孫 勝 利

(中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

金寨抽水蓄能電站地下廠房頂拱開(kāi)挖支護(hù)施工

孫 勝 利

(中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

基于金寨抽水蓄能電站地下廠房的圍巖情況，介紹了地下廠房頂拱的開(kāi)挖支護(hù)施工要點(diǎn)，論述了頂拱的開(kāi)挖方式和錨桿注漿工藝，并對(duì)其檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)類似工程有一定的參考價(jià)值。

開(kāi)挖，支護(hù)，施工

1 概述

金寨抽水蓄能電站由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房等建筑物組成。地下廠房系統(tǒng)采用尾部開(kāi)發(fā)方式，洞室群分布高程370 m～425 m，埋深223 m～274 m，洞軸線方位為N4°E。主廠房、安裝場(chǎng)開(kāi)挖尺寸(156.3×26.5×56.5)m(長(zhǎng)×寬×高)，副廠房開(kāi)挖尺寸(20.0×25.0×57.3)m，全長(zhǎng)176.3 m，屬大型地下洞室。地下廠房頂拱圍巖為大別山群英山溝組微新二長(zhǎng)片麻巖、混合片麻巖，巖體完整性差～較完整，局部較破碎，單軸飽和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)值為83.1 MPa～134 MPa。地應(yīng)力實(shí)測(cè)最大主應(yīng)力值為5.19 MPa～9.59 MPa，最小主應(yīng)力值為4.74 MPa～7.84 MPa。圍巖類別以Ⅱ類～Ⅲ類為主，局部斷層破碎帶為Ⅳ類，圍巖整體穩(wěn)定。根據(jù)頂拱編錄資料，共有6條斷層通過(guò)廠房，其中F318，F(xiàn)317,F319等斷層與前期勘探資料對(duì)應(yīng)。節(jié)理主要有四組，間距0.50 m～0.80 m。地下水類型為基巖裂隙水，地下水不豐富，圍巖多潮濕，僅局部沿裂隙面有滲滴水現(xiàn)象。頂拱開(kāi)挖支護(hù)施工時(shí)段為2017年2月16日～2017年8月24日。

2 開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)

主廠房、安裝場(chǎng)頂拱采用三心拱，大拱半徑17.533 m，小拱半徑3 m，對(duì)稱布置，跨度26.5 m；副廠房頂拱采用圓拱，半徑17.533 m，跨度25 m。

根據(jù)圍巖情況，結(jié)合工程類比，巖壁開(kāi)挖面支護(hù)采用砂漿錨桿結(jié)合噴鋼纖維混凝土及掛網(wǎng)噴混凝土，同時(shí)F318斷層(寬度0.15 m)采用L=9 m砂漿錨桿支護(hù)。頂拱開(kāi)挖支護(hù)見(jiàn)圖1，F(xiàn)318斷層加強(qiáng)支護(hù)見(jiàn)圖2。

3 開(kāi)挖施工

按照中導(dǎo)洞、下游側(cè)擴(kuò)挖段、上游側(cè)擴(kuò)挖段三個(gè)區(qū)段進(jìn)行開(kāi)挖，中導(dǎo)洞開(kāi)挖斷面為8.0 m×9.5 m(寬×高)。具體施工順序?yàn)椋褐袑?dǎo)洞開(kāi)挖支護(hù)(超前下游擴(kuò)挖段50 m并持續(xù)推進(jìn))，下游側(cè)擴(kuò)挖段開(kāi)挖支護(hù)(滯后中導(dǎo)洞30 m并持續(xù)跟進(jìn))，上游側(cè)擴(kuò)挖段開(kāi)挖支護(hù)(滯后下游擴(kuò)挖段30 m并持續(xù)跟進(jìn))，最終形成中導(dǎo)洞領(lǐng)先、兩側(cè)擴(kuò)挖跟進(jìn)的開(kāi)挖程序。

開(kāi)挖采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔，主爆孔楔形掏槽、周邊光面爆破，利用自制鉆爆臺(tái)架人工裝藥，非電毫秒微差延時(shí)網(wǎng)絡(luò)起爆，爆破后及時(shí)采用液壓反鏟配合人工進(jìn)行巖面清撬及局部安全處理。出渣采用3 m3側(cè)卸裝載機(jī)裝渣，20 t自卸車運(yùn)至下庫(kù)庫(kù)內(nèi)中轉(zhuǎn)料場(chǎng)。

兩側(cè)擴(kuò)挖施工時(shí)，開(kāi)槽長(zhǎng)度20 m，炮孔垂直于中導(dǎo)洞軸線，孔底深度以距離設(shè)計(jì)開(kāi)挖線1 m控制。開(kāi)槽結(jié)束后，剩余1 m采用手風(fēng)鉆進(jìn)行修邊鉆爆開(kāi)挖(光面爆破)，達(dá)到設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊線后，開(kāi)始進(jìn)行擴(kuò)挖正常進(jìn)尺。

4 支護(hù)施工

砂漿錨桿采用“先插桿、后注漿”的工藝。錨桿設(shè)置對(duì)中裝置(焊接鋼筋，保證桿體水泥砂漿保護(hù)層厚度不小于20 mm)、Φ16 mm PVC排氣管及Φ20 mm PVC注漿管，采用木楔固定，最后采用錨固劑藥卷封孔，封孔長(zhǎng)度不小于200 mm。

