水电站地下厂房施工关键技术探讨

陈志伟

（惠州市弘基水利工程有限公司　广东　惠州　516008）

水电站地下厂房施工关键技术探讨

陈志伟

（惠州市弘基水利工程有限公司广东惠州516008）

水电站地下厂房由于施工工期长、结构复杂、施工工序多等因素，以至于施工质量难以控制。本文以实际工程为例，对水电站地下厂房的施工流程、施工方法等施工技术进行了探讨。

水电站；地下厂房；施工关键技术

在水利工程建设过程中，由于工程多位于峡谷、高山之中，施工场地较小，为了解决这一问题，会在建设过程中修建地下厂房。当前，水电站地下厂房的修建已经成为水利枢纽工程控制项目进度的一个重要手段，选用合理的施工措施，调整施工工序，在保证施工安全、施工质量的基础上提高施工效率是施工的重点和难点。

1　工程概况

某水电站地下主厂房开挖的最大宽度为33.4m，开挖的最大高度为88.2m。地下厂房围岩地质环境复杂，厂房处于缓倾角为15～20°、软硬相间、岩性变化大、地质构造发育的的泥岩和砂岩中，洞口四周露出的软弱就夹层主要由JC2-3、JC2-4、JC2-2，此外在安装间顶拱周围还有JC2-1，厂区属于中低应力区，应力的最大值为8.2～12.2MPa，厂区岩体为中等透水，在厂区的下部布置有高程为225～275m的渗流带，设计施工期渗水排放量为371m3/h，

2　地下厂房开挖的整体方案

结合本工程的实际情况，为了降低风险按照先帽后衣、先幕后洞、先洞后墙的施工顺序进行施工。

①先帽后衣。首先加固好顶拱，然后再向下进行开挖施工；②先幕后洞。由于主厂房所在位置的下部水位较低，开挖区和合水具有良好的贯通性，为了可以在干地进行施工，降低外水压力厂房边墙的影响，在开挖施工前，首先要完成施工期帷幕，降低地下水对施工造成的影响；③先洞后墙。首先挖通和主厂房相连通的洞室，将其应力释放，然后将洞口锁住，当挖到边墙后，可以降低支护工作量，提高支护速度，减小变形。

3　关键位置的施工方法

3.1厂房顶拱的施工技术

主厂房Ⅰ层顶拱的倾角为15～20°，顶拱岩层产状非常的平缓，层状结构面会影响顶拱的稳定性，很容易出现塌方或掉块的情况。其中JC2-2、JC2-3、JC2-4是露在厂房洞中的软弱夹层。主厂房第一层开挖的总高度为11.3m，总开挖量为76920m3，锚杆总数量为6334根。分成三个区域进行开挖：①开挖中导洞；②扩挖导洞，并降低底板；③对两侧进行扩挖[1]。为了可以对整体变形进行控制，降低顶拱围岩出现塌方或掉块，需要分成三个作业区划分顶层，各个分区之间不搭接工期，Ⅰ层按照图1进行开挖分区。

图1　Ⅰ层开挖分区图

顶层开挖施工控制的关键点：①为了保证大跨度厂房围岩的稳定性以及施工的安全性，要合理的选择施工方案，确定揭顶施工顺序；②对于地质条件比较差的洞段，使用“弱爆破、短进尺、分区开挖、及时支护”的方法进行施工，特殊情况时，可以进行超前支护；③进行爆破试验，将厂房顶层开挖爆破参数确定出来，对单响药量进行控制，将质点振动速度保持在规定范围中；④遵循“一炮一审”制度，进行“个性化”装药，并监督整个施工过程；⑤对质点振动速度、顶层开挖爆破影响深度进行监控，并对施工方案和开挖爆破参数进行调整；⑥对于层状岩层，要紧挨掌子面进行对穿锚索，并形成深层支护。

