浅谈琅琊山蓄能电站地下厂房岩壁吊车梁施工质量控制

浅谈琅琊山蓄能电站地下厂房岩壁吊车梁施工质量控制摘要：琅琊山蓄能电站地下厂房岩壁吊车梁作为本工程土建施工中的重中之重，其结构较为复杂，规程规范及设计要求均比较严格，且地质条件较差，有大量蚀变岩出露，为保证施工质量，监理工程师对开挖、锚杆施工和混凝土浇筑等关键工序进行了严格控制，以确保工程质量满足规范及设计要求。关键词：琅琊山岩壁吊车梁施工质量监理控制一、工程概况琅琊山抽水蓄能电站位于安徽省滁州市西南郊，距离市区约3km，距合肥市公路里程125km，距南京市公路里程56km。电站总装机容量600MW，装机四台，单机容量150MW。电站枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统及地面开关站等组成，工程等级为二等。电站建成后接入华东电网，在系统中担负调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等任务。工程总工期为5年。主厂房长156.66m，宽21.5m，顶拱最大宽度23.1m，最大开挖高度46.17m。副厂房为9.0╳7.97m(宽╳高)的城门洞型断面，长度为30.17m。地下厂房原设计石方暗挖总量136125m3，锚杆(Φ25，Φ28，Φ32，L＝3.1～10.1m)14667根，预应力锚索412根，喷砼137m3，挂网130t。岩壁吊车梁位于地下厂房II层上下游边墙的EL8.95高程，桩号为厂右0＋015.780～厂左0＋116.780，全长132.56╳2m。梁顶宽1.65m，轨顶高程为EL11.50。由于受到厂房内岩脉影响，上游侧梁砼施工由原来的10段改为11段，下游侧仍为10段，其中进厂交通洞洞顶的吊车梁段与两端设有伸缩缝，伸缩缝间设有止水。其它梁间均设施工缝，施工缝设有梯形键槽，梁下设有结构柱。岩壁吊车梁主要工程量为：石方开挖8396m3，锚杆1036根(其中Φ36，706根；Φ28，330根)，混凝土浇筑858m3，钢筋制安89.5t。岩壁吊车梁作为琅琊山蓄能电站土建施工中的重中之重，为保证施工质量，监理中心加大人员投入，严把质量关，现场监理对开挖、锚杆施工和混凝土浇筑等关键环节进行了严格控制，下面将对此作以简单介绍。二、岩壁吊车梁的开挖1、施工过程概述地下厂房沿高度分六层开挖，岩壁吊车梁位于Ⅱ层开挖区内，Ⅱ层开挖高程为EL14.20～EL6.23，吊车梁底线距Ⅱ层开挖底板为2.4m，Ⅱ层开挖采用中心拉槽超前，两侧保护层开挖跟进的施工方法，中心拉槽钻孔采用TAMROCKR600潜孔钻机，沿厂房纵轴中心线进行深孔梯段爆破开挖，靠上、下游侧岩壁预留3.5m吊车梁保护层，沿保护层外线采用预裂爆破。保护层开挖全部采用手风钻造孔，光面爆破，以确保吊车梁开挖体型及减轻对围岩的扰动。出碴机械采用4.0m3液压正铲和3m3装载机配合15T自卸汽车，施工通道前期主要采用通风洞，后期利用交通洞和主变运输洞。开挖施工工艺流程如下：开挖准备→测量放线→钻孔→装药爆破→通风散烟、洒水除尘→安全处理→出碴→下一循环。吊车梁最低点距下层（厂房第III层）开挖顶面高度的确定：吊车梁最低点至地面的高度，即要方便吊车梁的开挖，又要尽量减小下层开挖对吊车梁的影响。根据类似工程经验，选定为2.4m，即EL6.23高程。选这一高度既可保证吊车梁的施工质量，又可加快吊车梁及厂房第Ⅲ层开挖施工进度。中心拉槽开挖超前50m，厂房上、下游两侧预留保护层的开挖开始跟进。保护层开挖是吊车梁开挖成型成功与否的关键所在，为确保开挖面平整，控制超欠挖，尽量减少钻爆对岩壁的扰动，保护层宽度取3.5m。吊车梁保护层开挖采用光面爆破技术，光面爆破半孔率不小于80％，遵循“密打眼，少装药，多循环，短进尺”的施工原则，并严格控制瞬时起爆药量，爆破参数如下表所示：光面爆破参数表名称孔径孔距孔深堵塞长线装药密度第I区ø420.42.00.2150g/m第II区ø420.41.80.2第III区ø420.43.80.2第IV区ø420.31.90.2100g/m各区开挖爆破参数表部位名称孔径孔距孔深排距药卷直径药卷数第I区ø421.221.0ø327第II区ø421.21.81.0ø326第III区ø421.24.11.0ø3214岩壁吊车梁保护层开挖分四区进行(如下图所示)，为确保岩壁成型，施工中精雕细凿，整个开挖全部采用手风钻钻孔，首先开挖Ⅰ区、Ⅱ区垂直孔光面爆破，循环开挖长度10～12m。