水利水电大型地下厂房工程施工技术

刘秀国

（中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司，湖北 宜昌 443000）

目前，我国的经济水平大幅度提升，科学技术进入到了全新发展的时代。以科学为导向的“国土资源有效利用”与“可再生资源的发展”都迅速推动了我国水利水电工程建设的发展。我国水利水电大型地下厂房施工技术有着特殊与广泛的特点，而我国大部分的大型水利水电工程都集中分布于高山峡谷的地形和地貌中，这就使得我国水利水电工程施工的难度大幅提升。

1 工程案例

某电站是我国实施“西部大开发”和“西电东送”项目中一个极其重要且标志性的工程。是我国第二大水电站，其投资金额和开大规模仅次于三峡水电站，是我国广西省最大的水电站。该水电项目建设的过程中对地下厂房的开挖跨度为30.8m，岩层与洞室轴线走向的交角在35～40°范围内，该水利水电项目采用的是C20喷钢纤维混凝土与150kN预应力的瞄杆对其进行永久性的支护，取得较大的成功。

2 我国水利水电大型地下厂房工程的现状

我国水利水电大型地下厂房工程项目是较为全面和多样的，其施工的工序不仅复杂且涉及的范围也特别广。因此，国家对水利水电大型地下厂房建设的要求非常高。在水利水电大型地下厂房工程的建设过程中，第一，要配备成套且功能齐全的大型地下厂房的施工设备，并要对进场的材料进行严格的检测，只有达到相应的规定和标准才可以被投入和使用；第二，要不断优化和创新水利水电大型地下厂房工程中使用的设备，这样才能保障水利水电工程项目的顺利实施［1］。

而我国的水利水电地下厂房工程与一些发达的国家相比其起步较晚，但其建设的规模却正处于蓬勃发展的时期，各施工单位也通过不断的分析和研究取得了可喜的成绩。而随着经济社会的不断进步以及现代科学技术日新月异，我国对大型水电水利工程的投资力度也正在不断加大，水利水电工程作为我国的一项新能源技术，不仅安全而且没有任何污染，它还是一种可再生的资源，其施工技术的不断发展与进步必然会给未来的子孙后代带来巨大的利益，而其快速发展在一定程度上也迅速推动着我国经济与社会的快速发展［2］。所以，水利水电工程受到了社会各界人士的高度重视。但是，水利水电大型地下厂房工程在建设的过程中也难免对会遇到一些问题，比如所处的环境较差、地应力较高以及工程的跨度较大等是大型地下厂房工程建设过程中必须要直面的问题。

3 水利水电大型地下厂房工程施工技术

3.1 开挖技术

在水利水电大型地下厂房施工的过程中，从上到下、分层施工以及逐步成型是施工企业必须要遵循的原则，而对于每一层的厚度来说要严格控制在8～10m的范围之内，在进行分层的过程中相关的施工人员应当对爆破的振动频次、钻孔的精度以及作业的空间进行综合分析和考虑；而对于岩壁吊车的量层来说，应该严格控制在10m之内，上下界面也应该根据梁顶的高度与拐点的高度严格控制在0.5～3.5m的范围之内；在对发电机上下界面进行控制的时候，还应当对母线洞口的洞脸以及引水隧道进行加固。在总结多个实际水电工程地下厂房建设开挖经验的基础上发现：由于大多数的工程项目是在中下部的深孔阶段内展开开挖作业，这样就会造成高边墙围岩实际位移呈上升的态势［3］。因此，在对水利水电大型地下厂房工程开挖中，应严格遵守相关制度，这样可以有效减少高边墙位移带来的影响；在对地下厂房拱层进行开挖时，通常采用的办法是利用预爆破和光面爆破相结合的手段来实现对地下厂房轮廓的控制，最后利用深孔梯段微差爆破的方法将多余的岩体清除出去。

