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[摘 要]尾水调压井顶拱为球冠型,球冠型顶拱对于地下洞室工程来讲,可以降低跨度大而带来的不利影响,且具有较好的自稳调节能力。本文主要介绍了尾水调压井球冠顶拱开挖及支护施工,并对其施工程序、施工方法及施工要点等方面进行了主要论述。
[关键词]尾水调压井 球冠 开挖与支护 施工技术
中图分类号:TV73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0007-03
1 工程概况
1.1 工程简介
漫湾水电站二期工程尾水调压井顶拱为球冠型,球冠横向跨度为28.3m,高度为8.17m,开挖断面穹顶高程为EL.949.67,拱脚处高程为EL.941.5。在球冠底部EL.935~EL.941.5处有调压井交通洞与之相连,它是调压井的唯一运输通道,也是通风通道。
球形顶拱开挖包括球冠开挖及EL935以上的井身开挖,施工主要工程量为:石方洞挖4598m3,砂浆锚杆630根,预应力锚杆191根,无粘结锚索10根,喷混凝土283m3,钢筋网2.18t。
1.2 主要工程地质条件
尾水调压井顶拱所处地层为三迭系中统忙怀组第三段第二层流纹岩,石,围岩蚀变较强烈,在断层破碎带和影响带中,高岭土呈网络状、脉状、条带状分布在岩体中(Ⅱb、Ⅳ类岩体),使岩体的强度显著降低。
地质构造有三级结构面F1和F408断层通过,F1在EL.947高程左边墙出露延伸到EL.880高程,产状N35oW,SW<79o,破碎带宽度1.5~3.0m,破碎带中有糜棱岩、碎砾岩、粗砂、泥等,胶结特性较差。受断层影响,节理发育,EL.947m有J1N55oW,SW<35o,J2N55oE,NW<75o,J3N14oW,SW<38o。
2 施工布置
2.1 施工通道
调压井施工(兼通风)洞、电梯间交通洞主要作为调压井顶拱部位的施工通道。
2.2 风、水、电布置
供风由EL.975m空压站用φ150无缝钢管从电梯间交通洞、调压井通风(兼施工)洞进入,逐层开挖,逐层延伸,在尾水调压井内采用φ48软管布置。
供水由EL.975m水池用φ150钢管从电梯间交通洞进入、经调压井通风(兼施工)洞,在尾水调压井内采用φ48软管布置。
供电接致EL.975m变压器,采用三相四线低压线进洞。
2.3 施工排水
EL.935m以上利用扬程30m,流量30m3/h的水泵排入电梯间厂房上层主排水管。
2.4 施工通风
利用在电梯间交通洞进口处布置的170KW通风机,在调压井通风(兼施工)洞起点处设置三通给尾水调压井通风。
2.5 施工照明
前期在尾水调压导洞进口处布置一盏0~15米布置1盏镝灯。后期在穹顶增加1盏大功率镝灯。
2.6 施工通讯
配对讲机4对供现场生产调度使用,并辅以信号灯进行交通指挥。
3 施工程序
根据调压井顶拱的结构特点,顶拱开挖时从调压井交通洞进入,先从水平导洞开挖进入调压井中心,然后从调压井中心竖直向上挖中部反导井至拱顶中心,并预留1~1.2m保护层,用手风钻钻孔挖除反导井顶部保护层,并完成顶部喷锚支护,再自周边从下而上分层扩挖,
每层预留1~1.2m保护层,搭排架从上而下挖除球冠保护层,最后集中进行球冠支护工作。
4 施工方法
4.1 水平导洞开挖
自调压井通风洞向调压井中心方向开挖导洞,导洞断面与通风洞断面相同,为6.5m×7.5m(宽×高)城门洞型断面,施工时采用三臂台车造孔,导洞开挖至调压井中心位置。
