蔡光哲，于長(zhǎng)征，熊 玲，鐘燦文

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

水電站地下廠房開(kāi)挖及工期安排

蔡光哲，于長(zhǎng)征，熊 玲，鐘燦文

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

荒溝抽水蓄能電站工程地下廠房埋藏深、開(kāi)挖量大、出渣強(qiáng)度高，施工通道的布置直接影響廠房開(kāi)挖施工條件和施工工期。在施工通道布置過(guò)程中充分利用了永久洞室，做到了永臨結(jié)合，盡量減少了施工支洞長(zhǎng)度，加快了地下廠房的施工進(jìn)度，方便了工程施工。

地下廠房開(kāi)挖；施工通道布置；工期安排；荒溝水電站

1 工程概況

荒溝抽水蓄能電站位于黑龍江省牡丹江市海林市三道河子鎮(zhèn)，下水庫(kù)為已建的蓮花水電站水庫(kù)，上水庫(kù)為牡丹江支流三道河子右岸的山間洼地。站址距牡丹江市145 km，距蓮花壩址43 km。電站總裝機(jī)容量為1 200 MW，裝有4臺(tái)可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組。電站建成后在黑龍江省電網(wǎng)擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用。

電站樞紐建筑物主要由上水庫(kù)主壩及副壩、輸水系統(tǒng)和地下廠房等組成。地下廠房系統(tǒng)是一組空間立體交叉的地下洞室群，主要包括：主廠房洞、主變洞、尾閘洞、母線洞、主變搬運(yùn)洞、電纜兼排風(fēng)豎井、交通電纜洞、廠房外圍排水廊道洞等。洞室布置以主副廠房、主變洞、尾閘洞為核心，三大洞室從上游向下游依次平行布置，最大埋深超過(guò)300 m以上。主副廠房為地下工程中的最大洞室，開(kāi)挖尺寸為163.20 m×25.00 m×53.80 m，開(kāi)挖量17.34×104m3。

2 開(kāi)挖施工特點(diǎn)

1）地下廠房系統(tǒng)縱橫交錯(cuò)、布置緊湊，施工工作面多，施工干擾大。

2）地下廠房開(kāi)挖處在工程施工關(guān)鍵線路上，開(kāi)挖工期直接影響工程總進(jìn)度計(jì)劃。

3）地下廠房置于新鮮白崗花崗巖巖層中，巖石堅(jiān)硬完整，強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)面無(wú)明顯不利組合，地質(zhì)條件相對(duì)較好。

4）地下廠房跨度大、邊墻高，開(kāi)挖、支護(hù)量大，出渣強(qiáng)度高。

5）主廠房交叉洞室多，頂部、中部、底部均有永久洞室相接，為分層開(kāi)挖提供有利的交通條件。

3 開(kāi)挖施工通道布置

3.1 施工通道布置原則

根據(jù)地下廠房布置特點(diǎn)，施工環(huán)境及施工條件，確定廠房開(kāi)挖施工通道布置的主要原則如下：

1）廠房施工通道布置應(yīng)滿足不同高程、不同部位施工的特點(diǎn)與需要，盡量為主廠房各層開(kāi)挖提供便捷的施工條件，以保證主廠房關(guān)鍵線路的快速施工。

2）統(tǒng)籌規(guī)劃施工通道的布置，盡量利用永久洞室作為施工通道，以減少臨時(shí)施工支洞的修建。

3）施工通道的布置要綜合考慮各洞室的交叉施工、合理規(guī)避施工干擾，以保證工程施工均衡、有序進(jìn)行。

4）施工支洞斷面尺寸應(yīng)滿足運(yùn)輸、支護(hù)及人行安全的要求，便于施工供風(fēng)、供水、供電、排水、通風(fēng)及照明等各類管線布置。

總之，施工通道布置應(yīng)滿足地下廠房不同高程、不同部位的施工要求，能均衡施工強(qiáng)度，盡量規(guī)避施工干擾，從而加快施工進(jìn)度，同時(shí)也盡量節(jié)省施工臨建投資。

