陳志偉

（惠州市弘基水利工程有限公司　廣東　惠州　516008）

水電站地下廠房施工關(guān)鍵技術(shù)探討

陳志偉

（惠州市弘基水利工程有限公司廣東惠州516008）

水電站地下廠房由于施工工期長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工工序多等因素，以至于施工質(zhì)量難以控制。本文以實(shí)際工程為例，對水電站地下廠房的施工流程、施工方法等施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

水電站；地下廠房；施工關(guān)鍵技術(shù)

在水利工程建設(shè)過程中，由于工程多位于峽谷、高山之中，施工場地較小，為了解決這一問題，會在建設(shè)過程中修建地下廠房。當(dāng)前，水電站地下廠房的修建已經(jīng)成為水利樞紐工程控制項(xiàng)目進(jìn)度的一個(gè)重要手段，選用合理的施工措施，調(diào)整施工工序，在保證施工安全、施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高施工效率是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1　工程概況

某水電站地下主廠房開挖的最大寬度為33.4m，開挖的最大高度為88.2m。地下廠房圍巖地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，廠房處于緩傾角為15～20°、軟硬相間、巖性變化大、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的的泥巖和砂巖中，洞口四周露出的軟弱就夾層主要由JC2-3、JC2-4、JC2-2，此外在安裝間頂拱周圍還有JC2-1，廠區(qū)屬于中低應(yīng)力區(qū)，應(yīng)力的最大值為8.2～12.2MPa，廠區(qū)巖體為中等透水，在廠區(qū)的下部布置有高程為225～275m的滲流帶，設(shè)計(jì)施工期滲水排放量為371m3/h，

2　地下廠房開挖的整體方案

結(jié)合本工程的實(shí)際情況，為了降低風(fēng)險(xiǎn)按照先帽后衣、先幕后洞、先洞后墻的施工順序進(jìn)行施工。

①先帽后衣。首先加固好頂拱，然后再向下進(jìn)行開挖施工；②先幕后洞。由于主廠房所在位置的下部水位較低，開挖區(qū)和合水具有良好的貫通性，為了可以在干地進(jìn)行施工，降低外水壓力廠房邊墻的影響，在開挖施工前，首先要完成施工期帷幕，降低地下水對施工造成的影響；③先洞后墻。首先挖通和主廠房相連通的洞室，將其應(yīng)力釋放，然后將洞口鎖住，當(dāng)挖到邊墻后，可以降低支護(hù)工作量，提高支護(hù)速度，減小變形。

3　關(guān)鍵位置的施工方法

3.1廠房頂拱的施工技術(shù)

主廠房Ⅰ層頂拱的傾角為15～20°，頂拱巖層產(chǎn)狀非常的平緩，層狀結(jié)構(gòu)面會影響頂拱的穩(wěn)定性，很容易出現(xiàn)塌方或掉塊的情況。其中JC2-2、JC2-3、JC2-4是露在廠房洞中的軟弱夾層。主廠房第一層開挖的總高度為11.3m，總開挖量為76920m3，錨桿總數(shù)量為6334根。分成三個(gè)區(qū)域進(jìn)行開挖：①開挖中導(dǎo)洞；②擴(kuò)挖導(dǎo)洞，并降低底板；③對兩側(cè)進(jìn)行擴(kuò)挖[1]。為了可以對整體變形進(jìn)行控制，降低頂拱圍巖出現(xiàn)塌方或掉塊，需要分成三個(gè)作業(yè)區(qū)劃分頂層，各個(gè)分區(qū)之間不搭接工期，Ⅰ層按照圖1進(jìn)行開挖分區(qū)。

圖1　Ⅰ層開挖分區(qū)圖

頂層開挖施工控制的關(guān)鍵點(diǎn)：①為了保證大跨度廠房圍巖的穩(wěn)定性以及施工的安全性，要合理的選擇施工方案，確定揭頂施工順序；②對于地質(zhì)條件比較差的洞段，使用“弱爆破、短進(jìn)尺、分區(qū)開挖、及時(shí)支護(hù)”的方法進(jìn)行施工，特殊情況時(shí)，可以進(jìn)行超前支護(hù)；③進(jìn)行爆破試驗(yàn)，將廠房頂層開挖爆破參數(shù)確定出來，對單響藥量進(jìn)行控制，將質(zhì)點(diǎn)振動速度保持在規(guī)定范圍中；④遵循“一炮一審”制度，進(jìn)行“個(gè)性化”裝藥，并監(jiān)督整個(gè)施工過程；⑤對質(zhì)點(diǎn)振動速度、頂層開挖爆破影響深度進(jìn)行監(jiān)控，并對施工方案和開挖爆破參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；⑥對于層狀巖層，要緊挨掌子面進(jìn)行對穿錨索，并形成深層支護(hù)。

