左岸抗力体范围内的洞室群均采用常规的钻爆法施工,本文仅对水电工程施工中鲜有类似经验的软弱岩带置换开挖、煌斑岩脉斜井置换、f5断层斜井置换等施工项目进行介绍。
3.1 断层及煌斑岩脉平洞追踪置换开挖主要管理措施
通常地下工程设计原则是隧洞尽量以大交角穿过断层等不良地质条件,以减小施工难度和工程安全风险,而左岸抗力体内软弱岩带置换平洞却采取追踪断层及煌斑岩脉开挖方式,其洞室的围岩顶拱稳定及施工安全问题突出。施工过程中采取了以下主要技术和管理措施:
(1)选派地质经验丰富的工程师参与业主组建的地质追踪小组,实时进行地质预报,并快速根据地质变化调整钻爆及支护方案。
(2)对不同洞室的地质情况,做好爆破试验工作,加强爆破振动和变形观测,及时调整爆破参数,并严格按照爆破试验参数施工。
(3)科学合理制定开挖、支护及混凝土施工的程序和方法,严格按“预支护、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤观测”的原则施工,稳步推进。
(4)开挖成形后立即安装测点进行观测,为确定支护时机、选择临时支护方式、优化支护参数、调整开挖支护程序提供指导。遇特殊情况,在增加监测仪器测次的同时,加强巡视检查密度。
3.2 煌斑岩脉置换斜(竖)井开挖施工方法
左岸抗力体共布置有7条煌斑岩脉置换斜(竖)井,每条井长度为45~50 m,斜井开挖尺寸(长×宽)为15m×B m(B值根据煌斑岩脉宽度调整,最小宽度5m)。(www.xing528.com)
尽管新鲜的煌斑岩脉具有较好的岩性,但具有遇水软化的显著特点,在斜井开挖过程中,极易造成井身塌方。能否使用反井钻机在煌斑岩脉中完成斜井出渣导孔,是斜井施工能否成功的关键。因此首先进行了反井钻机钻φ1.4m的导井试验。
采用LM-280型反井钻机,沿着煌斑岩脉的产状钻φ220的导孔,然后自下而上反拉φ1400出渣导井。经实践证明,使用反井钻机能成功地完成煌斑岩脉置换斜井出渣导井的开挖,工效约为1孔(50m)/周。
为防止煌斑岩脉斜井置换开挖暴露后遇水软化发生塌方,设计提出了混凝土跟进开挖的要求,但这引起了如何解决因爆破对新浇混凝土产生破坏的施工难题,且对施工组织及工期极为不利。经业主、监理及施工方研究确定,增加施工期斜井内安全监测设施,如多点位移计、锚杆测力计等来加强岩体应力、应变监测,加强井口混凝土衬砌并增加中隔墙,采用型钢加强井身段的临时支护措施。经实践证明,可将整个斜井分三段(井口段4m,以下按20m左右分段)进行混凝土衬砌施工,有效地解决了混凝土爆破破坏及工期问题。
3.3 f5断层置换斜(竖)井开挖施工方法
相对煌斑岩脉置换斜井,f5断层置换斜(竖)井施工难度更大。具有反井钻机钻导孔难以成孔、断层遇水泥化严重、直接造成塌孔的难题,且断层的走向没有规律,如2#斜井在井身20m处由上部的3m发展到17m宽,形成倒斜井壁。
左岸抗力体共布置有4条f5断层置换斜(竖)井,每条井长度为50~60m,斜井开挖尺寸(长×宽)为15×B m(B值根据f5断层宽度调整,最小宽度6.5 m)。
经深入研究,采取了以下措施:在反井钻机施工前,进行超前固结灌浆,以减小反井钻钻孔难度并防止井身爆破塌方;尽量找准f5断层的倾角及走向、主断层及影响带的宽度,溜渣导井尽量避开主断层布置;加强井身临时支护的同时,混凝土衬砌与掌子面保持适当距离;从地质条件相对较好的f5断层斜井中开挖支洞通向相邻斜井塌孔处,解决断层塌孔堵井并辅助出渣。
经采取上述措施,f5断层斜井实现了安全高效施工。
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