蒲石河抽水蓄能電站地下廠房系統施工及技術問題探析

王祥灃（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽 110179）

蒲石河抽水蓄能電站地下廠房系統施工及技術問題探析

王祥灃
（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽 110179）

蒲石河抽水蓄能電站是我國東北的第一座大型抽水蓄能電站，該電站廠房洞室系統是一組空間立體交叉的地下洞室群。本文以地下洞室開挖為重點，根據本工程所處地理位置及地質條件，編制全面細致的施工方案，對施工過程中出現的技術問題進行分析并制定了積極有效的解決方案，保證了地下廠房系統施工順利進行。

地下洞室爆破開挖 地質條件 圍巖穩定 施工干擾

1　概況

蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧省寬甸滿族自治縣境內，是我國東北的第一座大型抽水蓄能電站。該電站廠房洞室系統是一組空間立體交叉的地下洞室群。其系統布置以廠房、主變室及尾閘室為核心。廠房地段主要由較完整、新鮮、堅硬的混合花崗巖組成，上覆巖體深厚。該地段地下水位高出洞頂拱約150～250m，巖石透水性微弱，僅局部見有地下水滲涌。廠址地段有40余條斷層破碎帶分布，寬度較小，傾角較陡，其走向與諸洞室交角較大，且多分布于廠房樞紐地段的東、西兩端，對廠房位置有影響的主要是西半部的f9斷層及東部的F3、F4斷層。廠房地段巖石節理一般不甚發育，并多鈣質膠結。地下廠房樞紐地段多以Ⅱ類圍巖為主，約占80%左右，Ⅲ類圍巖約占20%，巖石穩定條件較好。

2　地下廠房系統開挖施工

2.1開挖施工程序

根據廠房結構特點、施工通道布置，并結合我局多個大中型地下廠房施工經驗，本工程廠房開挖共分Ⅶ層，其中，副廠房及安裝間高度較小，其分層與主機間相對應，即Ⅰ～Ⅳ層。第Ⅰ層：▽39.1～29.2，層高9.9m，分三塊，中部為Ⅰ1，寬9m，兩側為Ⅰ2，寬8.35m；第Ⅱ層：▽29.2～▽21.2，層高8m，中部為Ⅱ1，寬16.7m兩側為Ⅱ2為巖錨梁部分，上部寬4.5m，底部寬3m；第Ⅲ層：▽21.2～▽13.2，層高8m，中部為Ⅲ1，寬16.7m，兩側邊墻保護層為Ⅲ2，寬3m，包括小橋機躲避洞基礎保護層；第Ⅳ層：▽13.2～▽5.2，層高8m，中部為Ⅳ1，寬16.7m，兩側邊墻保護層為Ⅳ2，寬3m，包括副廠房及安裝間基礎保護層；第Ⅴ層：▽5.2～▽-1.8，層高7m，中部為Ⅴ1，寬16.7m，兩側邊墻保護層為Ⅴ2，寬3m，副廠房及安裝間基礎保護層高1.5m；第Ⅵ層：▽-2.0～▽-7.0，層高5.2m，中部為Ⅵ1，寬16.7m，兩側邊墻保護層為Ⅵ2，寬3m；第Ⅶ層：▽-7.0～▽-15.0，最大層高8m，中部為Ⅶ1，寬16.7m，兩側邊墻保護層為Ⅶ2，寬3m，基坑及基礎保護層高為1.5m。

2.2地下廠房洞室開挖

（1）廠房Ⅰ層開挖：廠房Ⅰ層開挖施工主要包括主機間、安裝間、副廠房、小橋機躲避洞Ⅰ層開挖施工。（2）廠房Ⅱ層開挖施工：廠房Ⅱ層開挖施工主要包括主機間、安裝間、副廠房、小橋機躲避洞Ⅱ層開挖施工。（3）廠房Ⅲ層開挖施工：廠房Ⅲ層開挖施工主要包括主機間、安裝間、副廠房開挖施工以及平衡梁洞施工。（4）廠房Ⅳ層開挖施工：廠房Ⅳ層開挖施工主要包括主機間、安裝間、副廠房Ⅳ層開挖施工、安裝間及副廠房基礎保護層以及電纜洞施工。（5）廠房Ⅴ層、Ⅵ層、Ⅶ層開挖施工：這三層開挖施工主要是主機間開挖施工。

