瀑布沟水电站地下厂房开挖施工质量控制

彭志海

中国水利水电第七工程局有限公司三分局四川成都郫县

611730

摘要：文章针对瀑布沟水电站地下厂房开挖工程实践，提出了相应的对策和建议。关键词:高边坡瀑布沟水电站洞室

1工程概况

瀑布沟水电站地下厂房系统包括进水口、压力管道、主厂房、主变室、尾水闸门室、尾水隧洞及开关站等建筑物。主副厂房、主变室、尾水闸门室平行布置。主副厂房与主变室之间岩柱厚43．9m，主变室与尾水闸门室之间岩柱厚32．7m。主副厂房尺寸为294．10mx30．7mx70．175m(长×宽x高)，主厂房岩锚梁以上开挖跨度30．7m，以下开挖跨度26．8m。

2施工条件

2．1工程地质条件

地下厂房系统布置区山体雄厚．地形完整，厂房垂直埋深和水平埋深均大于200m。地下厂房围岩地层岩性为单一的澄江期中粗粒花岗岩(22)，岩石单轴抗压强度80～200MPa，大部分岩体干燥。在花岗岩岩体中随机分布有规模不等的辉绿岩脉断层、破碎带和岩脉系列，构造破坏轻微，完整性较好，微风化～新鲜岩体呈块状结构．厂区内无大的断裂切割．地质构造总体产状以NW走向的中陡倾角为主，多与地下厂房轴线方向呈大角度相交。一般规模短小。破碎带宽度约为0．1～0．6m。局部受地质构造控制和影响．形成弱风化岩体，风化作用主要沿结构面进行，呈典型的裂隙式风化特征，围岩以Ⅱ、Ⅲ类为主。岩体地应力值相对较高，最大主应力σ1=21．1～27．3MPa，方向为N45。E～N84。E，倾角一般小于20。。受软弱结构面不利组合影响，局部有楔形块体失稳．局部岩体完整地段由于地应力较高易发生岩爆，对围岩稳定不利。

2．2施工通道布置

地下厂房开挖通过合理布置施工通道加快了施工进度。

地下厂房系统共布置了14条施工支洞(见图1)，其中2、3号支洞分别由1、2层排水廊道扩挖形成，厂房上支洞由厂房、主变室进风道扩挖形成；1号(延9、10号)支洞为地下厂房系统的主要施工通道，分别与3、5、8号支洞形成厂房系统4条循环通道，共同承担厂房系统、大部分引水系统、尾水系统的开挖及混凝土浇筑施工；2、3、4、5、8号支洞与1、9、10号支洞(包括10—1、10—2、10—3号)形成主厂房、主变室、尾闸室及尾水连接管洞施工通道循环系统，承担其开挖及混凝土浇筑；13、14号支洞分别承担3层排水廊道、厂房右端集水井开挖及混凝土浇筑；1、12号支洞承担引水系统上／下平段、斜井施工，并通过12号支洞将引水隧洞开挖与进水塔混凝土浇筑分开，减少两道工序及1号上坝公路与引水系统施工的相互干扰；受尾水出口边坡不良地质条件、地方交通干扰的影响，尾水隧洞不能通过工期滞后的尾水出口边坡与外界贯通．因此增设了11、15号施工支洞作为尾水隧洞Ⅱ、Ⅲ层的开挖通道。同时，厂房上支洞，进厂交通洞，10、11、12号支洞，作为地下厂房系统对外的5个通道口和施工通风通道。实际施工中，2、6、7号施工支洞被取消。

3关键施工技术

3．1厂房顶拱施工

厂房顶拱开挖采用中导洞超前、两侧扩挖跟进的施工方式。中导洞开挖高度9．375m，宽度14．7m：两侧扩挖高度9．41m，单侧宽度8．0m。中导洞先挖下导洞(8．0m~7．0m)，后扩挖中导洞剩余部分。厂房顶拱层采用凿岩台车及部分气腿钻钻孔，周边光面爆破，1．0m反铲进行安全处理。开挖严格遵循“新奥法”施工，采取控制爆破技术，以确保施工安全及洞室稳定。厂房顶拱层开挖质量优良率达95％，开挖半孔率达到90％以上，炮孔痕迹保存率达98％以上。

