【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 房開挖到一定高度以后即可進(jìn)行巖錨梁施工，而不是等整個(gè)洞室全部開挖完成后再施作，這樣就可以為下一步的施工創(chuàng)造了十分有利的條件 爭(zhēng)取了更多的時(shí)間，整個(gè)主廠房的施工工期就得以縮短，直接 產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 工程概況及 巖錨梁 研究 現(xiàn)狀 卡里巴北岸 擴(kuò)機(jī) 工程位于贊比亞和津巴布韋兩國(guó)交界的贊比西河上， 在贊比亞首都盧薩卡以南 197 公里贊、津邊境卡里巴峽谷內(nèi)。卡里巴水庫(kù)的水資源由贊比亞和津巴布韋兩國(guó)共享，按水域面積排名為世界第四大水庫(kù)，按庫(kù)容排名 則 是世界第一 大水庫(kù) 。卡里巴北岸水電站 主要結(jié)構(gòu)物有 128 米高的混凝土雙曲拱壩、進(jìn)水口、引水洞、地下廠房、尾水洞、地面主變壓器和開關(guān)站 等 ?？ɡ锇捅卑端娬緮U(kuò)機(jī)工程是 在 原有水電站的 基礎(chǔ)上 擴(kuò)建兩臺(tái) 180MW的發(fā)電機(jī)組并 擴(kuò)建相應(yīng)的引水洞、廠房、尾水洞及進(jìn)出水口。擴(kuò)建廠房的尺寸為 **（長(zhǎng)*寬 *高） ， 巖錨梁巖臺(tái)開挖寬度為 1m，巖臺(tái)斜面高程在 ~，長(zhǎng)度 2m，與垂直方向夾角為 30 度，巖錨梁砼頂部高程為 ， 在廠房上下游中間位置分別布置有母線室和控制室，將巖錨梁分為四段，巖錨梁頂部與洞室混凝土頂部高程相同。 天津大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 圖 11 贊比亞卡里巴地下廠房開挖斷面圖 圖 12 廠房巖錨梁錨桿布置圖 天津大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 我國(guó)對(duì)于巖錨梁 的施工正處于完善推廣階段，對(duì)此也逐步形成了自己的一整套較為成熟的技術(shù)規(guī)范 [1~4]，這對(duì)于類似工程的設(shè)計(jì)和施工也起到了很好的指導(dǎo)作用。 隨著我國(guó)對(duì)于水利等基礎(chǔ)建設(shè)的力度逐漸加大， 巖錨梁技術(shù)成功運(yùn)用于 一大批水電站， 為類似工程積累了大量的寶貴經(jīng)驗(yàn)。 參與建設(shè)的各個(gè)單位諸如中國(guó)水電 顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 、 水利水電力部水利水電建設(shè)總局 等積極對(duì)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和研究， 并取得了相關(guān)的研究成果 [5~7]。 而施工參建人員對(duì)巖錨梁施工的研究成果也是貫穿巖錨梁施工的整個(gè)過(guò)程，包括地下廠房的設(shè)計(jì) [8]、地下廠房施工順序 [9~13]、巖錨梁的開挖技術(shù) [14~15]、錨桿設(shè)計(jì) [16]、混凝土施工等 [17~18]。 綜觀國(guó)內(nèi)外巖錨梁的施工研究現(xiàn)狀，巖錨梁 使得廠房的施工程序多樣化，能縮短廠房的關(guān)鍵線路，提高現(xiàn)場(chǎng)資源的使用效率，對(duì)施工方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化有很大的幫助，因此巖錨梁在地下廠房中的運(yùn)用是一個(gè)趨勢(shì)，是會(huì)在未來(lái)水利建設(shè)中經(jīng)常使用 的 一項(xiàng)工藝。 主要研究?jī)?nèi)容 巖錨梁施工是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，內(nèi)容涉及土建施工的各項(xiàng)工作。從開挖爆破到梁體的系統(tǒng)支護(hù)，從錨桿施工到混凝土澆筑，再到混凝土成型保護(hù)等。