巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法
【专利摘要】本发明涉及一种巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法。本发明的目的是提供一种巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，以保证施工的安全性，满足工程施工进度，确保穹顶开挖成型质量及围岩稳定、及调压室井身的下挖安全。本发明的技术方案是：一种巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，其特征在于：穹顶至上而下以通气洞底板为界分成上、下两层进行开挖，上层至上而下分为第一、第二层。本发明适用于水利水电工程。
【专利说明】
巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法。适用于水利水电工程。
【背景技术】
[0002]随着锦屏一级、乌东德、小湾、糯扎渡等西部巨型水电站的兴建，调压室的尺寸、规模相应逐渐增大，锦屏一级圆筒式尾水调压室最大直径已达41m，且地应力高、地质条件复杂，保证巨型调压室穹顶的开挖成型变得至关重要，目前国内主要调压室穹顶施工一般采用先从调压室顶层中部开挖一个竖井至穹顶顶部，然后从穹顶顶部分层逐步向下开挖。
[0003]拟建西部某巨型水电站圆筒式尾水调压室，其穹顶结构为半圆形，直径48m，井身高度约100m，为目前世界上已建及在建最大规模尾水调压室。地质条件相对复杂，层间错动带、断层、柱状节理围岩、及高地应力的不利影响，开挖后穹顶容易松弛变形、坍塌掉块，保证复杂地质条件下巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖成型质量和施工安全是工程施工的重点和难点。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，以保证施工的安全性，满足工程施工进度，确保穹顶开挖成型质量及围岩稳定、及调压室井身的下挖安全。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，其特征在于:穹顶至上而下以通气洞底板为界分成上、下两层进行开挖，上层至上而下分为第一、第二层；
[0006]所述穹顶的开挖步骤如下:
[0007]1、开挖上层区域；
[0008]1.1、进行第一层开挖施工:
[0009]以通气洞为施工通道开挖第一层中通气洞至调压室中心的区域，形成与通气洞连通的导洞；
[0010]以导洞为施工通道，开挖第一层中以调压室中心为圆心的中间区域I，并在中间区域I周边预留环形保护层I;
[0011]1.2、进行第二层开挖施工:
[0012]以通气洞为施工通道、第二层中沿调压室中心线开挖形成与通气洞连通的导槽；
[0013]以导槽为施工通道，开挖第二层中以调压室中心为圆心的中间区域Π，并在中间区域Π周边预留环形保护层Π ;
[0014]1.3、待中间区域Π开挖完成后，进行环形保护层1、Π的开挖施工；
[0015]2、开挖下层区域；
[0016]2.1、以通气洞为施工通道、沿调压室中心线降坡开挖至下层的设计底板高程位置，形成与通气洞连通的斜坡道；
[0017]2.2、以斜坡道为施工通道，开挖下层中以调压室中心为圆心的中间区域m，并在中间区域m周边预留环形保护层m;
[0018]2.3、待中间区域m开挖完成后，开挖环形保护层m;
[0019]2.4、挖除斜坡道。
[0020]所述中间区域1、环形保护层I和环形保护层Π均采用分成若干扇形条块沿环形进行开挖施工的方式。
[0021]所述导洞采用下部超前开挖，顶部预留保护层跟进开挖的方式。
[0022]所述中间区域I采用顶部预留保护层，开挖时底部掏槽超前I?2排炮、然后顶部保护层扩挖跟进的方式。
[0023]穹顶开挖到设计轮廓线后完成系统锚喷支护及锚索的施工。
[0024]穹顶周边轮廓线每排进尺小于等于2.0m。
[0025]所述斜坡道的坡度为12%。
[0026]本发明的有益效果是:本发明采用“先中导洞后两侧、分扇形条块”开挖方案，保证施工的安全性，满足工程施工进度，确保穹顶开挖成型质量及围岩稳定、及调压井井身的下挖安全。
【附图说明】
[0027]图1为实施例的分层示意图。
[0028]图2为实施例的分层分区示意图。
[0029]图3为图2的A-A剖视图。
[0030]图4为图2的B-B剖视图。
[0031]图5为图2的C-C剖视图。
[0032]图6为实施例中第②、⑤区开挖程序示意图。
【具体实施方式】
[0033]如图1?5所示，本实施例以直径为48m，井身高度约10m的调压室为例，调压室穹顶结构为半圆形，穹顶自上而下以通气洞I底板为界分上、下两层9个区域进行开挖。
[0034]I )、上层2分层及分块
[0035]尾水调压室穹顶上层的开挖高度为15.5m，开挖采用先中间后两边的开挖程序。上层至上而下分为2小层(第一、第二层21、22)5块区域进行开挖支护。
[0036]1.1)、第一层21高度为10.5m，层内分2区进行开挖。第①区为尾调通气洞至尾调穹顶中心位置之间的导洞，第②区为以调压室中心为圆心半径15m的中间区域1(图3所示)。
[0037]1.2)、第二层22高度为5m，层内分为3区进行开挖。第③区为沿调压室中心线抽槽开挖的与通气洞连通的导槽区域，第④区为以调压室中心为圆心半径15m的中间区域Π，第⑤区为周边预留环形保护层(包括第②区周边的环形保护层I和第④区周边的环形保护层Π )(图4所示)。
[0038]如图6所示，本例中第②区分为43块进行开挖，第⑤区分为65块进行开挖，每7块作为一个开挖支护单元，排炮进尺均为2.0m。
