水电站地下厂房开挖和支护方案

水电站地下厂房开挖和支护方案

刘进

中国葛洲坝集团第三工程有限公司陕西延川717208

摘要：水电站厂房开挖和支护技术是一项非常复杂的技术，对水电站工程质量有显著影响。笔者根据实际工作经验探讨了水电站地下厂房开挖和支护技术方案，力求大大提高水电站地下厂房开挖和支护技术水平。

关键词：水电站：地下厂房开挖；支护；方案

水电站是一种常见的水利工程项目，具有多种的开挖形式，其中就包括水电站地下厂房，因为需要在深层的岩层中进行建设，利用围岩的稳定性来确定厂房具有较好的整体性，从而应对修建大坝时地形地貌不符合修建要求的问题，另外，还可以协调输水、发电和大坝安全之间的相互关系，所以广泛应用于我国的水利工程中。但是水电站地下厂房开挖对于地质条件要求很高，若遇到较大的构造带或岩层破碎带，就会大大增加施工的难度，因此本文根据日常工作经验，对水电站开挖中地下厂房开挖与支护的技术方案进行探讨，以供同行参考。

1水电站地下厂房开挖方案

水电站地下厂房开挖深度高达几十米。施工的难度较大，同时具有围岩挖空率高、断面尺寸大等特征，所以必须要提高围岩的稳定性，才能够确保工程顺利完成。通常情况下，地下厂房的开挖一般按照从上到下的顺序进程，实行分层分块开挖并且进行支护。就围岩的应力变化而言，应力历史会与开挖支护的程序存在一定关系。如果开挖或支护不当就会造成整个施工受到影响，同时会导致应力分布和破损区同时发生变化，大大增加了施工过程中的安全隐患。所以，在地下厂房的开挖过程中，一定要注意结合实际情况制定施工方案，选择合理的开挖程序和支护方法[1]。在开始施工前，首先要对地质进行严格探查，同时考虑到施工进度以及施工成本等要求，进一步优化开挖程序和支护施工方案，按照立体多层次、平面多工序的基本原则开展开挖支护作业，加强对各类监测信息的收集和应用，能够不断优化施工方案，达到最佳的施工效果。

1.1施工准备阶段

在地下厂房开挖前，一定要做好施工的相关准备，确保万无一失。要根据相关的监测信息进一步优化施工方案，科学布置施工支洞，更好地提供工作的平行作业平台。另外，施工方还要依据施工的要合同要求以及技术规范，合理选择开挖程序和施工工艺，进一步做好关键点监测与质量控制点信息。开挖主厂房前要做好围岩稳定性处理以及排水系统的施工，设置好各类监测仪器，同时要做好通风井的施工[2]。开挖水电站地下厂房时，如果地质条件为高应力条件，那么岩层中含有大量的弹性能就会突然释放，从而进一步破坏了围岩的卸荷，严重影响了围岩的稳定性，所以必须要考虑到围岩卸荷松弛的问题，及时采取有效的预防措施，避免发生岩爆灾害。岩爆的发生一般是因为围岩的力学平衡被严重破坏，从而释放了大量的能量，远远高于所消耗的能量，所以一定要尽量避免能量变化对围岩产生的影响，合理控制分层的能量变化。

1.2地下厂房开挖方法

地下厂房的开挖一般要遵循一定的规律，通常情况下是从上到下进行分层施工，从而实现逐步成型，控制每一层的厚度在8到10米内，能够达到最佳的施工效果。分层施工时，要注意确保钻孔的精度，合理控制爆破震动，考虑到设备的作业空间以及作业通道等因素对施工的影响。一般情况下，岩壁吊车梁层的厚度需要合理控制为10米左右[3]，同时要注意控制下部界面高度。开挖地下厂房的需要合理选用开挖方法，通常情况下要合理控制开挖的轮廓，常用的开挖方法包括预裂爆破和光面爆破。完成爆破后，再对中间岩体进行清理时，通常选择微差爆破方法。在该阶段的施工过程中，需要注意要对爆破实验得到的数据进行分析，从而确定预留保护层的厚度，随后对预留保护层进行分层清理，通过预裂来控制上层轮廓，下层主要是通过光爆成型。光爆成型的控制力度较好，能够将开挖控制在20cm以下。需要注意的是，保护层开挖是边墙位移量的主要影响因素，所以一定要确定适当的保护层开挖方法。如果使用深孔预裂爆破的方法进行开挖轮廓，那么高度控制要在15cm以下。一般施工时没有特殊要求，就可以使用该方法进行开挖。

