CN112064675A - 一种软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法。将地下厂房以横截面分层分区开挖支护：顶拱层开挖支护、岩台保护层以上开挖层开挖支护和岩锚梁层开挖支护；岩锚梁层开挖支护分为中部拉槽开挖、边墙保护层开挖支护及岩台保护层开挖支护。本发明针对岩锚梁开挖部位遇破碎岩体、不利组合结构、蚀***弱岩体，采用：在岩锚梁上拐点以上保护层预留2m以上保护层；岩台预留保护层开挖前完成保护层区域外边墙的***支护；对岩壁梁下拐点以下10cm处施工一排带垫板的锁口锚杆及两根下拐点保护钢筋；在岩锚梁岩台保护区域增设玻璃纤维锚杆采用先锚后挖的工艺；个性化装药设计；以保证岩台的围岩稳定、成型质量，减少后续岩台的修补、锚固处理。

Description

一种软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法

技术领域

本发明属于水利水电工程技术领域，尤其属于地下厂房开挖技术领域，涉及一种软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法。

背景技术

岩锚梁是岩壁吊车梁的简称，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，它承受的荷载通过长锚杆和岩石壁面摩擦力传到岩体上。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。岩锚梁技术是一项集光面***、预裂***、锚固技术，混凝土技术，应力、应变和位移量测技术于一体的综合性施工技术，技术要求高，施工难度大。其开挖分层为顶拱层开挖支护、岩台保护层以上边墙开挖支护和岩锚梁层开挖支护，其中岩锚梁层开挖支护又分为中部拉槽开挖、边墙保护层开挖支护及岩台保护层开挖支护。

现有开挖技术针对硬质完整岩体总体可行，但是在遇破碎岩体、不利组合结构、蚀***弱岩体时，常造成岩台缺失，成型质量差的情况，增加了后续的修补及锚固工程量，造成施工工期及成本增加。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法。

本发明通过以下技术方案实现：

软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法，其特征在于：将地下厂房以横截面按以下分层分区开挖支护：顶拱层开挖支护、岩台保护层以上开挖层开挖支护和岩锚梁层开挖支护；岩锚梁层开挖支护分为中部拉槽开挖、边墙保护层开挖支护及岩台保护层开挖支护；其中；

顶拱层及岩台保护层以上开挖层分为两层；岩锚梁上拐点以上保护层预留2～3m以上保护层；边墙保护层预留厚度2～4m，岩锚梁层进一步分多层开挖，各分层高度2～3m；

边墙保护层开挖支护完成后，岩台保护层开挖前，进行岩台预先支护，包括：对岩壁梁下拐点以下10cm处施工一排带垫板锁口锚杆和两根下拐点保护钢筋；在岩台保护层区域增设三排梅花形布置的玻璃纤维锚杆，其中一根垂直于岩台斜面布置，另外两根垂直于岩台直立面布置。

进一步在顶拱层开挖支护和岩台保护层以上边墙开挖支护时，所述边墙开挖完成后及时完成边墙***锚杆初喷，在距离岩台保护层1.5m以上的边墙挂网及复喷在岩台保护层竖向光爆孔钻孔完成后实施。

所述岩锚梁层开挖支护包括：

(1)中部拉槽开挖：拉槽宽度＝开挖跨度-边墙保护层厚度，拉槽区临时边墙采用预裂***，拉槽主爆区采用梯段***，预裂孔及主爆孔采用D7 液压钻造孔，钻孔深度6～8m，垂直梯段***，出渣根据两侧保护层开挖高度分层出渣；

(2)边墙保护层开挖支护：开挖前搭设保护层开挖样架，手风钻竖向钻孔，光面***进行保护层开挖，保护层与拉槽区呈品字型掘进，在进行边墙保护层第一层钻孔时，同步完成岩台保护层竖向***孔钻孔，钻孔完成后***φ40mmPVC管，下拐点以下边墙开挖完成后及时完成***支护；

(3)岩台保护层开挖：完成提前支护措施后依次进行以下施工步骤：个性化***设计、根据***设计测量放样、样架搭设及钻孔、废孔及孔深超深处理、装药起爆、出碴、岩台清理，完成开挖。

所述根据***设计测量放样是：岩台开挖施工放样和钻孔样架搭设放样，放样采用全站仪施测，按照设计高程和位置放样，并在边墙上每隔3m 给出高程；测量对光爆孔逐孔放样，确定每个孔的桩号，标记出每个孔的实际钻孔深度。

