溧阳抽水蓄能电站地下厂房顶拱开挖施工爆破设计

目 录

1、工程概况........................................................................................ 1 2、地质及水文条件 ............................................................................ 1 3、主厂房分层及顶拱开挖分区 ......................................................... 2 3.1主厂房分层 .................................................................................... 2 3.2顶拱开挖分区 ................................................................................ 2 4、爆破设计........................................................................................ 2 4.1边导洞爆破设计 ............................................................................ 2 4.2中墩爆破设计 ................................................................................ 3 5、施工方法........................................................................................ 4 5.1施工程序 ....................................................................................... 4 5.2测量放样 ....................................................................................... 4 5.3钻孔 ............................................................................................... 4 5.4装药爆破 ....................................................................................... 5 6、爆破控制要求 ................................................................................ 5

1、工程概况

溧阳抽水蓄能电站地下厂房系统由主厂房、主变洞、母线洞、高压电缆平洞及电缆竖井、进厂交通洞、⑧施工支洞兼排风洞、帷幕灌浆、排水廊道、排风竖井等洞室组成。

主厂房洞室包括主机间、安装间和地下副厂房三部分。开挖总长度221.90m。岩锚吊车梁以上开挖跨度25.00m，以下为23.50m，尾水管底板至厂房顶拱开挖高度为55.30m。拱顶岩体厚240～290.0m。主机间安装6台单机容量为250MW的可逆式水泵水轮发电机组。机组间距26.50m，端机组长度28.50m，主机间长度为161.00m。

2、地质及水文条件

地下厂房布置于上水库主坝北面约500m的山体内，铅直埋深为

-1240m~290m，主变洞埋深220m~270m，洞室围岩主要由S3m3中厚~巨厚层(少-1量薄层)岩屑石英砂岩夹少量泥质粉砂岩组成，钻孔中统计S3m3岩屑石英砂岩

占74%，泥质粉砂岩约占15%左右，局部少量岩脉。未见有粉砂质泥岩。弱风化带内两种岩石饱和抗压强度大于40MPa，主厂房①号机部位有④安山斑岩岩脉蚀变成土状，岩脉位于厂房底板高程附近及以下。

厂区主要洞室围岩岩性相对较单一，岩性对围岩质量影响较小，围岩质量主要受断层及层间错动带分布及节理裂隙发育程度等影响。围岩大部分位于弱风化带内，岩体多属于镶嵌结构或镶嵌破裂结构，洞室围岩质量以III2～IV1类为主。

因各类结构面均较发育，已将厂区岩体切割成各种大小不一的块体。除断层及层间软弱带以外，块体边界绝大部分由较短小的硬性节理面、层面构成，大部分块体之间具有较好的咬合力。厂区地应力属低应力，洞室围岩属坚硬～中硬类岩石，岩性条件较好。除局部蚀变岩脉及破碎带较宽的断层易产生塑性变形外，围岩稳定性主要是受结构面控制的块体稳定问题。主厂房、主变洞块体稳定性分析表明：尽管块体组合型式较多，但绝大部分组合块体具有较好的稳定性。各洞室不稳定块体主要分布于洞顶。

厂区地下水丰富，部分结构面、尤其是NE向的断层为强透水带，主厂房、主变室等主要洞室施工开挖前，提前作好厂区的排水是提高围岩稳定性最有效的措施之一。预测施工开挖期厂区排水廊道排水总量与地下洞室开挖时涌水量之和

约为4000～5000m3/d左右。

通过对厂区主要洞室相应长度范围内的勘探平洞围岩类别进行统计，统计结果为：Ⅲ1类占17%；Ⅲ2类占33%；Ⅳ1类占34%；Ⅳ2类占11%；Ⅴ类占5%。

根据平洞围岩分类比例，结合钻孔资料，主厂房围岩分类比例：

主厂房：Ⅲ1类约10%、Ⅲ2类约30%、Ⅳ1类约35%、Ⅳ2类约20%、Ⅴ类约5%。

3、主厂房分层及顶拱开挖分区 3.1主厂房分层

主厂房顶拱至尾水管底板的开挖高度为55.30m，根据施工支洞的布置情况，厂房开挖共分8层进行施工。I层为厂房顶拱层，开挖高度9.25m，高程段为-16.05～-25.30m；II层开挖高度4.70m，开挖高程-25.30～-30.00m；III层为岩壁吊车梁层开挖，开挖高度5.0m，高程段为-30.00～-35.00m；IV层为岩壁吊车梁下层开挖，层高7.5m，开挖高程段为-35.00～-42.50m；V层开挖高度7.0m，开挖高程段为-42.50～-49.50m；VI层层高7.5m，开挖高程为-49.50～-57.00m；VII层层高6.5m，高程段为-57.00～-63.50m；VIII层为-63.50m高程以下的开挖，层高为7.35～7.85m。

分层情况见表3-1及附图1-地下厂房系统开挖分层图。

3.2顶拱开挖分区

主厂房顶拱开挖支护采用两侧导洞领先，中墩扩挖跟进的施工方法。 考虑多臂钻、湿喷台车等大型支护设备操作空间、锚杆长度等因素，拟定的主厂房顶拱开挖分区见下图3-1。

两侧导洞开挖宽度8.34m，高度8.405m，开挖面积57m2；中墩开挖宽度8.32m，高度9.25m，开挖面积77.75m2。为减少中墩应力集中，中墩上部采用半径2.5m圆弧过渡。

4、爆破设计 4.1边导洞爆破设计

边导洞开挖尺寸为8.6×8.4m（宽×高），采用“中部楔形抽槽，周边光面爆破”的方法施工，首先在洞室中下部设置楔形掏槽孔，掏槽孔间距0.5m，排距

图3-1

⑧施工支洞（厂右）-16.050050R2R2565008404,8009250-23.800-25.308340-27.50832025000②施工支洞（厂左）83400.8m，对称形布置，向内倾斜60°造孔，孔深1.4m~3.0m(视不同围岩类别)，采用连续装ф32药卷1.0kg~2.6kg,炸药与非电毫秒延时雷管一同放入孔内；其次按间距0.8m~1.0m设置多排主爆孔，主爆孔孔深1.2m~2.5m,采用ф32药卷连续装药，单孔装药量0.6kg~2.0kg，与非电毫秒延时雷管一同放入孔内；同时为保证光面爆破效果，拟在周边设计轮廓线与主爆孔之间设置一排缓冲孔，缓冲孔间距0.8m,其与设计轮廓线距离为0.6m~0.8m,孔深1.2m~2.4m, 采用ф25药卷连续装药， 单孔装药量0.4kg~1.4kg；最后沿设计轮廓线按0.5m间距由测量逐一放出周边光爆孔，光爆孔采用线装药密度100g/m~120/m的ф25药卷与竹片导爆索绑扎后放入孔内。

爆破设计见附图2-《主厂房顶拱层爆破设计图一》。

4.2中墩爆破设计

由于主厂房顶拱层采用“先导洞、后中墩”的开挖方法，中墩开挖施工是两侧已形成较好的临空面，因此，中墩爆破开挖仅设置主爆孔、缓冲孔及光爆孔。

首先，沿中墩两侧向内按1.16m~1.2m排距设置6排主爆孔，主爆孔间距1.2m,孔深3.0m，采用ф32药卷连续装药，单孔装药量 2.0kg。

同样，为保证光面爆破效果在距离顶拱设计轮廓线0.6m~0.8m位置设置一排缓冲孔，缓冲孔间距0.8m，采用ф25药卷连续装药，单孔装药量1.2kg。