科技论坛 而 幕确民营科技 三臂台车快速掘进技术在Ｎ—Ｊ引水隧洞 开挖施工应用 胡晶 （中国葛洲坝集团新疆工程局，湖北宜昌４４３０００） 摘要：Ｎｅｅｌｕｍ—Ｊｈｅｌｕｍ水电枢纽工程位于巴基斯坦Ａｚａｄ Ｊａｍｍｕ Ｋａｓｈｍｉｒ州的Ｍｕｚａｆｆａｒａｂａｄ特区，海拔约６００～ｌｌＯＯｍ。属引水式电站，总装机 容量９６＿３万千瓦。引水隧洞总长２８．５５ｋｉｎ，标准断面为马蹄形断面，过渡段、渐变段为矩形断面，其中１５．１ｋｍ长隧洞为双线隧洞，隧洞截面积４３ｍ ； 单线隧洞长ｌ３．４５，隧洞截面积ｌ】３．５３ｉｎ 。隧道穿越Ｊｈｅｌｕｍ河流ＥＬ．４００．Ｏｍ以下的部分，河床底埋深约３８０ｍ。 关键词：三臂台车；引水隧洞；开挖；施工应用 １概述 Ｎｅｅｌｕｍ－Ｊｈｅｌｕｍ水电枢纽丁程所在地区气 候夏季炎热，冬季寒冷。６、７月份最热而１月份最 冷。在Ｎｅｅｌｕｍ和Ｊｈｅｌｕｍ河流交汇之间较高的海 拔处，来划分降雪界线。在Ｎａｕｓｅｒｉ地区的进水口 气候１月份最冷温度为－４℃，８月份最热温度为＋ ４２℃。每年平均降雨量为１ ３７３ｍｍ，降雨状态为双 峰式分布，５月份为其划分界线。第一个降雨高峰 （两个降雨高峰中较小的）发生在２４月，该降雨 高峰平均降雨量占年均降雨量的２６％。第二个降 雨高峰（较大的）为６ 月，其降雨量为５２％；７月 份是降雨量最大的季节，其降雨量占年降雨量的 ２１％。工程地区海拔在６００－－１１Ｏ０ ｍ之间，地势较 高，地质条件复杂，地下渗水最大漏量达２０００Ｕ ｍｉｎ。引水隧洞围岩主要由ｓ １砂岩，ｓｓ＿２砂岩 和页岩组成，ＳＳ一１砂岩约占４５％，ｓｓ＿２砂岩和 Ｉ Ｅ ～ ● ｍ■Ｉ ‘¨Ｉ■： ” 目ｌ｜ －Ｅ ．ｔ ㈣ｔ …Ｈｗ：¨喃 ｌ±｝‘ｉ ｔ“ …Ｉ】 ！ ：＊ｎ Ｈ艘 Ｌ．， ＝： 图２三臂台车造孔设计图 页岩约占５５％，围岩类别以Ｑ３和Ｑ２为主，局部 洞段围岩类别为Ｑ４和Ｑ５： ２工程特点、重点和对策 ２．１引水隧洞地质条件复杂，部分洞段同岩稳定 性差，不良地质条件洞段的开挖安全是施工的重 点。对策：对围岩较差的Ｑ４、Ｑ５及其它不良地质 条件洞段，开挖前，做好超前勘探和支护，必要时， 超前固结灌浆后再开挖；开挖支护按照“短循环， 弱爆破，适时支护跟进”的原则进行施工，短循环 图１三臂台车掘进施工工作流程图 进尺２．５ｍ，并根据实际情况增加挂网，钢肋条等支护方式，必要时，钢格栅 跟进支护。 ２．２砂岩具有孑Ｌ隙度大，透水ｆ生高的特点，开挖后的轮廓面是渗水和涌水的 主要通道。页ＮＮｃｋ＇￣／Ｉ，，强度低，具有浸水泥化和软化，受力后变形大的特 点。对策：对渗水和漏水较大的部位，提前在隧洞的掌子面凿３￣５个１ １５ｍ 的超前勘探钻孔，孑Ｌ径ｑ￣６４ｍｍ（均采用三臂台车造孔）；需要灌浆的部位，沿 拱顶和边墙凿一排辐射灌浆孔，灌浆孑Ｌ间距１．０～１．５ｍ，孔深１０．０￣２０．０ｍ，钻孑Ｌ 角度岩壁内倾斜５～ｌ０。（掌子面亦可利用中间３￣５个超前勘探钻孑Ｌ进行灌浆 处理）。 ２．３施工程序。根据引水隧洞特点和质量、安全、进度要求，引水洞开挖（单 线洞）采用三臂台车进行凿孑Ｌ。施工程序按以下原则安排： １）引水隧洞分上、下两层开挖成型，上半洞开挖高度９．５ｍ（Ｄ＝－Ｉ １．７ｍ），下 半洞开挖高度２．２ｍ单向掘进，下半洞钻孔爆破滞后上半洞开挖５０Ｎ６０ｍ。