水電站地下廠房施工關鍵技術探討

陳志偉

（惠州市弘基水利工程有限公司　廣東　惠州　516008）

水電站地下廠房施工關鍵技術探討

陳志偉

（惠州市弘基水利工程有限公司廣東惠州516008）

水電站地下廠房由于施工工期長、結構復雜、施工工序多等因素，以至于施工質量難以控制。本文以實際工程為例，對水電站地下廠房的施工流程、施工方法等施工技術進行了探討。

水電站；地下廠房；施工關鍵技術

在水利工程建設過程中，由于工程多位于峽谷、高山之中，施工場地較小，為了解決這一問題，會在建設過程中修建地下廠房。當前，水電站地下廠房的修建已經成為水利樞紐工程控制項目進度的一個重要手段，選用合理的施工措施，調整施工工序，在保證施工安全、施工質量的基礎上提高施工效率是施工的重點和難點。

1　工程概況

某水電站地下主廠房開挖的最大寬度為33.4m，開挖的最大高度為88.2m。地下廠房圍巖地質環境復雜，廠房處于緩傾角為15～20°、軟硬相間、巖性變化大、地質構造發育的的泥巖和砂巖中，洞口四周露出的軟弱就夾層主要由JC2-3、JC2-4、JC2-2，此外在安裝間頂拱周圍還有JC2-1，廠區屬于中低應力區，應力的最大值為8.2～12.2MPa，廠區巖體為中等透水，在廠區的下部布置有高程為225～275m的滲流帶，設計施工期滲水排放量為371m3/h，

2　地下廠房開挖的整體方案

結合本工程的實際情況，為了降低風險按照先帽后衣、先幕后洞、先洞后墻的施工順序進行施工。

①先帽后衣。首先加固好頂拱，然后再向下進行開挖施工；②先幕后洞。由于主廠房所在位置的下部水位較低，開挖區和合水具有良好的貫通性，為了可以在干地進行施工，降低外水壓力廠房邊墻的影響，在開挖施工前，首先要完成施工期帷幕，降低地下水對施工造成的影響；③先洞后墻。首先挖通和主廠房相連通的洞室，將其應力釋放，然后將洞口鎖住，當挖到邊墻后，可以降低支護工作量，提高支護速度，減小變形。

3　關鍵位置的施工方法

3.1廠房頂拱的施工技術

主廠房Ⅰ層頂拱的傾角為15～20°，頂拱巖層產狀非常的平緩，層狀結構面會影響頂拱的穩定性，很容易出現塌方或掉塊的情況。其中JC2-2、JC2-3、JC2-4是露在廠房洞中的軟弱夾層。主廠房第一層開挖的總高度為11.3m，總開挖量為76920m3，錨桿總數量為6334根。分成三個區域進行開挖：①開挖中導洞；②擴挖導洞，并降低底板；③對兩側進行擴挖[1]。為了可以對整體變形進行控制，降低頂拱圍巖出現塌方或掉塊，需要分成三個作業區劃分頂層，各個分區之間不搭接工期，Ⅰ層按照圖1進行開挖分區。

圖1　Ⅰ層開挖分區圖

頂層開挖施工控制的關鍵點：①為了保證大跨度廠房圍巖的穩定性以及施工的安全性，要合理的選擇施工方案，確定揭頂施工順序；②對于地質條件比較差的洞段，使用“弱爆破、短進尺、分區開挖、及時支護”的方法進行施工，特殊情況時，可以進行超前支護；③進行爆破試驗，將廠房頂層開挖爆破參數確定出來，對單響藥量進行控制，將質點振動速度保持在規定范圍中；④遵循“一炮一審”制度，進行“個性化”裝藥，并監督整個施工過程；⑤對質點振動速度、頂層開挖爆破影響深度進行監控，并對施工方案和開挖爆破參數進行調整；⑥對于層狀巖層，要緊挨掌子面進行對穿錨索，并形成深層支護。

