云南澜沧江糯扎渡水电站地下厂房岩锚梁施工技术

牛景超，卢立新，罗应培

（1.郑州顺鑫工程监理有限公司，河南 郑州 450003；2.河南黄河河务局濮阳黄河河务局，河南 濮阳 475000；3.云南省水利水电科学研究院，云南 昆明 650228）

0 引言

岩锚梁是岩壁吊车梁的简称，是利用一定深度的注浆长锚杆将钢筋混凝土梁体牢牢地锚固在岩石上，通过长锚杆和岩石壁面摩擦力将荷载传到岩体上［1］。它与普通的现浇梁相比，不设立柱，充分利用围岩的承载能力。岩锚梁开挖的目的是，确保岩台体形满足设计要求，提供良好的基岩受力条件，并保证后期厂房下部开挖过程中保持稳定。岩锚梁开挖是地下厂房开挖施工的关键技术，它集光面（预裂）爆破，锚固技术，混凝土技术，应力、应变和位移量测技术于一体，技术要求高，施工难度大。笔者结合云南澜沧江糯扎渡水电站地下厂房工程，对岩壁梁岩台的开挖技术进行了探讨。

1 工程概况

云南澜沧江糯扎渡水电站位于云南省普洱市，是澜沧江中下游河段八个梯级规划的第五级，属大（1）型一等工程。该工程由心墙堆石坝、左岸溢洪道、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞、左岸地下式引水发电系统及导流工程等建筑物组成。水库库容为237.03×108m3，装机 9 台，单机容量为 650 MW，总装机容量为5850 MW。

糯扎渡水电站地下主厂房、安装间和副厂房位于坝址左岸，轴线方向为N76°E，其上覆岩体厚度为184～220 m，水平埋深沿轴线方向大于265 m。厂房长度为418 m，主厂房洞室断面为直边墙曲顶拱形，最大开挖跨度为31 m，最大高度为81.6 m，顶拱高程为 640.6 m，底板高程为 559.0 m。

主厂房、安装间和副厂房均位于花岗岩内，岩石坚硬，微风化～新鲜。厂房部位岩体质量指标（RQD）均在85%以上，主要为块状结构或整体结构岩体。厂房部位花岗岩岩体中地质构造不发育，没有发现属于Ⅱ级结构面的断层，属于Ⅲ级结构面的断层有F20、F22和F233条，属于Ⅳ级结构面的小断层、挤压面平均发育间距约23.5 m。主厂房、安装间和副厂房地段主要发育二组节理：① N5°～15°W，SW∠60°～80°，延伸长度一般 3～5 m，少量达 20～30 m，多为微张或闭合的刚性结构面；②N45°～55°E，NW或SE∠80°～90°，延伸长度一般 1～5m，多为微张或闭合的刚性结构面。

2 岩锚梁开挖方案及质量标准

2.1 开挖方案

根据三峡、溪洛渡等同规模电站地下厂房岩壁梁开挖施工经验［2～3］，并结合糯扎渡地下厂房的自身特点，本厂房共分X层开挖，吊车岩壁梁所在的厂房开挖Ⅳ层分6个区（Ⅳ1～6）进行开挖（如图1所示）。开挖程序为：（1）先采用潜孔钻造孔，进行中槽两侧预裂爆破（孔深度 9.2 m），再进行Ⅳ1区中部拉槽。（2）Ⅳ2区保护层开挖和岩台竖直光爆孔 （光面爆破简称光爆）、辅助孔造孔。Ⅳ2区开挖先采用手风钻预裂，再进行开挖。岩台竖直光爆孔造孔完成后，孔内插PVC管，并对孔口进行保护。 （3）Ⅳ3区开挖。 （4）Ⅳ4、Ⅳ5区保护层开挖。采用手风钻先预裂，再进行开挖。（5）岩壁梁下拐点下部岩壁进行喷锚支护和锚杆加强支护。（6）岩壁斜向光爆孔造孔。（7）岩壁梁竖直、斜向光爆孔双面光爆一次成型。