I区光爆层开挖时有意在Ⅰ、Ⅱ区分界处向岩内超挖15cm，以备Ⅱ区光爆层的铅直进钻。Ⅱ区光爆层开挖进钻时，钻孔底距Ⅱ、Ⅳ分界的上拐点留有10～15cm的欠挖，以防爆破裂隙延伸至岩台内。Ⅰ、Ⅱ区开挖完后开始挖Ⅲ区、Ⅳ区；Ⅳ区开挖为吊车梁岩壁斜面岩台开挖，对吊车梁整体成型至关重要，施工中严格控制钻孔角度及装药量，进钻时同样欠挖10～15cm，一次循环开挖长度控制在10～12m左右。钻孔点位通过测量定位，几何方法放样，孔底应落在同一高程上。吊车梁保护层开挖完成后，对岩壁成型进行修整，岩面修整不放炮，全部采用人工进行修整。岩壁吊车梁保护层开挖分区示意图2、岩脉段岩锚梁开挖根据揭露的地质情况，在厂左0+8.29～厂左0+28.29之间出露的闪长玢岩岩脉横穿上下游边墙，由于岩脉段岩石破碎，在开挖过程中极易产生失稳破坏，裸露在空气中容易风化蚀变，为此必须采取分层开挖分层支护的原则。开挖遵循短进尺、弱爆破、密打孔的爆破原则，并及时进行喷砼和安全锚杆支护。根据地质情况，设计对该部位的开挖断面进行了调整，要求向原设计边线内扩挖以形成岩锚梁基座，开挖和临时支护完成后先进行基座混凝土浇筑，最后完成岩锚梁混凝土浇筑。据此，施工方案也相应做了如下调整：岩脉段岩锚梁基础开挖分基座以上边墙开挖、基座部分开挖及基座以下边墙开挖三部分，开挖高度分别为2.0m、4.37m、1.6m。基座以上边墙开挖利用前期完成的边墙预裂，采用手风钻水平打孔，孔深2.0m均匀间隔装药，为避免局部药量过大扰动周围岩石，要求线装药量控制在110g/m以内，完成该部位开挖后对松动岩石进行处理，用高压风吹面，然后喷5cm钢纤维砼封闭岩石。基座部分的开挖结合岩脉以外岩锚梁保护层的开挖分两层进行，第一层开挖高度为1.86m，第二层开挖高度为2.51m，两层开挖均采用水平打孔光面爆破，孔深2.0m，线装药量75g/m，爆破孔采用均匀间隔装药。开挖完成后及时处理岩面再喷5cm砼封闭。基座以下边墙开采用垂直打孔边墙光面爆破，由于此部分涉及到后续砼施工，要求开挖必须到设计高程，然后喷5cm砼将岩石封闭。3、岩壁吊车梁岩台开挖质量控制程序3．1质量控制流程图岩台开挖质量控制流程图合格不合格合格、准予开工施工准备检查监理工程师质量检查及验收主要内容：·测量断面复核（含导线点复测）及验收·开挖面检查及验收·围岩地质描述及稳定评价主要检查手段：工序检验，现场巡视、必要时旁站、平行抽检。审核施工组织设计监理工程师对施工过程进行检查监理工程师自检、报验承包商不合格检查结果重新准备承包商质量检查验收监理工程师合格检查结果及时处理承包商签署质量认可证明监理工程师不合格检查结果采取措施重新或及时进行处理承包商主要内容：·最终开挖断面检查·最终开挖面检查·围岩稳定分析··主要检查内容：·洞内导线点及放样方法·人员、机械、设备到位·爆破试验成果·钻爆图·其它相关项目主要审查内容：·施工布置及辅助设施·施工测量大纲·施工方法、工艺及施工进度·施工质量控制措施·劳动力、材料和设备的需要量·施工监测和安全施工措施主要内容：·施工放样检查·钻孔、装药量检查·爆破效果检查·开挖断面检查·开挖面检查3．2质量依据标准a)施工合同、设计图纸及技术要求b)SL52－93《水利水电工程施工测量规范》c)GB6722-86《爆破安全规程》d)GB8958-88《缺氧危险作业安全规程》e)DL/T5099-1999《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》f)GBJ86-85《锚杆喷射混凝土支护技术规范》g)SDJ57－85《水利水电地下工程喷锚施工技术规范》h)《水工建筑物观测工作规程》i)《岩石试验方法标准》3．