3.2巖壁梁的施工

廠房巖壁梁層在主廠房第三層，邊墻主要由粗砂巖、粉砂質泥巖透鏡體、泥質粉砂巖等構成，開挖層的高度為9m。巖層的傾斜角為15～20°，巖體的整體性差，很容易出現塌方或掉塊，影響巖壁梁臺的穩定性。在開挖巖壁梁時，主要分成六個區進行施工，如圖2所示。分區2～6區的開挖質量對成型質量有比較大的影響。在進行施工時，先在一區中部進行拉槽，然后依次對2區、3區、4區、5區和6區保護層進行開挖[2]。其中巖臺輔助孔和豎向光爆孔需要在開挖2、3、4區保護層之前形成。使用爆刻技術進行巖臺和兩側保護層的開挖，在進行施工時，需要控制好以下幾點：①要使用專門的導管進行定位，并將鉆孔的精度控制好；②使用“雙層光面爆破”的方式進行保護區的開挖施工，按照光面爆破原理設計輪廓光爆孔以外的緩沖孔，產生雙層光面保護屏障，從而形成質量比較高的設計輪廓面；③對光爆孔裝藥結構進行調整，裝藥量按照均勻、微量化的要求執行。保證開挖壁面質量；④使用錯孔布置的方法進行巖臺斜孔、拐點直孔、巖臺下拐點直孔的布置，保證上拐點和下拐點位置的炸藥可以均勻、分散、微量化的分布（如圖2）。

圖2　主廠房三層開挖施工圖

3.3高邊墻施工技術

在進行高邊墻施工時，要重點將以下幾點控制好：①臨近洞室和廠房邊墻的交叉段要按照“先洞后墻”的基本原則進行施工，不僅可以降低對圍巖造成的破壞，還可以保證洞口成型。在進行鄰近洞室交叉段施工時，要先鎖扣，然后進行挖洞，實現廠房邊墻3m范圍中的環向預裂；②利用回歸計算和爆破試驗，將爆破參數確定出來；③遵循“個性化”裝藥和“一炮一審”制度；④為了使圍巖承載力得以提升，避免新露出的圍巖出現掉塊、變形等情況，要做好系統支護工作，盡早形成錨索和錨桿；⑤廠房分層施工的重點是控制“層間轉序”，當上層支護和開挖工序均完成后50～100m后，就可以進行下層作業。

3.4帷幕施工技術

在施工過程中，帷幕施工對主廠房的排水和防滲有比較大的影響，對主廠房的開挖進度也有比較大的影響。對廠房開挖的進度也有較大的影響，第三層灌漿廊道在施工過程中需要設置單排帷幕和雙排帷幕，雙排帷幕之間的間隔距離為1.5m，單排帷幕之間的間隔距離為2m，孔的深度為85～100m，帷幕灌漿壓水試驗透水率的控制標準為q≤3Lu。

4　監測圍巖的穩定性

整個開挖過程中，使用錨桿應力計、多點位移計及收斂檢測、錨索測力計等度圍巖不同深度下的變形情況進行了監測。如圖1所示。在開挖拉槽時，圍巖變形增量處于0～1.52mm間，證明中槽開挖使用的控制措施發揮了良好的效果，中槽爆破不會對邊墻造成很大的影響。但是在支護施工和二級保護層施工時，圍巖變形量增加。主要是因為邊墻和保護層開挖爆塬之間的距離比較近，無法避免邊墻爆破產生的振動影響。整體來說，邊墻最大變形值為6.4mm，頂拱最大變形值為12.86mm，廠區圍巖已經處于安全、穩定的受控狀態。

5　結論

綜上所述，在地下廠房施工過程中，要對施工通道進行合理的布置，科學的安排施工成程序，根據施工通道的布置情況、工程結構要求以及位置要求制定合理的開挖方式，保證廠房施工質量可以達到相關要求。實際開挖時，圍巖的變形和應力均在不斷的變化，需要結合變形監測資料和開挖情況對支護參數和支護措施進行調整。

[1]周強，王學斌，劉學.錦屏一級水電站壩肩高陡邊坡開挖施工技術[J].人民長江，2009（18）：165～166.

[2]龔元江，田亞芳，陳加杰.苗尾水電站引水道豎井開挖支護施工方案研究[J].水利建設與管理，2012（11）：132～134.

[3]楊付貴.錦屏一級水電站左岸抗力體開挖與支護施工[J].中國高新技術企業，2010（07）：84～86.

TV554

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1673-0038（2015）44-0267-02

2015-10-4

陳志偉（1974-），男，廣東惠州人，施工技術員，本科，從事水利施工管理工作。