高地应力、玄武岩地质条件下巨型地下厂房机坑施工方法技术

本发明专利技术公开了一种高地应力、玄武岩地质条件下巨型地下厂房机坑施工方法。包括隔墩预支护和机坑开挖施工；在机坑开挖前先对隔墩进行沉头锚杆，并及时进行锁口锚杆、盖重混凝土、预应力锚索组合预支护；机坑开挖采取平面分区、竖向分层施工，包括减薄层开挖、井挖段开挖及井挖段下层开挖。本发明专利技术在高地应力和玄武岩不良地质条件下，通过在厂房机坑下挖前对隔墩进行沉头锚杆+锁口锚杆+盖重混凝土+预应力锚索组合的多重预支护，保证了厂房机坑隔墩开挖成型和稳定；对厂房机坑采用减薄开挖、平面分区、竖向分层的开挖方式进行开挖，合理组织开挖顺序，减小爆破规模和及时对开挖结构面进行支护，有利于机坑的开挖成型、稳定和安全。

【技术实现步骤摘要】
高地应力、玄武岩地质条件下巨型地下厂房机坑施工方法
本专利技术属于水利水电工程
，尤其属于地下厂房机坑开挖
，具体为高地应力、玄武岩地质条件下巨型地下厂房机坑施工方法。
技术介绍
水电工程中，地下厂房开挖过程中常常需进行机坑开挖，机坑开挖工程具有工程量大，技术难度高，不可预见因素多等特点。传统厂房机坑开挖，普遍采用先施工开挖区周围锁口锚杆，后进行机坑分区开挖的施工工艺，该工艺对地应力较低的地下厂房机坑具有很好的成型效果，但针对高地应力和玄武岩等不利地质构造共同作用的巨型地下厂房机坑开挖施工，厂房前期开挖围岩变形较大，挖空率大，在机坑进一步下挖过程中机坑间隔墩卸荷松弛加剧，采用传统施工工艺，机坑开挖成型效果不理想，安全风险高。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术公开了一种高地应力、玄武岩地质条件下巨型地下厂房机坑施工方法。本专利技术通过以下技术方案实现：高地应力、玄武岩地质条件下巨型地下厂房机坑施工方法，所述厂房机坑包括多个机坑及其相邻机坑之间的隔墩，其特征在于：所述施工方法包括隔墩预支护和机坑开挖施工，具体包括以下方法：一、隔墩预支护在机坑开挖前先对隔墩进行沉头锚杆，并及时进行锁口锚杆、盖重混凝土、预应力锚索组合预支护，确保隔墩在厂房机坑下挖时岩体稳定和体型完整。包括以下步骤：(1)先在隔墩顶面插入沉头锚杆。所述沉头锚杆在厂房机坑顶部上一层开挖前施工，其造孔深度为机坑顶部上一层层高与沉头锚杆长度之和，顶部高程与隔墩顶面设计高程一致。(2)进行厂房机坑顶部上一层开挖，开挖完成后立即在隔墩周边施工锁口锚杆，对隔墩进行加强支护；所述锁口锚杆沿隔墩周边垂直于隔墩岩面布置两排，且沉头锚杆和锁口锚杆交错布置。(3)锁口锚杆施工完成后在隔墩顶面覆盖浇筑50cm厚盖重混凝土，并按设计要求在盖重混凝土浇筑前预留出预应力锚索钻孔位置。所述盖重混凝土施工还包括插筋施工和钢筋安装。(4)在隔墩顶面施工预应力锚索，张拉完成后对锚头部位采用与盖重混凝土同标号混凝土回填至盖重混凝土顶高程。其中，预应力锚索张拉在盖重混凝土达到设计强度后进行。二、机坑开挖施工对机坑采取平面分区、竖向分层施工，目的是通过薄层分区、分序开挖，减小机坑爆破规模，最大限度保护隔墩体型完整。主要包括减薄层开挖、井挖段开挖及井挖段下层开挖。其中，井挖段开挖又包括导井分序开挖、导井扩挖、溜渣井分区分层扩挖施工。包括以下步骤：(1)减薄层开挖。对机坑进行第一层减薄开挖，减小机坑井挖一次性开挖高度，控制爆破规模以达到减小围岩变形的目的。所述减薄层层高通常根据操作廊道底板高程与机坑顶部高程确定。