地下厂房系统工程的施工特点、难点及对策 刘连新胡兆东 尚崇伟 （中国水利水电第一工程局有限公司，吉林长春１３００６２） 摘要：文章通过分析地下厂房系统工程的特点，综合论述了施工中的重点、难点及应采取的相应对策，为中 国水利水电第一工程局有限公司承览后续工程施工及其他类似工程提供可行的施工经验。 关键词：地下厂房系统工程；大跨度洞室；混泥土施工 中图分类号：ＴＵ９２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１ １）２４—００５５—０２ 近几年来，随着我国水电工程的大力开发，地下 洞，使各大系统形成相对，有机联系的施工体 厂房系统工程在高山峡谷地区和蓄能电站设计中得到 系，实现多工作面连续作业，以满足“平面多工序、 了广泛应用，在厂房系统中占有相当大的比重，文章 立体多层次”的快速施工需要。 针对地下厂房系统工程施工中的特点、重点和难点及 ２．厂房系统各大洞室之间岩壁小，在开挖过程中 对策，浅谈几点体会。 大洞室之间易产生应力集中和弹塑性变形，因此采用 合理的开挖程序和方式，确保大跨度、高边墙洞室群 一、地下厂房系统工程的特点 围岩稳定是施工中的重点和难点。 １．地下厂房工程系统庞大。地下厂房系统一般由 第一，施工中应采取以下的开挖程序和方式，以 引水系统、主、副厂房系统、尾水系统等组成。在有 确保洞室群开挖围岩稳定，最大限度减小变形。从三大 限的山体内大小平洞纵横交错，平洞和竖井相贯，立 洞室的工程规模、工程安全、施工难度及施工进度要求 体交叉，形成庞大的地下洞室群。 分析，首先开挖主副厂房，其次尾调室，再到主变室。 ２．地下建筑物布置紧凑，结构复杂。主厂房、主变 引水洞、母线洞、尾水洞等要分序间隔开挖支护；当相 室、尾调室三大洞室平行布置，母线洞与尾水管扩散段 邻洞室段必须同时开挖时，其相邻的开挖掌子面应错开 及尾水连接洞上下重合布置，尾水和引水洞平行布置， ３０￣４０ｍ距离。大洞室梯段开挖采取“薄层开挖，随层 各相关洞室之间岩体厚度较小，通风洞、交通洞、排水 支护”措施，以达到应力逐步释放，及时支护，利于支 洞等辅助洞室布置在厂房主要洞室两端和其他部位。 护结构不产生过大应力，有效控制有害变形。 ３．地质条件复杂。由于厂房系统规模大，局部断 第二，保证大跨度洞室项拱围岩稳定的对策。开 层、错动带及裂隙发育等组合可形成不稳定岩块，洞 工后抓紧顶层防渗排水廊道和排水孔施工，减小洞室 室稳定性差。部分电站厂房系统埋深大，初始地应力 项拱地下水排水压力。根据三大洞室顶拱导洞已开挖 水平相对较高，所以洞室开挖过程中易发生岩爆，还 揭露岩石情况和预先埋设或开挖进度及时埋设的监测 经常受到地下水的影响。 设施对顶拱围岩进行变形监测，准确摸清洞室顶拱围 ４．工期紧，施工强度高。地下厂房系统暗挖工程量 岩地质情况，及时调整后续开挖支护方案。错动带及 大，且目前从招标文件来看，施工工期有越来越短的趋 裂隙密集发育部位的顶拱开挖要严格按照 “超前探 势。在合同工期内，洞挖和混凝土施工月高峰强度高。 测，预锚固或预灌浆、短进尺、弱爆破、少扰动，早 ５．施工协调及衔接问题突出。由于合同工期较 封闭、强支护、勤量测”的施工原则。