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定開挖爆破方案，針對(duì)巖石地質(zhì)條件并經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定錨桿安裝及注漿參數(shù)，結(jié)合實(shí)際確定合理的巖錨梁混凝土施工方案，并根據(jù)后續(xù)的開挖特點(diǎn)研究確定可行的混凝土養(yǎng)護(hù)及外觀保護(hù)方案。 本文共分為七 個(gè)章節(jié) ，主要內(nèi)容如下： 第一章 為緒論， 主要是 綜述相關(guān)研究背景、意義 、 工程的概況和 目前研究現(xiàn)狀 等 ， 指出 本文的主要研究?jī)?nèi)容； 第二章主要講地下廠房巖錨吊車梁基礎(chǔ)開挖技術(shù) ,針對(duì)巖臺(tái)的較高的質(zhì)量要求提出切實(shí)可行的開挖方案；第三章講巖錨吊車梁錨固施工，從錨桿的造孔到安裝注漿，這直接關(guān)系到梁體成型后的承重能力；第四章是巖錨梁 澆筑前需要安裝埋設(shè)的監(jiān)測(cè)儀器及施工技術(shù)要求；第五章敘述混凝土澆筑施工；第六章講混凝土的成型 外觀保護(hù)； 第 七 章為結(jié)束語(yǔ)，綜述了本文的主要研究成果，同時(shí)也提出了一些不足之處，有待進(jìn)一步地研究。 天津大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第二章 卡里巴地下廠房巖錨梁巖臺(tái)開挖技術(shù) 開挖施工方案選擇 在確定 巖錨梁 開挖施工 方案前 ， 應(yīng) 先 結(jié)合地下廠房的開挖措施的特點(diǎn) ，合理安排施工程序，確保廠房洞室群的整體穩(wěn)定，此時(shí)合理的開挖分層顯得尤為重要：既要考慮現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備的性能和能力及其他工作面的干擾，又有確保巖錨梁巖 臺(tái)的最終成型質(zhì)量。這樣不僅能夠加快地下廠房的整體施工進(jìn)度，又可以確保巖錨梁施工不受其它因素約束。作為一個(gè)水電站項(xiàng)目，地下廠房施工一直是施工進(jìn)度計(jì)劃上的關(guān)鍵線路，而巖錨吊車梁施工又是廠房前期工作的重中之重， 因?yàn)橹挥袔r錨梁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，才能進(jìn)行后續(xù)的開挖。而一個(gè)巖錨吊車梁的施工成功與否，首先需要考慮的就是巖臺(tái)的開挖。 根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范，巖錨梁巖臺(tái)開挖不允許欠挖，超挖量 應(yīng)小于 10cm，殘孔率應(yīng) 不小 于 90%，開挖后的巖臺(tái)斜面角度偏差小于 1176。 。這就要求開挖的精確性， 所以巖錨吊車梁的施工前應(yīng)采用 主爆區(qū) 預(yù)裂 后預(yù)留保護(hù)層的方法分層開挖，然后 巖臺(tái) 采用人工鉆孔的方式進(jìn)行。 廠房 中間 的拉槽爆破 可采用 液壓 D7 鉆機(jī) 垂直鉆孔、臺(tái)階爆破方式。 而巖臺(tái)頂部的水平保護(hù)層、巖臺(tái)的上下直墻和斜面開挖鉆孔方法、保護(hù)層厚度和爆破參數(shù)等都應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)后分析確定。巖錨吊車梁保護(hù)層開挖 必須采用光面爆破技術(shù)，采取密集鉆孔、隔孔裝藥、多周期、短進(jìn)尺 的方式 ，嚴(yán)格控制每個(gè)循環(huán)的起爆藥量以使得爆破引起的圍巖松動(dòng)及超欠挖滿足設(shè)計(jì)要求。為減少?gòu)S房下層開挖對(duì)巖錨梁振動(dòng)的影響，在梁體混凝土澆筑前，應(yīng)提前對(duì)下層邊墻進(jìn)行預(yù)裂爆破。 開挖施工步驟 卡里巴北 岸擴(kuò)機(jī)地下廠房開挖可以按高程分為四層，大致分為巖錨梁以上（ EL392 以上） 、巖錨梁 施工 區(qū)域 （ EL392~EL382） 、 發(fā)電機(jī)層（ EL382~371） 及發(fā)電機(jī)層 以下 （ EL371 以下） 四層。 