2水电站地下厂房支护方案

2.1支护施工原则

在进行支护时一定要遵循相应的设计原则，首先要根据地下厂房的具体地质条件进行支护工艺的选择。主厂房以及尾水调压室、进厂交通洞等主要采用喷锚支护的方法，能够起到永久支护的效果。局部洞室交叉口和隧道主要通过钢筋混凝土衬砌的方法[4]，提供永久支护作用。其次，锚杆支护设计要依据地勘报告中的参数具体进行，要提高2类围岩的稳定性，支护达到一定的强度。第三，利用新奥法原理，开展喷锚支护设计，主要的程序为设计-施工-监测-修正，要加强对支护施工的监测和观察，及时调整支护参数。

2.2支护施工方案

通常情况下，岩体结构中的支护压力会根据岩体的位移变化而变化，两者之间的关系为负相关关系。如果位移量相同，那么支护后隧道围岩需要的支护压力要比之前的压力小，同时支护前后的压力差会根据位移变化而变化。在2类和3.类围岩中，要注意合理选择支护工艺。通常情况下浅孔锚干支护与开挖面的距离要达到3倍洞径长度以内。当完成复喷混凝土后，应该进深孔锚干，然后对预应力锚索进行设置。一般情况下，厂房的直立边墙高度不宜过高，通常控制在50-80米内，能够提高厂房的稳定性，这也要采取相应的加固措施。例如，利用预应力锚杆、喷涂混凝土等，另外为了进一步提高围岩的稳定性，还要使用预定力锚索进行加固。在支护施工过程中，需要注意支护所使用的施工时间较长，具有相比开挖施工更长的施工周期，所以整个地下厂房的施工进度受到支护施工的影响较大。因此，为了进一步提高施工的进度，在支护施工过程中可以适当使用高频冲击回转钻进工艺，能够有效提供施工效率，从而减少施工周期。除此之外，为了进一步节约施工时间，可以提前完成作业，通过开辟出作业空间的方法来完成，当完成主厂房开挖后，就能够在作业空间内着手开展穿索等工艺[5]。施工过程中尽管围岩已经得到加固，但是当开挖下部结构时，围岩仍然会发生位移，所以一定要加强对上部加固围岩的控制，提高其稳定性，否则上部围岩稳定性降低，就会影响摸索的锚固赋存力，严重情况下会导致应力超标，大大增加了安全隐患，因此一定要对预应力的增量进行有效控制，提高施工的安全性。除了做好系统支护之外，另外对于一些特殊部位，也要进一步加强守护，特别是洞室的交叉部位，一定要合理增加锁口锚杆。除此之外，还要通过钢筋混凝土进行锁口衬砌。另外，为了提高母线洞的运行状况，要利用全断面钢筋混凝土进行衬砌。断层部位除了使用系统锚杆加上之外，另外还要设置加强锚杆。

3结束语

随着科学技术的不断进步，我国水电工程水平也在逐年提高，发挥了重要的作用，促进了农业工业的发展进步。电站地下厂房开挖支护技术是水电站的重要技术内容，当前该技术的应用更加成熟。但是在施工过程中，施工单位还是要根据实际工程建设情况，通过分析各类监测信息，优化施工方案，合理选择地下厂房开挖方案和支护工艺，进一步提高水电站地下厂房开挖和支护水施工水平，从而提高我国水电站工程质量。

参考文献：

[1]徐彬，李宁.水电站地下厂房岩锚吊车梁稳定性分析剖析[J].水力发电学报，2017.2（03）：47-50.

[2]杨强，杨晓君，周维垣.水布垭枢纽地下厂房围岩稳定及锚固分析[J].水力发电学报，2016.4（17）：11-15.

[3]郭心锐，张亦昭，王洪岩.张河湾抽水蓄能电站地下厂房系统开挖监测分析[J].水力发电，2016.8（09）：40-42.

[4]贾惠艳，高红江，罗涛.桐柏抽水蓄能电站地下厂房岩锚梁岩台开挖工艺[J].辽宁工程技术大学学报，2016.4（13）：549-551.

[5]赵志刚，谭云亮，王斐峰.钢纤维混凝土试验研究与疲劳破坏模拟[J].筑路机械与施工机械化，2016.2（07）：40-42.