水利水電工程地下廠房施工淺析

杜令武

（中國水利水電第十工程局有限公司， 四川 成都 610000）

0 前言

隨著我國越來越重視可再生能源戰略，使得我國的水利水電地下工程的發展速度變得越來越快，但是不得不承認的是，我國的水利資源分布是非常不均勻的，大部分水力資源都集中在西部山區，這些地方的河床相對比較窄，如果有洪水現象的發生，在非常短的時間內水流量會快速增長，對工程造成較大的危害，所以在對這些地區的水利資源進行開發的過程中，需要加上地下廠房的建設，這樣就可以避免工程在進行管理以及調試過程中受到洪水的危害。隨著時間和經驗的不斷完善，水電廠房的建設質量越來越好，保證了圍巖始終處于穩定狀態，并且能夠很好地對巖體的變形進行控制，最終達到地下廠房高質量完工的目的。

1 廠房的開挖以及支護

隨著我國的水利水電工程施工技術不斷完善，使得以前根本沒有辦法在復雜地質條件下開展的地下廠房利用噴錨來進行永久性支護這一情況變成了現實，這樣一來也使得地下廠房洞室的快速施工成為了現實。舉例來說，在龍灘水電站，地下廠房的開挖深度已經到達了30米，并且其施工環境為地應力是中等，而且地形屬于陡傾角薄層巖狀體，洞室的軸線與巖層之間的夾角已經達到了30度。在這樣的條件下，在對頂拱V類圍巖段的施工所采取的方法就是利用C20噴鋼纖維混凝土以及150KN的預應力錨桿，通過兩者之間的配合形成了永久性的支護，并且其效果是非常好的。

對于地下廠房工程來說，其主要的特點就是洞周圍的圍巖挖空率是比較高的，而且具有比較多的交叉口，端面尺寸相對來說比較大，因此再具體的施工過程中對圍巖進行穩定處理是有比較大的難度的。其具體的施工方法大體上是從上到下、分層分塊進行開挖以及支護，逐漸成型。站在圍巖應力變化的角度來看，其應力的路徑會由于支護程序的改變而發生個改變，如果沒有進行妥善的處理，不僅會影響整個施工進度，而且還會使得破損區域的大小在洞室成型之后也會有所變化，給工程帶來非常大的安全隱患。因此，這個施工過程中的重中之重就是選擇出與實際情況相符合的開挖程序，并且進行比較好的支護。在具體的實踐之后我們可以發現，在施工過程中不僅要保證施工環境是非常好的，而且還應該按照“立體多層次，平面多工序”的施工原則，對施工方法進行不斷優化，從而取得比較好而施工效果。

2 施工的具體方法

2.1 施工準備階段

在正式對地下廠房進行施工之前，首先應該該做的就是根據現場的實際情況，優化施工方案，并且要合理的對施工支洞進行設置，這樣就可以為多工作平行作業打下一個良好的基礎。此外，施工人員還應該根據具體的規范要求選擇出合理的開挖工藝以及支護工藝，不斷加強對質量控制點的監督和管理，使得工程的進度能夠很好地得到控制，最好能夠在主廠房開挖之前就做好排水系統以及對圍巖穩定好。此外，對使用到的各類檢測儀器應該提前設置好，通風井應該在提前就完成，這樣就可以做到不僅可以對施工過程進行監測，而且還可以為接下來的施工過程創造出比較好的條件。

2.2 開挖的方法

在對地下廠房進行開挖的過程中，所遵循的原則就是從上到下分層施工、逐步成型，對于每一層的厚度來說，應該嚴格控制在8-10米范圍內。

在進行分層的時候，相關施工人員應該對爆破振動控制、鉆孔的精度、設備的作業空間以及施工的具體通道進行分析考慮。對于巖壁吊車梁層來說，應該控制在十米的范圍內，上面的界面應該根據比梁頂的設計高度高半米來進行控制，而下面的界面應該根據比下面拐點高程小三點五米來進行控制。在對發電機的上面界面進行控制的時候，應該對母線洞的洞臉加固的具體要求進行考慮，而下部界面的控制方法應該根據引水隧道的洞臉的實際加固要求進行確定。在對多個地下廠房的實際開挖那工程進行考慮之后我們可以發現，由于在中下部深孔梯段進行開挖作業，會使得高邊墻的圍巖實際位移大幅度上升，因此在進行施工的過程中，對爆破孔深應該嚴格控制，這樣就可以使高邊墻的位移帶來的影響大幅度減少。