当下，我国的水利水电大型地下厂房工程施工开挖技术通常按照以下步骤进行：第一，根据爆破试验中取得的数据对地下厂房的预留保护层进行有效控制；第二，对地下厂房的中槽部分进行开挖；第三，利用小型炸药包将多余部分的保护层清除；通过以上三个步骤来实现对地下厂房上轮廓的控制。而对于地下厂房的下层开挖来说，通常采用的做法是光爆成型法，光爆成型法可以有效控制超挖现象的产生，控制范围大约在15～20cm之间。大量水利水电地下厂房开挖证明，开挖技术之所以能对边墙的位移产生影响主要还是在于对保护层开挖的深度。所以，在运用开挖技术的过程中最关键的部分还是要看开挖的方式是否合理。

3.2 支护技术

对于水利水电工程地下厂房的中硬岩体，支护技术可以随着中硬岩体的位移增加或者减少。在位移相同的情况下，支护前围岩所需要的压力通常要＞支护后的压力，而支护前后的压力也是随着围岩发生的位移增加而增加的。因此，一项科学合理的支护技术应该是初喷混凝土紧跟着开挖面，而支护技术中浅孔瞄杆支护的距离要控制在开挖面3倍洞径的范围之内。而在地下厂房建设的最后阶段还应当利用预应力瞄索，并根据地下厂房施工的监测数据信息对开挖和支护技术进行适当的调整。另一方面，要切实保障地下厂房直立边墙的稳定性，不仅需要的是喷混凝土、潜孔瞄杆支护和预应力锚杆技术，更需要的是利用预应力锚索对地下厂房的围岩进行加固。目前，在我国一些大型的水利水电地下厂房的建设中通常采用的是分散型预应力锚索结构，如图1所示。因为大型地下厂房的建设周期比较长，所以支护技术是目前提升地下厂房施工项目建设速度的重要方法，在具体的项目建设中，应当加快施工进度进而缩短施工周期，可以利用高频冲击回转钻进和钢结构预制垫座的方式，亦可以采用邻进开辟作业的方式，提早完成对地下厂房钻孔的作业。在主厂房爆破开挖完成之后，要迅速完成穿索等后续工作，严格控制锚索初次张拉的荷载，并预留一定的应力增量，这样做的目的是可以有效避免由于锚索附存力变化而产生的超挖现象的出现。

3.3 爆破技术

水利水电大型地下厂房工程爆破技术是目前国际上的一种通用做法，对于我国一些大型的地下厂房工程来说，通常采用的是光面、预裂以及深孔梯段微差爆这三种较为常见的方式对来开挖地下厂房拱顶层的上部，而对于大型地下厂房工程轮廓线的处理通常采用的是预裂以和深孔梯段微差爆这两种方法，光面爆破通常用来集中处理地下厂房中间的岩体。在水利水电大型地下厂房工程运用施工爆破技术的过程中，还可以进行以下两个方面的细化：第一，对地下厂房工程轮廓线的处理，为此通常采用的办法是深孔预裂爆破技术；第二，则是通过爆破试验中取得的数据来对预留保护层的厚度进行选择。如果说对大型地下厂房的变形控制较为严格，而又没有其他方面要求的情况下，第一种做法要优于第二种做法。

所以，在对水利水电大型地下厂房工程的建设过程中要尽可能选择爆破技术中的第一种方法。因为第一种方法可以将超挖控制在8～15cm的范围之内，而第二种方法只能控制在15～20cm的范围之内。施工人员在利用爆破技术对大型地下厂房爆破的过程需要准确了解地下厂房的地质结构与基本特点，对获取到的信息技术进行及时的分析和调查，降低爆破对地下厂房围岩造成的破坏，只有这样才能确保大型地下厂房工程的安全和质量。

4 结语

综上所述，目前我国水利水电工程地下厂房施工技术已经达到了世界的先进水平，大型地下厂房的施工经验也在日渐成熟。因此，在水利水电大型地下厂房工程的建设中作为施工人员要对相关数据进行及时的分析、整理、归纳和总结，进而提升和完善我国水利水电工程的施工技术。