配置先进的锚 紧，为了保证工期，电站各分项工程必须平行交叉作 杆钻孔设备及喷混凝土设备，保证支护进度，有效控 业，紧密衔接，减少各工序间的干扰。 制围岩变形和塑性区的扩展。 二、地下厂房系统工程施工中的重点、难 第三，保证洞室高边墙稳定的对策。三大洞室应 点及对策 采取先在边墙设计线进行预裂爆破，再进行中间拉槽 １．地下厂房系统施工相互之间关联和影响大，工 开挖，最后对两侧预留保护层分部开挖。对边墙的多 期紧，合理的施工通道布置是进行大型地下工程连续 种支护形式采取由浅到深、由表及里的程序施工。建 快速施工的重点和难点。 议锚索张拉到设计值的７０％￣８０％，留有锚索应力调整 相应的对策为：在充分利用已有的施工通道基 余地，充分调动围岩自稳承载力。在条件允许的情况 础上，结合各工程地下洞室结构特点及地质情况、施 下，高边墙上开洞口一般按照“先洞后墙”原则，小 工进度、防洪度汛，减少施工干扰等要求布置施工支 扰动开挖，做好锁口支护。 ２０１ １．０８ ｏ中阖高新技李金ｌ业５５ ３．保证不良地质大断面洞室及特殊部位开挖后围 岩稳定及安全是施工中的重点和难点。 （１）不良地质大断面洞室开挖支护对策。施工前 应做好开挖支护技术措施、塌方处理措施以及支撑和 相应的对策为：尾水出口地势较低，开挖基坑狭 窄，根据尾水出口设计布置型式、地形和水流条件，尾 水洞施工一般利用出口洞段预留岩塞和尾水检修闸门 作为挡水防护，在围堰保护下，安排在枯水期内进行， 喷锚材料、机械设备和人员的准备。采取开挖探洞或 超前地质探测孔、地质雷达等手段探明断层带的准确 位置、产状及影响范围，预先制定有针对性的、安全 有效的施工方案。断层带开挖前需采取合理的超前支 护措施；断层带围岩顶拱部位超前支护视断层性状可 采用注浆管棚、自进式锚杆、管式锚杆；必要时可采 取超前固结灌浆，以提高岩体的整体性。 （２）洞室特殊部位施工对策。 以保证防洪度汛安全。 ６．地下厂房系统工程混凝土结构类型多、衬砌断 面大，岩锚梁等外露部位混凝土外观质量要求高，大体 积混凝土具有温控要求，因此混凝土施工是保障施工 质量和进度的重点和难点。 第一，混凝土温控对策。首先，应优先选用水化 热的水泥，在满足设计强度要求的前提下，尽可能减 少水泥用量，可掺入适量的粉煤灰；其次，要减少混 岩壁吊车梁部位。厂房岩壁梁岩台采取预留３～４ｍ 保护层分区开挖方式，开挖前完成岩壁梁岩台下层周 边预裂。在预留保护层开挖完成后，用手风钻完成岩 台三角体上拐点以上直墙和岩台斜面光爆孔，造孔精 度控制仍采用上述钢管样架控制。厂房岩台斜面光爆 孔与上部直墙面光爆孔组成双向光爆网，同步起爆挖 除岩台三角体。 隧洞平交口、竖井井口、平洞与竖井交叉口部 位。隧洞平交口的开挖，掌子面超过岔洞口２０￣３０ｍ， 且完成平交口段主洞支护和岔洞口超前锁口锚杆后方 可开岔洞口； 竖井井口开挖前应对井口周圈锁口锚 杆支护，开挖下降３～４排炮约５ｍ后，视围岩条件采取 在设计断面之外环向钢格栅喷混凝土或钢筋混凝土锁 口；平洞与竖井交叉口的开挖，要先开挖平洞形成竖 井口通道，平洞口段必须做好系统支护。 隧洞立体交叉部位。两洞交叉段应错开时段施工， 错开距离不小于３０ｍ。