段 濤，段 杭，任大春，胡旭陽，游家興

(1.中國電建集團(tuán)國際工程有限公司，北京 100036； 2.中國三峽建工(集團(tuán))有限公司 白鶴灘工程建設(shè)部，四川 寧南 615421)

1 研究背景

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的峽谷中，是金沙江下游4個梯級電站中的第二級，電站總裝機(jī)容量16 000 MW，左右岸各布置8臺1 000 MW立式水輪發(fā)電機(jī)，計劃于2021年發(fā)電。電站樞紐由攔河壩、泄洪消能設(shè)施、引水發(fā)電系統(tǒng)等主要建筑物組成。攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程834 m，最大壩高289 m。引水發(fā)電系統(tǒng)左右岸基本對稱布置，由進(jìn)水壓力管道、主副廠房、主變室、尾水管檢修閘門室及尾水調(diào)壓室、尾水隧洞等組成。其中左右岸主副廠房尺寸為長438 m×寬34 m(巖梁以下寬為31 m)×高88.7 m，水平埋深600～1 000 m，垂直埋深260～330 m。

白鶴灘洞室群規(guī)模巨大，地質(zhì)條件復(fù)雜，廠區(qū)地應(yīng)力高，開挖期間面臨著高地應(yīng)力下脆性玄武巖破裂、層間層內(nèi)錯動帶變形和柱狀節(jié)理玄武巖松弛等影響地下廠房圍巖穩(wěn)定的巖石力學(xué)問題[1]。高地應(yīng)力下脆性巖體破裂問題在我國西南地區(qū)水電站地下廠房中較為突出，錦屏I 級水電站地下廠房施工期圍巖變形開裂特征與地應(yīng)力狀態(tài)、巖體結(jié)構(gòu)、圍巖的力學(xué)性質(zhì)及施工開挖和洞室密集程度、開挖尺寸等密切相關(guān)[2]。江權(quán)等[3]、劉國鋒等[4]通過對白鶴灘地下廠房第Ⅰ層開挖期間現(xiàn)場所收集的圍巖破壞信息和連續(xù)觀測的巖體鉆孔攝像進(jìn)行分析，歸納了圍巖片幫破壞的分布規(guī)律和發(fā)展趨勢，圍巖表面的破壞與內(nèi)部的時效開裂具有協(xié)調(diào)性、時效性，揭示了圍巖開裂與應(yīng)力集中、變形的辯證關(guān)系。李帥軍等[5]對白鶴灘水電站主廠房第I 層開挖期圍巖變形分布規(guī)律與廠區(qū)地應(yīng)力的關(guān)系、不同巖體變形量和速率與開挖的關(guān)系進(jìn)行了分析。柯傳芳等[6]通過聲波測試分析認(rèn)為白鶴灘左岸壩基柱狀節(jié)理巖體松弛深度在開挖44 d后基本穩(wěn)定，并統(tǒng)計柱狀玄武巖的松弛深度。段淑倩等[7]對白鶴灘地下洞室因錯動帶導(dǎo)致工程巖體結(jié)構(gòu)變形失效或破壞的實例歸納總結(jié)，從結(jié)構(gòu)控制因素上將含錯動帶巖體的破壞模式劃分為塑性擠出型拉伸破壞、結(jié)構(gòu)應(yīng)力型塌方/掉塊、剪切滑移型破壞3種類型，揭示3種破壞模式對應(yīng)的力學(xué)機(jī)制。以上對白鶴灘地下洞室圍巖穩(wěn)定研究均有參考意義。

白鶴灘水電站地下廠房布設(shè)有多種安全監(jiān)測儀器設(shè)備，本文從大量第一手的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)成果入手，結(jié)合地質(zhì)、地應(yīng)力、施工等情況，綜合分析左岸地下廠房施工期圍巖變形、支護(hù)應(yīng)力的特性、規(guī)律和原因，對現(xiàn)在支護(hù)措施效果進(jìn)行評價，并為后續(xù)開挖期間圍巖穩(wěn)定控制提供指導(dǎo)意見，具有重要的參考價值。

