官地水电站岩锚梁开挖施工质量控制

张来亮，吴贵芳，刘峰春

（中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁 丹东 118000）

1 工程概述

1.1 工程概况

官地水电站位于雅砻江干流下游、四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的打罗村境内，系雅砻江卡拉至江口河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。官地水电站工程等级为一等工程，主要水工建筑物为1级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。官地水电站枢纽建筑物主要由左右岸挡水坝、中孔坝段和溢流坝段（为碾压混凝土重力坝）、消力池、右岸引水发电系统组成。

引水发电系统采用右岸地下厂房布置方案，主厂房布置在大坝轴线下游右岸山体内，采用单机单管供水。厂房（含安装间、副厂房）最大开挖尺寸为243.44m×31.10m×76.30m （长×宽×高，下同），机组安装▽1195.80m。主厂房洞室断面为直墙曲顶拱型，顶拱高程1235.6m，吊车梁以下厂房跨度29m，吊车梁以上厂房跨度31.1m。厂房岩锚梁岩台位于0-28.82～0+197.72段的上下游边墙高程1223.95～1227.3m。

1.2 工程地质条件

岩锚梁区域为玄武岩、节理较发育、岩石较硬、成型难。岩锚梁布置于P2β15-2层角砾集块熔岩中，岩石坚硬，微风化～新鲜状态，围岩岩体以块状～次块状结构为主，局部为镶嵌或碎裂结构。无大的断层通过，无大的软弱结构面，错动带规模都较小，部分错动带延伸较长。上、下游边墙开挖过程中地下水出露不多，在厂横0+197.62～0+10m段，除错动带、裂隙集中发育附近较湿润外，其洞室较干燥；副厂房端由干燥～湿润，部分有浸、滴水。

1.3 工程施工特点

岩锚梁是地下厂房开挖施工中难度最大、质量要求最高的部位，岩锚梁开挖成型的质量将直接影响到厂房岩壁吊车的运行安全。其施工特点：

（1）施工组织、质量控制难度大。厂房岩锚梁开挖工期紧，施工强度大，加大了施工组织和质量控制的难度。

（2）爆破振动控制要求严。《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》（DL/T 5099-1999）中规定水工隧洞允许爆破质点振动速度仅为10cm/s，如不严格控制爆破最大单响药量，势必对厂房岩锚梁围岩造成较为严重的影响。

（3）变形检测工作量大 。因开挖断面大，加之一部分洞段层间、层内错动带发育，并且进出口段围岩条件差，这就要求监测断面必须布置合理，监测结果准确无误，能够及时指导现场生产。

（4）岩台开挖质量标准要求高。开挖轮廓线必须符合设计断面尺寸，洞室开挖不允许存在欠挖，平整度不超过10cm。残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹保存率：完整岩石80%以上，较完整和完整性差的岩石不少于50%，较破碎和破碎岩石不少于20%；相邻两孔间的岩面平整，孔壁不应有明显的爆破裂隙；相邻两茬炮之间的台阶不应大于10cm。

2 岩锚梁开挖及控制要点

采用了“岩锚梁分序开挖”和“岩台双光面爆破”的施工方法。

（1）基岩面清理。采用人工手风钻、风镐进行清理，内容包括松动块石清除、欠挖处理、开钻处斜面凿平等。其清理的质量标准为基岩面无浮渣、无松动岩块，开孔线50cm范围内不平整度小于20cm。

（2）测量放样。由熟练的测量人员专职负责岩壁梁开挖测量工作，采用红外线激光定位技术放样。质量控制标准：精度误差小于或等于5mm，岩台岩壁竖向光爆开孔点、斜面光爆开孔点和Ⅲ3竖向光爆开孔点在同一桩号上。

（3）钢管定位样架。岩锚梁岩台斜面孔（5号孔）钻孔采用测量放线后搭设样架，岩台垂直孔（4号孔）钻孔可采用搭设样架法，也可采用先导孔拉线控制法。样架搭设采用φ50mm钢管，在样架上布置导向管（φ50mm钢管，角度与岩台一致，间距为30cm）。样架搭设好后需进行测量复核。斜孔钻孔之前必须在测量放线的开挖孔位上先施钻一个3cm深的水平孔窝，以确保实际施钻孔位准确。孔深采用在样架上布设限位标志进行控制。

