甘孝清，譚 勇，李端有

（長(zhǎng)江科學(xué)院a.工程安全與災(zāi)害防治研究所；b.水利部水工程安全與病害防治工程技術(shù)研究中心；c.國(guó)家大壩安全工程技術(shù)研究中心，武漢 430010）

白蓮河抽水蓄能電站地下廠房圍巖穩(wěn)定性研究

甘孝清a，b，c，譚 勇a，b，c，李端有a，b，c

（長(zhǎng)江科學(xué)院a.工程安全與災(zāi)害防治研究所；b.水利部水工程安全與病害防治工程技術(shù)研究中心；c.國(guó)家大壩安全工程技術(shù)研究中心，武漢 430010）

安全監(jiān)測(cè)是保障大型地下廠房施工期和運(yùn)行期圍巖穩(wěn)定的重要技術(shù)手段，亦可用于反饋設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工。利用施工期和運(yùn)行期安全監(jiān)測(cè)成果，分析研究了白蓮河抽水蓄能電站地下廠房圍巖變形、支護(hù)錨桿應(yīng)力、錨索錨固力、格構(gòu)梁鋼筋應(yīng)力等的變化過(guò)程和相互影響規(guī)律，并對(duì)地下廠房圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：電站地下廠房圍巖最大表面變形15.79 mm，最大錨桿應(yīng)力150.5 MPa，最大鋼筋拉應(yīng)力63.76 MPa，最大鋼筋壓應(yīng)力75.56 MPa，且各項(xiàng)測(cè)值已趨于穩(wěn)定，圍巖在經(jīng)歷施工期快速變形和蠕動(dòng)變形后已經(jīng)趨于穩(wěn)定。

地下廠房；圍巖；變形；穩(wěn)定；白蓮河抽水蓄能電站

1 工程概況

1.1 地下廠房簡(jiǎn)介

湖北白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡市羅田縣白蓮河鄉(xiāng)境內(nèi)的白蓮河水庫(kù)右壩頭上游側(cè)山體內(nèi)，采用尾部式布置。地下廠房?jī)?nèi)布置4臺(tái)單機(jī)容量為300 MW可逆混流式水泵水輪電動(dòng)發(fā)電機(jī)組，開(kāi)挖尺寸為146.40 m×21.85 m×50.883 m（長(zhǎng)×寬×高）。地下廠房與上游球閥室和下游主變洞、尾水閘門(mén)室4大洞室平行排列，四者之間巖體厚度分別為30，32，15.6 m。地下廠房?jī)?nèi)設(shè)1臺(tái)額定起重量為2×3 000 kN的雙小車(chē)橋式起重機(jī)，為減小地下廠房開(kāi)挖跨度，有利于廠房后期施工，橋機(jī)支承結(jié)構(gòu)采用巖壁吊車(chē)梁形式［1］。

1.2 地質(zhì)條件

地下廠房上部自然地面高程為250.00～307.00 m，頂拱鉛直埋深132.00～212.00 m。地下廠房圍巖主要為新鮮灰白色中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖，少量因鉀化蝕變成為肉紅色花崗巖。除F8斷層破碎及影響帶為Ⅳ類圍巖外，地下廠房大部分洞段圍巖完整，為Ⅱ類圍巖，約占整個(gè)洞段的70%。頂拱部位F8斷層產(chǎn)狀：350°～30°／SW（NW）∠40°～50°，破碎帶水平寬度約7 m（真厚度約5 m），上盤(pán)基本無(wú)影響帶，下盤(pán)影響帶水平寬度約10～15 m。

1.3 地下廠房開(kāi)挖與支護(hù)

地下廠房開(kāi)挖施工分Ⅷ層進(jìn)行，見(jiàn)圖1。頂拱層開(kāi)挖先掘進(jìn)中導(dǎo)洞，然后兩側(cè)擴(kuò)挖，保護(hù)層光面爆破；II、III層開(kāi)挖采用中間抽槽、梯段爆破，兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層；Ⅳ—Ⅷ層先中部抽槽梯段爆破，后兩側(cè)保護(hù)層擴(kuò)挖、光爆成型。

地下廠房支護(hù)采用系統(tǒng)砂漿錨桿與噴射混凝土相結(jié)合的方法。F8斷層范圍開(kāi)挖前對(duì)斷層破碎帶及影響帶進(jìn)行固結(jié)灌漿，頂拱部位沿洞軸線方向按間距0.8 m布置鋼筋格構(gòu)梁。鋼筋格構(gòu)梁與系統(tǒng)錨桿可靠連接，頂拱噴250～300 mm厚CF25鋼纖維混凝土。此外，為加強(qiáng)F8斷層部位支護(hù)，在圍巖上、下游側(cè)墻布置1 500 kN端頭錨固預(yù)應(yīng)力錨索［2］。

圖1 地下廠房分層開(kāi)挖示意圖Fig.1 Schematic diagram of the layered excavation of underground powerhouse

2 圍巖監(jiān)測(cè)布置

2.1 變形監(jiān)測(cè)

地下廠房共布置4個(gè)圍巖變形監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面內(nèi)設(shè)9個(gè)收斂變形測(cè)點(diǎn)對(duì)圍巖表面變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，設(shè)7～8套4點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì)對(duì)圍巖內(nèi)部變錨桿應(yīng)力隨之增加，變形趨于穩(wěn)定時(shí)，錨桿應(yīng)力亦趨于穩(wěn)定；當(dāng)圍巖變形增加時(shí)，格構(gòu)梁鋼筋應(yīng)力增加，變形趨于穩(wěn)定時(shí)，鋼筋應(yīng)力亦趨于穩(wěn)定。