4.2 中部反导井开挖与支护
从调压井通风洞利用三臂台车施工进入尾水调压井10m,然后竖直向上进行中导井开挖,中导井断面为8m×7.5m,中导井的尺寸还可根据现场实际情况进行调整,中导井用多臂钻钻孔,预留1m保护层,人工持手风钻钻孔挖除保护层,孔向竖直向上,孔径为Φ42,孔深1m,间排距为1.0m×1.0m,单孔药量为0.4kg。
在导井顶拱周边保护层开挖及支护的过程中,用Φ48钢管搭脚手架,钢管上面铺设木板,用作导井周边保护层开挖支护的操作平台。
用多臂钻打顶拱锚杆孔(需接1根钻杆),将导井顶部锚杆、挂网、喷砼支护施工完成后方进行球冠的扩挖,导井顶拱支护施工时,洞碴暂不出走,以减少脚手架工程量。
4.3 球冠扩挖与支护
4.3.1 球冠扩挖
中导井开挖支护完成后,分层开挖,预留1m~1.2m保护层。
球冠扩挖共分五层施工,第一、二层处于井身部位,层高为3m,三、四、五层位于球冠部位,层高为2.4m。开挖沿中导井四周用手风钻打水平幅射孔, 循环进尺控制在2~3m,预留1m保护层,待各层扩挖施工完成后再搭脚手架集中处理保护层。
保护层开挖是球冠开挖中的重中之重,直接关系到球冠的成型好坏,因此保护层的开挖应严格遵循“短进尺、弱爆破、少拢动、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
保护层开挖则用自制台车,自制台车可用T20上搭建脚手架,这样便于移动和避炮,人工持手风钻登台沿中导井四周打垂直于球径的辐射孔, 孔距在起点处控制为50cm,循环进尺不大于1m。
保护层的施工难点在于放样,放样时在顶拱中心及EL935平切圓圆心的连线设标示杆,钻孔沿该钻孔起点所在球冠的平切圆周边呈发散状布置,起点之间孔距为50cm,孔向为球冠切向,倾角与该起点所在高程一一对应。尾水调压井洞碴自落于球冠底部EL935高程,用装载机配合自卸汽车出走。 4.3.2 球冠支护
尾水调压井球冠支护是保证尾水调压井开挖施工安全的必要措施,但支护与开挖会形成较大干扰,由于保护层的开挖需要精雕细琢,因此每个循环开挖后出露的支护区域较小,如果每开挖一个循环后即进行支护,则开挖与支护之间转序十分频繁,工期损失较大,因此尾水调压井球冠支护工作是在保护层开挖完成后集中进行的,锚杆采用三臂凿岩台车钻孔,砂浆泵注浆,挂网采用自制台车配合三臂凿岩台车完成。喷混凝土采用湿喷台车,6m3搅拌车运料。球冠开挖支护方法见下球冠开挖支护一览表。
设计之初尾水调压井球冠系统支护主要包括φ32 L=9m砂浆锚杆与φ28 L=9m砂浆锚杆支护,交错布置,间排距为1.5m×1.5m,1000KN级无粘结预应力锚索支护,挂φ6.5钢筋网、喷C25微纤维混凝土(20cm)进行支护,后根据开挖揭露的实际地质情况,在尾水调压井进水口中心线左侧区域有F1断层通过,高程为EL.948m,产状为N20o~45oW,SW<75o~80o,破碎带宽度1.5~3.0m,造成N60oW至S145oE左侧区域围岩稳定性较差,因此在该区域增加Φ32,L=12m、125KN级预应力锚杆。125KN预应力水泥锚固剂锚杆(Φ32L=12m)钻孔采用Boomer353E三臂台车,钻孔垂直于开挖轮廓面,钻孔的定位按设计图纸布置进行,孔位差不大于100mm,钻孔深度11.8m。速凝段为8604-K3速凝锚固剂,缓凝段为8604-M1缓凝锚固剂。