所述样架搭设及钻孔是：对于岩台上、下拐点设计轮廓线位置以及岩台斜面孔采用搭设钢管样架的方式，以控制钻孔精度；钻孔样架全部采用钢管搭设，由支撑管、导向管以及操作平台钢管三部分组成，样架搭设顺序为支撑钢管、导向管及操作平台钢管，钢管与钢管之间采用扣件进行连接；岩台竖向光爆孔和斜面光爆孔全部采用钻孔样架进行控制，光爆孔钻孔采用2～3次换钎方式。

废孔及孔深超深处理是：岩台位置光爆孔的孔间距偏差不大于3cm，钻孔开孔偏差不大于1cm，孔斜偏差不大于3°，钻孔孔深偏差控制在3cm 以内；光爆孔各孔向互相平行，同桩号位置的上、下拐点竖向光爆孔和岩台斜面光爆孔一一对应；对于钻孔孔位偏差大于允许值的废孔和钻孔超深部位，采用水泥砂浆在起爆前8小时进行回填封堵。

装药起爆是：岩台上、下拐点设计轮廓线位置以及岩台斜面位置均采用YT28手风钻光面***；根据***设计成果进行装药、联网，检查验收合格后引爆；

出碴是：开挖出碴采用反铲配合自卸车进行出碴；

岩台清理是：岩台开挖成型后，岩面局部松动块体和欠挖部位采用人工进行清理。

本发明方法针对岩锚梁开挖部位遇破碎岩体、不利组合结构、蚀***弱岩体，通过采用：在岩锚梁上拐点以上保护层预留2m以上保护层；岩台预留保护层开挖前完成保护层区域外边墙的***支护；对岩壁梁下拐点以下10cm处施工一排带垫板的锁口锚杆及两根下拐点保护钢筋；在岩锚梁岩台保护区域增设玻璃纤维锚杆采用先锚后挖的工艺；个性化装药设计；以保证岩台的围岩稳定、成型质量，减少后续岩台的修补、锚固处理。

附图说明

图1是本发明地下厂房岩锚梁层及以上开挖分层示意图。

图2是本发明地下厂房岩锚梁截面开挖分区示意图。

图3是本发明岩台预支护玻璃纤维锚杆布置示意图。

图中，1是顶拱层，2是岩锚梁保护以上开挖层，3是岩锚梁层，4是玻璃纤维锚杆，5是岩台下拐点锁口锚杆，31是中部拉槽，32是岩台保护层，33是边墙保护层，34岩台上拐点，35岩台下拐点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

以下以某沟地下厂房开挖施工为例对本发明方法进行举例说明。

1、分层分区设计

开挖分层为顶拱层1及岩台保护层以上开挖层2开挖支护、岩锚梁层 3开挖支护，其中岩锚梁层3又分为中部拉槽31、岩台保护层32及边墙保护层33。

(1)结合一般地下厂房设计，顶拱层1及岩台保护层以上开挖层2一般分为两层。

(2)岩锚梁层3开挖高度综合考虑岩壁吊车梁岩台开挖，岩壁吊车梁锚杆施工及后期岩壁吊车梁混凝土施工需要。

(3)岩锚梁上拐点34以上保护层预留2～3m保护层。

(4)边墙保护层33预留厚度2～4m，实施中取4m,根据岩锚梁层3高度细化分层，分层高度2～3m。

2、顶拱层1及岩台保护层以上开挖层2开挖支护

厂房顶拱及边墙开挖支护完成，其中边墙***支护在开挖完成后及时完成，距离岩台保护层1.5m以上的边墙挂网及复喷待岩台保护层竖向光爆孔钻孔完成后实施。

3、岩锚梁层开挖支护

(1)中部拉槽31：拉槽宽度b＝L(开挖跨度)-a(边墙保护层厚度)，拉槽区临时边墙采用预裂***，拉槽主爆区采用梯段***，预裂孔及主爆孔采用D7液压钻造孔，钻孔深度6～8m,垂直梯段***，出渣根据两侧保护层开挖高度分层出渣。

(2)边墙保护层33开挖及支护：边墙保护层预留厚度4m，根据岩锚梁层高度细化分层，分层高度2～3m，中部拉槽超前两侧保护层30m，搭设保护层开挖样架，手风钻竖向钻孔，光面***进行保护层开挖，保护层与拉槽区呈品字型掘进，在进行边墙保护层第一层钻孔时，同步完成岩台保护层竖向***孔钻孔，钻孔完成后***φ40mmPVC管，下拐点以下边墙开挖完成后及时完成***支护。