[0039]2)、下层3分层高度及分块
[0040]如图2、图5所示，尾调室穹顶下层沿调压室中心线采用降坡开挖的形式，降坡高度为4m，降坡开挖由尾调通气洞进入，沿调压室中心线按12%的坡度进行降坡完成该部分的开挖支护，降坡坡道宽度为9.0m。下层分为4块进行开挖，第⑥区为中间拉槽降坡区域，第⑦区为调压室中心为圆心半径19.44m的中间区域ΙΠ，第⑧区为第⑦区周边环形保护层m，第⑨区为下层预留的斜坡道。
[0041]本实施例的施工方法如下:
[0042]1、开挖上层。
[0043]1.1、进行上层的第一层开挖施工。
[0044]1.1.1、尾水调压室穹顶上层开挖利用尾调通气洞作为施工通道，尾调通气洞开挖工作面穿过尾水调压室井壁后，先完成锁口锚杆支护，然后垫渣升坡进行尾水调压室穹顶部分第①区的开挖。第①区开挖采用下部导洞超前，顶部预留保护层开挖跟进的方式;下部导洞以及顶部预留保护层开挖采用钻架台车配手风钻光面爆破。
[0045]1.2.1、穹顶中导洞开挖及支护完成后，分扇形、沿环向进行穹顶第②区的开挖。第②区开挖时，为保证穹顶成型质量，顶部预留2m厚保护层，开挖时底部掏槽超前I?2排炮、然后顶部保护层扩挖跟进。第②区开挖采用钻架台车配手风钻钻孔爆破，周边设计轮廓线位置采用光面爆破。
[0046]1.2、进行上层的第二层开挖施工。
[0047]1.2.1、穹顶第一层开挖支护全部完成后，开始第二层的施工。第二层首先采用手风钻水平钻爆开挖的方式完成第③区的开挖。第④区采用手风钻水平爆破或潜孔钻竖向造孔梯段爆破进行开挖。第⑤区采用钻架台车配手风钻环向水平爆破，周边设计轮廓线位置米用光面爆破。
[0048]2、开挖下层。穹顶上层开挖支护完成后，利用尾调通气洞作为施工通道，沿调压室中心线按12%的坡度降坡进行穹顶下层的开挖支护。第⑥区降坡段采用手风钻水平爆破开挖至穹顶下层开挖设计底板高程位置，然后以预留斜坡道为界分别向两边进行开挖，开挖时中间区域(第⑦区)超前2 15m，然后第⑧区预留环形保护层ΙΠ开挖跟进;第⑧区施工采用手风钻配钻爆平台架水平钻爆开挖，设计轮廓线位置采用光面爆破。第⑨区预留斜坡道在穹顶下层开挖支护完成后再安排进行挖除。
[0049]穹顶开挖到设计轮廓线后应及时完成后系统锚喷支护及锚索的施工，以避免穹顶围岩由于变形和应力松弛出现破坏。系统锚杆采用三臂凿岩台车造孔，人工配合平台车注装锚杆;喷射混凝土采用喷车施喷；穹顶对穿预应力锚索提前从尾调锚固观测交通洞内向下钻孔，为穹顶开挖后及时进行系统锚杆支护提供条件，同时避免锚杆安装后锚索钻孔钻到销杆。
[0050]为控制球冠轮廓线规格，尾水调压室穹顶周边轮廓线每排进尺不得大于2.0m，确保穹顶成型、壁面完整和稳定。
【主权项】
1.一种巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，其特征在于:穹顶至上而下以通气洞(I)底板为界分成上、下两层进行开挖，上层至上而下分为第一、第二层(21、22); 所述穹顶的开挖步骤如下: 1.1、开挖上层(2)区域； 1.1.1、进行第一层(21)开挖施工: 以通气洞为施工通道开挖第一层中通气洞至调压室中心的区域，形成与通气洞连通的导洞； 以导洞为施工通道，开挖第一层中以调压室中心为圆心的中间区域I，并在中间区域I周边预留环形保护层I; 1.1.2、进行第二层(22)开挖施工: 以通气洞为施工通道、第二层中沿调压室中心线开挖形成与通气洞连通的导槽； 以导槽为施工通道，开挖第二层中以调压室中心为圆心的中间区域Π，并在中间区域Π周边预留环形保护层Π; 1.1.3、待中间区域Π开挖完成后，进行环形保护层1、Π的开挖施工； 1.2、开挖下层(3)区域； 1.2.1、以通气洞为施工通道、沿调压室中心线降坡开挖至下层的设计底板高程位置，形成与通气洞连通的斜坡道； 1.2.2、以斜坡道为施工通道，开挖下层中以调压室中心为圆心的中间区域m，并在中间区域m周边预留环形保护层m; 1.2、3、待中间区域m开挖完成后，开挖环形保护层m; 1.2.4、挖除斜坡道。2.根据权利要求1所述的巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，其特征在于:所述中间区域1、环形保护层I和环形保护层π均采用分成若干扇形条块沿环形进行开挖施工的方式。3.根据权利要求1所述的巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，其特征在于:所述导洞采用下部超前开挖，顶部预留保护层跟进开挖的方式。4.根据权利要求1或2所述的巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，其特征在于:所述中间区域I采用顶部预留保护层，开挖时底部掏槽超前I?2排炮、然后顶部保护层扩挖跟进的方式。5.根据权利要求1所述的巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，其特征在于:穹顶开挖到设计轮廓线后完成系统锚喷支护及锚索的施工。6.根据权利要求1所述的巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，其特征在于:穹顶周边轮廓线每排进尺小于等于2.0m。7.根据权利要求1所述的巨型圆筒式调压室半圆形穹顶开挖方法，其特征在于:所述斜坡道的坡度为12%。
【文档编号】E02B9/06GK105821817SQ201610173667
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】周晓明, 陈益民, 倪绍虎
【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司