水泥药卷安装采用三臂台车作业平台辅助配合,水泥药卷安装前,将孔内积水及岩粉冲洗干净,然后将水泥速凝锚固剂或缓凝锚固剂分先后定量在水中浸泡,时间按生产厂家技术说明浸泡1~2min,一般为不冒泡为止,浸泡药卷一次不多于15支,然后逐条放入锚固喷枪枪膛中,接通风路(工作风压为0.4~0.7MPa),扣动板机,将水泥锚固卷按先速凝、后缓凝送入锚孔中,边打边向外移动导管,打满锚杆孔后停止。锚杆安装由人工配合三臂台车完成,锚杆插入孔底后利用三臂台车凿岩机旋转3min,同时用木楔固定锚杆尾部,以免锚杆松动或从孔中脱出,然后用水灰比0.3速凝锚固剂将锚杆孔孔口25cm范围内抹平,便于安装锚垫板和螺帽。
锚杆张拉必须控制在速凝锚固剂终凝后,缓凝水泥锚固剂初凝前进行,根据室内试验结果来看,一般控制在4~6h以内进行预应力锚杆锚固力张拉,张拉前将钢垫板和螺帽套入锚杆,调整垫板和锚杆垂直后上紧螺帽,螺帽和锚杆配合要适度,可适当加入润滑油,随即用预应力锚杆扭力扳手进行张拉,张拉时注意加载要均匀。按设计预应力一次张拉到位。
支护工作应紧跟施工开挖面,每扩挖一个循环后即进行支护,长度小于4.5m(含4.5m)的锚杆采用气腿钻钻孔,长度大于4.5m的锚杆采用YG-40导轨式钻机造孔,2SNS砂浆泵注浆,人工安装;喷混凝土采用6m3搅拌运输车运输混凝土至井口,负压溜管下料至TK-961湿喷机受料斗,人工手持喷头施喷(图1)。
锚索施工安排在每层开挖完成后,整个基岩面先素喷5cm厚混凝土后再进行,尾水调压井设置了1000kN级无粘结预应力锚索,锚索采用MG60轻型锚索钻机钻孔,人工搭设排架配合人工安装,采用液压千斤顶张拉(图2)。
4.4 施工安全
在尾水调压井球冠施工工作中,为避免扒渣,中部采用反导井施工,周边扩挖采用从下至上的顺序分层扩挖,这样势必造成施工期间安全隐患增大,为了避免施工安全事故的发生,应从以下几个方面入手做好现场施工安全防护工作:
优化施工爆破参数,控制施工爆破岩块块径。
爆破施工前,施工设备应撤离、操作台车应撤离、施工排架应撤除。
爆破完成后,先使用多臂钻进行排险,然后利用人工进行排险,以便彻底清除开挖面上的围岩掉块。
施工期间进行严密监测,发现变形过大或应力过于集中等不利现象时,应暂停开挖,及时进行喷锚支护。
4.5 开挖质量状况
尾水调压井球冠开挖效果整体较好:残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布,炮孔痕迹保存率,除了破碎岩石炮孔残痕率为50%以上,其余均在95%以上,相邻两孔间的岩面平整,尾水调压井顶拱最大超挖为0.294m,平均超挖0.072m,无欠挖。其中尾水调压井顶拱开挖被评为“样板工程”。
5 施工要点
5.1 测量放样
尾水调压井是球冠型,其中部反导井开挖采用光面爆破,钻孔方向为竖直向上,每个循环钻孔深度不大于3m,周边分层扩挖采用崩落爆破,钻孔方向呈水平发散状,每个循环钻孔深度不大于2~3m,靠近球冠边界轮廓线部位循环进尺较小,便于保护层能完整留下来。对于以上两个区域,放样时要按爆破设计图标出炮孔位置,造孔时对准点位下钻即可,每个循环开挖完成后抽样检测掌子面围岩距离球冠设计轮廓线的距离,如果距离小于一个循环深度,则以特殊符号注明,交样时提醒施工人员特殊符号标注点下一循环的造孔深度,并以交样单的形式记录备查。