图1 电站地下主厂房岩锚梁开挖示意图Fig.1 Rock anchor beam excavation of underground main building

2.2 施工原则

各区施工原则为：（1）保护层开挖滞后中部拉槽约 40.0 m（Ⅳ3滞后Ⅳ1，Ⅳ4和Ⅳ5滞后Ⅳ2）；（2）上、下游保护层开挖错开距离为30～50 m；（3）岩锚梁采用双面光爆分段爆破，分段长度为25～30 m。

2.3 质量标准

根据设计要求，炮孔残留率在Ⅱ、Ⅲ类围岩中不少于90%，在Ⅳ类围岩中不少于70%～80%，相邻两炮孔间岩面的不平整度不应大于15 cm，相邻两炮茬间的台阶或预裂/光面炮孔的最大外斜值不大于15 cm。岩壁不允许欠挖，最大超挖值控制在15 cm以内。岩锚梁斜面进行修整后，应尽量达到设计角度，局部角度偏差控制在±2°以内。

3 施工方法［4］

3.1 基岩面清理

基岩面采用人工手风钻、风镐进行清理。清理内容包括：松动块石清除、欠挖处理等。清理的标准是，基岩面无浮渣、无松动岩块，开孔线50 cm范围内不平整度小于20 cm。

3.2 测量放样

造孔定位架搭设前，测量放出所有的设计轮廓线、开孔点和样架定位点，并采用红油漆对相关标示点进行标示。测量完成后，由测量人员向现场技术人员进行测量技术交底。

测量放样精度误差不大于5 mm，要求岩台上拐竖向光爆开孔点、斜面光爆开孔点和下拐竖向光爆开孔点在同一桩号上。

3.3 钢管定位样架

为了孔位、孔向正确，预裂孔和光爆孔采用直径42 mm的钢管搭设样架的方案进行造孔，样架搭设要求为：（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。样架整体连接牢固，并与岩壁插筋牢固相连。（2）每个钻孔位置安设钻孔导向管和孔深限位管。导向管和限位管的安装位置由全站仪放样。（3）钻孔样架定位时，立杆孔位、导向杆的定位偏差不大于1 cm，角度偏差小于1°，排架斜支撑间距不大于2 m。（4）样架搭设完毕，并经测量复核、三检验收、准钻证监理签字后，方可使用。

3.4 钻孔

钻孔前，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。钻孔时，采用手风钻造孔，孔径为42 mm。岩台光爆孔采用导向钢管控制孔向。钻杆为标准长度，孔深由限位钢管或者定位横杆控制。

为了保证把岩锚梁的超欠控制在允许范围内，采取如下控制措施：（1）垂直及斜面光爆孔孔底均按超挖 5.0 cm 控制， 相应外偏角分别为 1.91°及 1.64°（在原角度之上增加）。（2）垂直及斜面光爆孔均按超深5.0 cm控制。（3）钻斜面光爆孔时，为避免钻杆上仰，造成局部欠挖，下拐点下移10 cm。

为便于施工，Ⅳ6区岩台垂直光爆孔和辅助孔与Ⅳ2区光爆孔同时造孔。造孔完成后，孔内插PVC管，并对孔口进行封堵。Ⅳ1、Ⅳ3区开挖采用先预裂，再进行梯段爆破的开挖方法。Ⅳ2～Ⅳ6区均采用垂直孔钻爆法开挖。Ⅳ2区保护层竖向光爆孔孔径为 42 mm，孔距为 0.5 m；缓冲孔与周边孔间排距为 90 cm；主爆孔排距均为1.4 m，间距为 1.2 m。光爆孔孔深为295 cm，主爆孔超深10 cm。 Ⅳ4区保护层采用竖向光爆，孔径为42 mm，周边孔孔距为0.35 m，缓冲孔与周边孔的排距均为60 cm，间距均为80 cm，主爆孔与周边孔孔深均为2.5 m。Ⅳ5区保护层开挖受厂房Ⅴ层约束较大，为保证孔底不留岩梗，对Ⅳ5区主爆孔加深20 cm。其钻爆参数为：孔径 42 mm，周边孔孔距0.35 m，缓冲孔与周边孔排距60 cm，间距80 cm，光爆孔孔深均为2.25 m，主爆孔孔深为2.45 m。Ⅳ6区竖向光爆孔钻孔外倾角为 1.44°，孔距为 0.35 m，孔深为 2.05 m，上拐点超挖5 cm，下拐点下移10 cm；斜面光爆孔与竖直面夹角为 25.35°（设计角度为 24.74°斜面与水平面的夹角偏差 0.61°），孔距为 35 cm，孔深 2.4 m。

