精河二级枢纽厂房基坑开挖支护施工技术探讨

精河二级枢纽厂房基坑开挖支护施工技术探讨

徐伟

新疆水发建设集团有限公司 830000

【摘要】：水电站的地下厂房工程施工具有施工难度大、施工道路比较少、作业面狭小、和工程质量要求比较高等特点，文章结合精河二级枢纽厂房基坑建设这一工程实例，从施工布置、开挖程序、支护方式等方面对基坑开挖和支护技术进行了详细的阐述，为类似工程提供些许参考。

【关键词】：地下厂房；基坑开挖；支护

1、工程概况

JH二级枢纽厂房工程及机电设备安装与调试工程电站厂址位于下游JH干流左岸，距坝址约2.4km。

电站厂坪以下基坑开挖包括石方明挖和砂砾石明挖，布置的主要建筑物有主、副厂房、安装间、集水井以及尾水渠等，基坑尺寸为143.5m×115.0m（长×宽）。电站厂坪高程为702.8m，最低开挖高程为集水井底部673.50m，最大开挖深度29.3m；压力钢管岔管段基坑底部高程684.10m，开挖深度18.7m；副厂房基坑底部高程686.60m，开挖深度16.2m；主厂房及尾水渠最低开挖高程为680.2m，开挖深度22.6m。基坑为岩石边坡，坡比为1:0.5。

2、工程地质分析

2.1电站厂房

电站厂房位于坝址下游约2km处的JH左岸，坐落于II级阶地之上。

厂房区出露的基岩地层，主要为泥盆系中统汗吉尕组第二段（D2h2），岩性为含凝灰质粉砂岩。

第四系地层主要包括上更新统冲洪积层（Q4al+p1）：分布于II级阶地，物质组成为漂卵砾石夹砂；全新统风积层（Q4eol）：岩性为黄土，主要覆盖于n级阶地面上；全新统冲积层（Q4al）:物质组成为漂卵砾石，主要分布于河漫滩地带。

D2h2 地层总体产状NW320°～340°SW∠75°〜85°。

厂房后缘边坡有断层jef62通过，产状NE70°〜85°NW∠65°〜85°，断层发育于D2h2地层之中，为逆断层，延伸长度大于500m。

2.2发电洞岔管、支管

岔管、支管所在位置的地表为II级阶地前缘斜坡处，地表坡度17°〜38°，地面高程720〜741m。

岔管、支管附近主要为盆系中统汗吉尕组第二段（D2h2）凝灰质粉砂岩，上覆第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）漂卵砾石夹砂及风积（Q4eol）黄土。

3、施工平面布置

3.1 施工道路

厂房基坑开挖土石方明挖主要利用CF3道路到基坑高程EL680.1m，对外交通道路运输至渣场；随开挖深度下降，施工便道结合开挖工作面逐步修坡下移，坡比按不大于12%进行控制。

3.2 施工用风、水、电布置

（1）施工供风

施工场地内设置1个固定压风站，辅以1台移动式压风机机动供风，以满足施工供风要求。

（2）施工用水

施工用水从JH取水至临时水池，经沉淀后采用供水管供至各个作业面。

（3）施工供电

厂房处已有1000kVA变压器，施工用电由厂房左侧平台EL702.8m处二级接线点引至各个工作面。

4、厂房基坑开挖支护施工及程序

4.1施工程序安排

基坑土石方明挖及支护按照区域分时段自上而下形成覆盖层剥离和梯段整形、梯段钻爆、出渣及随机支护、系统支护等循环作业，保证基坑开挖的安全稳定。

4.2 土石方明挖施工

厂房基坑开挖及支护施工主要包括：施工道路施工、孤石解爆、电站主厂房、副厂房、主变压器场、GIS开关站、出线平台、尾水渠、等厂区建筑物基坑的开挖、支护。

4.2.1 覆盖层及土方明挖

（1）覆盖层及土方开挖方案

厂坪以下覆盖层自上而下分层超前于石方进行开挖，一般分层高度按3.0m控制，对于单块石头采用破碎锤或手风钻浅孔小炮炸裂挖除；对于较厚土方及覆盖层则采用1.6m3反铲直接挖装20t自卸卡车运输至厂房专用弃渣场。

（2）覆盖层明挖工艺流程

覆盖层明挖工艺流程见图1。

图1 覆盖层明挖工艺流程图

4.2.2 石方明挖

（1）石方开挖方案

1）石方开挖采用梯段爆破，自上而下分层进行开挖，分层结合设计马道进行，最大分层高度不超过10.0m。为确保边坡开挖后岩石面的完整性和平整度，设计边坡采用预裂爆破方式；局部石方开挖量较小的区域，则采取浅孔梯段爆破开挖方式。边坡马道预留2.0m保护层，采用手风钻水平光面爆破开挖；建基面保护层采用手风钻水平光面爆破开挖，先开挖先锋槽至建基面以下为底板光爆创造条件。

