3)對(duì)于屬于超大斷面的地下廠房,一般采用臺(tái)階法分層開挖,施工中首先確定合理的分層方案,然后大體上遵循自上而下的順序逐級(jí)開挖。廠房上部頂拱的開挖利用鑿巖臺(tái)車鉆孔,周邊光面爆破,因?yàn)閺S房跨度大,所以施工中采用導(dǎo)洞(中導(dǎo)洞或者兩側(cè)導(dǎo)洞)超前的方式;廠房中部開挖則利用液壓鉆或潛孔鉆鉆大孔徑豎直孔,梯段爆破開挖,這樣可以大大提高爆破效率,同時(shí)為了減輕爆破震動(dòng)對(duì)巖錨梁及邊墻的影響,一般會(huì)采取邊墻預(yù)裂或者預(yù)留保護(hù)層等措施;廠房下部則主要利用引水隧洞和尾水洞作為施工通道,開挖仍以臺(tái)階爆破為主,但由于廠房下部機(jī)坑結(jié)構(gòu)復(fù)雜,以可不同的鉆方,面一章的工程例可以晰的到這一點(diǎn)。
另外,洞室的長(zhǎng)度也是洞室開挖時(shí)必須考慮的一個(gè)因素,當(dāng)洞室較短時(shí),使用綜合開挖方法(水平孔加豎直孔)是不經(jīng)濟(jì)的。在小灣、三板溪地下廠房的母線洞開挖中,雖然采用了臺(tái)階法開挖,但是臺(tái)階下部仍然使用鑿巖臺(tái)車鉆孔,節(jié)省了機(jī)械轉(zhuǎn)
場(chǎng)時(shí)間,使整個(gè)開挖過程變得簡(jiǎn)單。
3.2圍巖穩(wěn)定因素
要想達(dá)到快速掘進(jìn)的目的,洞室開挖中首先必須保證圍巖的穩(wěn)定,如果施工中由于開挖體整體或局部失穩(wěn),發(fā)生塌方、掉頂?shù)仁鹿?,不僅威脅到工程和人員設(shè)備的安全,而且會(huì)增加工程成本,耽誤工期,影響整個(gè)工程的進(jìn)度。實(shí)際施工中一般把W、V類圍巖視為不良地質(zhì),不良地質(zhì)地段一般特征包括巖體松散、軟弱破碎、膨脹、巖溶、多水、偏壓、高地應(yīng)力等,
當(dāng)洞室圍巖穩(wěn)定性較好時(shí),可以充分利用大型施工機(jī)械采用全斷面或者臺(tái)階法快速掘進(jìn),支護(hù)可以延后一段距離:而在圍巖地質(zhì)條件稍差的情況下,則支護(hù)可能要緊跟掌子面進(jìn)行;當(dāng)圍巖地質(zhì)條件很差時(shí),可能要對(duì)巖體采用預(yù)灌漿或超前支護(hù)等加固手段后再進(jìn)行鉆爆開挖,并且必須遵循“短進(jìn)尺、多循環(huán)、弱爆破”的原則,開挖后要及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù),必要時(shí)還需采用鋼支撐或鋼格柵加強(qiáng)支護(hù),以確保圍巖穩(wěn)定;當(dāng)巖石特別松散破碎時(shí),在施工中還要考慮采用支撐拱法或者支撐核心法等特殊的分部施工方法,以減小圍巖一次暴露的面積。總的來說,就是在各種圍巖條件下,必須根據(jù)實(shí)際情況解決好開挖與支護(hù)的關(guān)系。
圖3.1、3.2是水布婭母線平洞[’41在不同地質(zhì)條件下的開挖方法及程序示意圖。