2 地質(zhì)條件和施工概況

2.1 巖性特征和地質(zhì)構(gòu)造

左岸地下廠房地層為單斜構(gòu)造，巖層總體產(chǎn)狀為N40°～45°E、SE∠15°～20°，傾向上游和右岸，地層走向與廠房軸線小角度相交，交角20°～25°。巖性主要為P2β31層斜斑玄武巖、杏仁狀玄武巖、角礫熔巖、隱晶質(zhì)玄武巖，為典型的硬脆性巖石，以Ⅲ類圍巖為主，局部發(fā)育柱狀節(jié)理玄武巖。層內(nèi)錯動帶LS3152寬2 cm，在頂拱樁號0-071.6 m—0-038 m揭露，同組節(jié)理裂隙發(fā)育。層間錯動帶C2厚度為10～30 cm，斜穿廠房邊墻中下部，在上游邊墻出露高程為548～592 m，在下游邊墻出露高程為556～600 m。陡傾的斷層f721、f717、f720和長大裂隙T721、T720在邊墻和拱肩位置出露。上游邊墻工程地質(zhì)剖面見圖1[8]。

圖1 左岸主副廠房上游邊墻工程地質(zhì)剖面Fig.1 Engineering geological profile of the upstream side-wall

2.2 初始地應(yīng)力條件

白鶴灘水電站兩岸廠房區(qū)受構(gòu)造錯動和河谷下切改造作用影響，以構(gòu)造應(yīng)力為主。左岸廠區(qū)水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力，第一和第二主應(yīng)力基本水平，第三主應(yīng)力大致垂直。最大主應(yīng)力約19～23 MPa，方位在N30°～50°W 之間，與地下廠房洞室軸線方向夾角約50°～70°，傾角5°～13°[8]，屬高地應(yīng)力環(huán)境。

2.3 分層開挖與支護(hù)

左岸廠房分10層開挖，第 Ⅰ —第 Ⅳ 層開挖順序為1區(qū)→2區(qū)→3區(qū)…→6區(qū)(圖2)，2014年6月中導(dǎo)洞先開挖，后序一般為下游側(cè)先開挖。設(shè)計邊線光面爆破成型。2015年12月第Ⅲ層(巖臺層)開挖支護(hù)完成，再進(jìn)行第Ⅳ層邊墻的預(yù)裂爆破，后澆筑巖臺梁混凝土，2016年6月巖臺梁混凝土澆筑完成并開始第Ⅳ 層開挖，2016年9月第 Ⅳ 層基本開挖完成。

圖2 左岸地下廠房分層開挖示意圖Fig.2 Layered excavation of left bank underground powerhouse

頂拱和邊墻以系統(tǒng)支護(hù)為主，局部加強(qiáng)支護(hù)為輔，支護(hù)措施見表1。

表1 支護(hù)措施匯總Table 1 Summary of support measures

3 圍巖監(jiān)測布置

左岸廠房布置8個監(jiān)測斷面，編號1#—8#(圖3)，典型斷面地質(zhì)情況和監(jiān)測布置如圖4所示(M為多點變位計，AS為錨桿應(yīng)力計，DP為錨索測力計)。截至2016年10月安裝多點變位計64套、錨索測力計63臺(頂拱2 000 kN的27臺、邊墻2 500 kN的36臺)、錨桿應(yīng)力計63套(152支)。本文介紹Ⅰ層至Ⅲ層監(jiān)測儀器在第Ⅵ層開挖完成后(截至2016年10月中旬)監(jiān)測成果。

圖3 左岸地下廠房監(jiān)測斷面布置Fig.3 Layout of monitoring sections for the left bank underground powerhouse

圖4 0+076 m斷面監(jiān)測儀器布置Fig.4 Layout of monitoring instruments in 0+076 m section

頂拱和巖臺層變位計從廠頂錨固觀測洞和上下游排水廊道向廠房側(cè)預(yù)先安裝，測點距開挖面分別為1.5、3.5、6.5、11.0、17.0 m和1.5、3.5、6.5、15.0 m，獲取了施工期全過程的圍巖變形情況。上下游邊墻高程600 m變位計為開挖后安裝。

