水利水電大型地下廠房工程施工技術及要點分析

黃建全

（中國葛洲壩集團第一工程有限公司，湖北宜昌 443000）

0.引言

社會進步與國民經濟的飛速發展，使我國國家經濟正在朝著更好的方向發展，國家非常注重對于國土資源的科學合理利用，國土資源發展、可再生能源再利用方面戰略得以落實，其以科學發展觀為指導，極大促進了我國水利水電工程的發展，同時借助水利水電工程促進可再生能源的發展也與習主席提出的“綠水青山就是金山銀山”的理念相符合。這種情況下，水利水電大型地下廠房工程的發展就非常迅速。我國相關的水資源呈現出分布廣泛、分布特殊的特點，地域上以高山、峽谷位置居多，加大了建造施工技術的難度。因河床較為狹窄、洪水流量較大，導流建筑物、水發電系統大多于地下布置，形成縱橫交錯的地下洞室群，斷面積在2000m以上的洞室還在不斷出現。因地下工程規模較大，相應的建造技術也面臨更高要求，成為水電建設中較為核心和關鍵的部分。在新設備、新技術不斷應用的當下，大型地下建設工程逐漸趨向于精細化，施工質量大幅提升。進行相關技術分析，并提出有效解決方法具有重要的意義。

1.水利水電大型地下廠房工程施工技術要點

隨著時間的推移，加上施工工程經驗的積累，我國有關水利水電大型地下廠房工程施工技術在不斷突破[1]。目前地下廠房建設的長久支護主要借助錨噴支護手段來完成，這項技術相對成熟，在大規模、復雜的體制環境中也同樣適用。這也是大型地下廠房得以建設的基礎。我國在20世紀80年代已經把巖壁吊車梁技術引入大型地下廠房工程施工建設中，目前該技術已經能夠被熟練掌握，且更加完善。借助使用先進的技術，大型地下廠房涉及的開挖、支護等技術也被廣泛的應用，這為工程的順利進行提供了可能。

要想進行地下引水發電，那么關鍵就是建設大型地下廠房。建設過程的核心問題是如何穩定圍巖，施工時采用的方法是：自上至下、分層分塊。進行開挖支護時，圍巖的應力狀態、變化角度是我們需要考慮的因素，應力狀態不一樣，就要使用不一樣的開挖支護程序。但是開挖支護程序不同對于施工期內圍巖的破損區也會造成不同程度的影響，同時還會使洞周的位移發生變化，進而當洞室成型后其圍巖的應力分布，洞周大小與位移均會有大小不一的影響。由此，我們知道開挖技術、支護技術是否合適，關系到大型地下廠房建設的質量，非常重要。

1.1 做好施工前準備

進行大型地下廠房建設前，需要做好充分的施工前準備。結合工程的實際情況做好認證工作，施工規劃，并進行施工方案的制訂，還要布置好施工支洞。除了這些情況外，做好開挖、支護現場的工藝實驗也是非常重要的。因為借助這樣的過程，工作人員對于工藝的要領就能夠熟練掌握，進而有助于施工流程的確定、質量控制要點的精準把握[2]。另外，周邊排水系統在正式施工之前也要完成，能夠有效改善圍巖的穩定條件，為后期施工掃清障礙。當埋設完檢測儀器，做好通風洞井這些工作后，不但作業的環境更好，同時還能夠實時把控施工過程，施工的進度也能有一定保證，讓接下來的工作能夠更好地開展。

