CN102691299B - 一种高地应力坝基开挖施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高地应力坝基开挖施工工艺。本发明在坝基开挖前预留小于或等于坝基坡度、厚度为梯段炮孔底部装药直径25～40倍的坝基保护层，并在完成贯通坝基保护层和坝基的预锚锚筋后再开挖坝基保护层形成设计坝基建基面。采用本发明施工工艺避免坝基开挖由于高地应力而造成的卸荷松弛及回填变形，甚至产生“葱皮”、板裂，局部发生岩爆现象。能有效避免由于坝基建基面岩体卸荷松弛和回弹变形造成的二次开挖，固结灌浆和重复锚固施工，大大节省了施工工期和施工成本，获得了良好的经济效益。

Description

一种高地应力坝基开挖施工工艺

技术领域

本发明属于水利水电建筑施工技术领域，尤其属于水利水电建设中土建施工技术领域，特别涉及高地应力坝基开挖施工工艺。

背景技术

在水电站建设中，坝基开挖的质量直接关系到整个工程的稳定和安全。而在高山峡谷中进行坝基开挖，两岸高差极大，峡谷底部形成天然的高地应力区，坝基开挖过程将致使边坡体型变化，应力重分布，卸荷调整和损伤破坏等，且开挖后的建基面长期暴露，在应力释放及重力卸荷等综合因素作用下，易发生卸荷回弹、松弛破坏，使岩体不能满足拱坝建基面的要求。传统的先进行坝基开挖后进行锚杆、挂网、喷混凝土等支护的施工工艺由于开挖至支护完成施工时间间隔长，坝基岩体卸荷前难以发挥作用，造成高地应力区域坝基岩体回弹松动和剪切错动，并出现岩爆现象，不得不大面积二次开挖、固结灌浆及重复锚筋施工，致使施工工期延后和施工成本大量增加。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种高地应力坝基开挖施工工艺。本发明要解决的问题是提供一种能有效解决高地应力坝基开挖岩体卸荷回弹、松弛破坏的施工工艺。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高地应力坝基开挖施工工艺，其特征是：坝基开挖前预留小于或等于坝基坡度、厚度为梯段炮孔底部装药直径25～40倍的坝基保护层，并在完成贯通坝基保护层和坝基的预锚锚筋后再开挖坝基保护层形成设计坝基建基面。所述小于坝基坡度是指形成坝基保护层外侧的边坡与水平底面的夹角小于或等于坝基边坡与水平底面的夹角。坝基保护层厚度是指保护侧面边坡表面与坝基建基面的垂直距离，坝基保护层厚度与岩体特性、爆破方式和规模、爆破材料性能、爆破装药直径等有关，所述梯段炮孔底部装药直径25～40倍是指所在坝基梯段开挖爆破孔底部装药后直径的25～40倍厚度。

具体可以包括以下步骤：

A、根据设计在坝基保护层外侧区域钻爆破孔和预裂孔，钻孔完成后进行爆破和开挖出渣作业施工，使坝基建基面外侧预留坝基保护层；

B、坝基保护层形成后，在坝基保护层侧面边坡进行预锚锚筋孔钻孔，预锚锚筋孔穿透坝基保护层深入坝基建基面，钻孔完成后安装预锚锚筋和锚杆应力计，预锚锚筋和锚杆应力计安装完成后进行全孔注浆，在坝基保护层侧面再钻孔并安装多点位移计和孔口保护器；

C、预锚锚筋注浆凝固后，在坝基保护层上平面钻爆破孔和预裂孔，钻孔完成后进行坝基保护层爆破及开挖出渣作业施工；

D、坝基建基面开挖完成后，进行开挖评价。

预锚锚筋孔深入坝基建基面的深度大于坝基保护层厚度2倍。

采用振弦式读数仪测量多点位移计监测数据，电阻比指示仪测量锚杆应力计监测数据，进行开挖评价。

本发明的有益效果是：避免坝基开挖由于高地应力而造成的卸荷松弛及回填变形，甚至产生“葱皮”、板裂，局部发生岩爆现象。能有效避免由于坝基建基面岩体卸荷松弛和回弹变形造成的二次开挖，固结灌浆和重复锚固施工，大大节省了施工工期和施工成本，获得了良好的经济效益。

附图说明

图1是坝基保护层预留开挖示意图；

图2是坝基预锚锚固及监测仪器钻孔示意图；

图3是坝基预锚锚固及监测仪器安装、注浆示意图；

图4是坝基保护层开挖状态示意图；

图5是坝基保护层开挖完成评价及监测示意图；

图中：

1—钻孔设备，2—爆破孔，3—预裂孔，4—坝基保护层，5—坝基建基面，6—预锚锚筋孔，7—预锚锚筋，8—锚杆应力计，9—多点位移计孔，10—注浆设备，11—孔口保护器，12—多点位移计，13—振弦式读数仪，14—电阻比指示仪，H—坝基厚度。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行进一步的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整属于本发明保护的范围。