测量放样的难点在于保护层的开挖放样。尾水调压井球冠开挖预留1~1.2m保护层,保护层开挖各点造孔方向和造孔深度均不一样,测量放样时无法立体标注每孔的下钻方向。经过理论分析,保护层采用从上到下的开挖施工工序,则钻孔方向在空间垂直于钻孔起点的球径方向,在钻孔起点高程所在的平切圆内,同一高程起点的钻孔方向呈均匀发散状分布,且钻孔方向与平切圆夹角等于钻孔起点高程与球心连线和平切圆圆心及球心连线所成的夹角。换言之,钻孔方向与钻孔起点所在高程呈一一对应关系。所以尾水调压井球冠保护层开挖放样时只需要标明钻孔起点位置,使其尽量在同一平面高程,在该平面内均匀分布,间距为0.5m,下钻方向可查下表,表中按间隔25cm給出了一组数据,表中未给出的数据可采用内插法得出。
5.2 造孔
尾水调压井球冠开挖施工时,水平导洞及中部反导井施工采用三臂台车造孔,循环进尺不大于3m,中部反导井最后一个循环造孔深度不大于1.5m,避免造成较大的超欠挖。周边分层扩挖采用手风钻造孔,循环进尺不大于2~3m,预留1~1.2m保护层,保护层采用手风钻造孔,其钻杆长度选用1.5m,造孔深度为1m,由于手风钻手柄长约为65cm,宽约13cm,受手风钻手柄尺寸的限制,实际造孔时手风钻钻杆不能沿理论造孔方向,钻头与设计轮廓线偏差约为8cm,如果上一循环造孔形成超挖后,下一循环造孔时,手风钻手柄紧贴超挖轮廓线,不会形成超挖。
6 结语
尾水调压井球冠开挖工程共花费时间63天,尾水调压井支护时间为66天。
针对尾水调压井球冠顶拱开挖,当时没有多少成功的经验可以借鉴,只是通过施工技术及作业人员认真摸索、分析及总结得出的施工方法,具体采用导洞开挖进入调压井中部 中部反导井开挖进入球冠顶拱部位 球冠顶拱部位开挖支护 周边自下而上开挖 最后进行保护层开挖的方式,总体上取得了良好的开挖效果。其中尾水调压井球冠保护层开挖的关键是测量放样和短进尺造孔,它决定了球冠项拱成型的好坏。同时尾水调压井球冠及时支护保证了球冠顶拱及后续井身施工的安全。由于各项施工方案得当,施工管理精细,球冠型顶拱开挖质量优良,在工程质量评比中被云南漫湾水电站二期工程建设处评为“样板工程”。
[关键词]尾水调压井 球冠 开挖与支护 施工技术
中图分类号:TV73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)12-0007-03
1 工程概况
1.1 工程简介
漫湾水电站二期工程尾水调压井顶拱为球冠型,球冠横向跨度为28.3m,高度为8.17m,开挖断面穹顶高程为EL.949.67,拱脚处高程为EL.941.5。在球冠底部EL.935~EL.941.5处有调压井交通洞与之相连,它是调压井的唯一运输通道,也是通风通道。
球形顶拱开挖包括球冠开挖及EL935以上的井身开挖,施工主要工程量为:石方洞挖4598m3,砂浆锚杆630根,预应力锚杆191根,无粘结锚索10根,喷混凝土283m3,钢筋网2.18t。
1.2 主要工程地质条件
尾水调压井顶拱所处地层为三迭系中统忙怀组第三段第二层流纹岩,石,围岩蚀变较强烈,在断层破碎带和影响带中,高岭土呈网络状、脉状、条带状分布在岩体中(Ⅱb、Ⅳ类岩体),使岩体的强度显著降低。
地质构造有三级结构面F1和F408断层通过,F1在EL.947高程左边墙出露延伸到EL.880高程,产状N35oW,SW<79o,破碎带宽度1.5~3.0m,破碎带中有糜棱岩、碎砾岩、粗砂、泥等,胶结特性较差。受断层影响,节理发育,EL.947m有J1N55oW,SW<35o,J2N55oE,NW<75o,J3N14oW,SW<38o。
2 施工布置
2.1 施工通道
调压井施工(兼通风)洞、电梯间交通洞主要作为调压井顶拱部位的施工通道。
