水利水電大型地下廠房工程施工技術

劉秀國

（中國葛洲壩集團三峽建設工程有限公司，湖北 宜昌 443000）

目前，我國的經濟水平大幅度提升，科學技術進入到了全新發展的時代。以科學為導向的“國土資源有效利用”與“可再生資源的發展”都迅速推動了我國水利水電工程建設的發展。我國水利水電大型地下廠房施工技術有著特殊與廣泛的特點，而我國大部分的大型水利水電工程都集中分布于高山峽谷的地形和地貌中，這就使得我國水利水電工程施工的難度大幅提升。

1 工程案例

某電站是我國實施“西部大開發”和“西電東送”項目中一個極其重要且標志性的工程。是我國第二大水電站，其投資金額和開大規模僅次于三峽水電站，是我國廣西省最大的水電站。該水電項目建設的過程中對地下廠房的開挖跨度為30.8m，巖層與洞室軸線走向的交角在35～40°范圍內，該水利水電項目采用的是C20噴鋼纖維混凝土與150kN預應力的瞄桿對其進行永久性的支護，取得較大的成功。

2 我國水利水電大型地下廠房工程的現狀

我國水利水電大型地下廠房工程項目是較為全面和多樣的，其施工的工序不僅復雜且涉及的范圍也特別廣。因此，國家對水利水電大型地下廠房建設的要求非常高。在水利水電大型地下廠房工程的建設過程中，第一，要配備成套且功能齊全的大型地下廠房的施工設備，并要對進場的材料進行嚴格的檢測，只有達到相應的規定和標準才可以被投入和使用；第二，要不斷優化和創新水利水電大型地下廠房工程中使用的設備，這樣才能保障水利水電工程項目的順利實施［1］。

而我國的水利水電地下廠房工程與一些發達的國家相比其起步較晚，但其建設的規模卻正處于蓬勃發展的時期，各施工單位也通過不斷的分析和研究取得了可喜的成績。而隨著經濟社會的不斷進步以及現代科學技術日新月異，我國對大型水電水利工程的投資力度也正在不斷加大，水利水電工程作為我國的一項新能源技術，不僅安全而且沒有任何污染，它還是一種可再生的資源，其施工技術的不斷發展與進步必然會給未來的子孫后代帶來巨大的利益，而其快速發展在一定程度上也迅速推動著我國經濟與社會的快速發展［2］。所以，水利水電工程受到了社會各界人士的高度重視。但是，水利水電大型地下廠房工程在建設的過程中也難免對會遇到一些問題，比如所處的環境較差、地應力較高以及工程的跨度較大等是大型地下廠房工程建設過程中必須要直面的問題。

3 水利水電大型地下廠房工程施工技術

3.1 開挖技術

在水利水電大型地下廠房施工的過程中，從上到下、分層施工以及逐步成型是施工企業必須要遵循的原則，而對于每一層的厚度來說要嚴格控制在8～10m的范圍之內，在進行分層的過程中相關的施工人員應當對爆破的振動頻次、鉆孔的精度以及作業的空間進行綜合分析和考慮；而對于巖壁吊車的量層來說，應該嚴格控制在10m之內，上下界面也應該根據梁頂的高度與拐點的高度嚴格控制在0.5～3.5m的范圍之內；在對發電機上下界面進行控制的時候，還應當對母線洞口的洞臉以及引水隧道進行加固。在總結多個實際水電工程地下廠房建設開挖經驗的基礎上發現：由于大多數的工程項目是在中下部的深孔階段內展開開挖作業，這樣就會造成高邊墻圍巖實際位移呈上升的態勢［3］。因此，在對水利水電大型地下廠房工程開挖中，應嚴格遵守相關制度，這樣可以有效減少高邊墻位移帶來的影響；在對地下廠房拱層進行開挖時，通常采用的辦法是利用預爆破和光面爆破相結合的手段來實現對地下廠房輪廓的控制，最后利用深孔梯段微差爆破的方法將多余的巖體清除出去。