(2)井挖段开挖。所述井挖段指装渣导洞以上、减薄层以下部分，采用平面分区、竖向分层方式施工。1)减薄层支护完成后，进行溜渣井开挖。溜渣井分导井和导井扩挖施工。导井从下往上分三次进行贯通，导井贯通后进行溜渣井导井扩挖施工。2)溜渣井贯通后启动溜渣井一次扩挖区施工，同时启动溜渣井下游侧二次扩挖区造孔施工。3)进行溜渣井下游侧二次扩挖区爆破施工，爆破完成后采用炮渣作为施工平台对厂房下游侧边墙进行支护。4)溜渣井下游二次扩挖区支护完成后进行溜渣井上游二次扩挖区施工，溜渣井上游二次扩挖区分上下两层进行开挖，支护按照随层支护原则施工。(3)井挖段下层开挖。井挖段下层按照分层开挖、随层支护方式施工，自上而下分三层进行开挖支护。本专利技术有益性：本专利技术提供的机坑施工方法与传统施工方法相比，其有益效果在于：在高地应力和玄武岩不良地质条件下，通过在厂房机坑下挖前对隔墩进行沉头锚杆+锁口锚杆+盖重混凝土+预应力锚索组合的多重预支护，保证了厂房机坑隔墩开挖成型和稳定；对厂房机坑采用减薄开挖、平面分区、竖向分层的开挖方式进行开挖，通过合理组织开挖顺序，减小爆破规模和及时对开挖结构面进行支护施工，有利于机坑的开挖成型，保证了机坑的稳定性和安全性。附图说明图1是本专利技术沉头锚杆布置剖面图；图2是本专利技术沉头锚杆布置平面图；图3是本专利技术盖重混凝土布置剖面图；图4是本专利技术机坑顶部锚索布置剖面图；图5是本专利技术机坑开挖分层剖面图；图6是本专利技术溜渣井分序贯穿剖面图；图7是本专利技术机坑开挖施工程序图。图中，1是隔墩，2是机坑，3是沉头锚杆，4是锁口锚杆，5是插筋，6是盖重混凝土，7是预应力锚索，8是减薄开挖Ⅰ区，9是减薄开挖Ⅱ区，10是溜渣井，11是溜渣井一次扩挖区，12是溜渣井下游二次扩挖区，13是溜渣井上游二次扩挖区上层，14溜渣井上游二次扩挖区下层，15是溜渣井下部开挖一层，16是装渣导洞，17是溜渣井下部开挖二层，18是溜渣井下部开挖三层，19是溜渣井导井贯穿Ⅰ序，20是溜渣井导井贯穿Ⅱ序，21是溜渣井导井贯穿Ⅲ序，22是溜渣井导井扩挖。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进一步说明，具体实施方式是对本专利技术原理的进一步说明，不以任何方式限制本专利技术，与本专利技术相同或类似技术均没有超出本专利技术保护的范围。结合图1～图7，下面以一具体的地下厂房机坑开挖施工进行说明，该厂房建设在高地应力、玄武岩地质条件下，其地下厂房机坑开挖施工方法具体包括以下步骤：一、隔墩预支护在机坑2开挖前先对隔墩1进行沉头锚杆3+锁口锚杆4+盖重混凝土6+预应力锚索7组合的预支护，确保隔墩1在厂房机坑2下挖时岩体稳定和体型完整。具体包括以下方法：(1)先在机坑隔墩1顶面插入沉头锚杆3。沉头锚杆3在厂房机坑2顶部上一层开挖前施工，采用ROC-D7造孔，其造孔深度为机坑2顶部上一层层高与沉头锚杆3长度之和，顶部高程与隔墩1顶面设计高程一致，沉头锚杆3参数：C28，L＝4.5m@1.2m×1.8m。其作用是对隔墩1进行预支护，避免高地应力作用下厂房机坑2顶部上一层开挖后隔墩1产生较大卸荷松弛，保证隔墩1开挖成型。(2)进行厂房机坑2顶部上一层开挖，开挖完成后立即在隔墩1周边施工锁口锚杆4，对隔墩1进行加强支护；锁口锚杆4沿隔墩周边垂直于隔墩1岩面布置两排，采用C32螺纹钢，L＝6m，间距1m，外露设计开挖线0.4m，采用ROC-D7造孔。