由各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的最大值及變化趨勢(shì)，可判斷出地下廠房圍巖已趨于穩(wěn)定，處于安全工作狀態(tài)。

4 反饋設(shè)計(jì)與指導(dǎo)施工

安全監(jiān)測(cè)成果除可對(duì)地下廠房圍巖穩(wěn)定進(jìn)行評(píng)價(jià)外，還可以用于反饋設(shè)計(jì)和指導(dǎo)施工。白蓮河抽水蓄能電站地下廠房Ⅴ—Ⅶ層開(kāi)挖施工期間，球閥室與主廠房之間的高邊墻圍巖曾出現(xiàn)變形量增大、變形速率加快、錨桿應(yīng)力增幅較快和錨索荷載增加的情況。將監(jiān)測(cè)成果及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位，經(jīng)專題研究后，決定采取暫停開(kāi)挖，完成支護(hù)后再開(kāi)挖的施工措施，同時(shí)增加支護(hù)錨桿的數(shù)量和長(zhǎng)度，提出支護(hù)與開(kāi)挖掌子面最大距離不能超過(guò)10 m的要求，并建立準(zhǔn)爆制度，在監(jiān)理單位確認(rèn)初期支護(hù)按要求完成后，才允許下一步開(kāi)挖爆破。通過(guò)采取上述各項(xiàng)措施，圍巖變形和錨桿應(yīng)力增幅過(guò)快的趨勢(shì)得到緩解，最終安全、順利、按期地完成了地下廠房的開(kāi)挖與支護(hù)施工。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)白蓮河抽水蓄能電站地下廠房圍巖變形、錨桿應(yīng)力、錨索錨固力和格構(gòu)梁鋼筋應(yīng)力的監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析研究［3－4］，得出如下結(jié)論：

（1）地下廠房開(kāi)挖期間圍巖變形符合地下洞室圍巖變形一般規(guī)律，開(kāi)挖完成且電站進(jìn)入試運(yùn)行期后圍巖變形趨于穩(wěn)定。

（2）圍巖變形對(duì)錨桿應(yīng)力和格構(gòu)梁鋼筋應(yīng)力產(chǎn)生一定的影響，變形增加時(shí)，錨桿應(yīng)力與鋼筋應(yīng)力隨之增加，當(dāng)變形趨于穩(wěn)定后，二者亦趨于穩(wěn)定。

（3）變形、錨桿應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力及錨索錨固力等各項(xiàng)測(cè)值已趨于穩(wěn)定，表明地下廠房圍巖在經(jīng)歷施工期快速變形和蠕動(dòng)變形后已經(jīng)趨于穩(wěn)定。

［1］ 李小進(jìn).白蓮河抽水蓄能電站輸水發(fā)電系統(tǒng)布置［J］.中南水力發(fā)電，2005，（4）：21－24.（LIXiao-jin.Water Conveyance and Power Generation System of Bailianhe Pumped Storage Station［J］.Zhongnan Shuili Fadian，2005，（4）：21－24.（in Chinese））

［2］ 陳 彬，安 萍，劉忠明.白蓮河抽水蓄能電站地下廠房開(kāi)挖技術(shù)［J］.水電與新能源，2010，（1）：64－67.（CHEN Bin，AN Ping，LIU Zhong-ming.Excavating Processes of Bailianhe Pumped Storage Underground Powerhouse［J］.Hydropower and New Energy，2010，（1）：64－67.（in Chinese））

［3］ DL／T5209—2005，混凝土壩安全監(jiān)測(cè)資料整編規(guī)程［S］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.（DL／T5209—2005，Regulations of Data Compilation for Concrete Dam Safety Monitoring［S］.Beijing：China Water Power Press，2005.（in Chinese））

［4］ SL169—96，土石壩安全監(jiān)測(cè)資料整編規(guī)程［S］.北京：中國(guó)水利水電出版社，1996.（SL169—96，Regulations of Data Compilation for Earth-Rock Fill Dam Safety Monitoring［S］.Beijing：China Water Power Press，1996.（in Chinese） ）

（編輯：陳 敏）

Stability of Surrounding Rockmass in the Underground Powerhouse of Bailianhe Pum ped Storage Station

GAN Xiao-qing，TAN Yong，LIDuan-you
（Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

Safetymonitoring is an important technical approach of safeguarding the stability of surrounding rockmass in large underground powerhouse during construction and operation，and can also be adopted in feedback design and construction guidance.Based on safetymonitoring data of Bailianhe underground powerhouse during construction and operation，the authors analyzed the variation and the regularity ofmutual impact of rock deformation，anchor bar stress，anchor force，steel-bar stress in the surrounding rockmass and evaluated its stability.Results showed that themaximum surface deformation of the underground powerhouse reached 15.79mm，themaximum anchor bar stress150.5MPa，themaximum steel-bar tensile stress63.76MPa and themaximum steel-bar compressive stress 75.56 MPa.All of them were stabilized.It’s concluded that the surrounding rockmass has tended to be stable in the subsequence of rapid deformation and creep deformation caused by construction.

underground powerhouse；surrounding rockmass；deformation；stability；Bailianhe pumped storage power station

TU457

A

1001－5485（2012）09－0107－04

10.3969／j.issn.1001－5485.2012.09.025

2012－07－01

甘孝清（1972－），男，湖北潛江人，高級(jí)工程師，從事水工建筑物安全監(jiān)測(cè)與安全管理技術(shù)研究工作，（電話）027－82829879（電子信箱）gxqxf＠sina.com。