4 監(jiān)測成果分析

4.1 圍巖變形特征

頂拱圍巖變形最大為41.4 mm，位于0+076 m頂拱中心；上、下游拱腳圍巖變形最大分別為40.9、28.18 mm，均位于0+018 m樁號(圖5(a))；從地質(zhì)圖和現(xiàn)場來看0-071.6 m—0+100 m段為層內(nèi)錯動帶，LS3152等在頂拱影響范圍，1#機(jī)至3#機(jī)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，在第Ⅰ層開挖后頂拱巖體破碎較為明顯，同時0+018 m樁號發(fā)育有斷層f721。上、下游巖臺部位圍巖變形最大分別為39.49、46.65 mm，位于0-012 m、0+228 m樁號(圖5(b))；上游巖臺0-012 m區(qū)域發(fā)育有錯動帶LS3152和陡傾角裂隙；下游巖臺0+228 m區(qū)域發(fā)育斷層f717和長大裂隙T720、T721。由此可知，圍巖變形大的部位地質(zhì)情況復(fù)雜。

圖5 頂拱圍巖變形、上下游邊墻圍巖變形Fig.5 Deformations of surrounding rock of top arch and upstream and downstream sidewalls

4.2 支護(hù)應(yīng)力特征

4.2.1 錨桿支護(hù)應(yīng)力

頂拱和邊墻分別有錨桿應(yīng)力計43套(112支)、20套(40支)，設(shè)計值抗拉強(qiáng)度400 MPa，頂拱錨桿應(yīng)力在-94.15～625.14 MPa(0+042 m頂拱中心，超量程)，邊墻錨桿應(yīng)力在-5.76～260.26 MPa，大部分錨桿應(yīng)力<100 MPa，少量超過設(shè)計值(圖6)。

各部位錨桿應(yīng)力特征值見表2，頂拱開挖面從淺至深錨桿應(yīng)力均值逐漸減小，同時上游拱肩/拱腳應(yīng)力>頂拱中心應(yīng)力>下游拱肩/拱腳應(yīng)力；邊墻深度1.5～2.0 m和6.0～6.5 m錨桿應(yīng)力相當(dāng)。

表2 距開挖面不同深度的錨桿應(yīng)力統(tǒng)計Table 2 Statistics of bolt stress in different depths

4.2.2 錨索荷載

頂拱錨索測力計鎖定荷載為1 565～1 924 kN，累計荷載為1 564～3 136 kN(0+076 m頂拱中心，超量程)，損失率在-88.18%(負(fù)值表示荷載增長)～4.57%，大部分荷載比鎖定值大(表3)，有4臺錨索荷載超過設(shè)計值2 000 kN(見圖7)，分別位于0-051 m上游拱腳、0+017 m下游拱腳、0+076 m頂拱中心、0+328 m上游拱腳，主要位于錯動帶LS3152等在頂拱影響區(qū)域。

表3 頂拱錨索荷載統(tǒng)計Table 3 Statistics of anchor bolt stress at top arch

圖7 頂拱錨索測力計荷載分布Fig.7 Distribution of anchor bolt stress at top arch

上下游邊墻錨索測力計鎖定荷載為1 450～1 610 kN，累計荷載為1 418～2 232 kN(0+228 m下游邊墻高程608 m)，損失率為-49.69%～4.90%，大部分荷載比鎖定值大(表4)，但均未超過設(shè)計值2 500 kN(圖8)。

表4 邊墻錨索荷載統(tǒng)計Table 4 Statistics of anchor bolt stress at side-walls

圖8 上下游邊墻錨索測力計荷載分布Fig.8 Distribution of anchor bolt stress at upstream and downstream side-walls

以上分析可知，大部分錨索荷載大于鎖定值但未超過設(shè)計荷載，說明錨索支護(hù)受力效果較好，且目前有較好的荷載余度；同時下游邊墻錨索荷載相對大些。

4.3 圍巖變形空間分布規(guī)律與分析

4.3.1 上下游方向圍巖變形規(guī)律

從圖5可知，除了地質(zhì)情況復(fù)雜洞段以外，一般洞段下游拱腳圍巖變形相對大，頂拱中心次之，上游拱腳最??；下游邊墻圍巖變形大于上游邊墻。

4.3.2 廠房軸線圍巖變形規(guī)律

沿主廠房軸線方向，頂拱內(nèi)錯動帶LS3152等、邊墻上斷層f721、f717和長大裂隙T720、T721影響區(qū)域的圍巖變形相對較大，其他部位相對較小。