3.2 施工通道布置

根據(jù)地下廠房布置特點(diǎn)和施工通道布置原則，可作為地下廠房開(kāi)挖施工通道的永久洞室主要有通風(fēng)洞、交通洞、尾水支洞、岔管及尾水主洞。通風(fēng)洞由地面進(jìn)入，與廠房左側(cè)排風(fēng)機(jī)室相連，相交點(diǎn)底板高程為170.30 m，可作為廠房上部開(kāi)挖的施工通道；交通洞由地面進(jìn)入，與廠房右側(cè)安裝間相連，相交點(diǎn)底板高程為153.50 m，可作為廠房中部開(kāi)挖的施工通道；尾水支洞由廠房下游側(cè)進(jìn)入，與廠房尾水管層相連，相交點(diǎn)底板高程為127.20 m，可作為廠房底部開(kāi)挖的施工通道；尾水支洞通過(guò)尾水岔管、尾水主洞、6號(hào)、3號(hào)、2號(hào)施工支洞和交通洞與地面相連。

在充分利用水工永久洞室作為施工通道的基礎(chǔ)上，為了滿足廠房下部開(kāi)挖施工需要，增設(shè)了3號(hào)施工支洞，由廠房右側(cè)安裝間底部進(jìn)入，與主廠房相連，相交點(diǎn)底板高程為133.50 m，可作為廠房下部開(kāi)挖的施工通道；3號(hào)施工支洞可通過(guò)2號(hào)施工支洞和交通洞與地面相連。

表1 地下廠房開(kāi)挖施工通道特性表

4 開(kāi)挖方案及工期安排

4.1 開(kāi)挖分層

根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工通道布置及地質(zhì)條件，主廠房共分7層進(jìn)行開(kāi)挖。廠房上部開(kāi)挖底高程設(shè)在巖壁吊車梁底以下2.0m處，分2層開(kāi)挖，層厚各為10 m和8 m；廠房中部開(kāi)挖也分2層，上層開(kāi)挖底高程與安裝間底板開(kāi)挖底高程一致，層厚8.1 m，下層開(kāi)挖底高程與母線層排水管槽開(kāi)挖底高程一致，層厚6.6 m；廠房下部開(kāi)挖底高程與水輪機(jī)層底板開(kāi)挖底高程一致，分2層開(kāi)挖，層厚各為7.4 m和7.5 m；廠房底部開(kāi)挖分1層，層厚6.2 m。

廠房洞室的開(kāi)挖原則是自上而下依次逐層開(kāi)挖，開(kāi)挖一層支護(hù)一層，上一層支護(hù)完成后，再進(jìn)行下一層開(kāi)挖施工?？紤]到與廠房交接的交叉洞口圍巖穩(wěn)定及施工安全，有條件的交叉洞洞口應(yīng)先進(jìn)行開(kāi)挖、鎖口后再進(jìn)行廠房擴(kuò)大開(kāi)挖。

4.2 廠房開(kāi)挖施工方法及工期安排

根據(jù)各層所處位置的構(gòu)造要求，有針對(duì)性地采取不同的開(kāi)挖施工機(jī)械和相應(yīng)的施工方法，并結(jié)合機(jī)械特點(diǎn)和開(kāi)挖循環(huán)時(shí)間，確定各層所需開(kāi)挖工期，主要分述如下：

廠房上部開(kāi)挖分頂拱層和Ⅱ?qū)?。Ⅱ?qū)娱_(kāi)挖高度10 m，采用BOOMER 353E多臂鉆機(jī)水平掘進(jìn)，先進(jìn)行中導(dǎo)洞開(kāi)挖，完成后進(jìn)行兩側(cè)擴(kuò)挖，周邊采用光面爆破開(kāi)挖，出渣采用3 m3裝載機(jī)裝20 t自卸汽車經(jīng)廠房通風(fēng)洞運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)。Ⅱ?qū)犹幵趲r壁吊車梁的位置，開(kāi)挖高度8.0 m，采取中部梯段爆破，兩側(cè)保護(hù)層采取光面爆破開(kāi)挖。巖壁吊車梁在周邊支護(hù)全部完成后再進(jìn)行開(kāi)挖。出渣采用1.6 m3液壓反鏟裝20 t自卸汽車經(jīng)通風(fēng)洞運(yùn)至指定的棄渣場(chǎng)。廠房上部開(kāi)挖時(shí)間約需11個(gè)月。

