某抽蓄电站施工期地下厂房围岩变形性态分析

高志伟

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广州 5101702)

0 引 言

江西洪屏抽水蓄能电站位于江西省靖安县境内，属大(1)型一等工程，主要永久性建筑物按1级建筑物设计，次要永久性建筑物按3级建筑物设计[1]。枢纽主要包括上水库、输水系统、地下厂房系统、地面开关站及下水库等工程项目。地下厂房洞群由主副厂房洞、主变洞、尾水闸门洞、母线洞、进厂交通洞、通风兼安全洞、排风竖井、500kV电缆出线洞等附属洞室组成[2]。其中主副厂房洞开挖尺寸为157.5×22×51.1m(长×宽×高)，在主厂房洞室的开挖过程中，围岩的稳定性对整个开挖工程的安全至关重要，因而在工程施工期，针对地下厂房进行了专门的围岩变形监测，以确保工程施工质量安全。

1 厂房顶拱围岩变形监测

为掌握主副厂房围岩在施工期的变形情况，在主厂房1#机(0+0)、3#机(0+048)及安装场(0+103.4)3个监测断面顶拱共计埋设多点位移计9套，每个监测断面3套，分别位于顶拱(1套)、上游拱腰(1套)和下游拱腰(1套)，主副厂房围岩变形监测断面布置图，见图1。

图1 主副厂房围岩变形监测断面布置图

监测仪器均在主机间第二层开挖前(2012年5月22日—6月15日)安装埋设完成并开始观测，期间(2012年12月—2013年1月以及2013年3—8月)由于下部开挖施工爆破造成部分时段观测中断，恢复后又及时观测。除Mcf-0+048-1损坏无法观测外，其余测点均为完好。

由监测成果可知：主机间的1#机厂右0+000断面和3#机厂右0+048断面的顶拱围岩变形平均值大于安装场的厂右0+103.4断面，主要由于开挖断面尺寸的不同，主机间监测断面的高度明显大于安装场断面，符合一般的变化规律；各断面上游拱腰围岩变形普遍大于拱顶和下游拱腰围岩变形，且主机的1#机厂右0+000断面和3#机厂右0+048断面表现的尤为明显。主副厂房顶拱围岩个别测点测值在第3-4层开挖阶段变形呈快速增长过程，随后变形速率随着开挖工作面的远离逐渐放缓。0+0断面顶拱及上游侧拱腰部位，0+048断面上下游拱腰部位围岩变形一直贯穿厂房整个开挖阶段，受下层开挖影响较大。顶拱围岩历史最大变形量为8.90mm，出现在0+048断面上游拱腰处多点位移计Mcf-0+048-2(孔口/0m)位置(2016-4-20)，开挖结束后该部位变形测值已趋收敛。目前，厂房顶拱部位围岩变形在-0.98-8.89mm之间，变形已经收敛。主副厂房顶拱围岩变形特征值分布图(厂右0+000监测断面)，见图2；主副厂房顶拱围岩变形特征值分布图(厂右0+048监测断面)，见图3；主副厂房顶拱围岩变形特征值分布图(厂右0+103.4监测断面)，见图4；主副厂房顶拱围岩变形典型测点过程线(Mcf-0+048-2)，见图5。

图2 主副厂房顶拱围岩变形特征值分布图(厂右0+000监测断面)

图3 主副厂房顶拱围岩变形特征值分布图(厂右0+048监测断面)

图4 主副厂房顶拱围岩变形特征值分布图(厂右0+103.4监测断面)

图5 主副厂房顶拱围岩变形典型测点过程线(Mcf-0+048-2)

由典型测值过程线可以看出：主副厂房3#机厂右0+048上游拱腰围岩变形范围在-0.27-8.90mm之间，仪器在第1层开挖完成后安装，第2层开挖过程中该部位围岩变形未见明显增长，第3-4层开挖阶段变形快速增长，随后变形速率随着继续下挖过程逐渐放缓，至引水支管开挖完成后测值逐渐趋于收敛。当前累积变形为8.89mm，在设计参考值范围内。

3 厂房边墙围岩变形监测

为了解厂房围岩在施工期及运行期变形情况，在主厂房1#机(0+0)和3#机(0+048)两个监测断面共计埋设多点位移计8套，其中，1#机组断面4套，分别位于1#机组和3#机组断面上游边墙(2套)和下游边墙(2套)。

大部分监测仪器均在厂房边墙开挖支护后(2013年6月10日—10月4日)安装埋设完成并开始观测，期间(2013年9月)由于开挖施工爆破造成部分时段观测中断，恢复后又及时观测，Mcf-0+000-3和Mcf-0+048-3测点土建钻孔施工较晚于2015年才进行安装埋设并开始观测。目前除Mcf-0+048-4的2#锚头的失效外，其余测点均为完好。

由监测成果可知，主副厂房边墙围岩变形整体较小，边墙围岩变形基本发生在厂房下部开挖支护阶段，厂房开挖结束后，围岩变形逐渐趋于稳定。上游边墙历史最大变形量为2.31mm，发生在0+048断面上游边墙处多点位移计Mcf0+048-3的2#测点。目前，厂房上游边墙围岩变形在-0.14-2.07mm之间，变形基本收敛。下游边墙历史最大变形1.78mm，发生在0+048断面下游边墙处多点位移计Mcf0+048-5的孔口测点。目前，厂房下游边墙围岩变形在0.01mm-1.48mm之间，变形基本收敛。主副厂房边墙围岩变形特征值分布图(厂右0+000监测断面上游侧)，见图6；主副厂房边墙围岩变形特征值分布图(厂右0+000监测断面下游侧)，见图7；主副厂房边墙围岩变形特征值分布图(厂右0+048监测断面上游侧)，见图8；主副厂房边墙围岩变形特征值分布图(厂右0+048监测断面下游侧)，见图9。

图6 主副厂房边墙围岩变形特征值分布图(厂右0+000监测断面上游侧)

图7 主副厂房边墙围岩变形特征值分布图(厂右0+000监测断面下游侧)

图8 主副厂房边墙围岩变形特征值分布图(厂右0+048监测断面上游侧)

图9 主副厂房边墙围岩变形特征值分布图(厂右0+048监测断面下游侧)

4 结 论

从主副厂房围岩监测成果来看，主机间断面的顶拱围岩变形平均值大于安装场断面，各断面上游拱腰围岩变形普遍大于拱顶和下游拱腰围岩变形，主副厂房顶拱围岩变形测值在第三至第四层开挖阶段变形呈快速增长过程，随后变形速率随着开挖工作面的远离逐渐放缓，开挖结束后该部位变形测值趋于收敛；边墙围岩变形整体较小，变形时间基本发生在厂房下部开挖支护阶段，开挖结束后围岩变形逐渐趋于稳定。