白蓮河抽水蓄能電站F8斷層開挖與支護施工技術(shù)

王延洪，許 麗，馮曉立

（1.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南直管建管局，河南 鄭州 450046；2.中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司，陜西 西安 710075）

1 工程概況

白蓮河抽水蓄能電站地下廠房位于已建白蓮河水庫大壩右壩頭上游側(cè)山體內(nèi)，廠房縱軸線方向為東西向，自上游向下游平行排列有球閥室-主廠房-主變洞-尾水閘門室四大洞室，四者之間的巖體厚度分別為30、32、15.6 m；在地下主廠房與主變室之間布置4條母線洞和1條廠用配電洞，其軸線方向為南北向，與主廠房軸線方向垂直。

根據(jù)白蓮河抽水蓄能電站地下廠房開挖揭露的地質(zhì)情況，F(xiàn)8斷層及影響帶出露寬度達到46 m（廠0+090～廠0+136），斷層寬約25 m，斜切整個廠房，其圍巖較破碎、泥化現(xiàn)象嚴(yán)重，完整性極差，且F8斷層上下界面間與其他節(jié)理組成穩(wěn)定性較差的塊體，斷層帶圍巖類別為Ⅳ類夾Ⅴ類，是工程遇到的影響最大的不利地質(zhì)條件。

2 開挖方法

地下廠房頂拱層開挖采用中導(dǎo)洞超前掘進，兩側(cè)擴挖的方法。中導(dǎo)洞由東向西掘進至廠0+102樁號處，為了探明地質(zhì)條件，采取2 m×2 m小導(dǎo)洞進行坑探施工，在查明地質(zhì)條件后，采用自鉆式錨桿、掘進一循環(huán)支護一循環(huán)以及鋼拱架強支撐的方式施工，完成中導(dǎo)洞掘進。鋼拱架安裝示意如圖1所示。

圖1 鋼拱架安裝示意

中導(dǎo)洞開挖完成后，為保證地下廠房開挖的直線工期，兩側(cè)擴挖采取預(yù)留F8斷層帶巖柱的方法，即先從廠房西端兩側(cè)分別刻槽向中部擴挖，最后采用短循環(huán)、弱爆破、跟進支護等手段完成巖柱擴挖。

廠房刻槽先從西端下游開始，上游滯后，擴挖至廠0+70樁號后，再從東向西按上、下游側(cè)分別刻槽擴挖至廠0+115樁號。擴挖示意見圖2。

F8斷層固結(jié)灌漿完成后，再對廠0+70～廠0+115段進行擴挖。該段擴挖采用 “短進尺、弱爆破”的控制爆破技術(shù)，分別從東、西兩側(cè)相向掘進，跟進支護，循環(huán)進尺控制在1.5～2.0 m，最后預(yù)留廠0+100～廠0+105段巖柱。該段巖柱擴挖分兩循環(huán)進行，即上、下游墻各一循環(huán)開挖到位，先進行上游巖柱的開挖，再開挖下游巖柱。開挖采用三臂臺車鉆孔，東西兩側(cè)相向施鉆，一次爆破完成。

開挖施工前后，及時布設(shè)收斂觀測斷面并加強觀測，監(jiān)測圍巖變形情況，為現(xiàn)場采取安全措施、決策施工提供依據(jù)。若觀測資料顯示圍巖變形增大，則立刻調(diào)整施工程序，分循環(huán)跟進支護后再進行下一循環(huán)開挖。

3 支護技術(shù)

主廠房頂拱F8斷層處理范圍為廠0+90～廠0+115.6，永久支護采用 “錨桿+鋼筋格構(gòu)梁+掛網(wǎng)噴鋼纖維混凝土+預(yù)應(yīng)力錨索”的柔性方式支護。