廠房中部開(kāi)挖分Ⅲ層和Ⅳ層。Ⅲ層開(kāi)挖通道是廠房交通洞，開(kāi)挖方向從安裝間→主機(jī)間→主副廠房。廠房Ⅲ層開(kāi)挖高度8.1 m，分3塊進(jìn)行開(kāi)挖施工，中部采用深孔梯段開(kāi)挖，開(kāi)挖寬度19.0m。兩側(cè)預(yù)留3 m寬保護(hù)層，以減小梯段爆破對(duì)洞室圍巖及巖壁吊車梁混凝土的影響。在中部梯段爆破與保護(hù)層開(kāi)挖的分界線進(jìn)行預(yù)裂爆破，預(yù)裂爆破在巖錨梁巖臺(tái)開(kāi)挖前完成，形成預(yù)裂面。開(kāi)挖設(shè)計(jì)邊線的預(yù)裂采用100B風(fēng)動(dòng)潛孔鉆鉆孔，安裝間底板保護(hù)層開(kāi)挖采用YT-28型手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，其他部位鉆爆方式與Ⅱ?qū)酉嗤?。出渣采?.6 m3液壓反鏟裝20 t自卸汽車經(jīng)廠房交通洞運(yùn)至指定的棄渣場(chǎng)。Ⅳ層開(kāi)挖高度6.6 m，開(kāi)挖道路由廠房交通洞降坡形成開(kāi)挖通道進(jìn)行廠房Ⅳ層開(kāi)挖。廠房Ⅳ層開(kāi)挖完成，進(jìn)行母線洞Ⅱ?qū)佣纯诘逆i口工作，開(kāi)始從廠房向主變洞方向開(kāi)挖母線洞Ⅱ?qū)?。廠房中部開(kāi)挖時(shí)間約需8個(gè)月，其中包括巖壁吊車梁混凝土澆筑工期。

廠房下部開(kāi)挖分Ⅴ層和Ⅵ層。Ⅴ～Ⅵ層開(kāi)挖高度分別為7.4 m和7.5 m，均采用深孔梯段爆破施工，沿設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊線預(yù)裂爆破。采用ROCD 7-11液壓鉆機(jī)鉆孔，進(jìn)行梯段爆破開(kāi)挖，預(yù)裂施工采用100B風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)鉆孔。出渣采用1.6 m3反鏟裝20 t自卸汽車經(jīng)3號(hào)施工支洞運(yùn)至指定的棄渣場(chǎng)。廠房下部開(kāi)挖時(shí)間約需3個(gè)月。

廠房Ⅶ層開(kāi)挖高度6.2 m，由尾水支洞進(jìn)入開(kāi)挖，采用手風(fēng)鉆鉆孔，全斷面毫秒微差爆破，周邊孔光面爆破施工。出渣采用3.0 m3裝載機(jī)裝20 t自卸汽車經(jīng)尾水支洞運(yùn)至指定的棄渣場(chǎng)。廠房Ⅶ層開(kāi)挖時(shí)間約需3個(gè)月。

綜上所述，該工程地下廠房開(kāi)挖工期需25個(gè)月。

5 結(jié)語(yǔ)

荒溝抽水蓄能電站地下廠房系統(tǒng)開(kāi)挖施工通道布置，充分利用了永久洞室，力求做到布局合理、一洞多用，優(yōu)化了施工支洞的布置，加快了施工進(jìn)度。該工程地下廠房開(kāi)挖施工通道布置、施工方法及工期安排，可為其它抽水蓄能電站工程提供參考和借鑒，尤其為寒冷地區(qū)抽水蓄能電站的建設(shè)提供了寶貴的工程實(shí)例。

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2016-07-21