3.2巖壁梁的施工

廠房巖壁梁層在主廠房第三層，邊墻主要由粗砂巖、粉砂質(zhì)泥巖透鏡體、泥質(zhì)粉砂巖等構(gòu)成，開挖層的高度為9m。巖層的傾斜角為15～20°，巖體的整體性差，很容易出現(xiàn)塌方或掉塊，影響巖壁梁臺的穩(wěn)定性。在開挖巖壁梁時(shí)，主要分成六個(gè)區(qū)進(jìn)行施工，如圖2所示。分區(qū)2～6區(qū)的開挖質(zhì)量對成型質(zhì)量有比較大的影響。在進(jìn)行施工時(shí)，先在一區(qū)中部進(jìn)行拉槽，然后依次對2區(qū)、3區(qū)、4區(qū)、5區(qū)和6區(qū)保護(hù)層進(jìn)行開挖[2]。其中巖臺輔助孔和豎向光爆孔需要在開挖2、3、4區(qū)保護(hù)層之前形成。使用爆刻技術(shù)進(jìn)行巖臺和兩側(cè)保護(hù)層的開挖，在進(jìn)行施工時(shí)，需要控制好以下幾點(diǎn)：①要使用專門的導(dǎo)管進(jìn)行定位，并將鉆孔的精度控制好；②使用“雙層光面爆破”的方式進(jìn)行保護(hù)區(qū)的開挖施工，按照光面爆破原理設(shè)計(jì)輪廓光爆孔以外的緩沖孔，產(chǎn)生雙層光面保護(hù)屏障，從而形成質(zhì)量比較高的設(shè)計(jì)輪廓面；③對光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，裝藥量按照均勻、微量化的要求執(zhí)行。保證開挖壁面質(zhì)量；④使用錯(cuò)孔布置的方法進(jìn)行巖臺斜孔、拐點(diǎn)直孔、巖臺下拐點(diǎn)直孔的布置，保證上拐點(diǎn)和下拐點(diǎn)位置的炸藥可以均勻、分散、微量化的分布（如圖2）。

圖2　主廠房三層開挖施工圖

3.3高邊墻施工技術(shù)

在進(jìn)行高邊墻施工時(shí)，要重點(diǎn)將以下幾點(diǎn)控制好：①臨近洞室和廠房邊墻的交叉段要按照“先洞后墻”的基本原則進(jìn)行施工，不僅可以降低對圍巖造成的破壞，還可以保證洞口成型。在進(jìn)行鄰近洞室交叉段施工時(shí)，要先鎖扣，然后進(jìn)行挖洞，實(shí)現(xiàn)廠房邊墻3m范圍中的環(huán)向預(yù)裂；②利用回歸計(jì)算和爆破試驗(yàn)，將爆破參數(shù)確定出來；③遵循“個(gè)性化”裝藥和“一炮一審”制度；④為了使圍巖承載力得以提升，避免新露出的圍巖出現(xiàn)掉塊、變形等情況，要做好系統(tǒng)支護(hù)工作，盡早形成錨索和錨桿；⑤廠房分層施工的重點(diǎn)是控制“層間轉(zhuǎn)序”，當(dāng)上層支護(hù)和開挖工序均完成后50～100m后，就可以進(jìn)行下層作業(yè)。

3.4帷幕施工技術(shù)

在施工過程中，帷幕施工對主廠房的排水和防滲有比較大的影響，對主廠房的開挖進(jìn)度也有比較大的影響。對廠房開挖的進(jìn)度也有較大的影響，第三層灌漿廊道在施工過程中需要設(shè)置單排帷幕和雙排帷幕，雙排帷幕之間的間隔距離為1.5m，單排帷幕之間的間隔距離為2m，孔的深度為85～100m，帷幕灌漿壓水試驗(yàn)透水率的控制標(biāo)準(zhǔn)為q≤3Lu。

4　監(jiān)測圍巖的穩(wěn)定性

整個(gè)開挖過程中，使用錨桿應(yīng)力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)及收斂檢測、錨索測力計(jì)等度圍巖不同深度下的變形情況進(jìn)行了監(jiān)測。如圖1所示。在開挖拉槽時(shí)，圍巖變形增量處于0～1.52mm間，證明中槽開挖使用的控制措施發(fā)揮了良好的效果，中槽爆破不會對邊墻造成很大的影響。但是在支護(hù)施工和二級保護(hù)層施工時(shí)，圍巖變形量增加。主要是因?yàn)檫厜捅Ｗo(hù)層開挖爆塬之間的距離比較近，無法避免邊墻爆破產(chǎn)生的振動影響。整體來說，邊墻最大變形值為6.4mm，頂拱最大變形值為12.86mm，廠區(qū)圍巖已經(jīng)處于安全、穩(wěn)定的受控狀態(tài)。

5　結(jié)論

綜上所述，在地下廠房施工過程中，要對施工通道進(jìn)行合理的布置，科學(xué)的安排施工成程序，根據(jù)施工通道的布置情況、工程結(jié)構(gòu)要求以及位置要求制定合理的開挖方式，保證廠房施工質(zhì)量可以達(dá)到相關(guān)要求。實(shí)際開挖時(shí)，圍巖的變形和應(yīng)力均在不斷的變化，需要結(jié)合變形監(jiān)測資料和開挖情況對支護(hù)參數(shù)和支護(hù)措施進(jìn)行調(diào)整。

[1]周強(qiáng)，王學(xué)斌，劉學(xué).錦屏一級水電站壩肩高陡邊坡開挖施工技術(shù)[J].人民長江，2009（18）：165～166.

[2]龔元江，田亞芳，陳加杰.苗尾水電站引水道豎井開挖支護(hù)施工方案研究[J].水利建設(shè)與管理，2012（11）：132～134.

[3]楊付貴.錦屏一級水電站左岸抗力體開挖與支護(hù)施工[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2010（07）：84～86.

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1673-0038（2015）44-0267-02

2015-10-4

陳志偉（1974-），男，廣東惠州人，施工技術(shù)員，本科，從事水利施工管理工作。