钻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，填写岩锚梁光爆孔终孔检查记录表和钻孔质量检查表。如果钻孔超深，超深部分采用锚固剂封堵。如果孔位、孔向超标，采用锚固剂封孔后，重新造孔。

3.5 岩壁梁下拐点保护

岩锚梁钻孔完成后，装药爆破之前，对岩台下拐点进行安全防护。防护措施主要有：（1）岩台斜面光爆孔下拐点位置孔口下移10 cm；（2）爆破之前，按照设计要求，对下拐点以下岩壁进行喷锚支护；（3）下拐点以下50 cm处，布置一排直径为25 mm的锁口锚杆，锚杆长为 2.5 m，间距为 1.5 m；（4）断层 F20、F22和 F23范 围 及 破 碎 带 挂 钢 筋 网 Φ6.5＠20×20（cm），喷混凝土厚 0.15 m。

3.6 装药爆破

（1）Ⅳ2区保护层竖向主爆孔孔深为 3.65 m（超深0.2 m），采用Φ32 mm炸药连续装药的方式，堵塞长度为100 cm，单孔装药量为2.0 kg，炸药单耗为0.45 kg/m3。 光爆孔孔深为 3.45 m，采用在竹片上绑扎导爆索（底部加强装药Φ25 mm炸药150 g）、Φ25 mm炸药间隔装药的方式，堵塞长度为45 cm，单孔装药量为 0.454 kg，装药线密度为 151 g/m，装药结构如图2所示。

（2）Ⅳ4区保护层竖向主爆孔孔深为 2.7 m（超深0.2 m），采用Φ32 mm炸药连续装药的方式，堵塞长度为60 cm，单孔装药量为1.473 kg。缓冲孔采用Φ25 mm炸药连续装药的方式，堵塞长度为80 cm，单孔装药量为1.0 kg。光爆孔采用在竹片上绑扎导爆索 （底部加强装药Φ25 mm炸药60 g）、Φ25 mm炸药间隔装药的方式，堵塞长度为40 cm，单孔装药量为 0.27 kg，装药线密度为 108 g/m，装药结构如图3所示。

（3）Ⅳ5区保护层竖向主爆孔孔深为 2.45 m（超深0.2 m），采用Φ32 mm炸药连续装药的方式，堵塞长度为50 cm，单孔装药量为1.326 kg。缓冲孔采用Φ25 mm炸药连续装药，堵塞长度为50 cm，单孔装药量为1.0 kg。光爆孔采用在竹片上绑扎导爆索（底部加强装药Φ25 mm炸药60g）、Φ25 mm炸药间隔装药的方式，堵塞长度为25 cm，单孔装药量为0.27 kg，装药线密度为120 g/m，装药结构如图4所示。

（4）Ⅳ6区保护层竖向光爆孔采用在竹片上绑扎导爆索 （底部加强装药Φ25 mm炸药40g）、Φ12 mm炸药间隔装药的方式，堵塞长度为64cm，单孔装药量为0.215kg，装药线密度为76 g/m，装药结构如图5所示。

图2 Ⅳ2区保护层竖向光爆孔装药结构图Fig.2 Vertical light blasting hole charging structure ofⅣ2region protective layer

图3 Ⅳ4区保护层手风钻竖向光爆孔装药结构图Fig.3 Pneumatic drill vertical light blasting hole charging structure ofⅣ4region protective layer

图4 Ⅳ5区保护层手风钻竖向光爆孔装药结构图Fig.4 Pneumatic drill vertical light blasting hole charging structure ofⅣ5region protective layer