4.3.3 圍巖變形深度

各部位距離開挖面不同深度區(qū)域的圍巖變形見圖9。頂拱中心0+076 m樁號距離開挖面6.5～11.0 m和深度>11 m區(qū)域的圍巖變形為7.56～9.96 mm，其他樁號圍巖變形主要發(fā)生在距離開挖面6.5 m以內(nèi)。上游拱腳0+018 m樁號圍巖變形主要在距離開挖面6.5～11.0 m，其他樁號圍巖變形總體較小。下游拱腳0+018、0+076、0+152、0+228、0+328 m樁號距開挖面>11 m區(qū)域圍巖變形為8.76～13.68 mm。上游巖臺0-051、0-012、0+228 m樁號距開挖面6.5～15.0 m區(qū)域變形為8.55～16.09 mm，上游巖臺0-012、0+018、0+328 m樁號距開挖面>15 m區(qū)域變形為19.90～24.63 mm；下游巖臺除了0+076 m樁號以外其他部位距開挖面大于15 m區(qū)域圍巖變形為7.69～13.38 mm。

圖9 各部位不同深度區(qū)域圍巖變形Fig.9 Surrounding rock deformation of different depths at different locations

頂拱從淺至深錨桿應(yīng)力均值逐漸減小，與頂拱圍巖變形深度以淺層為主的規(guī)律一致。邊墻深度1.5～2.0 m和6.0～6.5 m錨桿應(yīng)力值相當(dāng)，與邊墻變形深度較大有關(guān)。

錯動帶、斷層和裂隙等地質(zhì)構(gòu)造影響部位的圍巖變形大，變形深度也相對較大；一般洞段下游拱腳變形深度大于頂拱中心和上游拱腳。上下游巖臺部位圍巖變形和深度比頂拱大，深層變形較明顯，尤其是下游巖臺。圍巖變形大的部位錨桿應(yīng)力和錨索荷載也相應(yīng)較大，支護(hù)應(yīng)力空間分布規(guī)律與圍巖變形相同。

4.3.4 圍巖變形空間分布規(guī)律分析

施工期洞室監(jiān)測的圍巖變形是地質(zhì)條件、地應(yīng)力和開挖等多種因素共同作用的結(jié)果。

白鶴灘壩趾巖層總體傾向上游和右岸，受傾向上游側(cè)和河谷側(cè)的初始地應(yīng)力場特征影響，最大主應(yīng)力方向傾向上游臨江側(cè)，開挖后下游側(cè)拱肩最大初始主應(yīng)力釋放較上游側(cè)劇烈，卸荷松弛變形較上游側(cè)顯著。施工是影響圍巖位移和穩(wěn)定性的主要外部因素，不同的開挖方案和進(jìn)度，對應(yīng)圍巖不同的加卸荷路徑和變化速率，導(dǎo)致洞周圍巖產(chǎn)生不同程度的力學(xué)響應(yīng)(變形、應(yīng)力集中、破壞等)。由于地下廠房下游側(cè)一般先開挖，開挖應(yīng)力調(diào)整和響應(yīng)的次數(shù)更多。在地應(yīng)力場特征和施工的影響下，從上下游方向來看，一般洞段的下游拱腳圍巖變形總量較大，其變形深度也較大。

層內(nèi)錯動帶LS3152在頂拱出露位置(圖1和圖4)巖體破碎，開挖后其下盤巖體的卸荷松弛變形相比巖體完整洞段明顯。同時在LS3152下盤巖體中，洞室開挖后會形成局部應(yīng)力場，其應(yīng)力集中程度相比一般洞段更加突出，進(jìn)而使得巖體破壞的程度和深度進(jìn)一步增加。在各影響因素中，控制巖體結(jié)構(gòu)完整性的結(jié)構(gòu)面和軟弱構(gòu)造是圍巖穩(wěn)定性的主要內(nèi)在因素，這種現(xiàn)象在多個水電站地下廠房圍巖變形中有體現(xiàn)[2,9-10]。在軸線方向上，結(jié)構(gòu)面影響區(qū)域的圍巖變形和深度相對較大。