在對地下廠房的拱頂層下面部分進行開挖的時候，通常采取的措施就是利用預裂爆破以及光面爆破相互結合的豐富來實現對于輪廓的控制，然后再利用深孔梯段微差爆破的方法將中間的巖體清除出去。當前在對這部分進行施工的時候所采取的方法有兩種：第一種方法就是根據在進行爆破試驗所取得的數據來對預留保護層進行控制，然后首先對中槽部分進行開挖，然后通過小型炸藥將預留下來的保護層進行清除，這樣就可以實現對于上層輪廓的控制，而對于下層來說采取的方法就是光爆成型的方法。通過利用這種方法，可以對超挖進行控制，其具體的范圍大概在 15-20厘米范圍內，通過大量的工程實踐了以發現，當采用這種方法的時候，能夠對邊墻的位移產生影響的主要原因是保護層的開挖深度，所以當利用這種方法的時候，施工過程中的關鍵地方就是保護層的開挖方式是否合理。第二種方法就是利用深孔預裂爆破的方法來實現對于大體輪廓的開挖，如果采取這種方式，可以將超挖控制在8-15厘米的范圍內，相比較于第一種方法，這種方法可以更好地實現對于變形的控制，如果沒有具體條件的限制，一般都會采用這種方法。

2.3 支護的方法

在對多項事件進行觀察之后我們可以發現，在一般的巖體結構里面，隨著支護壓力的不斷增加，巖體的相對位移會隨著減少，如果位移變化量是相同的，那么在進行支護之后圍巖所需要的支護壓力要比支護之前小得多，而且兩者之間的差距會由于唯一的變化而發生改變。

在二類或者是三類的圍巖里面，其淺孔錨桿的支護應該對距離開挖地面進行控制。對于水利水電工程的地下廠房來說，其直立邊墻的高度一般是 50-80米之間，為了使其穩定性得到更好的保證，除了利用預應力錨桿以及噴涂混凝土的方法進行加固之外，還應該利用預應力錨索來實現對于圍巖的加固。但是需要我們特別注意的是，這個步驟的施工時間相對來說比較長，因此能夠對地下廠房的整體施工進度產生影響，所以在必要的條件下應該采取一定的措施，通過利用鋼結構預制墊座，將施工周期最大限度的縮短。此外，還可以采取的一種方法就是首先在周圍的洞室開辟出一個新的工作空間，從而更早的完成鉆孔作用，這樣一來不解可以讓主廠房開挖完成之后就能夠盡快地進行后續工作。

3 結束語

要使得水利水電工程地下廠房的施工質量更好地得到保證，就應該從開挖的具體程序、開挖的具體過程以及支護方法上面進行努力，并且對施工進度要不斷監督，最好能夠使得動態設計以及動態施工同步進行，將威嚴的穩定性能控制后，使得圍巖的塑性區域控制在一個比較合理的范圍之內，以保證施工質量，并且保證施過程是非常安全的。隨著我國科技水平的不斷提高，對地下廠房的施工經驗變得越來越成熟，因此應該不斷總結經驗，未經偶的工程項目打下堅實的基礎。

[1]王樹理．地下建筑結構設計 [M]．北京：清華大學出版社，2009．

[2]梁文學．地下工程施工 [M]．北京：中國勞動社會保障出版社，2010．

[3]姜玉松．地下工程施工技術 [M]．武漢：武漢理工大學出版社，2008．