金寨抽水蓄能電站地下廠房頂拱開挖支護施工

孫 勝 利

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

金寨抽水蓄能電站地下廠房頂拱開挖支護施工

孫 勝 利

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，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挖支護施工要點，論述了頂拱的開挖方式和錨桿注漿工藝，并對其檢測結果進行了總結，對類似工程有一定的參考價值。

開挖，支護，施工

1 概述

金寨抽水蓄能電站由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房等建筑物組成。地下廠房系統采用尾部開發方式，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、安裝場開挖尺寸(156.3×26.5×56.5)m(長×寬×高)，副廠房開挖尺寸(20.0×25.0×57.3)m，全長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，單軸飽和抗壓強度試驗值為83.1 MPa～134 MPa。地應力實測最大主應力值為5.19 MPa～9.59 MPa，最小主應力值為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，圍巖整體穩定。根據頂拱編錄資料，共有6條斷層通過廠房，其中F318，F317,F319等斷層與前期勘探資料對應。節理主要有四組，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象。頂拱開挖支護施工時段為2017年2月16日～2017年8月24日。

2 開挖支護設計

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

根據圍巖情況，結合工程類比，巖壁開挖面支護采用砂漿錨桿結合噴鋼纖維混凝土及掛網噴混凝土，同時F318斷層(寬度0.15 m)采用L=9 m砂漿錨桿支護。頂拱開挖支護見圖1，F318斷層加強支護見圖2。

3 開挖施工

按照中導洞、下游側擴挖段、上游側擴挖段三個區段進行開挖，中導洞開挖斷面為8.0 m×9.5 m(寬×高)。具體施工順序為：中導洞開挖支護(超前下游擴挖段50 m并持續推進)，下游側擴挖段開挖支護(滯后中導洞30 m并持續跟進)，上游側擴挖段開挖支護(滯后下游擴挖段30 m并持續跟進)，最終形成中導洞領先、兩側擴挖跟進的開挖程序。

開挖采用YT-28手風鉆鉆孔，主爆孔楔形掏槽、周邊光面爆破，利用自制鉆爆臺架人工裝藥，非電毫秒微差延時網絡起爆，爆破后及時采用液壓反鏟配合人工進行巖面清撬及局部安全處理。出渣采用3 m3側卸裝載機裝渣，20 t自卸車運至下庫庫內中轉料場。

兩側擴挖施工時，開槽長度20 m，炮孔垂直于中導洞軸線，孔底深度以距離設計開挖線1 m控制。開槽結束后，剩余1 m采用手風鉆進行修邊鉆爆開挖(光面爆破)，達到設計開挖邊線后，開始進行擴挖正常進尺。

4 支護施工

砂漿錨桿采用“先插桿、后注漿”的工藝。錨桿設置對中裝置(焊接鋼筋，保證桿體水泥砂漿保護層厚度不小于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砂漿保護層。鋼纖維抗拉強度不低于1 000 MPa，直徑0.5 mm，長度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，二期待頂拱開挖全部完成后施工。采用阿力瓦濕噴機配機械手施工，TK-600型混凝土噴射機輔助施工。

5 安全監測

頂拱共安裝埋設監測儀器30套。其中，四點式多點位移計9套、五點式多點位移計1套、兩點式錨桿應力計9套、三點式錨桿應力計2套、收斂測點9個。各斷面多點位移計最大變形為1.90 mm，錨桿應力計除Rcf-0+000-1-1(應力為92.65 MPa)、Rzb-0+062-1-2(應力為59.07 MPa)應力較大外，其余部位應力較小。

6 物探檢測

頂拱錨桿設計總數2 448根，實際已檢測完成2 018根錨桿，錨桿質量等級分布為：Ⅰ級錨桿1 128根，占55.91%；Ⅱ級錨桿880根，占43.61%；Ⅲ級錨桿8根，占0.39%；Ⅳ級錨桿2根，占0.09%。Ⅲ級、Ⅳ級錨桿要求補打，復檢結果均合格。

洞室圍巖松弛深度為0.2 m～1.0 m。

爆破震動4個監測點檢測結果均符合設計要求，未超標。

7 結語

金寨抽水蓄能電站地下廠房頂拱地質條件較好，目前已進入第Ⅱ層的開挖，主要結論有：1)績溪、永泰、周寧、清遠[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]地下廠房頂拱開挖采用中導洞優先開挖、兩側擴挖的方式，溧陽[8]、十三陵[9]抽水蓄能電站、龍灘水電站[10]地下廠房頂拱開挖采用兩側優先開挖、中間預留巖柱的方式。開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]、魯地拉水電站[14]、向家壩水電站[5]地下廠房、水布埡水電站導流洞[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，不同單位的試驗結果，或均可采用，或否定其中一種。3)錨桿的對中裝置，保證了桿體水泥砂漿保護層厚度不小于20 mm的要求。4)頂拱圍巖松弛深度為0.2 m～1.0 m，系統錨桿6 m和9 m間隔布置，筆者認為需根據實際情況動態調整支護，做到既經濟又安全，這應該成為地下洞室支護的理念為宜。5)頂拱存在局部的滴水，部分經過堵漏王處理后效果較好，但長期效果如何有待進一步觀察。目前地下洞室系統排水孔的設置有待進一步優化，多數排水孔無水。筆者認為排水孔應有針對性的設置，圍巖較好部位是否設置排水孔值得商榷。6)開挖、支護和排水的設計與施工，與地質條件極其緊密，應高度重視開挖的實際情況。

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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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