2.2 风、水、电布置
供风由EL.975m空压站用φ150无缝钢管从电梯间交通洞、调压井通风(兼施工)洞进入,逐层开挖,逐层延伸,在尾水调压井内采用φ48软管布置。
供水由EL.975m水池用φ150钢管从电梯间交通洞进入、经调压井通风(兼施工)洞,在尾水调压井内采用φ48软管布置。
供电接致EL.975m变压器,采用三相四线低压线进洞。
2.3 施工排水
EL.935m以上利用扬程30m,流量30m3/h的水泵排入电梯间厂房上层主排水管。
2.4 施工通风
利用在电梯间交通洞进口处布置的170KW通风机,在调压井通风(兼施工)洞起点处设置三通给尾水调压井通风。
2.5 施工照明
前期在尾水调压导洞进口处布置一盏0~15米布置1盏镝灯。后期在穹顶增加1盏大功率镝灯。
2.6 施工通讯
配对讲机4对供现场生产调度使用,并辅以信号灯进行交通指挥。
3 施工程序
根据调压井顶拱的结构特点,顶拱开挖时从调压井交通洞进入,先从水平导洞开挖进入调压井中心,然后从调压井中心竖直向上挖中部反导井至拱顶中心,并预留1~1.2m保护层,用手风钻钻孔挖除反导井顶部保护层,并完成顶部喷锚支护,再自周边从下而上分层扩挖,
每层预留1~1.2m保护层,搭排架从上而下挖除球冠保护层,最后集中进行球冠支护工作。
4 施工方法
4.1 水平导洞开挖
自调压井通风洞向调压井中心方向开挖导洞,导洞断面与通风洞断面相同,为6.5m×7.5m(宽×高)城门洞型断面,施工时采用三臂台车造孔,导洞开挖至调压井中心位置。
4.2 中部反导井开挖与支护
从调压井通风洞利用三臂台车施工进入尾水调压井10m,然后竖直向上进行中导井开挖,中导井断面为8m×7.5m,中导井的尺寸还可根据现场实际情况进行调整,中导井用多臂钻钻孔,预留1m保护层,人工持手风钻钻孔挖除保护层,孔向竖直向上,孔径为Φ42,孔深1m,间排距为1.0m×1.0m,单孔药量为0.4kg。
在导井顶拱周边保护层开挖及支护的过程中,用Φ48钢管搭脚手架,钢管上面铺设木板,用作导井周边保护层开挖支护的操作平台。
用多臂钻打顶拱锚杆孔(需接1根钻杆),将导井顶部锚杆、挂网、喷砼支护施工完成后方进行球冠的扩挖,导井顶拱支护施工时,洞碴暂不出走,以减少脚手架工程量。
4.3 球冠扩挖与支护
4.3.1 球冠扩挖
中导井开挖支护完成后,分层开挖,预留1m~1.2m保护层。
球冠扩挖共分五层施工,第一、二层处于井身部位,层高为3m,三、四、五层位于球冠部位,层高为2.4m。开挖沿中导井四周用手风钻打水平幅射孔, 循环进尺控制在2~3m,预留1m保护层,待各层扩挖施工完成后再搭脚手架集中处理保护层。
保护层开挖是球冠开挖中的重中之重,直接关系到球冠的成型好坏,因此保护层的开挖应严格遵循“短进尺、弱爆破、少拢动、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
保护层开挖则用自制台车,自制台车可用T20上搭建脚手架,这样便于移动和避炮,人工持手风钻登台沿中导井四周打垂直于球径的辐射孔, 孔距在起点处控制为50cm,循环进尺不大于1m。
保护层的施工难点在于放样,放样时在顶拱中心及EL935平切圓圆心的连线设标示杆,钻孔沿该钻孔起点所在球冠的平切圆周边呈发散状布置,起点之间孔距为50cm,孔向为球冠切向,倾角与该起点所在高程一一对应。尾水调压井洞碴自落于球冠底部EL935高程,用装载机配合自卸汽车出走。 4.3.2 球冠支护