3.2岩壁梁的施工

厂房岩壁梁层在主厂房第三层，边墙主要由粗砂岩、粉砂质泥岩透镜体、泥质粉砂岩等构成，开挖层的高度为9m。岩层的倾斜角为15～20°，岩体的整体性差，很容易出现塌方或掉块，影响岩壁梁台的稳定性。在开挖岩壁梁时，主要分成六个区进行施工，如图2所示。分区2～6区的开挖质量对成型质量有比较大的影响。在进行施工时，先在一区中部进行拉槽，然后依次对2区、3区、4区、5区和6区保护层进行开挖[2]。其中岩台辅助孔和竖向光爆孔需要在开挖2、3、4区保护层之前形成。使用爆刻技术进行岩台和两侧保护层的开挖，在进行施工时，需要控制好以下几点：①要使用专门的导管进行定位，并将钻孔的精度控制好；②使用“双层光面爆破”的方式进行保护区的开挖施工，按照光面爆破原理设计轮廓光爆孔以外的缓冲孔，产生双层光面保护屏障，从而形成质量比较高的设计轮廓面；③对光爆孔装药结构进行调整，装药量按照均匀、微量化的要求执行。保证开挖壁面质量；④使用错孔布置的方法进行岩台斜孔、拐点直孔、岩台下拐点直孔的布置，保证上拐点和下拐点位置的炸药可以均匀、分散、微量化的分布（如图2）。

图2　主厂房三层开挖施工图

3.3高边墙施工技术

在进行高边墙施工时，要重点将以下几点控制好：①临近洞室和厂房边墙的交叉段要按照“先洞后墙”的基本原则进行施工，不仅可以降低对围岩造成的破坏，还可以保证洞口成型。在进行邻近洞室交叉段施工时，要先锁扣，然后进行挖洞，实现厂房边墙3m范围中的环向预裂；②利用回归计算和爆破试验，将爆破参数确定出来；③遵循“个性化”装药和“一炮一审”制度；④为了使围岩承载力得以提升，避免新露出的围岩出现掉块、变形等情况，要做好系统支护工作，尽早形成锚索和锚杆；⑤厂房分层施工的重点是控制“层间转序”，当上层支护和开挖工序均完成后50～100m后，就可以进行下层作业。

3.4帷幕施工技术

在施工过程中，帷幕施工对主厂房的排水和防渗有比较大的影响，对主厂房的开挖进度也有比较大的影响。对厂房开挖的进度也有较大的影响，第三层灌浆廊道在施工过程中需要设置单排帷幕和双排帷幕，双排帷幕之间的间隔距离为1.5m，单排帷幕之间的间隔距离为2m，孔的深度为85～100m，帷幕灌浆压水试验透水率的控制标准为q≤3Lu。

4　监测围岩的稳定性

整个开挖过程中，使用锚杆应力计、多点位移计及收敛检测、锚索测力计等度围岩不同深度下的变形情况进行了监测。如图1所示。在开挖拉槽时，围岩变形增量处于0～1.52mm间，证明中槽开挖使用的控制措施发挥了良好的效果，中槽爆破不会对边墙造成很大的影响。但是在支护施工和二级保护层施工时，围岩变形量增加。主要是因为边墙和保护层开挖爆塬之间的距离比较近，无法避免边墙爆破产生的振动影响。整体来说，边墙最大变形值为6.4mm，顶拱最大变形值为12.86mm，厂区围岩已经处于安全、稳定的受控状态。

5　结论

综上所述，在地下厂房施工过程中，要对施工通道进行合理的布置，科学的安排施工成程序，根据施工通道的布置情况、工程结构要求以及位置要求制定合理的开挖方式，保证厂房施工质量可以达到相关要求。实际开挖时，围岩的变形和应力均在不断的变化，需要结合变形监测资料和开挖情况对支护参数和支护措施进行调整。

[1]周强，王学斌，刘学.锦屏一级水电站坝肩高陡边坡开挖施工技术[J].人民长江，2009（18）：165～166.

[2]龚元江，田亚芳，陈加杰.苗尾水电站引水道竖井开挖支护施工方案研究[J].水利建设与管理，2012（11）：132～134.

[3]杨付贵.锦屏一级水电站左岸抗力体开挖与支护施工[J].中国高新技术企业，2010（07）：84～86.

TV554

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1673-0038（2015）44-0267-02

2015-10-4

陈志伟（1974-），男，广东惠州人，施工技术员，本科，从事水利施工管理工作。