浅谈地下洞室 开挖质量控制

浅谈地下洞室 开挖质量控制

刘孝轩 吴小林 王健 唐骁 吴栋

浙江缙云抽水蓄能有限公司

摘 要：抽水蓄能电站目的开展，对于促进当地经济发展和生态环境的改善有着非常重要的作用。地下洞室开挖是抽水蓄能电站施工中的重点和难点,本文通过对直接影响开挖质量评价指标的相关技术要点进行梳理，深入分各因素对开挖质量的影响，采取一系列有针对性的改进措施加强过程控制，使地下洞室开挖各项质量评价指标得到明显提升。

关键词：地下洞室；开挖；质量控制

一、评价开挖质量的主要指标

1.残孔率：体现爆破外观质量的直观指标之一。经验表明，残孔率很大程度上反映了开挖量总体控制水平。

2.残孔质量：一般不纳入统计指标，但作为肉眼直接判断开挖外观质量的标准之一，对提升爆破外观质量有积极意义，它包含残孔完整度及残孔平行度两方面的要求。

3.最大超（欠）挖值：体现开挖爆破质量均衡性和局部极端差异的指标，结合线性超挖值可大致判断开挖面平整度，异常的最大超挖值可体现围岩是否有弱地质段或不利组合节理。

4.线性超挖值：体现开挖轮廓、形体尺寸整体控制水平。

二、地下洞室开挖的施工工序质量控制措施

2.1 优化爆破设计

为提高地下洞室爆破开挖效果，采用光面爆破工艺。经验表明，爆破设计中的炮眼深度、周边孔孔距等参数直接影响地下洞室的爆破开挖质量，因此必须对爆破设计进行优化。首先根据现场岩性和开挖尺寸及工程经验，确定初步的爆破设计。然后，在现场进行爆破试验，通过爆破后残孔率、最大超（欠）挖值、线性超挖值等结果不断优化相关爆破参数，最终确定最优的爆破设计参数。在开挖爆破施工过程中，还应根据工程地质条件的变化，不断调整爆破设计参数以取得最佳的爆破效果。

2.2精确测量放样

测量放样的精度是做好总体质量控制的基础，按照施工规范要求一般周边孔放样要求允许偏差≤5cm。但是相对于轮廓线点位出现的5cm偏差,此时如仍按正确的后视点方向钻到孔底时,这种偏差值将会被扩大2倍为10cm，这样的误差将影响钻孔质量。而在目前测量设备精度条件下，放样点和后视点的放样误差控制在1cm以内是完全可以达到的标准，通过提高放样精度,可以减少因放样误差引起的钻孔偏差。所以，将现场放样点的允许误差确定在1cm以内。放样前要对局部凸起影响钻机钻进的岩块进行岩壁修整，保证钻机沿正确的角度和方向钻进。测量放点方法:

①开孔点一逐点测设；

②后视点一隔孔测设，有后视的放样点和后视点用油漆圈起来，目的是避免混淆；

③开孔点圈在圆心，以便于控制开孔位置。开孔时施工人员校正钻杆方向；

④先测量相邻两孔开孔位置距离,再测量后视点位置距离,以保证两孔平行间距。

2.3合理控制外插角

外插角的控制水平决定两爆破循环接茬部位错台指标的大小。由于钻机排风的消音罩布置在上部，需要占有一定空间(一般需10cm左右)，受钻孔设备结构影响，钻杆尾端不可能靠紧岩面设计边线。而在掌子面上必须按设计边线位置开孔，这样由于钻杆前后相对轮廓线位置上的差异，使钻杆钻进时带有一定外插角，并形成部分超挖是不可避免的。现场制定的质量检查标准要求外插角≤2°，即sin2=3.4cm/m。按进尺3. 5m计算钻杆尾端在设计线下3. 4cm/m×3.5m=11.9cm，也就是钻到孔底时相对设计线的超挖或错台值不大于12cm，考虑其他因素影响，将两循环错台指标合格标定为15cm。 钎杆长度选择也是值得注意的方面:选用短钎杆时，钻机距离开孔点近，其上部的结构对上倾的角度影响大;如果采用长钎杆开钻，虽可以减小上倾角度，但钎杆在钻机推进压力下容易出现向下的弯曲挠度，造成终孔位置向上飘移(飘孔)所以，长钎杆钻孔时要控制气腿的推进压力不要太大，避免钻杆出现过大的挠度。 上一循环外插角控制的过小，孔底与放样点平齐，钻杆上部没有钻机消音罩通行的空间。由于钻机上部超挖值小，钻进过程中钻杆形成向，上的翘曲，造成飘孔，使下一=循环接茬处错台增大。 因此要合理控制外插角的超挖值，这样能够使钻机在向前推进过程中，上部始终保持有10cm左右的行进空间，钻杆在不受任何约束和阻碍的条件下顺利推进,避免了过大的外插角所造成的超挖和过小外插角引起下一循环的超挖。

2.4加强孔位和方向控制

钻孔方向偏差是现场主要的缺陷，出现的频率高，而且对爆破开挖的外观质量影响明显。钻孔方向控制能力影响到孔底位置与下一循环开孔位置的偏差，如果控制不准确，则上一孔底与后面的开孔不能很好地衔接。针对开孔位置不准、孔轴线弯曲等问题，可以采用以下改进措施：

①在开孔和钻进过程中，钻机要调整好架钻气腿的横向位置和高度，即钻机、气腿与开孔点三点要与后视点在一条直线上，以保持钻杆在孔轴线的位置钻进。

②采用短钻杆开孔，避免钻杆弯曲，但要注意控制钻杆上倾角度，在超挖值较小的情况下，不建议使用。

③注意控制推进压力不要太大，避免钻杆出现向下或侧向的弯曲。

④钻进时钻杆与孔道不同心的主要表现为钻杆向一侧周期性摆动，发现钻机摆动及时调整。

三、洞室开挖的施工质量控制管理制度

3.1加强施工施工方案的编审批管理。要求施工方案有明确的工艺流程、质量控制点及施工工艺要求，对易发生质量通病、施工难度大的工序应作出重点说明。并在作业条件发生变化时及时更新，真正做到层层把关，确保方案和措施的可行性和有效性。

3.2施工单位应建立健全工程质量“三检”制度，建立质量责任倒查追责机制，明确“三检”人员的职责，检验程序。监理单位应加强工序验收管控，不通过验收决不允许进入下道工序施工，并对关键工序进行旁站，同时尽快完善工程质量验评划分，对工程质量缺陷及质量事故应及时记录、备案、报告，及时督促施工单位进行处理。

3.3加强施工技术交底管理，施工前严格按照程序逐层交底。交底内容要有针对性、可操作性，对施工人员的交底交底要做到通俗易懂，确保所有施工人员掌握施工技术要求。

四、结语

影响地下洞室开挖质量的因素很多，施工过程中通过梳理质量控制的主要技术要点，深入分析其机理和发生偏差的原因，采取有针对性的措施进行控制、纠偏，在作业过程中做好细节处理，定能不断提高爆破成功率与爆破效率，使开挖残孔率、超欠挖值及线性超挖值不断改善，最终获得良好的开挖质量成果。

参考文献

[1]陈自宝.浅谈洞室开挖质量及安全控制[J].华东科技:学术版,2017,000（009）

[2]陶海芳.水利工程中洞室开挖施工质量与安全控制要点研究[J].建筑工程技术与设计,2018,000（004）

[3]黄海军.水利水电工程中洞室开挖施工安全技术要点分析[J].科学与财富,2019（18）