3主要质量控制点3．3．1施工控制网及施工放样的控制对施工单位的施工控制网及导线点进行复测，保证测量放样的正确性和精度，及时检查施工开挖断面，避免出现严重的超欠挖。3．3．2爆破效果控制a)通过爆破振动试验，测算k值、α值，控制最大单响药量；b)在进行梯段爆破时，在距边墙3m位置布置预裂孔，先进行预裂爆破，再进行梯段爆破。为减小爆破对岩台的扰动，沿厂房边线布置一排浅孔预裂孔，阻隔震动波。岩台保护层开挖一律采用光面爆破；c)确保钻孔工艺合理，严格控制孔位、孔斜偏差，光爆孔孔距应控制在40~50cm内，拐角点孔应视具体情况确定装药或不装药；d)为避免超挖过大，每排进尺应控制在200~250cm内，岩台以下部位第1~3个孔可布置在设计线外5~10cm；e)及时总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓的不平整度，及时调整光爆参数。3．4监理预检项目3．4．1施工组织设计a)工程概况；b)施工布置及辅助设施；c)施工方法；d)施工进度；e)劳动力、材料和设备的需要量；f)安全和质量技术措施；g)监测及事故应急方案。3．4．2测量a)施工控制网；b)洞内导线点、轴线、高程；3．4．3其它a)爆破试验成果分析；b)爆破振动测试成果分析。3．5实测抽查与试验项目3．5．1实测抽查项目a)开挖测量放样：符合设计要求及规范；b)孔位、孔数、装药量：符合设计要求及规范；c)光爆效果：岩壁上半孔率80％以上，岩壁上无明显爆破裂隙；d)开挖断面：符合设计要求及规范；e)开挖面：符合设计要求及规范；f)安全支护锚杆：孔位、孔向、孔深及注浆：符合设计要求及规范；g)观测仪器埋设：符合设计要求及规范。3．5．2试验项目a)爆破试验b)爆破振动测试c)爆破松动圈测试d)锚杆拉拔试验3．6承包商应提供的资料a)施工组织设计；b)洞内导线点测量资料；c)爆破试验及爆破振动测试报告；d)开挖断面测量资料；e)隐蔽工程验收单；f)开挖竣工图；g)事故处理报告。三、岩壁吊车梁锚杆的施工根据设计图纸，吊车梁在岩壁共布置三排锚杆，其中两排为悬吊锚杆，均为Φ36，长975cm，间距75cm，入岩800cm，孔径80mm，角度分别上倾25°、20°；受压锚杆为Φ28，长715cm，间距75cm，入岩600cm，孔径64mm，下倾26.57°。岩壁梁锚杆是吊车梁巨大荷载的主要承受体，因此对锚杆施工质量要求特别严格，按照设计要求，岩锚梁的深孔锚杆的造孔角度偏差不得大于1°，且孔位偏差不得大于5cm。施工从2003年8月1日开始，2003年10月10日完成，历时71天。锚杆施工采用先注浆后插杆的方式施工，其工艺流程图如下：1、施工方法1．1锚杆加工吊车梁锚杆采用20MnSi钢筋，锚杆在钢厂定尺制作加工。在使用前进行钢筋调直、并将表面油脂、漆污、锈皮清除干净，用皮尺量取入岩长度，并在孔口范围内100cm长度涂抹沥青并用塑料皮包裹（除岩脉段锚杆以外）。为了保证锚杆安装时伸入梁内长度达到180cm，提前从外露段量取设计锚固长度，作明显标记。加工好的锚杆用20t板车经交通洞运至工作面。1．2测量放锚杆点位施工准备测量放点位钻杆角度定位、造孔清洗注浆锚杆加工、运输锚杆安装拉拔试验砂浆拌制锚杆施工完毕锚杆孔位正确与否直接关系到锚杆能达到设计承载力及梁内部应力是否均衡。由于各种原因可能造成岩壁凸凹不平，为保证三排锚杆与岩壁达到设计角度，测量放点必须以锚杆的设计角度和实际开挖边线为基础，按三角函数关系求出锚杆在设计边线上的位置，并按设计角度投影到实际开挖轮廓线上。具体方法如下：在同一排锚杆的设计高程上打两个直径42mm的水平孔，孔深为1m，将两个1.5m长的钢筋（Φ32）插入孔中，将设计开挖边线在两根锚杆上标示，然后在两个锚杆标注的设计边线点上拉一横线，线一定要拉直，然后将点位按设计距离及角度投影到岩壁上，并标出开口中心位置。1．3锚杆造孔锚杆造孔质量在很大程度上影响锚杆整体质量，根据设计要求，上倾角度的锚杆孔径必须达到80mm以上，钻孔要顺直，因此给施工带来了很大困难，为了保证施工质量