一种水利水电工程地下洞室高薄岩墙开挖方法

摘要

本发明公开了一种应用于水利水电工程地下洞室高薄岩墙开挖方法。两侧开挖前，对先开挖侧设计结构线部位实施深孔预裂爆破，深孔预裂爆破深度为两个开挖梯段高度为9~12m，先开挖侧岩墙揭露后，立即实施岩墙浅层支护。与此同时，进行后开挖侧远离岩墙的岩体开挖，先揭露的岩墙支护完成后，后开挖侧岩体才能开挖至岩墙附近。后开挖侧岩墙预留4~6m保护层，自上而下分两小层采用光面爆破。后揭露的岩墙按照先浅层支护、后对穿支护的顺序实施。采用该方法实现了高薄岩墙两侧基本对穿开挖，有利于加快工程建设进度，节约工期，简化施工措施，有利于节约成本。

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程技术领域，具体涉及一种应用于水利水电地下洞室高薄岩墙开挖方法。

背景技术

在水利水电工程地下洞室结构中，采用预留岩石隔墙（简称岩墙）的结构型式较为普遍，如水电站地下厂房机组之间的岩墙、长廊式调压室中部的岩墙等，有的预留岩墙高达数十米，厚度只有十多米，高宽比甚至达3.5以上。

预留岩墙主要对高边墙起到约束、支撑作用，以及对结构起到分割作用。由于预留岩墙大大减少了高边墙的长（跨）度，并对高边墙起到了约束、支撑作用，有利于高边墙结构的稳定，同时可以大大减少用于控制高边墙变形与稳定的支护工程量，既有利于高边墙稳定，又减少了支护工程投资。此外，由于结构本身需要分割开来，即使不预留岩墙，后续也需要采用混凝土浇筑隔墙，也就是说预留岩墙替代了混凝土隔墙结构，减少了混凝土工程投资。

由于岩墙结构单薄，岩墙自身的稳定问题较为突出，如无法确保岩墙自身的稳定，不仅岩墙自身稳定存在较大的安全隐患，还会影响到洞室高边墙的稳定。为了确保岩墙稳定，在现行的技术中，设计往往要求岩墙两侧的岩体采用错距（高程）开挖，即岩墙的一侧岩体开挖支护完成并达到一定的高差后，才能进行对应另一侧岩体的开挖支护，如此循环往复，如图1－4所示。

采用现行的技术，岩墙两侧的开挖支护成为先后顺序施工关系，直线工期较长；施工后开挖侧时，需要搭设较高的脚手架施工岩墙的对穿锚杆（索）支护，施工成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对水利水电工程广泛采用的预留高薄岩墙结构，提供一种对高薄岩墙的开挖方法。该方法可操作性强，有利于加快工程进度，简化施工措施，降低施工成本。

本发明根据高薄岩墙的结构特征，针对现行技术的弊端，创新形成了“总体对称开挖、两侧工序合理搭接、先开挖侧深孔预裂爆破、后开挖侧预留保护层小层开挖”的总体开挖新方法。

本发明的具体方法如下：高薄岩墙两侧开挖前，首先对先开挖侧沿高薄岩墙设计结构线进行深孔预裂爆破，一次性预裂爆破深度为9~12m，一次性预裂两个开挖梯段高度（一个开挖梯段高度4.5~6m）。此时高薄岩墙同高程两侧岩体均未开挖，可视为无限介质，无平行于预裂面的爆破临空面，实施预裂爆破不会对岩墙岩体产生有害损伤，且采用预裂爆破不占用先开挖侧高薄岩墙规格修整直线工期。先开挖侧岩墙揭露后，立即对揭露的岩墙实施浅层喷锚支护。

在先开挖侧进行开挖支护的同时，进行后开挖侧远离岩墙部分的岩体开挖，待先开挖侧揭露的岩墙浅层支护完成后，后开挖侧岩体才能开挖至岩墙附近。后开挖侧靠近岩墙部位预留4~6m厚度的保护层，自上而下分两小层（每小层2.25~3m）浅孔小药量光面爆破，以减少爆破振动对岩墙的损伤（先开挖侧岩墙已形成临空面）。后开挖侧岩墙揭露后，先实施该侧的浅层支护，再实施该层的对穿锚杆（索）支护。对穿支护完成后，按照前述顺序，继续开挖下一层（下一层先开挖侧不再重复深孔预裂爆破），以此循环，完成岩墙开挖支护。

本发明的特点是：对高薄岩墙采用整体对称开挖替代现行的错距（高程）开挖，先开挖侧岩墙采用深孔预裂爆破，后开挖侧预留保护层分两小层浅孔小药量光面爆破。采用该方法实现了高薄岩墙两侧基本对穿开挖，简化施工措施，可操作性强，有利于加快工程进度，节约工期，降低施工成本。

附图说明

图1为现行岩墙开挖结构平面示意图。

图2为图1中的A-A剖面示意图。

图3为现行岩墙先开挖侧开挖支护示意图。

图4为现行岩墙后开挖侧开挖支护示意图。

图5为本发明岩墙开挖支护结构示意图。

图1~4中：（1）－岩墙，（2）－先开挖侧，（3）－后开挖侧，（4）－开挖分层线，（5）－先开挖侧分层开挖岩体，（6）－先开挖侧岩墙浅层支护，（7）－后开挖侧分层开挖岩体，（8）－后开挖侧岩墙浅层支护，（9）－岩墙对穿锚杆（索）。

图5中：1－岩墙，2－先开挖侧，3－后开挖侧，4－开挖分层线，5－先开挖侧深孔预裂爆破，6－先开挖侧岩体，7－先开挖侧岩墙浅层支护，8－后开挖侧岩体，9－后开挖侧岩墙预留保护层，10－后开挖侧岩墙浅层支护，11－该层对穿锚杆（索），12－下一层先开挖侧岩体。

具体实施方式

如图5所示，首先对高薄岩墙1先开挖侧2沿设计结构线进行深孔预裂爆破5，一次性预裂爆破深度为9~12m，一次性预裂两个开挖梯段高度，一个开挖梯段高度4.5~6m。实施深孔预裂爆破后，开挖先开挖侧岩体6，先开挖侧岩墙揭露后，立即对揭露的岩墙实施浅层喷锚支护7，与此同时，进行后开挖侧3远离高薄岩墙的岩体8开挖。先揭露侧岩墙浅层支护7完成后，后开挖侧岩体8才能开挖至岩墙附近，后开挖侧靠近岩墙部位预留4~6m厚度的保护层9，保护层9自上而下分两小层（每小层2.25~3m）浅孔小药量光面爆破，以减少爆破振动对岩墙的损伤（先开挖侧岩墙已形成临空面）。后开挖侧岩墙先实施浅层支护10，再实施对穿锚杆（索）支护11。继续开挖下一层（下一层先开挖侧不再重复深孔预裂爆破），以此循环，直至完成岩墙开挖支护。