烏東德水電站右岸母線洞開挖與支護施工技術初探

杜麗娟

廈門安能建設有限公司（361000）

烏東德水電站右岸母線洞開挖與支護施工技術初探

杜麗娟

廈門安能建設有限公司（361000）

結合筆者多年工作經驗，主要針對烏東德水電站右岸母線洞開挖與支護施工技術進行分析，以期能為類似工程施工提供參考。

母線洞；開挖；支護；施工技術

1 工程概述

烏東德水電站位于四川會東縣和云南祿勸縣交界的金沙江河道上，是金沙江水電基地下游河段四個水電梯級——烏東德、白鶴灘水電站、溪洛渡水電站和向家壩水電站的第一梯級，烏東德水電站右岸共6條母線洞平行布置于主廠房下游側，洞軸線與廠房軸線垂直。母線洞前段開挖尺寸為11.00 m×9.00 m（寬×高），長29.65 m，地面高程816.40 m，在進入主變洞前母線洞擴大為11.00 m×16.00 m，長11.35 m。

為了解除母線洞開挖對廠房巖錨梁及高邊墻的影響，需提前進行母線洞的開挖，母線洞開挖從廠房方向進行，增加施工支洞。先進行進廠交通洞延長段施工，即從進廠交通洞末端以9 m×7 m（寬×高）的城門洞型斷面向上游方向繼續開挖，進入安裝間25 m,然后再沿廠房下游邊墻開挖一條母線洞施工支洞，支洞采用9 m×7 m（寬×高）的城門洞型斷面，長為268.2 m。

2 施工重點、難點分析及對策

1）母線洞開挖既要確保廠房巖錨梁及高邊墻巖壁的安全穩定要求，又要盡量減少占壓廠房開挖直線工期，開挖時機的合理安排是本工程的一個重點和難點。為此，充分利用目前交通洞已開挖完成的有利條件，在廠房第一層開挖的同時，從進廠交通洞沿廠房下游側邊墻開挖一條母線洞施工支洞，提前進行母線洞的開挖與支護，解除母線洞開挖對廠房巖錨梁及高邊墻的影響。

2）每條母線洞之間距離較近，爆破震動相互間影響大，如何減輕相鄰母線洞間因開挖爆破造成的擾動是本工程的一個重點和難點。為此，母線洞開挖采取隔洞開挖型式，先進行7#和10#母線洞開挖，再進行8#和11#母線洞開挖，最后進行9#和12#母線洞開挖，開挖后及時進行系統錨噴支護（噴混凝土、掛鋼筋網、錨桿等），以確保洞身安全。同時，加強施工期的安全監測，及時反饋數據，根據監測數據調整開挖方案與支護參數。

3）母線洞廠房側開口位于廠房下游高邊墻上，對廠房穩定影響較大。如何確保廠房高邊墻的安全、穩定是本工程的一個重點和難點。為此，采取先施工母線洞，完成母線洞的系統支護及洞口周邊徑向鎖口，并利用母線洞施工支洞進行廠房端洞口周邊的環向鎖口支護，再進行廠房相應部位高邊墻施工，并加強施工期的安全監測；母線洞施工支洞施工時，為保證主廠房邊墻穩定，支洞下游側邊墻直接利用廠房下游邊墻，按照相應部位廠房下游邊墻的系統支護標準，提前進行該部位廠房下游邊墻的系統支護。

4）母線洞施工支洞位于廠房下游，其開挖支護期間，上部在進行廠房開挖，安全隱患較大。如何保證施工期安全是本工程的一個重點和難點。為此，采取控制爆破，減少爆破震動的影響，同時，根據巖石情況，及時進行支護，并加強施工期的安全監測。必要時，在施工支洞部位廠房上部施工時設置警戒線。