下 半洞爆破后暂不出渣或少量出渣，下半洞全洞段钻爆完成后集中出渣。２）Ｘｑ Ｑ４、Ｑ５围岩及其它不良地质段，做好超前勘探，先超前支护再短进尺开挖。３） 初始支护跟进工作面；额外支护视围岩类别滞后工作面：Ｑ２围岩２０ｍ，Ｑ３围 岩ｌＯｒｅ，Ｑ４、Ｑ５围岩及其它不良地质段紧跟掌子面。 ３三臂台车施工工艺流程 ３．１三臂台车施工工艺流程图１。 ３．２多臂台车工作流程。 ３．２．１测量放样、地质素描。工作部位放样由施工员通知，由测量队负责实 施，要求放拱顶点、起 、腰线、圆心和底线及钻孔角度线，测量放样完毕提 供放样草图，交台车操作手： ３．２．２钻孔布孑Ｌ。钻孔布孔由钻工负责实施，钻孑Ｌ布孔根据爆破设计图在工 作面标识，布孔人员在布控前需加强与爆破技术设计人员、测量工程师及现 场施工管理人员的沟通 ３．２．３台车就位准备。防 止碰撞洞内构筑物，台车 图３ Ｑ１一Ｑ４围岩光爆孔装药结构图 就位过程中，检查各项准 备工作是否到位。 ３．２．４钻孔施工。钻孔前协明确每个臂的操作人员和钻孔范围；钻孔深度和 钻孔角度严格按爆破设汁图和测量交样单要求实施；实际施工中钻孔参数钻 孔细则严格遵循台车钻孔工作规程实施，强化操作手的操作水平，由于在操 作手在台车上观察外偏角度时会有一定的视觉误差，且操作手较长时间没有 打进尺作业，周边孔造孔时安排专人指挥，以保证造孔质量。 底板孔的保护：底板孔施工完后，孔口用与￣ＴＬＴＬ径匹配的皮管、ＰＶＣ 管或其它能取连通传导作用的物体连接或封闭，为后续装药工序创造条件， 以免台车退出后清理底部浮渣，重新开孔增加＿Ｔ序时间，做好孔口保护工作。 ３．２．５装药、填塞和起爆网路。１）捣瞎孔和底板孔装陛能相对较好的ＷＡＢＯＳ 或ＳＵＰＥＲ—ＢＬＡＳＴ乳化炸药；２）辅助孔和周边孔装ＢＬＡＳＴ一１５０或 ＥＭＵＬＩＴＥ乳化炸药洧水处不使用ＥＭＵＬＩＴＥ乳化炸药；３）装药前，将爆破设 计中各孔的药量换算成支数，并分装好；当现场实际地质情况或钻孔情况爆 破设计不一致时，则装药参数应根据验孔的实际睛况作相应的调整。４）在与 多臂台车配套的升降工作平台车没到位前，上部可使用多臂台车上的工作平 台车辅助钻孑Ｌ装药，中、下部采用自制梯子辅助钻孔装药；待条件成熟后，装 药主要采用升降平台车辅助钻孑Ｌ装药。５）装药由孔底开始，用导爆索联接 采用非电毫秒雷管分段。６）堵塞：药室的堵塞长度宜按０．８～１倍的抵抗线控 制，在靠近炸药的０．８～ｌｍ范围内，填塞料宜利用开挖的细渣，或外挖碎砂石 土。用火雷管联接导爆索进行起爆。７）台车退Ｈ｛。在与多臂台车配套的升降 工作平台没到位前，多臂台车辅助上部钻孑Ｌ装药完后退出；待有自动升降平 台车时，台车钻孔完后即可退出。 ４常见问题的处理措施 （下转２７页） ‘■●●■■■ Ｒ■■●■■｜●■●口■■■■■ Ｉ巡 基口 科技论坛 ２０１０年第１２期 民营科技 后张法预应力砼箱梁张拉控制值计算方法探讨 黄满生李发景 （内蒙古晟昱公路工程监理有限公司，内蒙古鸟兰浩特１３７４００） 摘要：后张法预应力砼２５ｍ箱梁施工关键是预应力砼箱粱张拉控制值的计算是否符合规范及设计要求，结果是否正确，关系到箱粱及桥梁质 量和安全： 关键词：后张法；预应力；箱梁；控制应力；控制伸长量；钢束 后张法预应力砼箱梁在桥梁工程中应用很普遍。石头井子（蒙吉 界）至乌兰浩特高速公路桥梁工程就有采用后张法预应力砼２５ｍ箱梁 的。