楊房溝水電站地下主廠房施工期安全監(jiān)測(cè)成果分析

(浙江華東工程安全技術(shù)有限公司，杭州，310014)

1 工程概況

楊房溝水電站總裝機(jī)容量1500MW，地下廠房采用左岸首部開(kāi)發(fā)方案，地下廠房部位的地面高程為2240m～2370m，上覆巖體厚度197m～328m，水平巖體厚度125m～320m，巖性為花崗閃長(zhǎng)巖，巖體完整，巖質(zhì)堅(jiān)硬。廠區(qū)主要洞室主副廠房洞、主變洞、尾調(diào)室平行布置。

主副廠房洞縱軸線方向?yàn)镹5°E，與引水隧洞高壓管道軸線交角90°。主副廠房洞、主變洞、尾水調(diào)壓室三大洞室平行布置，均采用圓拱直墻型斷面，主副廠房洞與主變洞的凈距為45.0m，主變洞與尾水調(diào)壓室的凈距為42.0m。主副廠房洞在平面布置上采用“一”字型布置，從左至右依次為副廠房、主廠房和安裝場(chǎng)，洞室開(kāi)挖尺寸為230m×30m(28m)×75.57m(長(zhǎng)×寬×高)。主變洞布置在主副廠房洞下游，洞室開(kāi)挖尺寸為156m×18m×22.3m(長(zhǎng)×寬×高)。尾水調(diào)壓室布置在主變洞下游，洞室開(kāi)挖尺寸為166.1m×24m(22m)×61.75m(長(zhǎng)×寬×高)。

2 監(jiān)測(cè)布置

主廠房布置5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面：廠左(右)0+000(1#機(jī)組)、廠右0+033(2#機(jī)組)、廠右0+066(3#機(jī)組)、廠右0+099(4#機(jī)組)、廠右0+145.0(安裝場(chǎng))。機(jī)組監(jiān)測(cè)斷面每個(gè)斷面在頂拱布置3套多點(diǎn)位移計(jì)，上下游邊墻不同高程各布置8套多點(diǎn)位移計(jì)，共計(jì)11套多點(diǎn)位移計(jì)；同時(shí)在1#、3#、4#機(jī)組斷面各布置11組錨桿應(yīng)力計(jì)、6臺(tái)錨索測(cè)力計(jì)，在2#機(jī)組斷面布置7組錨桿應(yīng)力計(jì)、4臺(tái)錨索測(cè)力計(jì)。安裝場(chǎng)監(jiān)測(cè)斷面布置于進(jìn)廠交通洞中心線，頂拱布置3套多點(diǎn)位移計(jì)，上下游邊墻各布置1套多點(diǎn)位移計(jì)，共計(jì)5套多點(diǎn)位移計(jì)；同時(shí)布置5組錨桿應(yīng)力計(jì)、2臺(tái)錨索測(cè)力計(jì)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖地質(zhì)條件，在頂拱及邊墻局部共增設(shè)了6套多點(diǎn)位移計(jì)、3組錨桿應(yīng)力計(jì)、6臺(tái)錨索測(cè)力計(jì)。典型機(jī)組監(jiān)測(cè)斷面見(jiàn)圖1。

圖1 廠左(右)0+000(1#機(jī)組)監(jiān)測(cè)斷面

3 施工期監(jiān)測(cè)成果初步分析

3.1 施工簡(jiǎn)述

主副廠房洞開(kāi)挖尺寸為230m×30m(28m)×75.57m(長(zhǎng)×寬×高)，共分Ⅸ層開(kāi)挖。主廠房第Ⅰ層采用先中導(dǎo)洞開(kāi)挖，后兩側(cè)擴(kuò)挖的方式；第Ⅱ～Ⅶ層均采用中部拉槽，兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層的開(kāi)挖方式；第Ⅷ～Ⅸ層(機(jī)窩)分導(dǎo)井、上游保護(hù)層、下游保護(hù)層、巖柱頂面保護(hù)層四序開(kāi)挖，通過(guò)導(dǎo)井溜渣至基坑底部，并通過(guò)尾水?dāng)U散段出渣。具體開(kāi)挖分層分區(qū)見(jiàn)圖2。