(3)岩台保护层开挖

1)完成提前支护措施

A、对岩壁梁下拐点以下10cm处施工一排带垫板锁口锚杆5(Φ25， L＝3.0m，间距1.0m)及两根下拐点保护钢筋(Φ28)。

B、增设三排玻璃纤维锚杆4(Φ25，L＝3.0m，间距1.5m)。

2)个性化***设计

A、生产性试验→岩台钻孔***设计→岩台侧向保护层开挖后，若岩台岩石情况变化较大，调整钻孔的***参数→***效果分析、优化钻孔***参数→钻爆设计个性化，提出有裂纹、有节理岩面、有软弱岩层等特例岩层个性化***方法和数据，从而在钻爆设计环节达到精细化过程控制。

B、根据开挖岩面揭示，按地质工程师现场勘查，对每一段岩壁梁围岩类别在墙面上进行标识，针对不同围岩类别进行分段个性化***设计，对特别破碎段围岩采用导爆索***的方式进行开挖。

3)测量放样：岩台开挖施工放样以及钻孔样架搭设放样采用全站仪施测，按照设计高程和位置放样，并在边墙上每隔3m给出高程。为了保证钻孔时上直墙、斜面及下直墙光爆孔三孔一线，要求测量对光爆孔逐孔放样，确定每个孔的桩号，标记出每个孔的实际钻孔深度。

4)样架搭设：对于岩台上拐点34及下拐点35设计轮廓线位置以及岩台斜面孔必须采用搭设钢管样架的方式，以控制钻孔精度。钻孔样架全部采用φ48钢管搭设，主要由支撑管、导向管以及操作平台钢管三部分组成，样架搭设顺序为支撑钢管、导向管及操作平台钢管，钢管与钢管之间采用扣件进行连接。

样架导向管由内、外导向管组成，分别采用A32δ＝3mm和A48δ＝3mm 钢管，内导管长度80～100cm；所有样架搭设必须牢固可靠，若定位架不稳定，可考虑将架子与周边锚杆或增设短插筋(C25，入岩50cm)焊接固定。

5)钻孔：岩台竖向光爆孔和斜面光爆孔全部采用钻孔样架进行控制，光爆孔钻孔采用2～3次换钎方式。

岩台光爆孔位置造孔严格执行换钎制度，首次开孔采用短钎，再换为长钎，终孔钻杆长度＝光爆孔设计孔深+导向管长度+钎尾长度。

6)废孔及孔深超深处理：岩台位置光爆孔的孔间距偏差不大于3cm，钻孔开孔偏差不大于1cm，孔斜偏差不大于3°，钻孔孔深偏差控制在3cm 以内；光爆孔要求做到孔向互相平行，同桩号位置的上、下拐点竖向光爆孔和岩台斜面光爆孔一一对应。要求做到边钻孔、边检测，不合格的孔应及时安排补钻。对于钻孔孔位偏差大于允许值的废孔和钻孔超深部位，采用水泥砂浆在起爆前8小时进行回填封堵。

7)装药起爆：岩台上、下拐点设计轮廓线位置以及岩台斜面位置均采用YT28手风钻光面***。根据个性化***设计成果进行装药、联网。

装药前必须对所有钻孔按“平、直、齐”的要求进行认真检查验收并作好钻孔检查记录。为尽量保护岩壁不被损坏，竹片应贴预留侧岩壁布置。装药结束后，经检查验收合格后，炮工负责引爆。

8)出碴：开挖出碴采用反铲配合自卸车进行出碴。

9)岩台清理：岩台开挖成型后，岩面局部松动块体和欠挖部位采用人工进行清理，严禁采用***的方式进行处理。

应用实例：

某沟地下发电厂房***呈“一”字型排列，中间布置主厂房，左、右两侧分别为副厂房和安装场。主副厂房洞室开挖尺寸为 230.00m×30.00m×75.57m(长×宽×高)。自上而下共分为9层开挖，利用已有设计洞室和新增施工支洞自上而下分层开挖，各层分区进行开挖支护。

其中第3层为岩壁梁层，分层高度为11.2m(EL2007.00～EL1995.80m)。岩壁梁以上开挖宽度30.0m，以下开挖宽度28.0m。岩壁梁布置于厂右 0+178.5～厂左0+31.5段，岩壁梁总长度210m；上拐点高程为EL2004.128，下拐点高程为EL2002.70，岩台开挖宽度为1.0m。