后张法预应力砼２５ｍ箱梁施工关键是预应力砼箱梁张拉控制值的 计算是否符合规范及设计要求，结果是否正确，关系列箱梁及桥梁质 量和安全。因此，现应用《公路桥涵施工技术规范》ＪＴＪ０４１—２０００及 《公路桥涵设计通用规范》ＪＴＧ Ｄ６０—２００４的基本理论，结合该项目后 张法预应力砼２５ｍ箱梁的张拉控制值计算为例进行简单介绍与探讨， 供广大桥梁工程施工技术人员参考。 表２ Ｎ１、Ｎ２钢束张拉力及伸长量计算汇总表 １ 石头井子（蒙吉界）至乌兰浩特高速公路桥梁工程概述 石头井子（蒙吉界）至乌兰浩特高速公路全长３３．５２ｋｍ，有中桥５ 座，全部为多孔２５ｍ跨径后张法预应力砼箱梁桥。箱梁为预制构件， 后张拉施工采用“双控值”，即控制应力与控制伸长量相结合。已知钢 绞线规格为Ｍ５．２４ｍｍ，公称面积１４０ｍｍ。，标准强度Ｒｙｂ＝１８６０ＭＰａ， 弹性模量Ｅｇ＝１．９５ｘ１０ ＭＰａ，钢绞线按４股和３股组合成钢束，编号分 别为Ｎ１、Ｎ２，设置在预制梁的受拉区，梁两端用ＹＭ一１５锚具固定。 ２．４钢束实际伸长值的量测 根据规范预应力钢筋张拉时的实际伸长值４１ １，应建立在初应力 １９１．５ｃｍ．ｘ２＝１１７７．１ｃｒｎ。Ｎ２号钢束：０１＝１２。 ０．２０９４４ｒａｄ，０２＝０，Ｘ１＝ 后方可开始量测，量得的伸长值还应加上初应力以下的推算伸长值。 故钢束理论伸长量４Ｌ计算后，再经实验测出钢束实际伸长值与实测应 ３５３．１ｃｍ．ｘ２＝８６１．６ｃｍ，参数ｋ＝０．０００８，ｒＬ＝０：１７５。 力之间的关系线，推算出初应力 初＝２０％ｏ＇ｋ时钢束伸长值４１２，扣除 ２张拉控制值计算 混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值Ｃ，即：４Ｌ＝４１ １＋４１２一Ｃ。实际 ２．１张拉控制应力计算 根据《公路桥涵施工技术规范》ＪＴＪ０４１—２０００预应力砼达到８０％ 量测伸长值４１ １＝４Ｌ一４１２（取Ｃ Ｏ）。 标准强度后，张拉预应力钢绞线锚下控制应力 ｋ为钢绞线标准强度 ３结论 在石头井子（蒙吉界）至乌兰浩特高速公路桥梁工程中应用忪 Ｒｙｂ的７５％，张拉初应力 初为控制应力【『ｋ的２０％，超张拉应力Ｏ－ 路桥涵施工技术规范》删０４１—２０００及《公路桥涵设计通用规范》ＪＴＧ 超为控制应力ｃｒｋ的１０５％。则： Ｄ６０—２００４的基本理论计算预应力张拉控制值，方法正确、数据准确。 １）锚下控制应力： ｋ＝０．７５ Ｒｂｙ＝０．７５ｘ１８６０＝１３９５（ＭＰａ） 经监理工程师、设汁院、业主认可，可具体指导施工，在施工中也得 ２）张拉初应力： 初＝２０％叮ｋ＝０．２￣１３９５＝２７９（ＭＰａ） ３）超张拉应力：１３＂超＝１０５％￣ｋ＝１．０５￣１３９５＝１４６４．７５（ＭＰａ） 到了充分证实，效果良好。 参考文献 ４）Ｎ１、Ｎ２号钢束控制张拉力值计算结果见表１。 表１ Ｎ１、Ｎ２号钢柬控制张拉力值计算结果表 『１ １ Ｊ¨０４１—２０００公路桥涵施工技术规范［Ｓｌ＿ 孔道形状０、ｘ值：Ｎ１号钢束：０１＝２．５。一０．０４３６３ｒａｄ０，２＝Ｏ，ｘｌ： Ｉ＿＿＿ 控制张拉应力（ｋＮ） 初张拉力（ｋＮ） １３９５ ２７９ ０ ５６ ０ ５６ ７８１ ２ １５６．２４ ０．４２ ０．４２ ５８５ ９ １１７ １８ ¨ＴＧ嘶 ∞４公路桥涵设计通用规范 ！ ６１５ （上接３７页）４．１测量方位线的放样：钻孑Ｌ方向线是非常重要的，在进 行掌子面测量放样时，要放拱顶和园的中心，这两点好标识，同时需在前一循 环或离掌子面５ｍ。 ４．２阻塞孔的处理：在钻孔和洗孔完成后、装药时，常遇到个别或少数孑Ｌ有石 塑 丝 ！ ！：！ ： 坚 ２．２预应力损失后的应力计算 由于钢束在预制梁孑Ｌ道内受力张拉过程中，主要受到钢束与孔道 壁之间的摩擦及钢筋回缩、钢筋松弛、板端锚具变形等因素影响引起 预应力损失。 １）摩擦引起的预应力损失：按一端张拉，固定端预应力损失根据 公式ｃｒｓｌ＝ｃｒｋ［１一ｅ＿｛“删］计算，按预制板孔道设计的不同形状，划分 为三段：ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ，根据《公路桥涵施工技术规范》ＪＴＪ０４１—２０００ 附录１ １—４公式：Ｐ平均值＝Ｐｋｘ［１一ｅ ］÷（ｋｘ＋￣０）分别计算预应 力损失后的各段终点应力，计算结果见表１。 ２）钢筋回缩引起的预应力损失： 预制梁采用ＹＭ一１５锚具，锚固时的钢筋回缩值为ｌｍｍ，按公式 ｆｓ２＝（∑４ Ｌ）＋ＬｘＥｙ计算。ｏ－ｓ２ ０。 子卡孔，致使药不能装到底部，这种情况下，采用中８或ｃＰｌＯ的钢筋钩子，长 度为３￣５ｉｎ，用其将阻塞部位的石子掏出，以便顺利装药。 ５爆破设计 ５．１爆破设汁原则。根据地质条件、开挖方法及已开挖支护洞段施工经验， 设计轮廓线采厢光面爆破，地质条件差的洞段，爆破设计按“短进尺、弱爆破、 少扰动”的原则进行。 ５．２主要钻爆参数选择。钻孔孔径为￣４５ｍｍ，药卷直径ｑｂ２５ｍｍ，崩落孔连 续柱状装药，周边孔孔距５０－－７０ｃｍ，间隔装药。根据不同嗣岩类别，循环进尺 为：Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３围岩洞段３￣５ｍ，Ｑ４、Ｑ５围岩１．５ ．５ｍ，爆破效率按８５％－－９０％ 考虑。钻爆设汁详见图２、图３。 ３）钢筋松弛引起的预应力损失终极值：ｏ－ｓ３＝Ｏ．０３ｆｆｋ＝４１．８５ ５．２．１周边爆破 Ｌ。周边孔向开挖轮扇ｉ线外倾斜６－－８ｃｍ，留出下一循环爆孑Ｌ 钻孔部位。周边孔分两段起爆。线装药密度１４５￣ｍ。 （ＭＰａ）。 ５．２２．掏槽孔。楔形掏槽方式，炮眼与轴线方向夹角５９ 咆孔装药系数：１ａ＝ ２．３钢束伸长量计算 ６／２．７８＝０．５８：２ａ＝３．４／５．１９＝０．６６。 由于钢束在孔道中各段分布情况不一，影响因素及应力大小不同， １．各段伸长率不同，正确计算总伸长量需根据钢束在孑Ｌ道中的不同位置 ５２３钻孔密集度。１２７孔，９５．０５５平方米＝１．３４孔／平方米。 ２．４单位耗药量。２７４ｋｇ／４２７．７５ｍ３＝０．６４ｋ￣ｍ 。 分段计算。这里根据预应力损失后的应力分段计算伸长值，用公式４ ５．结语：本工程在后续实际爆破作业过程中，通过生产胜试验和进一步调 Ｌ＝』１０ Ｐ平均值ｅ‘ ÷（Ａｙ Ｅｇ）＝Ｐ平均值Ｌ÷（ＡｙＥｇ） 【【１一ｅ一 （ｕ棚１÷（ｋｌ＋Ｉｘ０）ｌ计算。Ｌ为钢束长度，设计图Ｎ１钢束ＬＩ＝ 整爆破参数，优化爆破施工方案，取得了较好的施工效果，引水隧洞开挖半孔 率、平整度及超、欠挖全部达到优良标准，工程也取得了良好的经济效益。 １５６０．１ｃｍ，Ｎ２钢束Ｌ２＝ｌ５６７．８ｃｍ。见表２。