Ⅳ6区保护层斜向光爆孔采用在竹片上绑扎导爆索 （底部加强装药Φ25 mm炸药50 g）、Φ12 mm炸药间隔装药的方式，堵塞长度为47 cm，单孔装药量为 0.175 kg，装药线密度为 85 g/m，装药结构如图6所示。

Φ12 mm炸药是将Φ25 mm药卷剖成两半，自制加工。堵塞采用岩粉或黄泥。在堵塞前，先用纸团或其他柔性物质成团入孔。为防止堵塞料漏入装药段，堵塞段应稍加捣实。根据爆破设计网络要求，进行联网，由爆破专业技术人员操作，采用非电雷管起爆。

4 技术保障措施

4.1 施工准备

岩锚梁开挖施工边界条件为：（1）Ⅳ2区保护层开挖爆破前，完成岩台竖直光爆孔、辅助孔造孔，孔内插PVC管，并对孔口进行保护。（2）Ⅳ5区保护层开挖超前，岩台开挖30 m。岩台保护层开挖后，斜孔样架应搭设在基岩上。（3）岩锚梁钻孔完成后、装药爆破之前，对岩台下拐点进行保护。

4.2 光爆孔钻孔样架搭设

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，样架与边墙插筋焊接牢固。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，由测量人员进行测量复核，三检员对样架搭设结构进检查验收。

4.3 钻孔

造孔前，对孔位进行编号，填写钻孔责任分区表，将每个孔的钻孔质量落实到人。造孔过程中，开孔20 cm时，对孔位、孔向进行第一次检查复核；开孔50 cm时，对孔位、孔向进行第二次检查复核；开孔100 cm时，对孔位、孔向进行第三次检查复核。及时纠正钻孔偏差。

4.4 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“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，沙浆封孔，重新造孔。光爆孔质量控制标准为：孔深≤3 cm，孔向偏差≤2°，孔距偏差≤3 cm。

4.5 装药、联网

光爆孔药卷按爆破设计要求间隔绑扎在竹片上，验收合格后，插入孔内，孔口堵设严密，堵设长度应符合爆破设计要求。按爆破设计要求进行联网。装药、联网经验收合格，并签发合格证后，可实施爆破。根据不同的地质结构，选用不同的装药参数，实行个性化装药。

4.6 成型后岩台保护

（1）岩台局部的欠挖全部采用人工凿除的方式处理，禁止采用爆破和机械等方式清撬。

（2）岩台开挖成型后，对岩台下拐点进行保护。用竹跳板覆盖下拐点，防止爆破飞石破坏。

（3）用覆盖物对整个岩台浇筑区域的基岩面进行保护，防止边墙进行一次支护时，喷锚料或者浆液污染岩壁梁基岩面。

（4）禁止在岩壁梁区域内施工。除系统锚杆孔外，其他孔洞设置插筋，布置风、水、电等管线。

（5）岩壁梁混凝土浇筑前，严格按照设计要求进行基岩面的清洗，防止洞室内灰尘污染基岩面。

图5 Ⅳ6区保护层竖向光爆孔装药结构图Fig.5 Vertical light blasting hole charging structure ofⅣ6region protective layer

图6 Ⅳ6区保护层斜向光爆孔装药结构图Fig.6 Slant light blasting hole charging structure ofⅣ6region protective layer

5 结语

糯扎渡水电站地下厂房岩壁吊车梁实际开挖过程中，光爆孔半孔率为94.2%，最大超挖14 cm，平均超挖6.7 cm，没有欠挖，工程质量合格率为100%，优良率100%，成型好，质量达到设计要求。

［1］ 百度百科：岩锚梁 ［EB/OL］.［2015－05－26］.http：//baike.haosou.com /doc/485071－513690.html.

［2］李文成，程飞，毕波.黄金坪水电站地下厂房岩壁梁开挖施工技术实践与研究［J］.水电与新能源，2013（1）：12－15.

［3］师锋民，李文化.溪洛渡左岸地下电站岩锚梁开挖施工［J］.人民长江，2008（14）：96－98.

［4］ DL/T5099－2011，水工建筑物地下工程开挖施工技术规范［S］.