2）对于槽宽及深度较小的槽挖，采用两侧预裂，中间拉槽，一次成型的爆破方式。

对于宽度和深度较大的基坑开挖采用周边预裂爆破，中间浅孔梯段爆破的方法进行，从上至下分层开挖。预裂孔单响药量不大于20kg，爆破孔单响药量不大于30kg，以不使周边岩体恶化为原则。

3）集水井底部开挖，先沿设计边线进行预裂施工，再分层进行开挖。

（2）梯段爆破

为提高爆破效率、节省费用，梯段采用大孔距、小抵抗线的毫秒微差挤压爆破。距建基面15m以内单响药量不大于100kg，梯段爆破施工工艺流程见图2，主要爆破参数见表1，具体以爆破试验结果为准。

图2 梯段爆破施工工艺流程图

表1 深孔梯段爆破参数表

（3）边坡预裂爆破

开挖边坡采用QYDZ-200高风压露天液压潜孔钻机造孔预裂爆破成型。边坡预裂爆破施工工艺流程见图3，主要爆破参数见表2，具体以爆破试验结果为准。

图3  边坡预裂施工工艺流程

表2 预裂孔爆破参数表

（4）保护层及齿槽开挖

1）边坡马道预留2.0m保护层，人工造孔后爆破挖除。施工工艺流程及其它施工措施同梯段爆破。

2）厂房基坑内水平建基面应预留1.0～2.0m保护层，先利用齿槽或开挖先锋槽，形成作业面，再用机械配合人工沿一个方向开挖。开挖时，挖掘机更换为鹰嘴钩，逐步进行开挖，机械开挖完成后人工进行整建基面辅助开挖，防止出现欠挖。

3）齿槽开挖先进行先锋槽开挖，再采用人工水平造孔分层爆破挖除、设计轮廓光面爆破。光爆孔及主爆孔均采用卷状乳化炸药，人工装药，电子数码雷管组网起爆。

4.2.3 与发电引水系统标交界面开挖

厂房标与发电引水系统标交界面桩号为厂横0-057.38（管0+414.518），边坡开挖完成后仍剩余1.2m~5.38m洞挖施工，此时中水三局已完成压力钢管安装以及混凝土浇筑工作，为减少施工扰动，减少对已修建的结构物的破坏并保证施工质量，该处施工的主要程序为：边坡预裂爆破→洞顶支护→隧洞开挖。

4.3支护工程施工

4.3.1支护施工程序

开挖结束→边坡处理（素喷）→系统锚杆支护（喷混凝土施工）→验收。

4.3.2 砂浆锚杆施工工艺

基坑内锚杆长度L=4.5m，采用先注浆后插锚杆施工工艺，施工工艺流程如下。

图4施工工艺流程框图

4.3.3 喷混凝土施工工艺

喷混凝土材料由6m3砼搅拌车运至工作面，或材料由自卸车运至工作面，再人工搬运至施工现场，现场砂浆搅拌机拌制。施工工艺流程见图5。

图5  喷混凝土施工工艺流程框图

5、保证措施

5.1 质量保证措施

（1）开挖之前，编制好爆破方案设计，在经监理单位批准的类同地方进行试验，以选择和确定合理的爆破参数，施工过程中不断优化开挖爆破方案。

（2）为确保建基面平整度符合规范要求，针对欠挖部分应采用液压破碎锤、人工撬挖或浅孔小药量爆破。

（3）预裂爆破后，应进行效果检查，为进一步优化预裂爆破参数提供依据。

（4）开挖过程应及时通知测量人员做好放线工作，保证预裂钻孔位置的准确。

（5）锚杆严格按照施工图纸标准要求进行制作。

5.2 安全保证措施

（1）针对爆破施工，编制专项安全方案及管理办法，并严格执行。

（2）严格控制坡比进行开挖，严禁自下而上或掏槽式开挖，防止形成倒悬体。

（3）开挖过程中加强安全监测及安全检查，特别是雨后必须进行安全检查，对边坡变形加大或出现滑移情况下及时进行处理。

（4）在距基坑边坡坡顶2米范围内禁止堆放废弃建筑材料、施工垃圾，如发现，严肃处理。

（5）积极做好安全生产检查，发现隐患，要及时整改。

6、结语

该厂房基坑EL702.8m-EL677m，开挖高度共计25.8m，属深基坑开挖与支护施工，且不同区域基坑深度不一致。施工过程中，基坑土石方明挖按照区域分时段自上而下形成覆盖层剥离和梯段整形、梯段钻爆、出渣及随机支护、系统支护等循环作业，保证了较好的开挖质量和进度，有效降低了施工安全风险，验证了方案的可行性。

【参考文献】

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