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工需要，主爆區(qū)施工也需要根據(jù)高程分為四層進(jìn)行，即： 第一層： ～ ； 第二層： ～ ； 第三層： ～ ； 第四層： ～ 。 巖錨梁開挖施工的大致順序?yàn)椋? 第一步： 主爆區(qū)先行預(yù)裂后利用 D7 液壓鉆機(jī)進(jìn)行分層梯段爆破 ， 上下游 預(yù)留 厚度為 3 米的 保護(hù)層。 考慮到爆破時(shí)不能夠影響原有廠房的正常運(yùn)行，爆破采用的最大單響藥量必須 進(jìn)行控制。 主爆區(qū)的第一、二層爆破與出渣應(yīng)該循環(huán)連續(xù)進(jìn)行，同時(shí)系統(tǒng)錨桿及監(jiān)控儀天津大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 器等安裝需要及時(shí)跟進(jìn)。 第二步： 接上一步之后，對(duì) EL387 以上的保護(hù)層（①區(qū)）進(jìn)行人工鉆爆，同時(shí)清理石渣。 第三步： 如上述第一第二步，先對(duì) ~EL387 之間的主爆區(qū)進(jìn)行 D7 液壓鉆機(jī)鉆爆出渣以后對(duì)該區(qū)間的保護(hù)層（②區(qū)）進(jìn)行鉆爆，清運(yùn) 以上的全部渣體，并用反鏟 平整 場(chǎng)地。 第四步： 在平整后的 場(chǎng)地上搭設(shè)施工樣架，測(cè)量控制鉆孔孔位及角度，對(duì)巖臺(tái)三角體保護(hù)層（③區(qū)）進(jìn)行開挖鉆爆，清理石渣。 第五步： 在第四層 EL382~ 之間的主爆區(qū)鉆爆出渣后，對(duì)上下游的保護(hù)層（④區(qū)）人工開挖并清除 EL382 以上的全部渣體。隨后對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，為后續(xù)的巖錨梁錨桿鉆孔安裝及混凝土施工搭設(shè)施工平臺(tái)提供條件。 廠房巖錨吊車梁開挖順序見(jiàn)圖 21： 圖 21 廠房巖錨梁巖臺(tái)開挖順序圖 爆破設(shè)計(jì)及施工 鉆孔設(shè)備及鉆孔孔徑的選擇 針對(duì)上述的施工方案，本設(shè)計(jì)的開挖分為兩種：一種是主爆區(qū)的拉槽爆破，另一種是保護(hù)層的人工剝離。因此采用的鉆具擬采用鉆桿直徑為 76 毫米阿特拉斯 D7 液壓鉆機(jī)進(jìn)行拉槽爆破，而上下游的保護(hù)層和巖錨梁巖臺(tái)斜面則采用鉆桿直徑為 42 毫米手持風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)。 爆破設(shè)計(jì)及施工 天津大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 （ 一）拉槽施工（ ～ ） 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)工程地質(zhì)報(bào)告及相關(guān)技術(shù)規(guī)范 ，主爆區(qū)的爆破作業(yè)先進(jìn)行預(yù)裂爆破然后進(jìn)行臺(tái)階式鉆爆。預(yù)裂孔應(yīng)嚴(yán)格按照爆破試驗(yàn)確定的參數(shù)沿預(yù)留的保護(hù)層邊線鉆孔后裝藥。（預(yù)裂孔孔距為 80 厘米，孔深 10 米。裝藥的平 均線裝密度取 500g/m，最大單響藥量為 5 千克，采用直徑為 32 毫米藥卷。間歇不耦合形式填充裝藥 ，單孔單響，孔間采用 25 毫秒的繼爆管連接。） 預(yù)裂爆破完成后，進(jìn)行主爆區(qū)的臺(tái)階式開挖，主爆孔采用間排距為 ，孔深為單根鉆桿（即 米）。由于業(yè)主提出在距離擴(kuò)建廠房的爆破點(diǎn)最近的機(jī)組附近振動(dòng)幅度不能超過(guò) 1 厘米，經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)后確定，主爆區(qū)的最大單響藥量為 千克，裝藥結(jié)構(gòu)為單孔單響的連續(xù)不耦合形式，孔間采用 25毫秒與 40毫秒的兩種繼爆管連接。 （二）①區(qū)、②區(qū)和④區(qū)施工 根據(jù)施工設(shè)計(jì)的分層，保護(hù)層開挖的孔深分別為 5 米和 米。光面爆破孔間距為 50 厘米，采用直徑為 18 厘米的藥卷連續(xù)不耦合裝藥，線裝藥密度取250g/m，利用 10g/m的導(dǎo)爆索連接。主爆區(qū)的空間距取 1m 1m，單位耗藥量取179。，采用直徑為 32 厘米的藥卷連續(xù)不耦合裝藥，孔間用 40 毫秒的繼爆管連接。同樣，為了控制爆破振動(dòng)速度，爆破最大單響藥量不超過(guò) 千克。 （三） ③區(qū)施工 對(duì)巖臺(tái)三角區(qū)的保護(hù)層的開挖，上下游垂直面的光爆孔在鉆孔完成后及時(shí)封口保護(hù)。斜面光爆孔造孔 需要 搭設(shè)樣架 ，同時(shí)測(cè)量跟進(jìn)以保證準(zhǔn)確性。 手風(fēng)鉆沿樣架鉆孔，每個(gè)光爆孔都采用導(dǎo)向管進(jìn)行施工，并且為了保證鉆桿的居中，在每個(gè)導(dǎo)向管的上口處都加了對(duì)中夾片。巖錨梁③區(qū)施工順序： EL392 以上邊墻欠挖處理→①區(qū)和③區(qū)垂直光爆孔鑿孔→①區(qū)和②區(qū)開挖→地質(zhì)素描及基巖面驗(yàn)收→ EL392 以上邊墻系統(tǒng)錨桿及噴混凝土支護(hù)→ （巖臺(tái)下拐點(diǎn)）以下鎖口錨桿及角鋼防護(hù)施工→ →③區(qū)斜面光爆孔鉆孔樣架搭設(shè)→③區(qū)斜面光爆孔鉆孔→③區(qū)裝藥爆破。 表 21 巖錨梁巖臺(tái)③區(qū)爆破參數(shù)表 爆破孔類型 孔徑 mm 孔深 m 孔間距 m 平均線裝藥密度 g/m 單孔裝藥量 g 垂直光爆孔 斜面光爆孔 42 42 2 200 135 300 270 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn) 和類似工程的相關(guān)參數(shù) ， ③區(qū)內(nèi)垂直光爆孔采用 直徑為18mm 的 藥卷，連續(xù)不耦合裝藥 ，用 10g/m導(dǎo)爆索連接 ；斜面光爆孔內(nèi)采用 直徑天津大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 為 32mm 的 藥卷，裝藥結(jié)構(gòu)為 10g/m 導(dǎo)爆索連接、間歇不耦合裝藥，封堵長(zhǎng)度20cm。在斜光面孔裝藥時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有竹片，采用 8鐵絲代替，將藥卷和導(dǎo)爆索用膠帶綁扎在 8鐵絲上緩慢的推入孔內(nèi)，孔口封堵采用浸泡濕潤(rùn)后的廢紙片。爆破最大單響藥量為 ，采用 25ms 的繼爆管延時(shí)。爆破網(wǎng)絡(luò)圖及裝藥結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 22。 圖 22 ③區(qū)典型爆破網(wǎng)絡(luò)及裝藥結(jié)構(gòu)圖 開挖后期處理 巖臺(tái)開挖完成后，應(yīng)立即進(jìn)行的是測(cè)量確定 是否存在超欠挖。若與施工圖所示的開挖尺寸、高程和開挖線等有偏差，應(yīng)立即進(jìn)項(xiàng)附加開挖且不允許爆破，也就是說(shuō)只能手工操作。 巖錨吊車梁開挖保護(hù)，巖錨吊車梁開挖完成后，為防止應(yīng)力釋放產(chǎn)生層面松弛而導(dǎo)致掉塊，對(duì)已開挖出來(lái)的巖錨梁上下部位的系統(tǒng)支護(hù)要及時(shí)跟上，特別是、 、 的三排錨桿在開挖后 24 小時(shí)內(nèi)實(shí)施完畢。在不良地質(zhì)洞段可采用 L= 的Φ 25 錨桿，間排距 進(jìn)行支護(hù)或由施工單位、設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況確定支護(hù)方式，且應(yīng)在 5 天內(nèi)完成。 