同時在廠區(qū)初始應(yīng)力場影響下，廠房開挖過程中會在上游拱肩和下游墻腳形成應(yīng)力集中(圖10)，主要承擔(dān)淺層支護(hù)作用的錨桿應(yīng)力監(jiān)測成果反映上游拱肩/拱腳應(yīng)力比頂拱其他部位錨桿應(yīng)力大，承擔(dān)深層支護(hù)作用的錨索監(jiān)測成果反映下游邊墻錨索荷載比上游邊墻大。當(dāng)應(yīng)力集中區(qū)重分布主應(yīng)力達(dá)到一定程度時，硬脆性玄武巖表層會出現(xiàn)開裂、片幫剝落等破壞現(xiàn)象，現(xiàn)場情況驗證了這種特性，上游拱肩和下游墻角出現(xiàn)了不同程度的圍巖開裂、片幫剝落現(xiàn)象[4]。

圖10 左岸廠房上部開挖后地應(yīng)力示意圖Fig.10 Sketch of geostress after excavation of the upper part of left bank powerhouse

頂拱由淺至深的錨桿應(yīng)力均值逐漸減小，第Ⅰ層至第Ⅳ層開挖過程中上游拱肩應(yīng)力集中引起的巖體開裂、片幫剝落破壞以淺層為主。頂拱部位變位計提前從廠頂錨固觀測洞預(yù)先安裝，為保護(hù)儀器在開挖過程中不被損壞，最靠近廠房的測點距離開挖面1.5 m，因此開挖面至1.5 m這個范圍的淺層開裂和變形情況是不能捕捉到的，從另一個方面解釋了監(jiān)測到的上游拱腳的圍巖變形相對小些。但隨著開挖進(jìn)行,應(yīng)力持續(xù)調(diào)整，開裂深度可能會發(fā)展，深層變形可能增大。

上一層開挖時下游墻腳應(yīng)力集中，下層開挖后下游墻腳應(yīng)力釋放圍巖松弛，隨著下挖進(jìn)行，應(yīng)力集中到松弛的過程多次反復(fù)，而經(jīng)歷了這種應(yīng)力集中后的松弛，巖體破壞范圍更廣、變形深度也會更大。此外下游側(cè)邊墻巖層傾向臨空面方向(圖4)，不利于巖體穩(wěn)定，巖體相對更容易變形。因此下游巖臺部位圍巖變形比上游側(cè)較大和較深；從監(jiān)測成果來看，下游邊墻錨索荷載相對大些；從現(xiàn)場開挖實際情況來看，下游巖臺成型比上游差。

4.4 分層開挖頂拱變形增量

各層開挖增量如圖11所示，頂拱中心和下游拱腳以第Ⅰ層變形增量為主，第Ⅱ—第Ⅳ層變形增量較小。上游拱腳部位0+018 m斷面在第Ⅰ—第Ⅲ層開挖增量基本相當(dāng)；其它斷面各層增量均較小。上下游巖臺目前變形主要以Ⅲ層變形增量為主，除了個別斷面外Ⅳ層變形增量較小。

圖11 頂拱圍巖變形開挖增量Fig.11 Increments of surrounding rock deformation of top arch during excavation

0+076 m頂拱中心Ⅰ層、Ⅱ?qū)印ⅱ髮?、Ⅳ層開挖期間各測點圍巖變形最大增量分別為37.33、3.27、4.39、1.04 mm，其中Ⅲ層高度為11 m，Ⅱ?qū)雍廷魧痈叨确謩e為4 m，隨著廠房下挖，頂拱圍巖變形分層開挖增量逐漸減??；巖臺部位圍巖變形分層開挖增量變化也具有相同規(guī)律。在頂拱或巖臺部位開挖前，通過周邊小洞室提前安裝監(jiān)測儀器全程監(jiān)測開挖期間圍巖變形情況是必要的。

4.5 典型部位安全監(jiān)測成果綜合分析和工程措施

4.5.1 綜合分析

下面以圍巖變形最大的0+076 m頂拱中心為例，分析其圍巖變形和支護(hù)受力變化規(guī)律和特性(圖12和圖13)。

圖12 左廠0+076 m頂拱中心圍巖變形和錨索荷載 變化過程線Fig.12 Curves of deformation and anchor bolt stress at top arch center of left bank powerhouse 0+076 m