先挖洞室在上部时，该段底部加 强支护，当两洞间岩体厚度小于１倍大洞室直径时，先 在上部洞室底板向下打悬吊锚杆，必要时增加钢筋混凝 土底板固定悬吊锚杆，下部洞室开挖通过时，立体交叉 段按“短进尺、弱爆破分部开挖分区支护”原则施工； 先开挖洞室在下部时，则下部洞室的立体交叉段顶拱先 进行强支护或钢筋混凝土衬砌，上部隧洞开挖通过立体 交叉段时，严格按开挖支护原则施工。 ４．一般地下厂房系统洞室垂直埋深大，前期施工 独头工作面多，通风路径长，施工通风散烟困难，因 此施工通风是制约施工进度的重点和难点。 相应的对策为：开工后抓紧通风洞室施工，三大洞 室顶层开挖尽早贯通，形成通风回路。根据洞室施工程 序及施工进度安排，施工通风一般分为三期布置；一期 通风时，各洞室均为独头工作面，洞室之间互不关联， 施工采用正压机械进风、负压机械排风的混合方式； 二期通风时，各工程部位基本贯通，具有良好的散烟条 件，采用下部洞室正压进风，上部洞室负压排风；三期 通风时，各系统全部连通，此阶段仅保留局部的正压风 机进风，其它为自然通风的通风方式。 ５．合理安排尾水洞出口和洞内施工时段，做好水 流控制规划是确保尾水洞工作面防洪度汛工程的重点 和难点。 ５６ ｏ中阖高新技术啦咄２０１ １ ０８ 凝土浇筑后的内外温差，不宜超过２５℃；还要降低混 凝土浇筑速度和减少浇筑层厚度。 第二，厂房蜗壳混凝土施工对策。蜗壳层混凝土浇 筑时，浇筑仓面大，入仓强度高，为了保证混凝土浇筑 的连续性，减小蜗壳温度应力影响，蜗壳混凝土除分层 浇筑外，每层需沿机组横、纵轴线分为四个象限，分块 进行浇筑。为了保证蜗壳底部和蜗壳阴角部位混凝土饱 满，避免应力集中，按四个象限设四个灌区，各灌区内 在蜗壳底部和蜗壳阴角部位各埋设两条灌浆管路，待蜗 壳混凝土浇筑结束后，进行回填灌浆。根据混凝土入仓 难度的大小采用不同的配合比和入仓方式。先浇筑蜗壳 外侧混凝土，按台阶法浇筑，台阶高度３０￣５０ｃｍ，台阶 宽度２．０～３．Ｏｍ，台阶沿蜗壳轴向展开，并逐步向蜗壳 底部延伸，在蜗壳底部形成一道斜坡。 第三，大断面洞室混凝土施工对策。平洞断面混 凝土和竖、斜井混凝土衬砌以钢模台车和滑模为主。 岩锚梁、电站进水塔工程等外露部位混凝土可采用镜 面定型模板，混凝土采取桥机配吊罐、胶带机、吊 车、泵送联合入仓方式。施工中提前进行钢模台车、 专用定型钢模的设计和制造，采用新工艺、新材料保 证模板表面光洁度和刚度。 地下厂房系统施工除了以上几个主要施工重点、难 点外，鉴于地下工程的地质特点和复杂性，地下洞室开 挖期间，还必须充分利用永久监测和布置施工期安全监 测体系，对地下洞室围岩在施工过程中的变形、应力、 应变及支护结构受力等情况进行有效的监测，并加强信 息反馈，实现信息化施工，保证施工安全。 三、结语 我公司近年来先后施工了云南大朝山、云南小 湾、安徽琅琊山、四川Ｉ江边、白山三期、浙江仙游电 站等地下厂房系统工程，对地下厂房系统施工有了较 系统的掌握，通过采取合理的、有针对性的技术措施 和对策进行施工，保证了各项工程安全、优质地按期 完成，对同类工程的施工具有一定的借鉴意义。ｏ 作者简介：刘连新（１９７０一），女，中国水利水电第一工程局 有限公司工程师，研究方向：水利水电工程施工。 （责任编辑：赵秀娟）