样架搭设要求：①样架钢管必须选用平直无变形的优质钢管，横杆与横杆采用一字卡连接，横杆与立杆、样架采用十字扣连接，横杆、立杆与斜撑采用万向扣连接。②锚固杆、横撑杆、斜撑杆间距1.75m，锚固端25～30cm。③导向管靠基岩面侧切成45°坡口，并原则上紧贴基岩面，局部不能紧贴基岩面，要求垂直孔导向管距基岩面的距离不大于2cm，岩台斜面孔导向管距基岩面的距离不大于5cm。④样架搭设完毕，经测量复核、三检验收，准钻证监理签字后方可使用。

样架质量控制标准：①导向管孔位偏差小于或等于1cm，角度偏差小于1°；限位杆高程偏差和水平度均小于或等于1cm。②样架按设计图纸搭设，其刚度和整体稳定性符合设计要求。

（4）钻孔。采用手风钻造孔，孔径φ42mm。为了满足设计要求，防止欠挖，岩壁梁开挖顶高程EL1227.30m以上边墙不允许欠挖，超挖控制在10cm左右。岩台垂直钻孔孔位比设计线外移5cm，孔深超深设计值10cm；斜向钻孔孔位比设计开挖线沿斜面垂直方向下移5cm。

岩台开挖钻孔参数：垂直孔孔深为195cm（含超深10cm），斜孔孔深为183cm；垂直孔和斜孔的孔距均为30cm。

（5）岩锚梁下拐点保护。岩锚梁钻孔完成后，装药前对岩台下拐点进行安全防护，针对不同岩石情况，在岩台三角体开挖前对下拐点采取不同的防护措施。对有节理、裂隙部位，采取在下拐点以下10cm布置1排φ25mm、L=150cm（外露15cm）、间距75cm的锁口锚杆，∠50mm×32mm×3mm热轧等边角钢 （与锁口锚杆外露部分焊接）及下拐点以下100cm范围喷5cm厚C25混凝土进行联合加固。岩体完整部位仅布置1排φ25mm、L=150cm（外露15cm）、间距75cm的锁口锚杆，∠50mm×32mm×3mm热轧等边角钢 （与锁口锚杆外露部分焊接）进行加固。

（6）装药爆破。施工单位只有收到监理签发岩锚梁岩台开挖爆破作业通知单后，才准许进行岩锚梁岩台4号垂直孔和5号斜面孔的装药作业。Ⅲ2～Ⅲ4区装药爆破质量由施工单位质检人员负责检查，现场监理采取抽查。Ⅲ5区（即岩锚梁岩台区）的4号垂直孔和5号斜面孔装药爆破，采用施工单位自检、监理单位终验，并由监理签发准爆证的质量控制程序：

①施工单位质检人员必须对4号孔和5号孔的每个光爆孔的装药结构、线装药密度、堵塞长度、起爆网络进行检查，并填写光爆孔装药质量检查记录表。当自检合格后，通知监理人员验收。

②现场监理对4号孔和5号孔的装药质量采用全部复检终验。当复检合格后，签发岩锚梁岩台区开挖爆破作业准爆证。

③施工单位只有收到监理签发的准爆证后方可联网起爆。

④每排炮爆破前，施工单位应通知长江科学院进行爆破震动安全监测。

3 技术保证措施

（1）施工要求。岩锚梁开挖施工要求降槽分层开挖至设计高程，岩台保护层开挖施工结束，降槽底板造孔样架位置松渣清理至岩石基础面，对现场管理人员和作业人员进行技术交底和培训。

（2）测量放样。测量队配备熟练的测量人员，专职负责岩壁梁开挖测量工作。造孔定位样架搭设前，测量放出所有的周边开孔点，并放出样架定点位置。测量放样要求岩台上拐点竖向光爆开孔点与斜面光爆开孔点在同一桩号上。测量放样结束，测量人员向现场技术员交底，并提交放样记录资料。

（3）光爆孔钻机样架搭设。光爆孔钻孔样架按设计图纸进行搭设，位置以测量放样点为基准，要求位置准确，并联结加固牢靠。每个钻孔位置安设钻孔导向管和孔深限位管。样架投入使用前，优测量人员会同测量监理进行测量复核，三检员对样架搭设结构进行检查验收。样架经检测验收后，由监理签发准钻证后方可进行钻孔作业。

