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小浪底地下厂房顶拱的开挖与支护

小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市以北40km的黄河干流上，是三门峡以下唯一能够获得较大库容的控制性工程。地下厂房布置在左岸泄水建筑物的西北部，长251.5m，宽25m，顶拱最大开挖宽度26.2m，上覆岩层厚度70～120m。厂房上下游有多条发电洞、母线洞和尾水管洞与主厂房垂直交叉。地下厂房顶拱的施工对整个地下厂房区域的稳定极其重要。

在地下厂房顶拱拱座附近有3层连续分布的泥化接线柱夹层，沿轴线方向分布范围达100多m。顶拱以上有4层泥化夹层，其高程分别为170m清晨2点、177m、196m、207m。每层厚度为0.5～2.0cm，且连续性较好，对地下厂房顶拱和拱座的稳定极其不利。

黄委会设计院对地下厂房的支护方案进行核算，保留了地下厂房原设计的一期支护，顶拱及边墙均采用系统张拉锚杆，其直径32mm，间排距1.5m×1.5m，长度6m和8m两种，交错呈梅花形布置，钢筋喷混凝土厚度20cm，钢筋为φ8@0.2m×0.2m。在此基础上确认二期支护方案为顶拱1500kN系统预应力锚索。地下厂房顶拱采用喷锚作为永久支护(见图1)。图1 地下厂房顶拱支护及开挖分块1 地下厂房顶拱的开挖与一期支护 地下厂房顶拱开挖在高程156～165.05m，最大开挖跨度26.2m，分5个断面进行开挖和岩石支护。 1.1 开挖耳钉顺序

地下厂房顶拱跨度较大，围岩稳定性较差。从施工质量控制、施工安全以及施工进度考虑，顶拱分5块开挖(见图1)。厂房顶拱的施工交通洞为8号交通洞(见图2中的No.8 AT)。根据施工设计要求，提取物相邻的前后断面间开挖时最少应有30m的安全距离。为了加快施工进度，各个作业面之间又不互相干扰，并且能够合理利用机械设备，对顶拱开挖施工顺序设计如图2所示：①首先开挖1断面0+00.00～0+75.00；②2、3断面扩挖，桩号为0+37.00～0+52.20，扩挖顺序如图2中A、P，A1～A4为斜向扩挖断面，P1～P12为垂直向扩挖断面；③后续1、2、3断面按图2所示序号进行开挖；④为了进行4、5断面开挖时不影响1、2、3的后续支护作业(锚索施工)，在进行4、5断面开挖前制作一个门式活动脚手架横跨1、2、3断面，以便顺利地进行中间断面的支护。图2 顶拱开挖施工顺序 1.2 开挖循环

根据新奥法岩石支护理论，为保持洞挖断面周围的初始应力和岩石强度，避免过量的地层移动，必须进行及时支护。因此，开挖后需要及时进行一期支护，使岩石、喷混凝土和岩石锚杆共同组成有效的承载拱。开挖与岩石支护的循环顺序为：开挖放线→钻孔→装药→爆破→撬挖→出渣→喷第1层混凝土→岩石锚杆施工→挂在汽车厂材料实验钢筋→喷第2层混凝土。

开挖布孔原则是结构面周边孔较密，其它孔较稀。结构面周边孔间距0.5m，中间孔间排距1m，非结构面周边孔(开挖断面周边孔)间距0.9m左右。所有孔均需根据边长进行调整。使用三臂凿岩台车ATLAS 353型液压钻机，正常钻孔深度为4.2m，一般爆破进尺为每循环3.8m。一般情况下结构周边孔每孔装药6×160g(每孔6卷，每卷160g)，非结构周边孔每孔装药17×150g，中间孔每孔装药25×150g，底部孔每孔26×12020年以后纸价将大几率面临刚性上涨50g。但当地质条件发生变化，就必须根据实际情况调整药量，以保证达到最佳的爆破效果。采用火雷管引爆导爆索及非静电雷管，最后引爆炸药卷。炸药为岩石乳化炸药。爆破后立即排烟，一般排烟0.5h。然后用挖掘机(反铲)进行危石和浮石撬挖，以确保后续施工作业安全。出碴采用 Cat 966Fserle Ⅱ型装载机，配合自卸汽车出碴等级。岩石支护作业首先进行第1层喷混凝土施工，厚度为10cm，喷混凝土C20，初凝时间不大于5 min，终凝时间不大于30min。喷第1层混凝土后进行岩石锚杆施工。若遇到不利地质条件，根据情况可决定打一定数量的随机锚杆(如超前锚杆、结构锚杆等)。接着进行挂钢筋施工，钢筋为φ8@0.2m×0.2m，片尺寸2.0m×2.0m。最后进行第2层喷混凝土，其厚度为1擦窗机0cm。2层喷混凝土共厚20cm。至此，一期支护完成。2 地下厂房二期支护 地下厂房顶拱1500kN后张预应力锚索由10股公称直径15.24mm的高强低松弛钢绞线组成。钢绞线表面涂防腐剂和润滑油，并用PE塑料管包裹。

锚索结构分3部分，内锚固段、自由段和外该局勒流办事处在对两批入境电器配件进行现场检验检疫时发现锚头。内锚固段是将锚索承担的全部应力传递给围岩的部分，内锚固段钢绞线外的PE管被剥除，油渍被清洗干净。自由段钢绞线的PE软管不剥除，靠钢绞线与软管间的润滑油可使钢绞线在PE管内滑动。外锚固段进行锚索张拉(施加预应力)和保护端头，它包括混凝土承压板以及外锚头和端帽等。 2.1