某抽蓄電站施工期地下廠房圍巖變形性態(tài)分析

高志偉

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州 5101702)

0 引 言

江西洪屏抽水蓄能電站位于江西省靖安縣境內(nèi)，屬大(1)型一等工程，主要永久性建筑物按1級建筑物設(shè)計(jì)，次要永久性建筑物按3級建筑物設(shè)計(jì)[1]。樞紐主要包括上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開關(guān)站及下水庫等工程項(xiàng)目。地下廠房洞群由主副廠房洞、主變洞、尾水閘門洞、母線洞、進(jìn)廠交通洞、通風(fēng)兼安全洞、排風(fēng)豎井、500kV電纜出線洞等附屬洞室組成[2]。其中主副廠房洞開挖尺寸為157.5×22×51.1m(長×寬×高)，在主廠房洞室的開挖過程中，圍巖的穩(wěn)定性對整個開挖工程的安全至關(guān)重要，因而在工程施工期，針對地下廠房進(jìn)行了專門的圍巖變形監(jiān)測，以確保工程施工質(zhì)量安全。

1 廠房頂拱圍巖變形監(jiān)測

為掌握主副廠房圍巖在施工期的變形情況，在主廠房1#機(jī)(0+0)、3#機(jī)(0+048)及安裝場(0+103.4)3個監(jiān)測斷面頂拱共計(jì)埋設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)9套，每個監(jiān)測斷面3套，分別位于頂拱(1套)、上游拱腰(1套)和下游拱腰(1套)，主副廠房圍巖變形監(jiān)測斷面布置圖，見圖1。

圖1 主副廠房圍巖變形監(jiān)測斷面布置圖

監(jiān)測儀器均在主機(jī)間第二層開挖前(2012年5月22日—6月15日)安裝埋設(shè)完成并開始觀測，期間(2012年12月—2013年1月以及2013年3—8月)由于下部開挖施工爆破造成部分時段觀測中斷，恢復(fù)后又及時觀測。除Mcf-0+048-1損壞無法觀測外，其余測點(diǎn)均為完好。

由監(jiān)測成果可知：主機(jī)間的1#機(jī)廠右0+000斷面和3#機(jī)廠右0+048斷面的頂拱圍巖變形平均值大于安裝場的廠右0+103.4斷面，主要由于開挖斷面尺寸的不同，主機(jī)間監(jiān)測斷面的高度明顯大于安裝場斷面，符合一般的變化規(guī)律；各斷面上游拱腰圍巖變形普遍大于拱頂和下游拱腰圍巖變形，且主機(jī)的1#機(jī)廠右0+000斷面和3#機(jī)廠右0+048斷面表現(xiàn)的尤為明顯。主副廠房頂拱圍巖個別測點(diǎn)測值在第3-4層開挖階段變形呈快速增長過程，隨后變形速率隨著開挖工作面的遠(yuǎn)離逐漸放緩。0+0斷面頂拱及上游側(cè)拱腰部位，0+048斷面上下游拱腰部位圍巖變形一直貫穿廠房整個開挖階段，受下層開挖影響較大。頂拱圍巖歷史最大變形量為8.90mm，出現(xiàn)在0+048斷面上游拱腰處多點(diǎn)位移計(jì)Mcf-0+048-2(孔口/0m)位置(2016-4-20)，開挖結(jié)束后該部位變形測值已趨收斂。目前，廠房頂拱部位圍巖變形在-0.98-8.89mm之間，變形已經(jīng)收斂。主副廠房頂拱圍巖變形特征值分布圖(廠右0+000監(jiān)測斷面)，見圖2；主副廠房頂拱圍巖變形特征值分布圖(廠右0+048監(jiān)測斷面)，見圖3；主副廠房頂拱圍巖變形特征值分布圖(廠右0+103.4監(jiān)測斷面)，見圖4；主副廠房頂拱圍巖變形典型測點(diǎn)過程線(Mcf-0+048-2)，見圖5。

圖2 主副廠房頂拱圍巖變形特征值分布圖(廠右0+000監(jiān)測斷面)

圖3 主副廠房頂拱圍巖變形特征值分布圖(廠右0+048監(jiān)測斷面)

圖4 主副廠房頂拱圍巖變形特征值分布圖(廠右0+103.4監(jiān)測斷面)

