打开文本图片集
摘要:目前对于保护层的开挖仍然遵循于老式传统层层剥的原则,已经无法适应现在工期短,大型机械作业,施工速度快的要求。迫切需要对保护层的开挖方法进行改进,通过试用新的开挖方法来满足目前施工的要求。
关键词:保护层;方法;要求
1前言
坝基保护层开挖爆破问题的提出,源于水工建筑物对其建基面的特殊要求。对于重要的水工建筑物,要求其必须建在坚硬、完整的基岩上,其建基面应具备足够的承载能力和良好的稳定性、防渗性。若爆破开挖产生大量裂隙,使建基面完整性遭到破坏是绝对不允许的。产生这种情况不仅不利于建筑物的稳定,而且处理爆破缺陷也势必造成大量的超挖,增加混凝土的回填量。因此,对于紧邻建基面的保护层爆破开挖尤为重要。而目前现行的标准SL47-94中对建基面保护层的开挖要求颇为严格,趋于保守。也不适应当前大型机械、高强度、快速施工的理念,严重制约着保护层开挖的速度,对整个工程的工期造成一定的影响。所以对今后保护层开挖的发展方向值得去深入探讨。
2目前保护层开挖方式
2.1保护层厚度的确定
我国采用预留保护层法,并对保护层开挖采取严格的控制措施,分3~5层逐层用手风钻爆除,所以在开挖基础时都要事先预留一定的保护层厚度。
2.1.1经验法确定1973年,在葛洲坝水利枢纽工程进行了大规模深孔及预裂爆破试验。通过对深孔台阶爆破底部破坏深度的测定,发现破坏深度与孔内药包直径有一定的比例关系,确定在砂岩和泥质粉砂岩中,台阶爆破炮孔底部破坏深度大约为药包直径的40倍左右。此后又在后期的工程中作了同类试验,从而在这些基础上,SL47-94提出了确定保护层厚度的经验确定取值,见表1。
2.1.2试验法确定此种方法是通过现在爆破试验,做爆破前后的声波测试值来检测炮孔底部的破坏范围,并由此确定预留保护层的厚度,是最可靠的而且符合实际情况的方法。
2.2保护层分层开挖法
根据SL47-94规定,保护层分层开挖应按下述程序进行:
2.2.1第一层只能钻至距水平建基面1.50m,含有设置第二层保护层的意义。如保护层厚4m,首先只能进行2.50m孔深的小台阶爆破。当保护层只有1.50m或更小时,则不存在本层的开挖。若保护层略大于1.50m(略大的部分不得大于50cm),可与第二层一起开挖,并遵守第二层规定。本层开挖钻孔直径不得大于40mm。
2.2.2第二层对节理不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬的岩石,深孔深度只能为1m,对节理裂隙极发育和软弱的岩体,孔深为0.80m,规定不大于60°的钻孔角度是为了减小对保留岩体的破坏力。单孔爆破可用火雷管起爆,最好用台阶爆破孔间微差有序爆破法,采取一孔一响的网络系统。本层使用的孔径小于40mm。
2.2.3第三层对节理裂隙不发育、较发育、发育和坚硬、中等坚硬的岩体中,不再留撬层,炮孔可钻至建基面。节理裂隙极发育和软弱岩体留0.20m撬挖层。本层使用的孔径小于40mm。
3今后保护层开挖的发展方向——一次爆除法
3.1保护层一次爆除法
此方法是对预留的保护层采取一次钻至建基面,在炮孔底部设置柔性垫层通过孔间微差有序爆破起爆方式,按规定的顺序逐序的一次爆除保护层。以下是东风水电站采取此方法所采用的爆破参数(见表2)和起爆网络(图3-1)。
通过爆破后的效果来看,爆后石渣堆积集中,块度均匀,开挖深度均达到2.40m,爆后效果良好,声波检测结果表明,炮孔底部影响深度小于0.40m。
3.2采用水平预裂一次爆除法
此方法是在建基面上打水平预裂孔,保护层顶部打垂直孔,通过预裂的方式有效的保护建基面。以下是三峡水利枢纽工程采取此方法所采用的爆破参数(表3)。
爆破后,建基面经水冲洗,半孔率清晰可见,半孔保存率在90%以上,建基面不平整度控制在40cm左右,未见爆破对建基面造成明显破坏。声波测试结果表明:建基面以下0.40m岩体受爆破影响很小。
4保护层一次爆除问题的见解
首先上述的两种保护层一次爆除的技术都是可行的。对于第一种要控制的就是钻孔的直径、药包的直径、小台阶爆破、起爆的顺序、底部柔性垫层的选用等等问题。爆后残留的问题一是炮根对建基面平整度的影响;二是炮孔底部的破坏影响深度。第一个问题好解决,而第二个问题是不可避免的。所以我们要看到底影响的深度对我们建筑物所要求的建基面有多大影响。而第二种方法采取水平预裂的方式建基面的平整度要求很好,炮孔底部影响深度也很小,但它在打水平预裂孔前需要先开一条先锋槽,向两边打水平预裂,费用高也不利于快速施工。所以,可以认为在开挖建基面面积较小时或有较好的天然地形条件时,采用水平预裂不失为一种较好的施工方法。而这两种方法都存在声波检测时的影响深度在0.40m左右,而对于这个深度与卸荷后岩体的松弛范围很接近,也就是只要岩体没有明显的破坏和裂隙都可视为正常状态,可以作为坝体的建基面。
5结束语
保护层开挖是水利工程建设的重要施工难题。在我国,对保护层开挖的有关规定是非常严格的,如分层开挖的规定等。国家与部颁规范虽然改进,由于未能取消分层开挖的规定,保护层开挖仍然成为制约进度的关卡。此外,在对开挖严格控制的同时,又要求开挖后对坝基进行固结灌浆,是否需要这种双保险还值得商讨。但老的分层开挖方法已经严重的制约着工程进度,所以采取新的开挖方法势在必行。而上述两种方法中,采用水平预裂的方法需要一定的条件,而第一种方法只要稍加改进必定可以大面积推广。不但可以保证施工进度,同时又满足建筑物对基础的要求。所以必定代表着今后保护层开挖的发展方向。
参考文献
[1]水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SL47-94[S].北京:中国电力出版社,1994.
[2]水工建筑物地下开挖工程施工技术规范DL/TS099-99[S].北京:中国电力出版社,1999.
[3]张正宇,张文煊,吴新霞,李长生.现代水利水电工程爆破[M].北京:中国水利水电出版社,2003.