1.2 進行分層開挖

大型地下廠房對于地下引水發電系統的施工而言是關鍵項目，因斷面尺寸相對較大，且有較多的交叉口，洞周圍巖的挖空率相對較高，因此圍巖的穩定問題就比較突出。在進行開挖、支護時，支護順序為自上至下，逐層逐步。層與層之間的厚度通常選擇8m～10m。分層是開挖之前的工作，需要綜合施工的通道、設備作業所需的位置大小、鉆孔是否精密、爆破振動的控制等因素來決定分層數目的多少。假設拱頂為一般的高度，約9m，要嚴格控制拱腳錨桿進行施工。巖壁吊車梁層的高度也要進行控制，約10m，其上的界面高度要達到10m～10.5m。其下部界面也要進行控制，要比其下拐點高度低3.5m。如果從發動機層面進行控制，進行上部界面大小的設計時，要與母線洞洞臉的加固需求相結合，進行下部界面大小的設計時，要與引水隧洞洞臉的加固需求相結合。進行地下廠房建設時，如果開挖中下部深孔梯度，就會引起邊墻圍巖的位移發生變化，也就是位移增加。所以，近年來通常采用薄層開挖使高邊墻圍巖的位移不會增加。

開挖工作還會涉及地下廠房頂拱層。常用的方法主要有：光面爆破和預裂爆破，這兩種方法對于開挖的輪廓都能夠進行有效控制。而挖除中間巖體則要借助深孔梯段微差爆破。我國使用最多的開挖方式主要有：從中間向外挖、分兩半開挖。前一種方法首先要進行保護層厚度的預留，其依據是工程爆破實驗。接著挖去中槽，然后挖除保護層，采用的方法是密孔小直徑藥卷，還需要分兩層進行挖除，上面一層借助預裂爆破使其輪廓去除，下面一層則借助光面爆破來實現。后一種方法主要借助深孔預裂爆破確定開挖的輪廓，這樣開挖控制方便。相比前一種，變形條件的控制更為合理。

1.3 進行支護工作的開展

如果巖體的硬度為中硬，巖體位移增加時支護壓力反而在逐漸減小。如果位移一樣，支護前隧洞圍巖所需的壓力更大，造成這種現象的原因主要是圍巖位移增加造成壓力差距的增大。所以，要想使支護施工的程序更加合理，就要確定順序：依次是初噴混凝土、開挖面，在開挖面3倍洞徑范圍內要進行淺孔錨桿支護。然后借助深孔錨桿支護技術來進行混凝土復噴，最后采用預應力錨索。進行開挖支護還需要與監測信息相結合，同時結合信息反饋、信息分析。如果想穩定大型地下廠房直立邊墻，單進行混凝土的噴射是不夠的，支護還需要砂漿錨桿、預應力錨桿，同時加固圍巖要借助預應力錨索。現在國內主要借助雙層防腐無黏結預應力錨索結構來進行開挖、支護。大型地下廠房建設需要花費較長時間，影響施工進度的主要因素就是支護。在具體施工時，想要進行施工周期的縮短、施工進度的加快，高頻沖擊回轉鉆進、鋼結構預制墊座是經常選用的辦法。除了這兩種方法外，鄰近洞室內提前進行作業空間的開辟也是不錯的方法，這樣能夠使鉆孔作業快速完成，大大縮短了時間。一旦開挖暴露主廠房，接下來的工作就要立馬進行，如穿索。對于錨索初次張拉荷載要進行控制，相應的應力增量要注意進行預留，這樣能夠防止應力超標出現危險。

2.結語

經濟技術的快速發展離不開基礎建設做支撐，水利水電工程作為國家的基建工程之一，在可再生能源方面發揮著重要的作用。隨著技術的進步，對于水利水電大型地下廠房建設也提出了越來越高的要求，工程更加復雜，工程量也在逐漸增大，相應的技術要求、施工要求也是更加嚴格。大型地下廠房建設施工需要首先要與工程施工環境相結合，圍巖是否穩定是其主要的因素。想要工程質量更高，圍巖塑性區的范圍要進行有效控制。具體來說就是選擇怎樣的開挖方案，如何進行支護的安裝等，借助有效的監測、反饋，使施工更加高效。讓施工過程更加精確，大型水利水電地下廠房建設才能夠保質保量的按時完成。