所述隔墩周边的沉头锚杆和锁口锚杆交错布置。(3)锁口锚杆4施工完成后在隔墩1顶面覆盖浇筑50cm厚盖重混凝土6，盖重混凝土6施工还包括插筋5施工和钢筋安装，插筋5采用C32螺纹钢，L＝6m，外露设计开挖线1m，弯折0.6m，并按设计要求在盖重混凝土6浇筑前预留出预应力锚索7钻孔位置，为有粘结预应力锚索7施工创造条件。盖重混凝土6是在厂房机坑2开挖前对隔墩1顶部提前浇筑的混凝土，防止机坑2向下开挖后隔墩1发生卸荷松弛，保证隔墩1稳定。(4)在隔墩1顶面施工预应力锚索7，张拉完成后对锚头部位采用与盖重混凝土6同标号混凝土回填至盖重混凝土6顶高程。其中，预应力锚索7张拉在盖重混凝土6达到设计强度后进行。所述预应力锚索7施工采用KD18及压浆剂新型材料，缩短锚索张拉等强时间，实现锚索快速支护，为机窝开挖创造快速支护条件。二、机坑开挖施工对机坑2采取平面分区、竖向分层施工，目的是通过薄层分区、分序开挖，减小机坑2爆破规模，最大限度保护隔墩1体型完整。主要包括减薄层开挖、井挖段开挖及井挖段下层开挖。其中，井挖段开挖又包括导井分序开挖、导井扩挖、溜渣井分区分层扩挖施工。包括以下方法：(1)减薄层开挖。对机坑进行第一层减薄开挖，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高地应力、玄武岩地质条件下巨型地下厂房机坑施工方法，所述厂房机坑包括多个机坑及其相邻机坑之间的隔墩，其特征在于：所述施工方法包括隔墩预支护和机坑开挖施工；在机坑开挖前先对隔墩进行沉头锚杆，并及时进行锁口锚杆、盖重混凝土、预应力锚索组合预支护；机坑开挖采取平面分区、竖向分层施工，包括减薄层开挖、井挖段开挖及井挖段下层开挖。

【技术特征摘要】
1.高地应力、玄武岩地质条件下巨型地下厂房机坑施工方法，所述厂房机坑包括多个机坑及其相邻机坑之间的隔墩，其特征在于：所述施工方法包括隔墩预支护和机坑开挖施工；在机坑开挖前先对隔墩进行沉头锚杆，并及时进行锁口锚杆、盖重混凝土、预应力锚索组合预支护；机坑开挖采取平面分区、竖向分层施工，包括减薄层开挖、井挖段开挖及井挖段下层开挖。2.根据权利要求1所述高地应力、玄武岩地质条件下巨型地下厂房机坑施工方法，其特征在于：所述隔墩预支护包括以下步骤：(1)先在隔墩顶面插入沉头锚杆，所述沉头锚杆在厂房机坑顶部上一层开挖前施工，其造孔深度为机坑顶部上一层层高与沉头锚杆长度之和，顶部高程与隔墩顶面设计高程一致；(2)进行厂房机坑顶部上一层开挖，开挖完成后立即在隔墩周边施工锁口锚杆，对隔墩进行加强支护；所述锁口锚杆沿隔墩周边垂直于隔墩岩面布置两排，且沉头锚杆和锁口锚杆交错布置；(3)锁口锚杆施工完成后在隔墩顶面覆盖浇筑50cm厚盖重混凝土，并按设计要求在盖重混凝土浇筑前预留出预应力锚索钻孔位置；所述盖重混凝土施工还包括插筋施工和钢筋安装；(4)在隔墩顶面施工预应力锚索，张拉完成后对锚头部位采用与盖重混凝土同标号混凝土回填至盖重混凝土顶高程；其中，预应力锚索张拉在盖重混...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩进奇，杨勇，杨帆，曾强，张丹萍，李洪伟，倪华军，覃保柱，韩乔松，刘天，
申请(专利权)人：中国水利水电第七工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51