圖13 左廠0+042 m和0+076 m頂拱中心錨桿應(yīng)力變化 過程線Fig.13 Curves of bolt stress at top arch center of left bank powerhouse 0+042 m and 0+076 m

錨桿應(yīng)力最大值為625.14 MPa(0+042 m頂拱中心)，0+076 m頂拱中心錨桿應(yīng)力為203.75 MPa(為第1區(qū)上下游側(cè)擴(kuò)挖時，隨后儀器失效)，頂拱錨索荷載最大3 136 kN(0+076 m頂拱中心)；圍巖變形大的部位錨桿應(yīng)力和錨索荷載也相應(yīng)較大。

從圖12和圖13可以看出圍巖變形、支護(hù)應(yīng)力與開挖一般呈臺階狀增長，隨著下挖進(jìn)行圍巖變形分層開挖增量逐漸減小。開挖期間圍巖變形和支護(hù)應(yīng)力均有明顯增長，開挖暫停后圍巖變形基本穩(wěn)定，巖臺梁混凝土澆筑期間頂拱中心圍巖變形和支護(hù)應(yīng)力趨于收斂。同時從表5可看出各層開挖圍巖變形增量和支護(hù)受力增量占比基本相當(dāng)，呈現(xiàn)變化一致性，支護(hù)受力效果較好。

表5 各層開挖圍巖變形增量和支護(hù)受力增量占比統(tǒng)計Table 5 Statistics of surrounding rock deformation increment and bolt stress increment during excavation in each layer

4.5.2 工程措施

0+076 m頂拱中心圍巖變形以淺層(6.5 m以內(nèi))為主，6.5～11 m和11～17 m具有一定變形(表6)，對頂拱變形較大、較深和地質(zhì)條件較差的部位采取了較強(qiáng)的支護(hù)措施(9 m預(yù)應(yīng)力錨桿和4排對穿錨索)，上下游拱腳各采取了3排預(yù)應(yīng)力錨索和9 m錨桿支護(hù)。從目前的監(jiān)測成果來看，上下游拱腳圍巖變形最大(18.03 mm)；上下游拱肩、拱腳錨桿應(yīng)力最大(275.55 MPa)，上下游拱腳錨索荷載最大(1 734 kN)，均未超過設(shè)計值，說明0+076 m上下游拱腳的支護(hù)措施能滿足強(qiáng)度要求。從圖12可以看出，第Ⅲ層開挖后至第Ⅳ層開挖期間0+076 m頂拱中心深度>6.5 m區(qū)間圍巖變形已收斂，但淺層變形仍有緩慢增長，且錨索荷載仍有增長并超設(shè)計值較多，后續(xù)開挖仍需要關(guān)注該部位頂拱中心的圍巖變形和支護(hù)應(yīng)力。

表6 0+076 m頂拱中心各區(qū)間圍巖變形統(tǒng)計Table 6 Statistics of surrounding rock deformation at different intervals of top arch center 0+076 m

受錯動帶LS3152和斷層f721影響的0+018 m上游拱腳在下層開挖期間應(yīng)力多次調(diào)整，變形持續(xù)發(fā)展，其第Ⅰ—第Ⅲ層開挖增量基本相當(dāng)，呈現(xiàn)出變形的程度和深度隨之加大的趨勢(圖14)，同時上游拱腳錨索荷載達(dá)到了2 156 kN，超設(shè)計值。

圖14 左廠0+018 m上游拱腳位移過程線Fig.14 Curves of displacement of upstream arch foot of left bank powerhouse 0+018 m

左岸地下廠房采取了系統(tǒng)的淺層和深層相結(jié)合的支護(hù)方案，頂拱大部分區(qū)域變形以淺層為主，一般洞段頂拱在開挖支護(hù)完成后變形基本收斂，圍巖變形得到了控制，錨桿和錨索應(yīng)力仍有余度。但在錯動帶和斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響的部位(0+076 m頂拱中心和0+018 m上游拱腳)需要根據(jù)監(jiān)測情況動態(tài)調(diào)整支護(hù)措施。

