊道往 12 补气廊道内钻设 28 个 2m 深 50 直径声波检测孔 通过孔内电视及声波测试 以探明碳质薄膜 区地质情况 7 在碳质薄膜区内进行预应力锚杆张拉试验 为验证边墙 部位系统锚杆 岩锚梁受拉锚杆的锚固安全性 复核调整以上 部位 的支护参数 需在性状较差的层面附碳薄白云岩出露部位 进行锚杆的拉拔试验 我 施工局于 9 月 3 日在主厂房 1 80 1 82 1 84 上游进 行了锚杆拉拔试验 试验锚杆 数量 3 根 锚杆为 32 L 9m 的普通砂浆锚杆 锚杆张拉按 50KN 100KN 150KN 200KN 分级加荷 加荷 缓慢 均速 加荷速率不宜大于 1KN min 当荷载每增加一级 稳定 5 10min 记录位移量 最后一级荷载维持 10min 试验结果 张拉结果满足要求 锚杆张拉位移量试验结果张拉力 50KN 直径 mm 32 长度 m 9 第一根锚杆 3 1 位移量 mm 第二根锚杆 3 5 第三根锚杆 3 6 备注 7 100KN 150KN 200KN32 32 329 9 95 8 8 2 11 25 2 8 5 11 45 1 8 0 11 74 下 一 步 的 可 能 遇到 的 问 题 和 风 险 4 1 碳质 薄膜区岩体变形 岩锚梁稳定问题 碳质薄膜区层面胶结力极差 粘结力几乎为 0 其抗剪强度低 在地应力作用 下易产 生变形与滑动 层间结合松弛 容易离层脱离 该部位的岩锚梁砼施工后 如果岩体变形 使得岩锚梁可能 出现大量裂缝问题 4 2 小夹角部位挖除风险 岩台越挖越破坏 影响工期 根据 目前下发的设计通知要求 对岩锚梁下部小夹角部位超挖超过 20cm 的部位 进行挖除 挖除后采用混凝土进行岩锚梁岩台的 恢复 小夹角区域围岩二次挖除时 极易发生顺层滑落 二次挖 除区域挖除时对周边不挖除部位的围岩造成破坏 最终 可能导 致未超挖部位发生顺层滑落破坏 增加了岩台混凝土恢复施工 工序 影响施 工工期 4 3 后续开挖高边墙的稳定问题 由于三大洞室间距较近 约 40m 洞室跨度大 最大跨度主厂房为 32 5m 尾调 室为 53m 洞间两面临空高度大 其中主厂房最大高度为 89 8m 尾调室最大高度 为 113 5m 且洞室轴线与岩层走向小角度相交 近乎平行 岩层较薄 且 缓倾角节 理相对发育 近乎水平 由此可能出现开挖后高 边墙岩体卸荷松弛等稳定问题 高 边墙容易出现塌落 顺层剥 落 片帮等变形破坏 5 下 一 步 施 工 方 法及 建 议 措 施 5 1 建议对碳质薄 膜区锚索进行张拉由于目前碳质薄膜区岩体变形较大 建议对 碳质薄膜区 小夹角挖除段的高边 墙锚索提前张拉 防止碳质 薄膜区及小夹角开挖后 等待支撑墙体砼浇筑完成后 再进行 张拉 导致边墙继续变形 岩层松动 松弛等 5 2 对高边墙碳质薄膜区及小夹角区域采取超前预锚措施高 边墙两侧保护层开挖前 利用上层平台往两侧永久岩体钻设水 平向锚杆和倾 斜向下锚筋桩等超前预锚措施 对重点部位进行 提前预锚 以改变岩层的结构特性 8 增加岩体结构的整体性保证高边墙岩层整体性 锚筋桩采用 3 32 L 9m 另外考 虑在厂房底部 L3 支洞增加斜向上的锚筋桩加固边墙 超前预锚图示意图 5 3 严 格采 取 控 制爆 破 措 施在进 行岩锚梁以下开挖时 采取中间施工预裂 中部 4 6m 薄层梯 段拉槽方法 保护层加厚至 5 6m 以减小了爆破对两侧岩体 震动及松弛的影响 不良地质段保护 层开挖分层高度减少至 1 5 2m 支护及时跟进 减少爆破松弛深度 施工过程中解 决消除人的因素 设备钻具因素 钻机定位 孔位点的放样 钻孔的精度等因素对 边墙开挖的影响 施工现 场成立开挖组织机构 挑选有经验的钻工 炮工 实行专 人操 作钻机 专人装药 班组定岗 专人检查 现场旁站 钻孔及 装药过程控制 严格按照各项要求进行精细化施工 边墙钻孔 增加钻机固定样架 确保钻孔的精度 5 4 碳