3.1 錨桿

3.2 鋼筋格構(gòu)梁

格構(gòu)梁從（廠）0+90處開始安裝，與系統(tǒng)錨桿相連。每榀格構(gòu)梁分為7節(jié)制作、安裝，其中頂拱5段，左右側(cè)墻及小弧段各1段，先安裝中導(dǎo)洞部分，再向兩側(cè)延伸，安裝結(jié)合段不得出現(xiàn)在拱腳部位。格構(gòu)梁安裝前測放定位線，確保各節(jié)安裝后位于同一橫斷面內(nèi)；格構(gòu)梁之間用25水平鋼筋進行縱向連接，連接筋間距為25 cm，格構(gòu)梁與錨桿連接點必須焊接牢固。鋼格柵拱架結(jié)構(gòu)見圖3。

3.3 鋼纖維噴護

圖2 廠房擴挖示意(單位：m)

圖3 鋼格柵拱架分節(jié)結(jié)構(gòu)（尺寸單位：cm）

CF25鋼纖維噴射混凝土采用濕法噴射工藝，利用濕噴臺車分兩次進行施工。第一次噴射目的為封閉圍巖，噴射厚度為5 cm。混凝土噴射前，應(yīng)使用高壓風(fēng)吹掉巖面浮渣，嚴(yán)禁用高壓水沖洗巖面。第二次為將鋼纖維混凝土補噴至設(shè)計厚度，分三層施工，每層厚度不大于10 cm。

各噴層之間的間歇時間應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，若間歇時間超過2 h，應(yīng)在復(fù)噴前先噴水濕潤混凝土表面再行噴射，以保證混凝土層間粘結(jié)良好。第二次噴射前，先用水濕潤第一次噴射的混凝土表面，并將表面的乳膜、浮塵沖洗干凈，噴射格構(gòu)梁時先從格構(gòu)梁兩側(cè)向內(nèi)噴射，確保格構(gòu)梁內(nèi)噴射混凝土飽滿、密實；混凝土噴射完成后與下一次放炮時間間隔不應(yīng)小于3 h。

3.4 預(yù)應(yīng)力錨索

錨索采用1 500 kN無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索，共布置11根，上游為5根端頭錨索，水平布置，布置范圍為0+92～0+111.2；下游為6根對穿錨索，與2號排水洞對穿，全部自主廠房向2號排水洞上仰8.9°，對穿錨索布置范圍為0+88～0+112。

4 施工監(jiān)測情況

從固結(jié)灌漿前、后對F8斷層進行的巖體聲波測試結(jié)果可知，灌漿前圍巖聲波縱波速度在2 100～3 500 m/s之間，局部為1 700 m/s，14 d凝期后的聲波速度有較大幅度的提高（波速在4 000 m/s以上）。

收斂變形監(jiān)測統(tǒng)計情況表明，F(xiàn)8斷層監(jiān)測曲線整體平緩，拱頂收斂一般在3 mm左右，系統(tǒng)支護完成后，變形速率趨于穩(wěn)定，收斂值基本穩(wěn)定在2 mm以內(nèi)，且沒有持續(xù)增大的現(xiàn)象。

5 結(jié) 語

通過采用科學(xué)合理的開挖方法，成功應(yīng)用“錨桿+鋼筋格構(gòu)梁+掛網(wǎng)噴鋼纖維混凝土+預(yù)應(yīng)力錨索”的柔性支護處理技術(shù)，較好地完成了白蓮河抽水蓄能電站地下廠房最大不良地質(zhì)帶F8斷層的處理施工，確保了洞室穩(wěn)定；在工期上也優(yōu)于刻槽置換混凝土的施工方案，減小了F8斷層處理對主廠房施工直線工期的影響，保證了地下廠房整體開挖施工進度。

［1］侯建華，錢繼源.大朝山水電站地下廠房開挖與支護施工技術(shù)［J］.浙江水利科技，2005（5）:59-60.

［2］鄧仁杰.不良地質(zhì)條件下的洞室開挖及支護施工技術(shù)［J］.廣西水利水電，2004（S1）:125-127.

［3］李海清，鄭蓉平.瀘定水電站洞室開挖與支護監(jiān)理質(zhì)量控制［J］.水力發(fā)電，2011，37（5）:92-94.