5）母線洞開挖施工時，廠房、主變室還在進行上層開挖，由進廠交通洞經廠房、主變至廠頂施工支洞、通風豎井的通風大循環尚未形成，母線洞的通風散煙條件較差，如何改善開挖期間母線洞的通風散煙成為本工程的一個重點和難點。為此，在進廠交通洞靠近母線洞施工支洞的適當部位，布置軸流風機，接風管至母線洞壓入式通風，并采取適當延長通風散煙時間、爆破后進行噴霧灑水降塵等方法來解決母線洞通風散煙問題。

3 施工程序

廠房第三層開挖時，需要通過進廠交通洞形成施工通道，為了減少后期開挖影響，在母線洞施工支洞開挖前，先進行進廠交通洞延長段施工，即從進廠交通洞末端以9 m×7 m（寬×高）的城門洞型斷面向上游方向繼續開挖，進入安裝間25 m，然后再沿廠房下游邊墻開挖一條母線洞施工支洞，支洞采用9 m×7 m（寬×高）的城門洞型斷面,支洞長為268.2 m，該支洞從安裝間822.9 m高程降坡，以10%的坡度降至815.4 m高程后，水平進行開挖，在與每條母線洞交叉口位置的支洞頂拱進行擴挖，擴挖高度超過母線洞頂拱1 m，以便對母線洞進行洞臉的鎖口支護。支洞頂拱及上游側邊墻根據巖石情況進行隨機錨噴支護;為保證主廠房邊墻穩定，支洞下游側邊墻直接利用廠房下游邊墻，按照相應部位廠房下游邊墻的系統支護標準，提前進行該部位廠房下游邊墻的系統支護。

母線洞施工支洞開挖完成后，通過支洞進入母線洞進行全斷面開挖，采取隔洞開挖型式，先進行7#和10#，再進行8#和11#，最后進行9#和12#母線洞開挖支護施工。

各條母線洞開挖至擴大段位置后停止開挖，母線洞擴大段從主變室分兩層進行開挖，第一層在主變室第Ⅲ層開挖完成后進行，第二層在主變室第Ⅳ層開挖完成后進行。開挖石渣采用自卸汽車運輸至渣場。母線洞開挖程序如圖1。

圖1 母線洞開挖程序

圖2 廠房端母洞開挖剖面圖

4 施工方法

4.1 施工方案綜述

母線洞開挖從廠房方向進行，增加施工支洞，先將進廠交通洞向上游方向繼續開挖，進入安裝間25 m，以進廠交通洞作為施工通道，在廠房下游墻開挖一條母線洞施工支洞，然后通過支洞采取隔洞開挖型式，先進行7#和10#母線洞開挖，再進行8#和11#母線洞開挖，最后進行9#和12#母線洞開挖，各條母線洞開挖至擴大段位置后停止開挖。母線洞擴大段部位開挖從主變交通洞經主變室方向分二層進行開挖。母線洞靠近主變室的端墻部位預留2.5 m保護層，等擴大段部位開挖完成后，用手風鉆鉆設垂直孔分層進行保護層的開挖。

進廠交通洞延長段、母線洞施工支洞、母線洞開挖均采用手風鉆水平鉆孔，全面斷開挖。母線洞擴大段上層開挖高度為8 m，全面斷開挖；下層開挖高度為8 m，手風鉆水平鉆爆開挖。采用人工裝藥爆破，周邊孔光面爆破。錨桿采用H353E型多臂鉆鉆孔，人工插桿，錨桿注漿機注漿。噴混凝土采用Aliva-500噴射機濕噴作業。鋼筋網現場綁扎、焊接,利用隧道作業臺車或鉆機作業筐人工配合施掛。

4.2 施工工藝及方法

開挖施工工藝流程如下：開挖準備→測量放線→鉆孔→裝藥、爆破→通風散煙、灑水除塵→安全處理→出渣、清底→支護→延伸風水電線路，轉入下一循環。

4.3 爆破設計

廠房端母線洞開挖由母線施工支洞進入工作面，擴大段部分開挖由主變室進入工作面，均采用手風鉆鉆孔，微差爆破，周邊采用光面爆破施工，采用3.5 m3裝載機配20 t自卸汽車出渣。