當下，我國的水利水電大型地下廠房工程施工開挖技術通常按照以下步驟進行：第一，根據爆破試驗中取得的數據對地下廠房的預留保護層進行有效控制；第二，對地下廠房的中槽部分進行開挖；第三，利用小型炸藥包將多余部分的保護層清除；通過以上三個步驟來實現對地下廠房上輪廓的控制。而對于地下廠房的下層開挖來說，通常采用的做法是光爆成型法，光爆成型法可以有效控制超挖現象的產生，控制范圍大約在15～20cm之間。大量水利水電地下廠房開挖證明，開挖技術之所以能對邊墻的位移產生影響主要還是在于對保護層開挖的深度。所以，在運用開挖技術的過程中最關鍵的部分還是要看開挖的方式是否合理。

3.2 支護技術

對于水利水電工程地下廠房的中硬巖體，支護技術可以隨著中硬巖體的位移增加或者減少。在位移相同的情況下，支護前圍巖所需要的壓力通常要＞支護后的壓力，而支護前后的壓力也是隨著圍巖發生的位移增加而增加的。因此，一項科學合理的支護技術應該是初噴混凝土緊跟著開挖面，而支護技術中淺孔瞄桿支護的距離要控制在開挖面3倍洞徑的范圍之內。而在地下廠房建設的最后階段還應當利用預應力瞄索，并根據地下廠房施工的監測數據信息對開挖和支護技術進行適當的調整。另一方面，要切實保障地下廠房直立邊墻的穩定性，不僅需要的是噴混凝土、潛孔瞄桿支護和預應力錨桿技術，更需要的是利用預應力錨索對地下廠房的圍巖進行加固。目前，在我國一些大型的水利水電地下廠房的建設中通常采用的是分散型預應力錨索結構，如圖1所示。因為大型地下廠房的建設周期比較長，所以支護技術是目前提升地下廠房施工項目建設速度的重要方法，在具體的項目建設中，應當加快施工進度進而縮短施工周期，可以利用高頻沖擊回轉鉆進和鋼結構預制墊座的方式，亦可以采用鄰進開辟作業的方式，提早完成對地下廠房鉆孔的作業。在主廠房爆破開挖完成之后，要迅速完成穿索等后續工作，嚴格控制錨索初次張拉的荷載，并預留一定的應力增量，這樣做的目的是可以有效避免由于錨索附存力變化而產生的超挖現象的出現。

3.3 爆破技術

水利水電大型地下廠房工程爆破技術是目前國際上的一種通用做法，對于我國一些大型的地下廠房工程來說，通常采用的是光面、預裂以及深孔梯段微差爆這三種較為常見的方式對來開挖地下廠房拱頂層的上部，而對于大型地下廠房工程輪廓線的處理通常采用的是預裂以和深孔梯段微差爆這兩種方法，光面爆破通常用來集中處理地下廠房中間的巖體。在水利水電大型地下廠房工程運用施工爆破技術的過程中，還可以進行以下兩個方面的細化：第一，對地下廠房工程輪廓線的處理，為此通常采用的辦法是深孔預裂爆破技術；第二，則是通過爆破試驗中取得的數據來對預留保護層的厚度進行選擇。如果說對大型地下廠房的變形控制較為嚴格，而又沒有其他方面要求的情況下，第一種做法要優于第二種做法。

所以，在對水利水電大型地下廠房工程的建設過程中要盡可能選擇爆破技術中的第一種方法。因為第一種方法可以將超挖控制在8～15cm的范圍之內，而第二種方法只能控制在15～20cm的范圍之內。施工人員在利用爆破技術對大型地下廠房爆破的過程需要準確了解地下廠房的地質結構與基本特點，對獲取到的信息技術進行及時的分析和調查，降低爆破對地下廠房圍巖造成的破壞，只有這樣才能確保大型地下廠房工程的安全和質量。

4 結語

綜上所述，目前我國水利水電工程地下廠房施工技術已經達到了世界的先進水平，大型地下廠房的施工經驗也在日漸成熟。因此，在水利水電大型地下廠房工程的建設中作為施工人員要對相關數據進行及時的分析、整理、歸納和總結，進而提升和完善我國水利水電工程的施工技術。