卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁岩台开挖施工

摘要：在水电站地下厂房土建工程施工中，岩锚吊车梁岩台开挖是地下厂房施工的重点及难点，开挖精度要求高，而且成型较为困难。本文以赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁岩台开挖为例，从岩锚吊车梁的施工原理、施工方案的选择以及岩锚梁岩台开挖的爆破设计及施工进行了阐述。
关键词：地下厂房 岩锚吊车梁岩台开挖
1工程简介
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，卡富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51.9m×25.8m×51m（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、母线室和控制室。岩锚吊车梁布置在厂房的上、下游侧，单侧长37.2m，其岩台的底部高程为EL.388.7m，顶部高程为EL.390.43m，岩台与铅直面的夹角为30°，水平面投影宽度为100cm。
厂房岩石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。
2岩锚吊车梁的施工原理及特点
岩锚吊车梁是利用一定数量的深孔锚杆和岩壁台座把混凝土梁体牢牢锚固在岩石上，由锚杆和钢筋混凝土联合构成壁式受力结构（岩锚梁）。混凝土梁体承受的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，故对岩壁台座的开挖尤其重要。岩锚吊车梁的施工既要满足对岩台进行有效地控制开挖，又要保证岩台的开挖平整度和较好的成型，满足围岩的承载能力并为后期的混凝土浇注创造有利的条件。因此岩锚吊车梁岩台开挖是地下厂房施工的重点和难点。
3施工方案的选择
在确定地下厂房开挖施工措施时，合理的开挖分层显得尤为重要，一方面要考虑施工设备的性能及能力；另一方面要有利于岩锚吊车梁岩台的最终开挖成型。合理的开挖分层不但能加快厂房施工进度，而且有利于岩锚吊车梁的施工。岩锚吊车梁的施工是地下厂房前期工作的施工重点项目，只有当岩锚吊车梁的混凝土施工达到设计的龄期后，才能进行厂房的下部开挖。而岩锚吊车梁的施工能否成功，关键在于岩台的开挖质量。
卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房的开挖共分4层：EL.392以上为第一层；EL.392～EL.382为第二层；EL.382～EL.371为第三层；EL.371以下为第四层。其中第二层（层高10m）为岩锚吊车梁施工层。
第二层（岩锚吊车梁施工层）开挖施工的大致顺序为：
第一步：采用预裂爆破和梯段爆破对厂房中间部分进行拉槽施工，两侧预留3m厚的保护层。由于厂房爆破时要考虑原有厂房的正常运行，必须对爆破最大单响药量进行控制，同时结合现场施工的需要，中间拉槽施工分四层进行，即EL.392～EL.389.5为第一层、EL.389.5～EL.387为第二层、EL.387～EL.384.5为第三层、EL.384.5～EL.382为第四层。拉槽施工第

一、二层（EL.392～EL.387）的爆破作业与爆碴清运连续进行。

第二步： EL.387以上的石碴清运完成后，进行EL.387以上的保护层(①区))钻孔爆破，同时清理爆碴。
第三步：进行拉槽施工的第三层（EL.387～EL.384.5）的爆破与爆碴清运作业，紧接着完成两侧保护层（②区）的开挖施工，清运EL.384.5以上的全部碴体。
第四步：采用Ø50mm的钢管搭设钻孔施工样架，对岩锚吊车梁岩台三角体（③区）进行开挖。
第五步：对拉槽施工第四层（EL.382～EL.384.5）进行钻孔爆破及出碴作业，进行此层的保护层（④区）开挖施工，清运EL.382以上的全部碴体，对施工场地进行平整，最后进行岩锚吊车梁的锚杆和混凝土进行施工。厂房岩锚吊车梁开挖顺序见图1：

4爆破设计及施工

4.1钻孔设备及钻孔孔径的选择

在厂房第二层（岩锚吊车梁施工层）施工时，中间拉槽施工采用阿特拉斯D7液压钻，孔径φ=76mm；周边保护层开挖及岩锚梁岩台开挖采用手风钻，孔径φ=42mm。

4.2爆破设计及施工

4.

2.1拉槽施工（EL.392～EL.382）

根据现场施工实际情况,拉槽施工的预裂爆破和梯段爆破分别施工，即先按第二层的施工顺序，沿预留的保护层边线钻预裂孔，钻孔严格按照爆破设计的参数进行，钻孔完成后立即按照爆破设计的参数进行装药爆破。预裂孔孔距为80cm，孔深10m，平均线装药密度取500g/m，最大单响药量5kg，采用φ32mm药卷，装药结构为间歇不耦合装药，单孔单响，孔间采用25ms的继爆管延时。
拉槽施工的周边预裂孔爆破完成后，开始进行梯段爆破，钻孔、装药均按爆破设计的参数进行，主爆孔采用φ65mm药卷，装药结构为连续不耦合装药。为了不影响原有厂房的正常运行，爆破的最大单响药量为7.5kg，主爆孔孔间排距为1.8×1.8m，孔深

2.8m，爆破网络采用单孔单响的方式进行，采用25ms或40ms的继爆管延时。

4.

2.2①区、②区和④区施工

根据施工要求，①区、②区和④区内钻孔孔深分别为5m和2.5m，光面孔间距50cm，线装药密度取250g/m,采用φ18mm药卷，装药结构为10g/m导爆索连接、连续不耦合装药；主爆孔间排距取1×1m，单位耗药量取0.6kg/m3,采用φ32mm药卷，装药结构为连续不耦合装药。爆破最大单响药量为7.5Kg，采用40ms的继爆管延时。
4.

2.3③区施工

在进行①区保护层光爆前，预先对③区垂直光爆孔进行钻孔完成并堵塞保护。等①区和②区保护层光爆完成及相应支护完成后，再对③区进行斜面光爆孔进行钻孔及装药爆破
为使斜面光爆孔钻孔准确，斜面光爆孔采用1.5寸钢管搭设样架，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③区施工顺序：EL392以上边墙欠挖处理①区和③区垂直光爆孔凿孔
①区和②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③区斜面光爆孔钻孔样架搭设 ③区斜面光爆孔钻孔
③区装药爆破。
③区采用的爆破参数见下表。

③区内垂直光爆孔采用φ18mm药卷，装药结构为10g/m导爆索连接、连续不耦合装药；根据现场爆破试验，斜面光爆孔内采用φ32mm药卷，装药结构为10g/m导爆索连接、间歇不耦合装药，封堵长度约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。典型爆破网络图及装药结构见图2。

4.

2.4岩锚梁锚台爆破效果描述

岩锚梁锚台开挖完成后，光面孔残孔率达到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。
5结语
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，上述施工方案在卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁岩台开挖施工中是可行的，岩台成型较好，达到了设计要求，在同类工程施工中有借鉴意义。

参考资料
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. 四川水力发电, 2003, 22 (1):36～42.
岩壁吊车梁岩台开挖施工技术. 中国水利水电建设集团公司重点推广新技术(2009版)
[3] 尹俊宏等.岩壁吊车梁岩台（双向控爆法）开挖施工工法. 中国水利水电建设集团公司工法汇编(2007～200

摘自：本科毕业论文www.udooo.com

8年度)
[4] 徐萍,朱宝凡. 小湾地下厂房岩锚吊车梁施工技术. 隧道建设,2008,(1).
[5] 地下厂房施工.水利水电工程施工手册(第2篇第8章第3节).
[6] 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地下厂房岩锚吊车梁施工及承载试验技术要求. 2010.
[7] 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）. 2008.

作者简介：
景通（1981～ ），男，本科，中国水利水电第十一局有限公司工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。