頂拱及吊頂牛腿上部噴CF30鋼纖維混凝土，厚15 cm，其表層噴2 cm厚M20砂漿保護(hù)層。鋼纖維抗拉強(qiáng)度不低于1 000 MPa，直徑0.5 mm，長(zhǎng)度30 mm，摻量為55 kg/m3，骨料最大粒徑不大于10 mm。鋼纖維混凝土分兩期施工，一期緊跟掌子面施工，厚度5 cm～8 cm，二期待頂拱開(kāi)挖全部完成后施工。采用阿力瓦濕噴機(jī)配機(jī)械手施工，TK-600型混凝土噴射機(jī)輔助施工。

5 安全監(jiān)測(cè)

頂拱共安裝埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器30套。其中，四點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì)9套、五點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì)1套、兩點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì)9套、三點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì)2套、收斂測(cè)點(diǎn)9個(gè)。各斷面多點(diǎn)位移計(jì)最大變形為1.90 mm，錨桿應(yīng)力計(jì)除Rcf-0+000-1-1(應(yīng)力為92.65 MPa)、Rzb-0+062-1-2(應(yīng)力為59.07 MPa)應(yīng)力較大外，其余部位應(yīng)力較小。

6 物探檢測(cè)

頂拱錨桿設(shè)計(jì)總數(shù)2 448根，實(shí)際已檢測(cè)完成2 018根錨桿，錨桿質(zhì)量等級(jí)分布為：Ⅰ級(jí)錨桿1 128根，占55.91%；Ⅱ級(jí)錨桿880根，占43.61%；Ⅲ級(jí)錨桿8根，占0.39%；Ⅳ級(jí)錨桿2根，占0.09%。Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)錨桿要求補(bǔ)打，復(fù)檢結(jié)果均合格。

洞室圍巖松弛深度為0.2 m～1.0 m。

爆破震動(dòng)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求，未超標(biāo)。

7 結(jié)語(yǔ)

金寨抽水蓄能電站地下廠房頂拱地質(zhì)條件較好，目前已進(jìn)入第Ⅱ?qū)拥拈_(kāi)挖，主要結(jié)論有：1)績(jī)溪、永泰、周寧、清遠(yuǎn)[1]、響洪甸[2]抽水蓄能電站、棉花灘水電站[3]、太平驛水電站[4]、向家壩水電站[5]、小灣水電站[6]、小浪底水電站[7]地下廠房頂拱開(kāi)挖采用中導(dǎo)洞優(yōu)先開(kāi)挖、兩側(cè)擴(kuò)挖的方式，溧陽(yáng)[8]、十三陵[9]抽水蓄能電站、龍灘水電站[10]地下廠房頂拱開(kāi)挖采用兩側(cè)優(yōu)先開(kāi)挖、中間預(yù)留巖柱的方式。開(kāi)挖方式主要取決于前期施工支洞或洞室群布置。2)上傾錨桿的施工工藝，白蓮河[11]、廣州[12]抽水蓄能電站地下廠房采用“先插桿、后注漿”工藝，大朝山水電站[13]、魯?shù)乩娬綶14]、向家壩水電站[5]地下廠房、水布埡水電站導(dǎo)流洞[15]采用“先注漿、后插桿”工藝，三峽工程[16]右岸地下廠房、太平驛水電站、響洪甸抽水蓄能電站[2]地下廠房分別采用“先插桿、后注漿”和“先注漿、后插桿”兩種工藝。兩種工藝，不同單位的試驗(yàn)結(jié)果，或均可采用，或否定其中一種。3)錨桿的對(duì)中裝置，保證了桿體水泥砂漿保護(hù)層厚度不小于20 mm的要求。4)頂拱圍巖松弛深度為0.2 m～1.0 m，系統(tǒng)錨桿6 m和9 m間隔布置，筆者認(rèn)為需根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整支護(hù)，做到既經(jīng)濟(jì)又安全，這應(yīng)該成為地下洞室支護(hù)的理念為宜。5)頂拱存在局部的滴水，部分經(jīng)過(guò)堵漏王處理后效果較好，但長(zhǎng)期效果如何有待進(jìn)一步觀察。目前地下洞室系統(tǒng)排水孔的設(shè)置有待進(jìn)一步優(yōu)化，多數(shù)排水孔無(wú)水。筆者認(rèn)為排水孔應(yīng)有針對(duì)性的設(shè)置，圍巖較好部位是否設(shè)置排水孔值得商榷。6)開(kāi)挖、支護(hù)和排水的設(shè)計(jì)與施工，與地質(zhì)條件極其緊密，應(yīng)高度重視開(kāi)挖的實(shí)際情況。

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ExcavationandsupportconstructionofundergroundpowerhousecrownarchinJinzhaipumpedstoragepowerstation

SunShengli

(PowerChinaHuadongEngineeringCorporationLimited,Hangzhou311122,China)

The surrounding rock condition of underground powerhouse based on Jinzhai pumped storage power station, introduces the excavation and support construction of underground powerhouse crown arch, discusses the excavation method of crown arch and anchor grouting technique, and summarized its detection results, which has certain reference value for similar projects.

excavation, support, construction

1009-6825(2017)30-0078-02

2017-08-30

孫勝利(1982- )，男，碩士，工程師

TU941

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