水利工程地下廠房施工技術研究

李俊

（中國水利水電第十四工程局有限公司 云南昆明 650032）

水利工程地下廠房施工技術研究

李俊

（中國水利水電第十四工程局有限公司 云南昆明 650032）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及科學技術的進步，我國水利工程地下廠房施工技術得以不斷提升。本文以廠房的開挖與支護技術作為出發(fā)點，并從開挖方法、支護準備以及施工前的準備工作等方面探討了水利工程地下廠房施工技方法，以期為提升水利水電工程整體施工質量提供一些參考和意見。

地下廠房；水利工程；開挖；支護

引言

就目前我國水力資源分布現(xiàn)狀來看，我國水力資源大部分分布在西部地區(qū)，西部地區(qū)的河床相較于東部地區(qū)河床分布而言，河床較為狹小，不利于水量的排放。當暴雨或是發(fā)生洪水時，西部地區(qū)的河床就會在短時間內(nèi)急劇增加水利資源流量，嚴重影響水利工程結構的安全與穩(wěn)定。因此，加快水利工程地下廠房施工技術是保障水利工程結構安全與穩(wěn)定的關鍵因素。

1 廠房的開挖與支護技術

隨著現(xiàn)代科學技術的不斷提升以及信息化腳步的加快，水利工程地下廠房施工技術得以不斷提升。因此，錨噴作為永久支護以及巖壁吊車技術在水利工程地下廠房施工過程中得以不斷普及與發(fā)展。錨噴作為永久支護以及巖壁吊車技術主要是運用于水利工程地質環(huán)境較為復雜的工程中，一般開挖與支護技術在施工過程中具有一定的難度。就龍灘水電工程而言，廠房開挖的寬度應該控制在30.8m。龍灘水電工程的地質環(huán)境屬于巖體結構，并且?guī)r體結構呈現(xiàn)一種薄層狀。因此在水利工程地下巖體施工過程中，施工技術人員應該確保水利工程地下巖體與軸線走向交角保持在38℃左右，避免出現(xiàn)水利工程地下巖體與軸線之間的交角傾斜導致錨噴支護技術不能達到預期使用效果的現(xiàn)象。另外，水利工程頂拱V類圍巖段的施工應該采用巖壁吊車技術代替錨噴支護技術，進而確保水利工程地下巖體不會發(fā)生突然坍塌或者變形等。就向家壩地下廠房工程而言，廠房開挖的寬度應該控制在33.5m。向家壩拱頂部分主要由易破碎的夾泥和巖體組成，因此在施工過程中應該采用噴鋼纖維混凝土支護技術代替錨噴支護技術，促使預應力錨索達支護地下廠房拱頂?shù)膶崿F(xiàn)。

根據(jù)龍灘水電工程以及向家壩地下廠房工程而言，我國水利工程地下廠房具有開挖率高、地下廠房圍巖路徑交叉口多、拱頂尺寸大等特點。因此施工技術人員在實際施工過程中，應將側重點放在水利地下廠房工程系統(tǒng)的圍巖部分，確保圍巖的穩(wěn)定性。水利工程地下圍巖施工主要依托于圍巖應力狀態(tài)、圍巖應力變換角度、圍巖應力路徑、圍巖應力歷史等作為施工原理，確保圍巖錨索鋼筋網(wǎng)以及混凝土厚度，避免出現(xiàn)圍巖發(fā)生嚴重位移或者變形的現(xiàn)象。總而言之，水利工程地下廠房圍巖設計方式主要由從上到下開挖、錨噴支護技術以及分層分塊開挖組成。圍巖應力狀態(tài)、圍巖應力變換角度、圍巖應力路徑、圍巖應力歷史會隨著施工技術人員使用的開挖支護程序以及地下圍巖周圍環(huán)境的變化而變化。因此水利工程地下圍巖處理是否得當不僅嚴重影響水利工程整體施工質量，還會有可能由于施工技術人員工作的疏忽導致水利工程地下圍巖遭到破壞、圍巖發(fā)生嚴重位移或者變形等現(xiàn)象。

2 施工方法

2.1 施工前的準備工作

就水利工程地下廠房施工方法而言，施工技術人員應該在施工程序工作開展之前，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況制定和調(diào)整廠房施工方案。比如根據(jù)國家對水利工程地下廠房施工相關要求、施工合同、施工條件、施工技術規(guī)范、施工進度合理制定優(yōu)化施工支護方案，進而為水利工程地下廠房開挖方法以及支護方法順利開展提供保障。另外，水利工程管理人員應該加大對質量控制點的管理和監(jiān)測力度，力求最大限度地保障水利工程的質量監(jiān)控進度。水利工程地下廠房質量監(jiān)控進度的合理控制不僅有利于排水系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，還有利于保障地下廠房圍巖的穩(wěn)定性。總而言之，施工技術人員在施工之前不僅要做好設置各類檢測儀器的準備工作，還需要加強工程質量監(jiān)控體系，并加大對圍巖通風井的監(jiān)測力度，為保障施工方法以及支護技術的順利實施提供堅實的基石。