巖錨吊車梁部位斷層及節(jié)理裂隙的處理 ,對(duì)于巖錨吊車梁部位出露的斷層及節(jié)理裂隙，應(yīng)由設(shè)計(jì)單位根據(jù)其走向和傾向提出處理意見(jiàn)，在出露位置附近適當(dāng)增加淺層鎖口錨桿，在吊車梁混凝土澆筑前，須將表面斷層泥和松動(dòng)巖塊、巖屑清除干凈，斷層應(yīng)回填，裂隙應(yīng)加固處理。 天津大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 質(zhì)量控制 （ 1） 爆破殘孔率：Ⅰ、Ⅱ類圍巖不小于 90%；Ⅲ類圍巖不小于 60%。 （ 2） 超欠挖 ： 梁體巖壁 應(yīng)嚴(yán)格控制超挖，最大超挖值 應(yīng)小于 15cm，不允許出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象；在巖錨吊車梁下拐點(diǎn)附近應(yīng)嚴(yán)格控制超挖，不大于 10cm。 （ 3） 超挖處理 ： 若 巖錨吊車梁及其附近區(qū)域超挖值小于 15cm，不必進(jìn)行特殊處理，與梁體混凝土一起澆筑。但當(dāng) 巖錨梁或其附近區(qū)域巖體 超挖值大于 15cm，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位，設(shè)計(jì)單位根據(jù)開挖情況 提出處理措施后進(jìn)行處理。 （ 4） 斜面角度偏差 ： 巖錨吊車梁巖臺(tái)斜面修整后，應(yīng)盡量達(dá)到設(shè)計(jì)角度，角度偏差控制在177。 1176。以內(nèi)。 （ 5） 圍巖爆破松動(dòng)范圍控制措施 ： 巖錨吊車梁基礎(chǔ)開挖時(shí)，應(yīng)預(yù)留一定厚度的保護(hù)層，然后使用光面或預(yù)裂爆破，并用人工撬除，以確保圍巖爆破松動(dòng)范圍在Ⅱ類以上圍巖應(yīng)小于 30cm，Ⅲ類圍巖應(yīng)小于 40cm，Ⅳ類圍巖應(yīng)小于 60cm。 爆破監(jiān)測(cè) 由于卡里巴項(xiàng)目是機(jī)組擴(kuò)建項(xiàng)目，業(yè)主提出爆破施工作業(yè)不能影響原有機(jī)組的正常運(yùn)行，要求在距離爆破點(diǎn)最近的機(jī)組旁設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并要求質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度不能超過(guò) 1cm/s。我們根據(jù)前蘇聯(lián) 薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式作為峰值質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度衰減規(guī)律的回歸方程： ?)( 3/1RQKV? （ 21） 式中 ： V— 峰值質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度， cm/s； Q— 單響最大藥量， kg； R— 爆心距， m；K， α— 回歸系數(shù)。 由上式我們可以爆破點(diǎn)的最大單響藥量， 由此 指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工并實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再形成表格后上報(bào)業(yè)主。附表是廠房爆破時(shí)所測(cè)得的數(shù)據(jù)。 本工程在巖錨梁巖臺(tái)開挖過(guò)程中，在參考同類工程的爆破經(jīng)驗(yàn)的前提下，通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的爆破試驗(yàn)取得了比較合理的爆破參數(shù)，從而使巖錨梁巖臺(tái)爆破在安全、快速的情況下進(jìn)行。 實(shí)踐證明該方案是可行的， 巖錨梁錨臺(tái)開挖完成后，光面孔殘孔率 可以 達(dá)到 95%以上，殘孔無(wú)裂紋，實(shí)測(cè)巖臺(tái)面平均超挖值為 11cm，爆破效果較好，達(dá)到了預(yù)