圖5 主副廠房頂拱圍巖變形典型測點(diǎn)過程線(Mcf-0+048-2)

由典型測值過程線可以看出：主副廠房3#機(jī)廠右0+048上游拱腰圍巖變形范圍在-0.27-8.90mm之間，儀器在第1層開挖完成后安裝，第2層開挖過程中該部位圍巖變形未見明顯增長，第3-4層開挖階段變形快速增長，隨后變形速率隨著繼續(xù)下挖過程逐漸放緩，至引水支管開挖完成后測值逐漸趨于收斂。當(dāng)前累積變形為8.89mm，在設(shè)計(jì)參考值范圍內(nèi)。

3 廠房邊墻圍巖變形監(jiān)測

為了解廠房圍巖在施工期及運(yùn)行期變形情況，在主廠房1#機(jī)(0+0)和3#機(jī)(0+048)兩個監(jiān)測斷面共計(jì)埋設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)8套，其中，1#機(jī)組斷面4套，分別位于1#機(jī)組和3#機(jī)組斷面上游邊墻(2套)和下游邊墻(2套)。

大部分監(jiān)測儀器均在廠房邊墻開挖支護(hù)后(2013年6月10日—10月4日)安裝埋設(shè)完成并開始觀測，期間(2013年9月)由于開挖施工爆破造成部分時段觀測中斷，恢復(fù)后又及時觀測，Mcf-0+000-3和Mcf-0+048-3測點(diǎn)土建鉆孔施工較晚于2015年才進(jìn)行安裝埋設(shè)并開始觀測。目前除Mcf-0+048-4的2#錨頭的失效外，其余測點(diǎn)均為完好。

由監(jiān)測成果可知，主副廠房邊墻圍巖變形整體較小，邊墻圍巖變形基本發(fā)生在廠房下部開挖支護(hù)階段，廠房開挖結(jié)束后，圍巖變形逐漸趨于穩(wěn)定。上游邊墻歷史最大變形量為2.31mm，發(fā)生在0+048斷面上游邊墻處多點(diǎn)位移計(jì)Mcf0+048-3的2#測點(diǎn)。目前，廠房上游邊墻圍巖變形在-0.14-2.07mm之間，變形基本收斂。下游邊墻歷史最大變形1.78mm，發(fā)生在0+048斷面下游邊墻處多點(diǎn)位移計(jì)Mcf0+048-5的孔口測點(diǎn)。目前，廠房下游邊墻圍巖變形在0.01mm-1.48mm之間，變形基本收斂。主副廠房邊墻圍巖變形特征值分布圖(廠右0+000監(jiān)測斷面上游側(cè))，見圖6；主副廠房邊墻圍巖變形特征值分布圖(廠右0+000監(jiān)測斷面下游側(cè))，見圖7；主副廠房邊墻圍巖變形特征值分布圖(廠右0+048監(jiān)測斷面上游側(cè))，見圖8；主副廠房邊墻圍巖變形特征值分布圖(廠右0+048監(jiān)測斷面下游側(cè))，見圖9。

圖6 主副廠房邊墻圍巖變形特征值分布圖(廠右0+000監(jiān)測斷面上游側(cè))

圖7 主副廠房邊墻圍巖變形特征值分布圖(廠右0+000監(jiān)測斷面下游側(cè))

圖8 主副廠房邊墻圍巖變形特征值分布圖(廠右0+048監(jiān)測斷面上游側(cè))

圖9 主副廠房邊墻圍巖變形特征值分布圖(廠右0+048監(jiān)測斷面下游側(cè))

4 結(jié) 論

從主副廠房圍巖監(jiān)測成果來看，主機(jī)間斷面的頂拱圍巖變形平均值大于安裝場斷面，各斷面上游拱腰圍巖變形普遍大于拱頂和下游拱腰圍巖變形，主副廠房頂拱圍巖變形測值在第三至第四層開挖階段變形呈快速增長過程，隨后變形速率隨著開挖工作面的遠(yuǎn)離逐漸放緩，開挖結(jié)束后該部位變形測值趨于收斂；邊墻圍巖變形整體較小，變形時間基本發(fā)生在廠房下部開挖支護(hù)階段，開挖結(jié)束后圍巖變形逐漸趨于穩(wěn)定。