2.2 開挖方法

就水利工程地下廠房的開發(fā)工作而言，施工技術人員需要采取分層開挖方法將地下廠房每一層厚度保持在9m左右。在進行開挖程序之前，施工技術人員要綜合考慮利用灌注技術開挖廠房的鉆孔精度、圍巖設備作業(yè)空間、爆破振動控制、施工通道等，進一步保障廠房圍巖不會發(fā)生嚴重變形或者位移等現(xiàn)象。比如就龍灘水電站而言，吊車層作為地下廠房層的重要組成部分之一，吊車層的厚度應該保持在10m左右。

比梁頂設計技術主要運用于龍灘水電站開挖分層技術中上部界面，施工技術人員應該將上部界面的高度保持在0.5m左右。下部界面主要采用比下拐點技術，將下部界面的高度保持在3.5m左右。就發(fā)電機而言，母線洞洞臉是發(fā)電機層上部界面的重要組成部分，因此施工技術人員應該加大母線洞洞臉的牢固力度，避免出現(xiàn)發(fā)電機無法正常運轉的現(xiàn)象。水隧洞洞臉是發(fā)電機層下部界面的重要組成部分，施工技術人員在實際開挖過程中應加強加固水隧洞洞臉。根據(jù)施工技術人員多年開挖工作經(jīng)驗可以得出，水電站中下部深孔梯段的開挖作業(yè)不僅受工程環(huán)境因素的影響，還會隨著水利工程地下廠房圍巖位移的變化而發(fā)生變化。因此在施工過程中，施工人員需要注意合理控制爆破孔深度，避免出現(xiàn)降低高邊墻發(fā)生嚴重位移或者變形的現(xiàn)象。

2.3 支護方法

根據(jù)國家對水利工程地下廠房開挖數(shù)據(jù)調(diào)查報告顯示，水利工程地下廠房支護壓力與圍巖位移之間呈一種反比例關系，即水利工程地下廠房支護壓力會隨著巖體位移的增大而減小。當水利工程地下圍巖發(fā)生位移點一致時，水利工程地下廠房支護壓力會隨著巖體位移的增大而增大，水利工程地下廠房支護壓力會隨著巖體位移的減小而減小，如圖1～2所示。

圖1 開挖位移變化圖

圖2 支護壓力與位移關系圖

圍巖施工主要采用錨桿鉆孔技術或者噴涂混凝土方式加固圍墻。利用錨桿鉆機可以鉆孔然后就直接到達預計的深度，為了保護好孔壁就需要往里面注入水泥漿，當然還需要把鋼絲絞線穿好，在這個過程中還要進行多次的補漿施工，最后操作就是鎖定張拉，這個動作需要根據(jù)設計要求的強度進行。按照施工的相關規(guī)定對錨桿水平方向孔距予以嚴格控制，誤差的最大范圍不能超過50mm，而垂直方向的孔距保證低于100mm。以錨桿的長度為標準，它的3％以下是其鉆孔底部需要控制的偏斜尺度。此外，要使用提前預定好的張拉設備根據(jù)錨固體、臺混凝土這二者強度超過15MPa的條件下進行張拉錨桿。在進行錨桿的張拉之前，應該選擇設計軸向的拉力值有0.1～0.2倍的這個范圍，還要對錨桿進行一到兩次的預張，從而可以讓錨桿的各個部位之間緊密以此實現(xiàn)桿體完全平直的狀態(tài)。

3 結論

隨著科學技術的不斷發(fā)展以及社會的進步，水利工程施工技術得以不斷提升。在開挖水利工程地下廠房過程中，要根據(jù)國家對水利工程地下廠房施工相關要求、施工合同、施工條件、施工技術規(guī)范、施工進度合理制定優(yōu)化施工支護方案，為進一步提升水利工程整體質量打下堅實的基礎。

[1]馬洪琪.水利水電地下工程技術現(xiàn)狀、發(fā)展方向及創(chuàng)新前沿研究[J].中國工程科學，2011（12）：15～19.

[2]吳勝文，肖培偉.漫灣電站地下廠房巖錨梁層開挖爆破試驗研究[J].水利水電技術，2012（01）：79～83.

TV554

A

1004-7344（2016）02-0102-02

2015-12-22

李 俊（1987-），男，湖北大冶人，中級工程師，本科，從事電力管理工作。