由于下游侧岩锚梁层揭露出蚀变岩体及陡倾角节理裂隙发育，施工中采用了该施工方法，有效的保障了岩台开挖成型质量及围岩稳定，岩锚梁开挖成型率90％，减少了后续岩台的修补、锚固处理。

Claims (7)

1.一种软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法，其特征在于：将地下厂房以横截面按以下分层分区开挖支护：顶拱层开挖支护、岩台保护层以上开挖层开挖支护和岩锚梁层开挖支护；岩锚梁层开挖支护分为中部拉槽开挖、边墙保护层开挖支护及岩台保护层开挖支护；其中；

顶拱层及岩台保护层以上开挖层分为两层；岩锚梁上拐点以上保护层预留2～3m以上保护层；边墙保护层预留厚度2～4m，岩锚梁层进一步分多层开挖，各分层高度2～3m；

边墙保护层开挖支护完成后，岩台保护层开挖前，进行岩台预先支护，包括：对岩壁梁下拐点以下10cm处施工一排带垫板锁口锚杆和两根下拐点保护钢筋；在岩台保护层区域增设三排梅花形布置的玻璃纤维锚杆，其中一根垂直于岩台斜面布置，另外两根垂直于岩台直立面布置。

2.根据权利要求1所述的软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法，其特征在于：在顶拱层开挖支护和岩台保护层以上边墙开挖支护时，所述边墙开挖完成后及时完成边墙***锚杆初喷，在距离岩台保护层1.5m以上的边墙挂网及复喷在岩台保护层竖向光爆孔钻孔完成后实施。

3.根据权利要求1所述的软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法，其特征在于：所述岩锚梁层开挖支护包括：

(1)中部拉槽开挖：拉槽宽度＝开挖跨度-边墙保护层厚度，拉槽区临时边墙采用预裂***，拉槽主爆区采用梯段***，预裂孔及主爆孔采用D7液压钻造孔，钻孔深度6～8m，垂直梯段***，出渣根据两侧保护层开挖高度分层出渣；

(2)边墙保护层开挖支护：开挖前搭设保护层开挖样架，手风钻竖向钻孔，光面***进行保护层开挖，保护层与拉槽区呈品字型掘进，在进行边墙保护层第一层钻孔时，同步完成岩台保护层竖向***孔钻孔，钻孔完成后***φ40mmPVC管，下拐点以下边墙开挖完成后及时完成***支护；

(3)岩台保护层开挖：完成提前支护措施后依次进行以下施工步骤：个性化***设计、根据***设计测量放样、样架搭设及钻孔、废孔及孔深超深处理、装药起爆、出碴、岩台清理，完成开挖。

4.根据权利要求3所述的软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法，其特征在于所述根据***设计测量放样是：岩台开挖施工放样和钻孔样架搭设放样，放样采用全站仪施测，按照设计高程和位置放样，并在边墙上每隔3m给出高程；测量对光爆孔逐孔放样，确定每个孔的桩号，标记出每个孔的实际钻孔深度。

5.根据权利要求3所述的软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法，其特征在于所述样架搭设及钻孔是：对于岩台上、下拐点设计轮廓线位置以及岩台斜面孔采用搭设钢管样架的方式，以控制钻孔精度；钻孔样架全部采用钢管搭设，由支撑管、导向管以及操作平台钢管三部分组成，样架搭设顺序为支撑钢管、导向管及操作平台钢管，钢管与钢管之间采用扣件进行连接；岩台竖向光爆孔和斜面光爆孔全部采用钻孔样架进行控制，光爆孔钻孔采用2～3次换钎方式。

6.根据权利要求3所述的软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法，其特征在于废孔及孔深超深处理是：岩台位置光爆孔的孔间距偏差不大于3cm，钻孔开孔偏差不大于1cm，孔斜偏差不大于3°，钻孔孔深偏差控制在3cm以内；光爆孔各孔向互相平行，同桩号位置的上、下拐点竖向光爆孔和岩台斜面光爆孔一一对应；对于钻孔孔位偏差大于允许值的废孔和钻孔超深部位，采用水泥砂浆在起爆前8小时进行回填封堵。

7.根据权利要求3所述的软弱破碎岩区地下厂房岩锚梁开挖施工方法，其特征在于：

装药起爆是：岩台上、下拐点设计轮廓线位置以及岩台斜面位置均采用YT28手风钻光面***；根据***设计成果进行装药、联网，检查验收合格后引爆；

出碴是：开挖出碴采用反铲配合自卸车进行出碴；

岩台清理是：岩台开挖成型后，岩面局部松动块体和欠挖部位采用人工进行清理。

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