某水电站地下厂房施工期开挖检测

余刚（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都610072）

某水电站地下厂房施工期开挖检测

余刚（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都610072）

为了能够有效掌握开挖边坡和洞穴围岩在施工中产生的各种变化以及受力情况，必须要对工程施工进行安全监测，这样就能够有效掌握施工中可能发生的安全隐患，对安全施工有着很好地指导作用。在水电站地下厂房工程施工中，保证施工中的安全措施最主要的就是检验和评价地下洞室是否安全，并且根据该检验和评价的结论调整保证施工安全的措施。本文从检测原则、方法、控制措施等方面对水电站地下厂房施工期开挖检测的相关内容进行探讨。

地下厂房；开挖；检测

1 引言

在水电站地下施工过程中，即使是同一个部位由于受到影响因素的不同其产生的情况都是不相同的，而且不同的施工方法和施工流程对周围岩石产生的影响程度也有着很大的不同。因此在施工中，应当结合实际地质情况，设定适宜的参数，重复认识各个部位的特点，依据不同的条件，合理制定合适的的施工方法和流程。对水电站地下施工过程中进行安全检测对于整个施工过程中保障施工的安全性，有着很大的作用，所以对水电站地下厂房工程施工中进行安全检测是非常重要的。

2 施工期开挖检测原则

2.1 一般项目检测

（1）对围岩收敛的观测断面的测点进行布置时，要根据施工前的设计和工程施工的相关规定以及施工地点结构的特点进行确定，观测断面距离应当小于50m。倘若明显的裂缝和变形出现在围岩表面，需要增加观测点和观测次数。

（2）按照施工现场的实际情况确定支护结构的的应力以及变形，支护锚杆的所需要的应力大小，还有地下工程的出水点等相关项目的安全检测。

2.2 专项项目检测

（1）控制爆破的震动要按照相关的标准进行规范。进行爆破时，要对周围岩石的松动情况进行有效的监测，并对监测的结果进行有效的整理和分析，最终所得的结果要符合监测的要求。

（2）依据地质结构特点和现场实际测试的分析结果对围岩松动圈测试进行控制。

3 施工期开挖检测方案

3.1 对厂房收敛变形点检测

水电站地下厂房施工有很多特点，这些特点包括：结构种类多、施工面积大、施工跨度大、干扰因素多等。在施工初期，对于地下围岩的变形的检测应该使用收敛检测这种方法，这种方法是最常见也最有效的，这种方法使用简单结构的仪器，仪器操作灵活，安装所耗费时间短，费用较合理。

3.2 爆破振动检测

在进行爆破震动的检测时，应该按照施工前期的设计图纸进行监测点的布置，每一个检测点一般要进行3～5次的检测，在检测完成后填写检测报告的时候要对检测的结果进行审查一般要求优于15%。

公式V=K（Q1/3/R）是描述爆破点震动的传播速度以及转播规律的，V是振动速度，Q是炸药的用量，R是观测点到爆破点间的距离，K是有关系数，α是衰减的系数。该公式能够在爆破震动检测中进行跟踪检测，通过对相关参数的更改能够调整爆破的效果，以保证目标单位的安全。

（1）测试方法

①首先完成单炮测试，测试次数大于三次，回归分析得到的测试数据，从而获得这一标段岩体的K、α值。

②按照上述测试得出的K、α值，这样就能根据保护目标的安全需要，通过公式的计算得出使用爆破炸药的药量。

③对于保护的目标单位周围要设置监测点，这样就能通过监测点反馈的数据确定被保护的单位是否安全。

④在开挖过程中对于已经进行过爆破的地点作为下次爆破的源点，并记录上一次爆破震动传播时的震动传播规律K、α值进行测试，这样就能有效保证以后爆破的安全性。

（2）测试仪器

IDTS2850型爆破振动测试记录仪；SD-1型垂直速度传感器。

（3）测试点的布置。对于单炮实验的测试点在施工中有着特殊要求，布置该测试点的位置最好是在岩石的整体性比较好，高度相差不大的岩石上，并且一般情况下需要布置四个测试点，这样对计算K、α值的时候能够保证准确性。对于防护目标进行测定的时候，主要是在防护目标和爆破点之间进行布置就可以。

（4）测试过程。在事先选好的测试点上固定好传感器，再将与传感器相连的记录仪等设备连接好进行数据的记录，等测试完毕后可以将相关的存储设备拆下连接到电脑上就可以对测试结果进行分析了。

（5）结果的处理。①在最大药量的情况下得出防护目标的震动速度。②利用最小二乘法，按照爆破地震波最大振动速度衰减规律公式V=K（Q1/3/R）α，得出k和α的值。③根据上述计算最大单响许可的药量。

4 施工期开挖控制措施

4.1 钻孔质量控制

在水电站厂房的施工中进行钻孔操作大多使用手风钻钻孔技术，在开始工作前，首先确定开孔的角度，在进行标杆孔的钻孔操作，这样后面的孔位可以根据标杆孔进行确定，这样能够最大限度的保证孔位的精确和开孔角度的准确。倘若开挖的时候，遇到边墙周边钻孔，可以通过搭设钻孔架的方式进行钻孔，钻孔架的材料可以使用钢管，这样对于钻杆能够进行良好的固定，在搭设钻孔架的时候要注意留有一定的空间，避免钻杆放置不到位导致成孔的精度达不到要求。在建设岩锚岩台的时候，不仅需要搭设钻孔架，对于辅助孔位也同样需要搭设，这样一来能够更准确把控孔的角度，在爆破的时候能将爆破产生的影响降到最低，岩台的成型绿也能显著提高。