结合图1至图5。

高地应力坝基开挖施工工艺包括以下步骤：

A、坝基保护层外侧预裂和开挖，钻孔设备1在坝基保护层4外侧区域钻孔爆破孔2及预裂孔3，钻孔完成后进行爆破及开挖出渣作业施工，使坝基建基面5外侧预留适当厚度的坝基保护层4；坝基保护层4厚度H为梯段炮孔底部装药直径的25～40倍，形成坝基保护层4外侧边坡与水平底面的夹角小于或等于坝基建基面5与水平底面的夹角。

B、预锚及监测仪器安装施工，坝基保护层4形成后，钻孔设备1进行预锚锚筋孔6的钻孔，钻孔完成后安装预锚锚筋7，锚杆应力计8也采用预锚锚筋孔6进行安装，预锚锚筋7和锚杆应力计8安装完成后由注浆设备10进行全孔注浆。钻孔设备1钻孔多点位移计孔9，钻孔完成后安装孔口保护器11；

C、保护层开挖，预锚锚筋6注浆达到设计强度后，钻孔设备1在坝基保护层4上钻孔爆破孔2及预裂孔3，钻孔完成后进行坝基保护层4爆破及开挖出渣作业施工；

D、坝基建基面监测仪器安装及开挖评价，坝基建基面5开挖完成后，立即安装多点位移计12，采用振弦式读数仪13测量多点位移计12监测数据，电阻比指示仪14测量锚杆应力计8监测数据，进行开挖评价。

在A步骤中坝基保护层4应预留适当的宽度，在保证把坝基建基面5应力不发生明显变化的前提下尽量减小厚度。

在B步骤中预锚锚筋孔6的钻孔深度=坝基保护层4厚度H+预锚锚筋7长度，预锚锚筋7和锚杆应力计8立即进行注浆，注浆需将预锚锚筋孔6全部注满，多点位移计孔9钻孔完成后应立即安装孔口保护器11，防止异物进入。

在C步骤中预锚锚筋7注浆达到设计强度后完成坝基保护层4开挖。

在D步骤中立即安装多点位移计12，并进行相关监测评价坝基建基面开挖质量。

工程例：

某水电站拱坝坝基开挖施工，坝址区坝肩自然边坡坡高超过1000m，开挖边坡高度540m。岩层为典型的反向坡，岩层走向与谷坡走向基本一致，倾向坡里，倾角30～40°。左岸坝肩岩石高边坡断层、层间挤压错动带、节理裂隙发育。坝基下部岩体的应力在30MPa以上，底部边坡岩体的应力在40Mpa～60 MPa。为典型的高地应力坝基开挖施工。为保证坝基开挖后由于高地应力卸荷松弛和回弹变形造成岩体二次开挖、固结灌浆和重复锚固施工，坝基下部开挖采用先锚后挖高地应力坝基开挖施工工艺，采用施工预裂预留3m厚度坝基保护层，采用L=9m的Φ32预锚锚筋锚固，坝基保护层小药量开挖爆破施工，取得了良好的爆破效果。开挖完成的坝基经物探探测声波衰减率约为4%，远低于技术要求中10%规定。坝基半孔率、平整度优良，未出现由于卸荷松弛和回弹变形造成的“葱皮”、板裂，甚至岩爆现象，避免了二次开挖、固结灌浆和重复锚筋施工，大大节省了施工工期和施工成本。

Claims (3)

1.一种高地应力坝基开挖施工工艺，其特征是：坝基开挖前预留小于或等于坝基坡度、厚度（H）为梯段炮孔底部装药直径25～40倍的坝基保护层（4），并在完成贯通坝基保护层（4）和坝基的预锚锚筋（7）后再开挖坝基保护层（4）形成设计坝基建基面（5）；

具体步骤如下：

A、在坝基保护层（4）外侧区域钻爆破孔（2）和预裂孔（3），钻孔完成后进行爆破和开挖出渣作业施工，使坝基建基面（5）外侧预留坝基保护层（4）；

B、坝基保护层（4）形成后，在坝基保护层（4）侧面边坡进行预锚锚筋孔（6）钻孔，预锚锚筋孔（6）穿透坝基保护层（4）深入坝基建基面（5），钻孔完成后安装预锚锚筋（7）和锚杆应力计（8），预锚锚筋（7）和锚杆应力计（8）安装完成后进行全孔注浆，在坝基保护层（4）侧面再钻孔并安装多点位移计（9）和孔口保护器（11）；

C、预锚锚筋（6）注浆凝固后，在坝基保护层（4）上平面钻爆破孔（2）和预裂孔（3），钻孔完成后进行坝基保护层（4）爆破及开挖出渣作业施工；

D、坝基建基面（5）开挖完成后，进行开挖评价。

2.根据权利要求1所述的高地应力坝基开挖施工工艺，其特征是：预锚锚筋孔（6）深入坝基建基面（5）的深度大于坝基保护层（4）厚度（H）2倍。

3.根据权利要求1所述的高地应力坝基开挖施工工艺，其特征是：采用振弦式读数仪（13）测量多点位移计（9）监测数据，电阻比指示仪（14）测量锚杆应力计（8）监测数据，进行开挖评价。