（4）钻孔。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。岩台光爆孔采用导向钢管控制孔向，钻孔前，在导向管孔口增设配套夹片，以减小孔斜误差。钻杆为标准长度，孔深由限位钢管（定位横杆）控制。开孔20cm对孔位、孔向进行第1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。

（5）光爆孔验收。光爆孔验收主要检查孔深、孔向和孔距3项指标，按照“三检”制对每个孔进行检查，填写钻孔质量检查表。钻孔偏差超标的孔，砂浆封孔，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。

（6）装药、联网。光爆孔药卷按照爆破设计要求间隔捆绑在竹片上，验收合格后插入孔内，孔口堵塞严密，长度符合爆破设计要求。按照爆破设计要求进行联网、装药和验收合格签发准爆证方可实施爆破。针对不同的地质条件，选用不同的装药参数和装药结构。

（7）钻爆质量检测和改进。每排炮爆破后，对开挖质量进行检测，检测内容包括超欠挖、平整度、半孔率、孔位偏差等。通过对检测数据进行分析，改进钻孔精度，优化装药参数，不断改善开挖质量。

4 开挖施工质量控制

（1）事前控制。开挖前认真做好爆破设计方案，进行必要的爆破试验，以选择和确定合理的爆破参数，保证开挖面的爆破质量。采用先进的测量仪器和先进的测量控制手段，提高观测效率和观测质量；每次爆破后均进行开挖细部放样，开挖面上用红油漆划出钻孔孔位，上部应标定顶部标高，下部应标定折点高程线。

（2）事中控制。开挖中及时测量开挖断面，进行测量导线复测，每循环进行测量放样时，均对上一循环开挖断面进行规格检查，并将超欠挖情况及时通知钻孔人员，以便对钻孔角度进行调整，减小超挖，对欠挖的部位及时进行处理，确保岩台的开挖尺寸和规格满足设计要求。

在开挖过程中，根据岩石变化情况，及时修正爆破参数，尽量减少超挖和不欠挖。在不良地质洞段的岩台开挖要严格控制爆破参数，采用小药量爆破，以确保围岩的稳定。钻孔严格按照设计钻爆图施工，各钻工分区、分部位定人定位施钻。

直面和斜面光爆孔内严格按照设计装药结构和线装密度进行装药，各施工、爆破单位必须有施工技术人员现场指导和监控，周边或底板光爆孔均采用不耦合装药，所有药卷必须用导爆索串联后绑扎在竹片上，经检查符合要求后才能放入光爆孔内，严格控制装药间隔距离，技术、质检人员全过程监督。

（3）事后控制。每排炮由值班质检员按“平、直、齐”的要求进行检查，并将检查情况反馈到作业班组，以便于下次改进。光爆孔孔间距要求为30cm，偏差不大于5cm，爆破孔偏差不大于10cm，以减少超挖和减轻对岩锚梁岩台的破坏。

5 成型后岩台保护

（1）岩台部位的松渣清理以及局部欠挖处理，必须采用人工方式进行，严禁采用爆破和机械等方式清撬。

（2）岩台开挖成型后加强对下拐点的保护，用竹跳板覆盖下拐点防止临近飞石砸坏拐点。

（3）在进行斜岩台以上边墙支护时，用覆盖物铺设整个浇筑区域，严防回弹料残留在斜岩台上，锚杆注浆时若有浆液流出及时用高压水将岩台冲洗干净。

（4）严禁在岩壁梁区域布置风、水、电等管线。

（5）严禁机械操作时撞击岩台。

6 结语

官地水电站岩锚梁岩台开挖过程通过2个多月的实践和努力，全部完工，共完成开挖单元工程21个，合格率100%，其中优良单元工程19个，单元工程优良率90.5%。有14个开挖单元获得官地水电站洞室开挖样板工程。

[1]张红兵，曾玲珑，李友华。溪洛渡水电站左岸地下厂房岩壁吊车梁施工技术[J].水力发电，34,9.

[2]叶明，胡忠英。江苏宜兴抽水蓄能电站岩锚梁开挖施工[J].水利水电施工，2005，（1）.