總體施工方法與廠房Ⅳ層開挖施工相同。

3　技術難題的分析及解決

雖然施工前對施工過程中可能出現的問題進行了充分的分析及預防，但實際過程中仍遇到了很多預想之外的技術問題，主要有以下幾點：

1）開挖過程中由于地下廠房系統洞室縱橫交錯，結構復雜，相互干擾，影響了施工進度，為解決這個問題，我們對施工程序進行了進一步的優化，以主副廠房為關鍵線路，其它項目圍繞展開，本著局部服從整體的原則，盡量減少或避免本標段內部之間的施工干擾，合理進行資源平衡，均衡生產，在充分利用各施工支洞的基礎上，均衡道路交通流量以保證運輸通道的暢通。2）本工程地質條件較好，但其地下洞室跨度大、邊墻高、交叉多、層次多，施工中根據其地質條件及工程施工特性，有針對性地安排施工步驟，采取“超前備料、超前探鉆、超前支護、短進尺、弱爆破、少擾動、緊封閉、強支護、勤量測”的方案組織施工，保證了圍巖穩定。3）工程區屬溫帶濕潤東亞季風氣候，冬季嚴寒、夏季高溫多雨，根據這一特點，制定了詳細靈活的季節性施工措施，并編制與之相適應的施工進度計劃、材料供應計劃、合理的資源配置、有效的保障措施，確保了季節性施工保質保量，按計劃完成。4）主廠房巖壁吊車梁施工質量要求高，為確保開挖成型優良，選派參加過索風營和宜興抽水蓄能電站工程巖錨梁施工，具有豐富開挖經驗的施工隊伍進行作業，借鑒我局在索風營、宜興地下廠房工程的施工經驗，采取科學、精密的開挖工藝，采用先進的鉆孔及錨桿注漿手段，精心施工巖壁吊車梁錨桿，嚴格控制施工工藝，保證其施工質量。5）主廠房及主變排風豎井高292m，反井施工深度大，施工中采用了適合硬巖地質條件的ZFY2.0/400型反井鉆機進行施工，嚴格控制導孔的偏斜率，并根據導孔揭示地質條件，對不同地質條件采取不同的擴孔速度，控制成井偏斜率。6）高壓電纜洞長442.08m，傾斜度為28°，根據本斜井傾角緩，斷面小，長度大的特點，采用了正井法進行開挖，出渣采用LZ80型立爪式耙渣機裝3m3礦車卷揚提升，有軌運輸的方式。7）本工程洞室縱橫交錯，施工通道較長，隧洞通風難度大、強度高，為解決這一難題，采取了提早形成副廠房通風豎井、主廠房及主變排風豎井等永久排風系統，利用地下系統自身通風、排風回路進行通風；在永久排風系統未形成前，采用混合式通風，采取大功率的隧道軸流風機通風，滿足隧洞通風需要并留有余量，通風長度較大時，設置接力通風設備，并加強隧道交叉口處施工通風布置。8）根據前期工程施工，發現存在一定的地下涌水、滲水，地下水對圍巖的穩定形成了一定的影響。施工中，采取了集中與分散排水相結合的方案，并加強對排水設備的配備，減少排水工作對開挖、混凝土等施工的影響。

4　結語

在蒲石河地下廠房系統施工過程中出現的問題得以解決，收到了良好的經濟效益。許多在工作中技術難題的解決方法，也將為今后類似工程施工提供良好的借鑒。

王祥灃（1987—），遼寧省丹東市人，男，從事水利工程施工工作。