尾水调压井球冠支护是保证尾水调压井开挖施工安全的必要措施,但支护与开挖会形成较大干扰,由于保护层的开挖需要精雕细琢,因此每个循环开挖后出露的支护区域较小,如果每开挖一个循环后即进行支护,则开挖与支护之间转序十分频繁,工期损失较大,因此尾水调压井球冠支护工作是在保护层开挖完成后集中进行的,锚杆采用三臂凿岩台车钻孔,砂浆泵注浆,挂网采用自制台车配合三臂凿岩台车完成。喷混凝土采用湿喷台车,6m3搅拌车运料。球冠开挖支护方法见下球冠开挖支护一览表。
设计之初尾水调压井球冠系统支护主要包括φ32 L=9m砂浆锚杆与φ28 L=9m砂浆锚杆支护,交错布置,间排距为1.5m×1.5m,1000KN级无粘结预应力锚索支护,挂φ6.5钢筋网、喷C25微纤维混凝土(20cm)进行支护,后根据开挖揭露的实际地质情况,在尾水调压井进水口中心线左侧区域有F1断层通过,高程为EL.948m,产状为N20o~45oW,SW<75o~80o,破碎带宽度1.5~3.0m,造成N60oW至S145oE左侧区域围岩稳定性较差,因此在该区域增加Φ32,L=12m、125KN级预应力锚杆。125KN预应力水泥锚固剂锚杆(Φ32L=12m)钻孔采用Boomer353E三臂台车,钻孔垂直于开挖轮廓面,钻孔的定位按设计图纸布置进行,孔位差不大于100mm,钻孔深度11.8m。速凝段为8604-K3速凝锚固剂,缓凝段为8604-M1缓凝锚固剂。水泥药卷安装采用三臂台车作业平台辅助配合,水泥药卷安装前,将孔内积水及岩粉冲洗干净,然后将水泥速凝锚固剂或缓凝锚固剂分先后定量在水中浸泡,时间按生产厂家技术说明浸泡1~2min,一般为不冒泡为止,浸泡药卷一次不多于15支,然后逐条放入锚固喷枪枪膛中,接通风路(工作风压为0.4~0.7MPa),扣动板机,将水泥锚固卷按先速凝、后缓凝送入锚孔中,边打边向外移动导管,打满锚杆孔后停止。锚杆安装由人工配合三臂台车完成,锚杆插入孔底后利用三臂台车凿岩机旋转3min,同时用木楔固定锚杆尾部,以免锚杆松动或从孔中脱出,然后用水灰比0.3速凝锚固剂将锚杆孔孔口25cm范围内抹平,便于安装锚垫板和螺帽。
锚杆张拉必须控制在速凝锚固剂终凝后,缓凝水泥锚固剂初凝前进行,根据室内试验结果来看,一般控制在4~6h以内进行预应力锚杆锚固力张拉,张拉前将钢垫板和螺帽套入锚杆,调整垫板和锚杆垂直后上紧螺帽,螺帽和锚杆配合要适度,可适当加入润滑油,随即用预应力锚杆扭力扳手进行张拉,张拉时注意加载要均匀。按设计预应力一次张拉到位。
支护工作应紧跟施工开挖面,每扩挖一个循环后即进行支护,长度小于4.5m(含4.5m)的锚杆采用气腿钻钻孔,长度大于4.5m的锚杆采用YG-40导轨式钻机造孔,2SNS砂浆泵注浆,人工安装;喷混凝土采用6m3搅拌运输车运输混凝土至井口,负压溜管下料至TK-961湿喷机受料斗,人工手持喷头施喷(图1)。
锚索施工安排在每层开挖完成后,整个基岩面先素喷5cm厚混凝土后再进行,尾水调压井设置了1000kN级无粘结预应力锚索,锚索采用MG60轻型锚索钻机钻孔,人工搭设排架配合人工安装,采用液压千斤顶张拉(图2)。
4.4 施工安全
在尾水调压井球冠施工工作中,为避免扒渣,中部采用反导井施工,周边扩挖采用从下至上的顺序分层扩挖,这样势必造成施工期间安全隐患增大,为了避免施工安全事故的发生,应从以下几个方面入手做好现场施工安全防护工作:
优化施工爆破参数,控制施工爆破岩块块径。
