一种高地应力坝基开挖施工工艺的制作方法

文档序号:5348792阅读:160来源:国知局
专利名称:一种高地应力坝基开挖施工工艺的制作方法
技术领域
本发明属于水利水电建筑施工技术领域,尤其属于水利水电建设中土建施工技术领域,特别涉及高地应カ坝基开挖施工エ艺。
背景技术
在水电站建设中,坝基开挖的质量直接关系到整个工程的稳定和安全。而在高山峡谷中进行坝基开挖,两岸高差极大,峡谷底部形成天然的高地应カ区,坝基开挖过程将致使边坡体型变化,应カ重分布,卸荷调整和损伤破坏等,且开挖后的建基面长期暴露,在应力释放及重力卸荷等综合因素作用下,易发生卸荷回弹、松弛破坏,使岩体不能满足拱坝建基面的要求。传统的先进行坝基开挖后进行锚杆、挂网、喷混凝土等支护的施工エ艺由于开挖至支护完成施工时间间隔长,坝基岩体卸荷前难以发挥作用,造成高地应カ区域坝基岩体回弹松动和剪切错动,井出现岩爆现象,不得不大面积二次开挖、固结灌浆及重复锚筋施 エ,致使施工エ期延后和施工成本大量増加。

发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了ー种高地应カ坝基开挖施工エ艺。本发明要解决的问题是提供一种能有效解决高地应カ坝基开挖岩体卸荷回弹、松弛破坏的施工エ艺。本发明通过以下技术方案实现ー种高地应カ坝基开挖施工エ艺,其特征是坝基开挖前预留小于或等于坝基坡度、厚度为梯段炮孔底部装药直径25 40倍的坝基保护层,并在完成贯通坝基保护层和坝基的预锚锚筋后再开挖坝基保护层形成设计坝基建基面。所述小于坝基坡度是指形成坝基保护层外侧的边坡与水平底面的夹角小于或等于坝基边坡与水平底面的夹角。坝基保护层厚度是指保护侧面边坡表面与坝基建基面的垂直距离,坝基保护层厚度与岩体特性、爆破方式和规模、爆破材料性能、爆破装药直径等有关,所述梯段炮孔底部装药直径25 40倍是指所在坝基梯段开挖爆破孔底部装药后直径的25 40倍厚度。具体可以包括以下步骤A、根据设计在坝基保护层外侧区域钻爆破孔和预裂孔,钻孔完成后进行爆破和开挖出渣作业施工,使坝基建基面外侧预留坝基保护层;B、坝基保护层形成后,在坝基保护层侧面边坡进行预锚锚筋孔钻孔,预锚锚筋孔穿透坝基保护层深入坝基建基面,钻孔完成后安装预锚锚筋和锚杆应カ计,预锚锚筋和锚杆应カ计安装完成后进行全孔注浆,在坝基保护层侧面再钻孔并安装多点位移计和孔ロ保护器;C、预锚锚筋注浆凝固后,在坝基保护层上平面钻爆破孔和预裂孔,钻孔完成后进行坝基保护层爆破及开挖出渣作业施工;D、坝基建基面开挖完成后,进行开挖评价。预锚锚筋孔深入坝基建基面的深度大于坝基保护层厚度2倍。
采用振弦式读数仪測量多点位移计监测数据,电阻比指示仪测量锚杆应力计监测数据,进行开挖评价。本发明的有益效果是避免坝基开挖由于高地应カ而造成的卸荷松弛及回填变形,甚至产生“葱皮”、板裂,局部发生岩爆现象。能有效避免由于坝基建基面岩体卸荷松弛和回弹变形造成的二次开挖,固结灌浆和重复锚固施工,大大节省了施工エ期和施工成本,获得了良好的经济效益。