母線平洞就大小而言屬中斷面,在地質(zhì)條件較好的11類圍巖中施工時(shí),采用了全斷面開挖法,整個(gè)開挖程序?yàn)?測(cè)量放線~鑿巖臺(tái)車鉆孔一裝藥爆破一通風(fēng)散煙一安全處理一出碴~噴錨支護(hù),排炮循環(huán)時(shí)間16h,進(jìn)尺3.8m:而在W、V類圍巖洞身
段,則采用了臺(tái)階法開挖,減小了一次開挖的高度,鉆孔由手風(fēng)鉆代替了鑿巖臺(tái)車,整個(gè)開挖程序(上層)為:測(cè)量放線一超前支護(hù)~手風(fēng)鉆鉆孔一裝藥爆破一通風(fēng)散煙安全處理一出碴一噴錨支護(hù),排炮循環(huán)時(shí)間26.5h,進(jìn)尺1.2m。
在百色水電站地下廠房引水隧洞的開挖中,上、下平洞經(jīng)過地段地質(zhì)條件尤
為復(fù)雜,隧洞所在巖層巖性主要為硅質(zhì)巖、含洞穴白云質(zhì)泥巖和硅質(zhì)泥巖夾粉砂質(zhì)泥巖。上平洞段圍巖為4、5類,以5類為主,下平洞位于地下水位線以下,圍巖為3、4類圍巖。復(fù)雜的地質(zhì)條件給隧洞開挖帶來了較大的困難,施工單位針對(duì)不同洞段的地質(zhì)條件,將圍巖穩(wěn)定作為施工中第一考慮要素,擬定了不同的開挖方法。
百色尾水主洞〔’31出口段78m范圍內(nèi)(由洞口向里)上覆有效巖體薄,圍巖類別屬W~V類,并且最后出口部分為強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)巖和全風(fēng)化輝綠巖接觸蝕變帶,巖體非常破碎。施工單位在開挖中采取了超前錨桿、預(yù)灌漿、預(yù)留保護(hù)層等各種措施來保障洞室圍巖的穩(wěn)定,具體開挖方法和程序見圖3.5。
3.3.1施工機(jī)械對(duì)總體施工方案的影響
地下洞室開挖過程中所使用的施工機(jī)械對(duì)總體方案的影響巨大,有時(shí)甚至是決定性的。
百色水利樞紐地下廠房在頂拱和下部采用了三臂鑿巖臺(tái)車,中部則主要利用履帶式液壓鉆及潛孔鉆鉆孔,只是在局部預(yù)留保護(hù)層等地方使用了手風(fēng)鉆鉆孔。
在龍灘右岸導(dǎo)流洞中層施工中同樣因?yàn)樯蠈觾艨盏南拗?,液壓快速鉆只能鉆設(shè)
64°角的梯段深孔。其開挖分層如圖3.14所示。
在實(shí)際施工中,為了保證施工進(jìn)度和爆破效果,爆破規(guī)模一般不可能太小,這時(shí)制定有利于圍巖穩(wěn)定和施工安全的開挖方案及施工工藝就顯得特別重要。參看瀑布溝尾水隧洞、龍灘右岸導(dǎo)流洞等大型隧洞的開挖資料,在這些特大斷面隧洞的下層施工中大體采用了如下兩種方案:
l)邊墻預(yù)裂超前,中部梯段拉槽在后,并且最靠近邊墻處設(shè)一排加密緩沖孔(采用小直徑藥卷),最后鉆小孔徑水平孔挖除保護(hù)層,在龍灘右岸導(dǎo)流洞中層開挖中就采用了此方法;在一些下層梯段高度相對(duì)較低的隧洞中,并沒有預(yù)留保護(hù)層,而是在邊墻預(yù)裂后中部梯段開挖一次成形,例如小灣主廠房運(yùn)輸洞(圖3.13);2)中部梯段拉槽開挖(設(shè)緩沖孔)在前,兩側(cè)邊墻預(yù)留保護(hù)層跟進(jìn),保護(hù)層開挖采用小孔徑水平孔光爆,此方法在龍灘右岸導(dǎo)流洞下層、瀑布溝尾水隧洞開挖中使用。圖3.15是瀑布溝尾水隧洞中、下層的開挖方法設(shè)計(jì)圖。