母線洞采用全斷面開挖，楔形掏槽方式，周邊光面爆破。母線洞擴大段分兩層開挖，上層開挖高度為8 m，全面斷開挖；下層開挖高度為8 m，手風鉆水平鉆爆開挖。炸藥采用乳化炸藥，采用非電毫秒微差雷管聯網、磁電雷管起爆。周邊孔采用導爆索分節空氣間隔裝藥，爆破孔采用柱狀連續裝藥，堵塞采用砂和粘土的混合物。

光面爆破參數應通過試驗確定，施工中可按照選定的參數，總結每次爆破效果，測量半孔率和輪廓的不平整度，不斷調整光爆參數。初始施工根據經驗公式選定各項參數。

5 錨噴支護施工

母線洞支護類型包括普通砂漿錨桿（含鎖口錨桿）、噴混凝土。普通錨桿包括Φ28，L=6 m、Φ32，L= 9 m，噴混凝土為噴C25混凝土，厚10 cm。

母線洞施工支洞支護類型包括普通砂漿錨桿、張拉錨桿、噴混凝土、鋼筋網。砂漿錨桿包括Φ22，L=2.0～3.5 m、Φ32，L=6 m；張拉錨桿為Φ32，L=9 m；噴混凝土為噴C20混凝土，厚10 cm、噴C25混凝土，厚15 cm；鋼筋網為Φ6.5@20×20。進廠交通洞延長段支護類型包括普通砂漿錨桿、噴混凝土、鋼筋網。砂漿錨桿為Φ22，L=2.0～3.5 m；噴混凝土為噴C20混凝土，厚10 cm；鋼筋網為Φ6.5@20×20。

母線洞通過布置在廠房下游側的母線洞施工支洞提前進行施工，開挖前首先進行洞口鎖口錨桿和噴混凝土施工。洞口段和不良地質段開挖時支護緊跟開挖面，邊開挖邊支護；圍巖較好地段錨桿施工緊跟開挖面，噴混凝土滯后開挖面5～10 m。

錨桿采用H353E多臂鉆機鉆孔，YSB-2B砂漿泵注漿；噴混凝土采用Aliva-500噴射機濕噴作業。鋼筋網現場綁扎、焊接，利用隧道作業臺車或鉆機作業筐人工配合施掛。

6 施工質量及安全保證措施

1）嚴格按監理工程師批準的爆破方案進行鉆孔、裝藥、連網。

2）鉆孔質量符合下列要求：鉆孔孔位依據測量放出的中心線、腰線及開挖輪廓線確定;周邊孔在斷面輪廓線上開孔，沿輪廓線調整的范圍和掏槽孔的孔位偏差不大于5 cm，其他炮孔的孔位偏差不大于10 cm；炮孔的孔底應落在爆破圖規定的平面上；炮孔經檢查合格后，方可裝藥爆破。

3）炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯結，應由經過考核合格的炮工負責，并嚴格按爆破圖的規定和要求進行作業。

4）每次爆破后，對巖石爆破的效果進行現場實地調查并作出評價，對爆破參數進行適當調整。

5）光面爆破效果達到下列要求：殘留炮孔痕跡在開挖輪廓面上均勻分布；炮孔痕跡保存率：Ⅲ類及以上圍巖不少于80%，破碎圍巖不少于50%，較破碎和破碎巖石不小于20%。相鄰兩孔間的巖面平整，孔壁沒有明顯的爆震裂隙；相鄰兩茬炮之間的臺階不大于10 cm。

7 結語

水電站地下廠房的施工，涉及地下洞室群開挖、支護等復雜工序，而施工廠區的工程地質條件復雜多變,為地下洞室施工帶來諸多困難。從以上各節對母線洞的開挖程序及出現問題中，可以得出一些洞室開挖的一般經驗。這些經驗有的是只適合于某些特殊洞室結構，或某種特殊地質條件的，而其中更多的是適合于各種洞室開挖甚至多種巖基明挖情況的。這里對烏東德水電站右岸母洞線開挖過程中的一些經驗作以總結。