為有效地控制巖臺成型，第Ⅲ層開挖時從減小開挖損傷、預(yù)處理和圍巖穩(wěn)定性控制3個方面采取了處理措施[11]。巖臺層精細(xì)開挖減小損傷：開挖分三層六序，中間層、預(yù)留兩側(cè)保護(hù)層和巖臺保護(hù)層，嚴(yán)格遵照開挖順序(圖2)，精細(xì)爆破；開挖之前先進(jìn)行中部預(yù)裂拉槽，通過降低中間層開挖爆破對兩側(cè)保護(hù)層圍巖影響來減小對巖臺巖體損傷，作雙層保護(hù)；兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層采用薄層垂直光面爆破(最小層高3.0 m)，盡量減弱對巖臺保護(hù)層的損傷；巖臺層開挖支護(hù)完成后進(jìn)行第Ⅳ層邊墻的預(yù)裂爆破，提前釋放應(yīng)力，待巖臺梁混凝土澆筑完成再開挖第Ⅳ層，減小對巖臺梁和圍巖影響。預(yù)處理限制巖體松弛保成型：巖臺下拐點開挖前進(jìn)行鎖口錨桿支護(hù)；巖體破碎部位，在巖臺保護(hù)層開挖前實施樹脂錨桿錨固。加強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性控制：巖臺上拐點和巖臺下部墻體快速布置系統(tǒng)錨索；巖臺梁受拉錨桿和受壓錨桿之間區(qū)域在開挖后快速支護(hù)2排系統(tǒng)錨桿。

從第Ⅲ層和第Ⅳ層開挖后的變形情況來看，隨著開挖支護(hù)完成，巖臺變形趨于收斂，說明這些控制措施是行之有效的。

5 結(jié) 論

(1)白鶴灘水電站地下廠房利用周邊小洞室提前安裝監(jiān)測儀器，獲取了施工期全過程的圍巖變形變化情況，有利于全過程監(jiān)控洞室圍巖穩(wěn)定。

(2)錯動帶、裂隙和斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響的部位圍巖變形總量和變形深度均相對較大。在初始地應(yīng)力場特征和施工的影響下，一般洞段的下游拱腳圍巖變形和深度較大，同時也會在上游拱肩和下游墻腳形成應(yīng)力集中區(qū)；隨著廠房下挖，上游拱肩應(yīng)力集中達(dá)到一定程度時巖體會出現(xiàn)表層開裂、片幫剝落等現(xiàn)象，而下游墻腳應(yīng)力由集中到松弛反復(fù)，造成下游邊墻巖體破壞范圍更廣、變形深度更大。

(3)截至第Ⅳ層開挖，左岸廠房頂拱圍巖變形最大為41.40 mm。一般洞段頂拱圍巖變形主要發(fā)生在第Ⅰ層開挖期間，隨著下挖進(jìn)行圍巖變形分層開挖增量逐漸減小，且在開挖支護(hù)完成后變形基本收斂；錨桿應(yīng)力大部分<100 MPa，錨索荷載大部分未超過設(shè)計值，支護(hù)應(yīng)力仍有較好的余度；圍巖穩(wěn)定基本得到了控制。但地質(zhì)構(gòu)造影響的部位(0+076 m頂拱中心和0+018 m上游拱腳)，在各層開挖時圍巖變形和錨索荷載出現(xiàn)了不同程度的增長，后續(xù)應(yīng)動態(tài)調(diào)整支護(hù)措施。

(4)邊墻圍巖變形最大為46.65 mm，錨索荷載損失率大部分在-10.0%～5.0%，均未超過設(shè)計值，開挖支護(hù)完成巖臺變形趨于收斂。按照三層六序、精細(xì)爆破、雙層保護(hù)的開挖方式；巖臺層開挖后先進(jìn)行下層邊墻的預(yù)裂爆破，提前釋放應(yīng)力，再澆筑巖臺梁混凝土；巖臺下拐點開挖前進(jìn)行鎖口錨桿支護(hù)，巖體破碎部位在巖臺保護(hù)層開挖前實施樹脂錨桿錨固；快速進(jìn)行錨桿和錨索支護(hù)加強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性。這些措施有效地控制了邊墻變形，提升了巖臺成型效果。