水电站地下厂房开挖施工措施探讨

摘要：水电站地下厂房的开挖施工是地下厂房施工过程中的重要环节。本文简要阐述了地下厂房的开挖施工措施，并以宜兴水电站地下厂房开挖工程为例，探讨了岩壁吊车梁开挖施工方法。

关键词：地下厂房水电站开挖措施

Abstract: the underground excavation construction of hydropower station building underground workshop is an important link in the construction process. This paper briefly expounds the excavation of underground powerhouse construction measures, and with yixing hydropower station underground plant excavation project as an example, this paper discusses the rock excavation construction crane beam method.

Keywords: underground excavation measures workshop hydropower station

中图分类号：TV74 文献标识码：A 文章编号：

在水电站开发形式中，水电站地下厂房是其中的一种，将厂房埋在较深的岩层中，能较好的解决大坝安全、发电和输水等各因素之间的相互影响，较好的解决修建大坝带来的不利条件，较好的提高厂房的整体性。选择与实际情况相适应的开挖程序和方法是地下厂房施工的关键，从而确保围岩的稳定性，最终达到保证施工安全，提高工程质量的目的。

一、地下厂房的开挖施工措施

地下厂房的开挖要从上到下进行分层施工、逐步成型，应该将每一层的厚度控制在8~10m范围内。工程技术人员在进行分层时要充分考虑到设备作业空间、施工通道、爆破振动控制以及钻孔精度等因素。发电机层的下部界面应兼顾引水隧洞洞脸加固的要求来进行控制，上部界面则要充分考虑到母线洞洞脸的加固要求来进行控制。岩壁吊车梁层应尽量控制在10m左右，其下部界面控制应按照比下拐点高程短3.5m，上部界面控制则应按照比梁顶设计高程高0.5m。根据诸多地下厂房开挖工程的时间经验显示，高边墙围岩的位移会随着中下部深孔梯段的开挖施工而急剧增加，因此在施工时要特别注意控制爆破的孔深，从而降低开挖施工对高边墙位移的影响。

地下厂房拱顶层下部的开挖大多采用光面爆破和预裂爆破来控制开挖轮廓线，再用深孔梯段微差爆破的方法对中间岩体进行清除。目前，主要采用两种方法对这一部分进行施工：一是采用深孔预裂爆破技术对轮廓线进行分批开挖，采用此种方法可以将超挖控制在8~15cm的范围内，且对于变形的控制要优于后者，因此如果没有条件限制，应尽量采用这种方法。二是根据爆破试验所取得的数据选择预留保护层的厚度，然后先开挖中间拉槽部分，再用小型炸药分层对预留保护层进行清除，对下层利用光面爆破成型，上层轮廓线则通过预裂爆破进行控制，利用这种方法可以将超挖控制在15~20cm的范围内。

二、工程实例

1、工程概况

宜兴水电站地下厂房埋深在280~370m之间，地下厂房围岩为茅山组中段（D1-2ms2）地层，岩体破碎较严重，大多呈微风化。厂房区地下水丰富，地质构造发育，地下厂房洞室所在区域为Ⅳ-Ⅲ类围岩，工程地质条件差。厂房北端墙及其顶拱以Ⅲ类围岩为主，边墙以Ⅲ类围岩为主；南端墙及其顶拱以Ⅳ类围岩为主，局部为Ⅴ类围岩。

2、岩壁吊车梁开挖施工方法

主厂房岩壁吊车梁位于厂房第Ⅱ层。根据本工程的地质情况和设计要求，对厂房第Ⅱ层进行开挖前需要对其进行围岩顶固结灌浆，从而增强开挖效果，提高岩壁梁围岩的抗剪强度和完整性。同时为了使岩壁吊车梁开挖能够有效地进行，保证岩壁吊车梁壁座的开挖及成型质量，需要严格控制其爆破布孔和线装药密度。

（1）爆破参数选择及爆破试验

根据本工程的实际岩石情况，在正式施工前需要进行相应的开挖爆破试验，对岩壁吊车梁座角开挖炮孔布置、炮孔参数、炮孔深度、装药量和装药结构进行合理的选择，从而保证岩壁吊车梁部位岩壁开挖成型良好。因此选取厂房第二层下游侧保护层段内厂右0+30.03至厂右0+36.2约6m长作为试验段。

开挖前的爆破试验经测量检查，岩壁吊车梁试验段最小超挖2cm，最大超挖13cm，平均超挖4.6cm。垂直孔和上斜孔的孔位能够保持在同一直线上，完整性好的岩石残孔率达到95%以上，壁座外观成型效果较好。经过试验可初步确定岩壁吊车梁开挖相关爆破参数，其结果见表1 。

首先中部拉槽开挖高度为15.56m，随后在上下游两侧各预留5m的岩壁保护层，①②孔采用光面爆破，并与中部拉槽开挖同时进行爆破。然后岩壁吊车梁壁座外侧分两次进行第Ⅰ、Ⅱ块开挖，每块开挖高度为4m，每块布置炮孔两排，垂直孔采用手风钻造孔，其中③④号孔为光爆孔，间距为50cm，按180 g/m ~230g/m的线装药密度进行装药，采用绑导爆索进行爆破。岩壁吊车梁壁座开挖共布置了垂直向下和上倾62.8°的两排炮孔，即是⑤⑥号孔，钻孔孔距均为30cm。钻孔时，孔位向外适当位移10cm，且尽量使每两个孔在同一断面上。

炮孔采用绑扎导爆索进行爆破，堵塞长度为20cm~40cm；崩落孔采用ϕ32岩石乳化炸药连续装药，单卷重量为150g；光爆孔选用ϕ25岩石乳化炸药间隔不偶合装药的方式，不偶合系数为1.68，单卷重量为125g，在竹片上用胶带固定药卷，将竹片放置在靠非崩落区方向上；在⑤⑥号孔钻孔结束后要先检查其实际孔深，再按80g/m及95g/m的线装药密度进行装药，两排孔同时装药引爆。

通过采用以上的技术措施和严格的质量控制，开挖后的岩壁吊车梁成型效果较好，能够满足设计的要求，为类似工程提供参考和借鉴。

三、结束语

地下厂房相对一般洞室具有开挖高度高、结构复杂、断面大、施工质量要求高、规模大等特点，因此给施工过程带来诸多困难,尤其是岩壁吊车梁开挖施工是地下厂房开挖过程中最为困难和最为重要的环节。为了保证地下厂房施工顺利地进行，需要结合现场实际情况和工程结构特点，采取合理有效的开挖施工措施，从而确保工程质量。

参考文献：

[1]严宏，杨波.水电站地下厂房开挖与支护方案探讨.科学之友.2011,102-103.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。