3．2岩锚梁施工

岩壁吊车梁位于主副厂房第Ⅲ层，开挖层高7．7m。针对瀑布沟水电站特大型地下厂房地应力高、岩体地质构造节理发育、岩性变化大以及岩壁梁部位开挖质量要求高的特点，确定Ⅲ层的开挖程序为：先中部拉16．8m宽的槽．随后在上下游两侧各留5～6．95m(厚)的岩壁保护层扩挖跟进，岩台#l-／0J5m厚的保护层分两层开挖。分层高度分别为3．5m和4．2m，最后开挖岩台上部的保护层。中部拉槽采用D7液压钻钻孔，周边光面爆破；岩壁保护层扩挖采用气腿钻钻孔，周边光面爆破。开挖炮孔痕迹保存率100％。岩壁平均超挖8．7cm。经测试，开挖爆破前声波速度主要为4000～6000m/s，爆破后无明显变化．爆破和围岩卸荷影响深度为0．2～0．8m。

3．3洞室群高边墙施工

地下厂房系统三大洞室(厂房、主变室、尾闸室)顶拱开挖完成后均是大体积、高边墙施工，在确保围岩稳定、洞室安全、工程施工质量的前提下，加快施工进度是高边墙施工控制的重点。因此，充分利用三大洞室在不同高程与其相贯通的附属隧洞，实施“平面多工序、立面多层次”的立体施工方案。开挖施工中同时开创多个工作面向洞室掘进，增加开挖施工辅助工作面和出渣通道．减少每层开挖与支护的干扰，使开挖与支护平行、交叉作业，为喷锚支护、预应力锚索施工赢得了时间和空间。各洞室与交岔口部位支护的及时完成，减少了围岩松动卸荷和开挖爆破振动对洞室围岩的影响．确保了洞室群开挖期间的整体稳定，使地下厂房6号机开挖比计划工期提前46d完成

3．4三大洞室原型观测

瀑布沟水电站厂房发电机层以上共设计布置10个监测断面，其中多点位移计77支，锚索测力计28支，锚杆应力计96支，钢筋计47支，测缝计18支，错位计2支：主变室共设计布置7个监测断面，其中多点位移计34支，锚索测力计3支，锚杆应力计34支：尾闸室共设计布置4个监测断面，其中多点位移计38支，锚索测力计l4支，锚杆应力计32支。

从多点位移计监测数据分析看，三大洞室边墙变形大于顶拱变形，但边墙变形总量未超过其他类似工程的变形范围，岩体整体是稳定的。其中厂房上游边墙最大变形发生在厂(横)0+016．00监测断面岩锚梁位置的M11测点。孔口变形累积值为59．75mm，距孔口l7．5m处的累积值为6．73mm，且与锚索测力计、锚杆应力计测值相互校正，属于浅层变形；下游边墙最大变形发生在厂(横)0+100．00的M474测点．孔口变形累积值为84．961mm，距孔口17．5m处的累积值为38．549mm，该多点位移计最深测点与主变室上游边墙的距离为4．4m．因此，监测值由主厂房下游边墙与主变室上游边墙变形共同引起。主变室最大变形发生在厂(横)0+016．00监测断面上游拱肩的M31测点。孔口变形累积值为45．39mm，距孔口24．5m处的累积值为一2．02mm，且与锚杆应力计测值相互校正，进一步证明厂房与主变室之间岩柱间的监测值是由主厂房下游边墙与主变室上游边墙变形共同引起的。尾闸室最大变形发生在厂(横)0+049．60监测断面上游边墙的M12测点，孔口变形累积值为61．54mm，距孔口17．5m处的累积值为2．271mm．属于浅层变形，当Ⅳ层开挖完成后，监测数据趋于收敛。

4结语

瀑布沟水电站地下厂房洞室群围岩绝大多数属于Ⅱ、Ⅲ类岩体，岩体自稳能力较强，但局部弱风化岩体及受特定结构面组合的不稳定或潜在不稳定块状岩体的自稳能力相对较弱，通过设计地质工程师及时进行地质预报及编录分析，加深对地质特性的认识，开挖施工有效地应对了不良地质条件

瀑布沟水电站地下厂房开挖施工质量控制

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彭志海

中国水利水电第七工程局有限公司三分局城市建设理论研究（电子版）ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu2011(21)

引用本文格式：彭志海 瀑布沟水电站地下厂房开挖施工质量控制[期刊论文]-城市建设理论研究（电子版） 2011(21)