4.2 爆破控制

爆破过程中对洞室周围的岩体会产生很大的影响，为了减轻这种影响，在开挖前一定要进行爆破试验。在地下厂房开挖中，需要进行爆破振动监测试验，选定合理的钻孔爆破参数和开挖技术。顶拱有断面大的特点，这就对开挖过程有着很高的要求，需要进行特殊的开挖手段，例如可以进行分导洞的开挖手段，爆破的时候也要注意炸药的用量，避免因药量过大对岩体造成影响，致使顶拱不能成型。

拉槽部位需要按照预裂、主爆的顺序，依照“多钻孔、少装药”的原则。预裂孔的爆破需要采用间隔装药的方式，主爆孔采用连续装药的方式，并且要严格控制药量。中部拉槽采用ROCD7液压钻造孔，两侧保护层开挖采用手风钻造垂直孔。对于围岩，拉槽开挖梯段高度不超过5m，拉槽长度不超过15m。保护层开挖过程中，对于爆破的长度和高度一定要控制好，长度要求小于20m，高度小于3.5m。爆破过程中对于爆破点的震速有着严格的要求，达到一定震速以后才能保证开挖成型的质量，所以围岩爆破中最大单响药量控制在一定范围内根据围岩类别的不同，在开挖过程中对质点振速一定要做好有效的监测，认真检查围岩松动圈的情况，通过调整钻孔和药量，优化爆破的设计，对于岩脉地段等脆弱地段应该适当的减小药量，缩小钻孔之间的距离。

4.3 控制岩锚梁成形

进行岩锚梁成型的时候，要按照顺序对保护层进行开挖。在开挖前为了能够得到合理的参数，一定要进行爆破试验。当对相关参数验收合格以后，就可以进行钻孔的保护措施，以便进行下一步的爆破。通过试验选定垂直光爆孔以及岩台斜面孔。为保证岩梁下拐点成形质量，斜向孔钻孔前在下拐点以下20cm处按间隔布设25mm、长3m的锁口锚杆并将下部直立边墙进行喷钢纤维混凝土封闭。斜向孔钻孔孔径42mm，钻孔时利用钢管搭设钻孔平台及钻孔导向管安装。在钻杆中套入内导管，能够有效降低钻杆和导管分离时的间隙，减小钻孔的偏差，对于保证斜向孔的钻孔角度的精准度有着很好地效果。对于施工时造成围岩的破碎，可以进行灌浆操作以保证围岩的整体性，对于岩台的成型率有着很好地保障。

5 安全检测指导

为了达到有效、及时地捕捉地下厂房围岩应力实际变化情况的目的，在施工过程中需要按照工程进度，进行孔钻监控和安装仪器的工作。在开挖施工中，需要在每一天完成安全数据检测、采集和分析工作。如果监测到数据产生了异常变化，要及时把消息反馈，发布安全监测结果，对特别的变化情况需要召开相关会议，分析产生数据变化的原因，及时进行应急处理，比如加快支护进度或加大支护力度等措施，有效控制使边墙应力应变，同时还需要增加观测频率。在地下厂房开挖过程中，正在进行的开挖工作会因为安全监测数据发生突变而暂停，在暂停后需要立即对系统支护进行跟进，可以在局部增加、加强长锚杆支护。此外，地下厂房还要根据实际情况选择增加预应力锚杆、砂浆锚杆、随机喷混凝土，选择是否要对锚索、灌浆进行加强。在地下厂房高边墙开挖过程中，及时、加强支护，使变形的围岩得到有效迅速的控制，避免塌方、掉块的发生，加快施工工程的工作进度，确保施工工程的质量。

6 结束语

在地下厂房开挖施工过程中，合理的施工通道布置是施工的重点之一，对施工程序也要进行合理的安排。运用“平面多工序、立面多层次”的施工形式，能够适当加快施工的速度，保证施工工程的进度。在地下厂房开挖过程中，需要以实际的施工通道布置情况为基本，不同的施工部位、不同的是施工结构要制定、采用不同的开挖形式，保障工程的施工质量。对岩壁梁的施工是地下主厂房施工的难点之一，因为对开挖、锚杆、混凝土提出的质量要求高，并且有复杂的工序。在施工过程中务必对施工进行分部，对施工方案进行优化，才能进一步达到设计的要求。在开挖各洞室的过程中，围岩应力和变形程度在不断进行变化，在施工过程中应当依据开挖的实际情况和对变形的监测数据，及时对支护措施和参数进行调整。

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[3]任少铭，曾志全.小湾水电站地下厂房开挖技术[J].水力发电，2015（08）：43～45.

TV731.6

A

2095-2066（2016）22-0100-02

2016-7-15

余 刚（1980-），男，助理工程师，大专，主要从事地下厂房监测工作。