爆破施工前,施工设备应撤离、操作台车应撤离、施工排架应撤除。
爆破完成后,先使用多臂钻进行排险,然后利用人工进行排险,以便彻底清除开挖面上的围岩掉块。
施工期间进行严密监测,发现变形过大或应力过于集中等不利现象时,应暂停开挖,及时进行喷锚支护。
4.5 开挖质量状况
尾水调压井球冠开挖效果整体较好:残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布,炮孔痕迹保存率,除了破碎岩石炮孔残痕率为50%以上,其余均在95%以上,相邻两孔间的岩面平整,尾水调压井顶拱最大超挖为0.294m,平均超挖0.072m,无欠挖。其中尾水调压井顶拱开挖被评为“样板工程”。
5 施工要点
5.1 测量放样
尾水调压井是球冠型,其中部反导井开挖采用光面爆破,钻孔方向为竖直向上,每个循环钻孔深度不大于3m,周边分层扩挖采用崩落爆破,钻孔方向呈水平发散状,每个循环钻孔深度不大于2~3m,靠近球冠边界轮廓线部位循环进尺较小,便于保护层能完整留下来。对于以上两个区域,放样时要按爆破设计图标出炮孔位置,造孔时对准点位下钻即可,每个循环开挖完成后抽样检测掌子面围岩距离球冠设计轮廓线的距离,如果距离小于一个循环深度,则以特殊符号注明,交样时提醒施工人员特殊符号标注点下一循环的造孔深度,并以交样单的形式记录备查。
测量放样的难点在于保护层的开挖放样。尾水调压井球冠开挖预留1~1.2m保护层,保护层开挖各点造孔方向和造孔深度均不一样,测量放样时无法立体标注每孔的下钻方向。经过理论分析,保护层采用从上到下的开挖施工工序,则钻孔方向在空间垂直于钻孔起点的球径方向,在钻孔起点高程所在的平切圆内,同一高程起点的钻孔方向呈均匀发散状分布,且钻孔方向与平切圆夹角等于钻孔起点高程与球心连线和平切圆圆心及球心连线所成的夹角。换言之,钻孔方向与钻孔起点所在高程呈一一对应关系。所以尾水调压井球冠保护层开挖放样时只需要标明钻孔起点位置,使其尽量在同一平面高程,在该平面内均匀分布,间距为0.5m,下钻方向可查下表,表中按间隔25cm給出了一组数据,表中未给出的数据可采用内插法得出。
5.2 造孔
尾水调压井球冠开挖施工时,水平导洞及中部反导井施工采用三臂台车造孔,循环进尺不大于3m,中部反导井最后一个循环造孔深度不大于1.5m,避免造成较大的超欠挖。周边分层扩挖采用手风钻造孔,循环进尺不大于2~3m,预留1~1.2m保护层,保护层采用手风钻造孔,其钻杆长度选用1.5m,造孔深度为1m,由于手风钻手柄长约为65cm,宽约13cm,受手风钻手柄尺寸的限制,实际造孔时手风钻钻杆不能沿理论造孔方向,钻头与设计轮廓线偏差约为8cm,如果上一循环造孔形成超挖后,下一循环造孔时,手风钻手柄紧贴超挖轮廓线,不会形成超挖。
6 结语
尾水调压井球冠开挖工程共花费时间63天,尾水调压井支护时间为66天。
针对尾水调压井球冠顶拱开挖,当时没有多少成功的经验可以借鉴,只是通过施工技术及作业人员认真摸索、分析及总结得出的施工方法,具体采用导洞开挖进入调压井中部 中部反导井开挖进入球冠顶拱部位 球冠顶拱部位开挖支护 周边自下而上开挖 最后进行保护层开挖的方式,总体上取得了良好的开挖效果。其中尾水调压井球冠保护层开挖的关键是测量放样和短进尺造孔,它决定了球冠项拱成型的好坏。同时尾水调压井球冠及时支护保证了球冠顶拱及后续井身施工的安全。由于各项施工方案得当,施工管理精细,球冠型顶拱开挖质量优良,在工程质量评比中被云南漫湾水电站二期工程建设处评为“样板工程”。