图I是坝基保护层预留开挖示意图;图2是坝基预锚锚固及监测仪器钻孔示意图; 图3是坝基预锚锚固及监测仪器安装、注浆示意图;图4是坝基保护层开挖状态示意图;图5是坝基保护层开挖完成评价及监测示意图;图中I一钻孔设备,2一瀑破孔,3一预裂孔,4一坝基保护层,5—坝基建基面,6—预锚锚筋孔,7一预锚锚筋,8—锚杆应カ计,9一多点位移计孔,10一注衆设备,11一孔ロ保护器,12一多点位移计,13—振弦式读数仪,14一电阻比指不仪,H一坝基厚度。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行进一歩的描述,本实施例只用于对本发明进行进ー步的说明,但不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整属于本发明保护的范围。结合图I至图5。高地应カ坝基开挖施工エ艺包括以下步骤A、坝基保护层外侧预裂和开挖,钻孔设备I在坝基保护层4外侧区域钻孔爆破孔2及预裂孔3,钻孔完成后进行爆破及开挖出渣作业施工,使坝基建基面5外侧预留适当厚度的坝基保护层4 ;坝基保护层4厚度H为梯段炮孔底部装药直径的25 40倍,形成坝基保护层4外侧边坡与水平底面的夹角小于或等于坝基建基面5与水平底面的夹角。B、预锚及监测仪器安装施工,坝基保护层4形成后,钻孔设备I进行预锚锚筋孔6的钻孔,钻孔完成后安装预锚锚筋7,锚杆应カ计8也采用预锚锚筋孔6进行安装,预锚锚筋7和锚杆应カ计8安装完成后由注浆设备10进行全孔注浆。钻孔设备I钻孔多点位移计孔9,钻孔完成后安装孔ロ保护器11 ;C、保护层开挖,预锚锚筋6注浆达到设计强度后,钻孔设备I在坝基保护层4上钻孔爆破孔2及预裂孔3,钻孔完成后进行坝基保护层4爆破及开挖出渣作业施工;D、坝基建基面监测仪器安装及开挖评价,坝基建基面5开挖完成后,立即安装多点位移计12,采用振弦式读数仪13測量多点位移计12监测数据,电阻比指示仪14测量锚杆应カ计8监测数据,进行开挖评价。在A步骤中坝基保护层4应预留适当的宽度,在保证把坝基建基面5应カ不发生明显变化的前提下尽量减小厚度。
在B步骤中预锚锚筋孔6的钻孔深度=坝基保护层4厚度H+预锚锚筋7长度,预锚锚筋7和锚杆应カ计8立即进行注浆,注浆需将预锚锚筋孔6全部注满,多点位移计孔9钻孔完成后应立即安装孔ロ保护器11,防止异物进入。在C步骤中预锚锚筋7注浆达到设计强度后完成坝基保护层4开挖。在D步骤中立即安装多点位移计12,并进行相关监测评价坝基建基面开挖质量。工程例某水电站拱坝坝基开挖施工,坝址区坝肩自然边坡坡高超过1000m,开挖边坡高度540m。岩层为典型的反向坡,岩层走向与谷坡走向基本一致,倾向坡里,倾角30 40°。左岸坝肩岩石高边坡断层、层间挤压错动带、节理裂隙发育。坝基下部岩体的应カ在30MPa以上,底部边坡岩体的应カ在40Mpa 60 MPa。为典型的高地应カ坝基开挖施工。为保证 坝基开挖后由于高地应カ卸荷松弛和回弹变形造成岩体二次开挖、固结灌浆和重复锚固施エ,坝基下部开挖采用先锚后挖高地应カ坝基开挖施工エ艺,采用施工预裂预留3m厚度坝基保护层,采用L=9m的Φ32预锚锚筋锚固,坝基保护层小药量开挖爆破施工,取得了良好的爆破效果。开挖完成的坝基经物探探測声波衰减率约为4%,远低于技术要求中10%規定。坝基半孔率、平整度优良,未出现由于卸荷松弛和回弹变形造成的“葱皮”、板裂,甚至岩爆现象,避免了二次开挖、固结灌浆和重复锚筋施工,大大节省了施工エ期和施工成本。
权利要求
1.ー种高地应カ坝基开挖施工エ艺,其特征是坝基开挖前预留小于或等于坝基坡度、厚度(H)为梯段炮孔底部装药直径25 40倍的坝基保护层(4),并在完成贯通坝基保护层(4)和坝基的预锚锚筋(7)后再开挖坝基保护层(4)形成设计坝基建基面(5)。
2.根据权利要求I所述的高地应カ坝基开挖施工エ艺,其特征是包括以下步骤 A、在坝基保护层(4)外侧区域钻爆破孔(2)和预裂孔(3),钻孔完成后进行爆破和开挖出渣作业施工,使坝基建基面(5 )外侧预留坝基保护层(4 ); B、坝基保护层(4)形成后,在坝基保护层(4)侧面边坡进行预锚锚筋孔(6)钻孔,预锚锚筋孔(6 )穿透坝基保护层(4 )深入坝基建基面(5 ),钻孔完成后安装预锚锚筋(7 )和锚杆应カ计(8),预锚锚筋(7)和锚杆应カ计(8)安装完成后进行全孔注浆,在坝基保护层(4)侧面再钻孔并安装多点位移计(9)和孔ロ保护器(11); C、预锚锚筋(6)注浆凝固后,在坝基保护层(4)上平面钻爆破孔(2)和预裂孔(3),钻孔完成后进行坝基保护层(4)爆破及开挖出渣作业施工; D、坝基建基面(5)开挖完成后,进行开挖评价。
3.根据权利要求2所述的高地应カ坝基开挖施工エ艺,其特征是预锚锚筋孔(6)深入坝基建基面(5)的深度大于坝基保护层(4)厚度(H) 2倍。
4.根据权利要求2所述的高地应カ坝基开挖施工エ艺,其特征是采用振弦式读数仪(13)測量多点位移计(9)监测数据,电阻比指示仪(14)測量锚杆应カ计(8)监测数据,进行开挖评价。
全文摘要
本发明公开了一种高地应力坝基开挖施工工艺。本发明在坝基开挖前预留小于或等于坝基坡度、厚度为梯段炮孔底部装药直径25~40倍的坝基保护层,并在完成贯通坝基保护层和坝基的预锚锚筋后再开挖坝基保护层形成设计坝基建基面。采用本发明施工工艺避免坝基开挖由于高地应力而造成的卸荷松弛及回填变形,甚至产生“葱皮”、板裂,局部发生岩爆现象。能有效避免由于坝基建基面岩体卸荷松弛和回弹变形造成的二次开挖,固结灌浆和重复锚固施工,大大节省了施工工期和施工成本,获得了良好的经济效益。
文档编号E02D33/00GK102691299SQ20121020236
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者张宇, 张登柱, 殷本林, 蒋爱民, 蔡超 申请人:中国水利水电第七工程局有限公司
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