3.2 主廠房施工期監(jiān)測(cè)成果

3.2.1 圍巖變形監(jiān)測(cè)

至主廠房開(kāi)挖結(jié)束，由監(jiān)測(cè)成果可知：

(1)主廠房頂拱、上下游拱肩和巖臺(tái)梁部位、上游邊墻、下游邊墻多點(diǎn)位移計(jì)累計(jì)變形在-3.41mm～69.12mm之間，54.69%以上圍巖變形都小于20mm，大于50mm的占6.25%；

(2)頂拱圍巖累計(jì)位移最大為13.35mm，位于廠左0+038m(設(shè)計(jì)增設(shè))，該測(cè)點(diǎn)變形增量最

圖2 主副廠房洞開(kāi)挖分層示意

大發(fā)生于第III層開(kāi)挖期間，增量為4.93mm；頂拱其它測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移均在10mm以下；

(3)上游邊墻圍巖累計(jì)位移最大為47.33mm，位于廠左(右)0+000m斷面上游2006m高程，該測(cè)點(diǎn)變形主要發(fā)生于第III層和第V層開(kāi)挖期間，增量分別為15.49mm、14.84mm；下游邊墻圍巖累計(jì)位移最大為69.12mm，位于廠左(右)0+000m斷面下游2006m高程，變形主要發(fā)生于第III層開(kāi)挖期間，增量為41.07mm；

(4)從平面上看，邊墻2006m～1994m高程累計(jì)變形明顯大于其它部位，該部位的多點(diǎn)位移計(jì)在爆破開(kāi)挖前通過(guò)排水廊道預(yù)埋，實(shí)現(xiàn)了爆破開(kāi)挖全過(guò)程的變形量監(jiān)測(cè)；

(5)從位移巖深度分布上看，廠右0+000m斷面上游拱肩，主變位區(qū)在6m～15m之間，其它測(cè)點(diǎn)主變位區(qū)普遍在孔口～7m之間。典型多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)點(diǎn)開(kāi)挖期間時(shí)序過(guò)程線見(jiàn)圖3～圖5。

圖3 多點(diǎn)位移計(jì)Mcf-0-038-1開(kāi)挖期間測(cè)值過(guò)程線

圖4 多點(diǎn)位移計(jì)Mcf-0+000-4開(kāi)挖期間測(cè)值過(guò)程線

圖5 多點(diǎn)位移計(jì)Mcf-0+000-5開(kāi)挖期間測(cè)值過(guò)程線

3.2.2 錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)成果可知，主廠房施工結(jié)束后，錨桿應(yīng)力在100MPa以內(nèi)的占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的65.98%，錨桿應(yīng)力在100MPa～200MPa之間的占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的19.56%，錨桿應(yīng)力在200MPa～400MPa之間的占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的9.28%，錨桿應(yīng)力大于400MPa的占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的5.15%，總體上支護(hù)工作應(yīng)力正常。錨桿應(yīng)力最大測(cè)值為470.18MPa，發(fā)生在廠右0+145m斷面頂拱，施工期間通過(guò)加強(qiáng)支護(hù)，以及在該部位附近補(bǔ)充安裝錨桿應(yīng)力計(jì)進(jìn)行測(cè)值對(duì)比，該錨桿應(yīng)力測(cè)值未出現(xiàn)繼續(xù)增加現(xiàn)象，且與同部位補(bǔ)裝的錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)值變化基本同步，說(shuō)明測(cè)值可信，支護(hù)措施可行。典型錨桿應(yīng)力計(jì)測(cè)值變化過(guò)程線見(jiàn)圖6。

圖6 錨桿應(yīng)力計(jì)Rcf-0+145-1測(cè)值過(guò)程線

3.2.3 錨索荷載監(jiān)測(cè)

主廠房錨索測(cè)力計(jì)設(shè)計(jì)荷載均為2000kN，按照設(shè)計(jì)值的70%張拉鎖定，實(shí)際鎖定荷載介于1361.41kN～1481.91kN之間。從監(jiān)測(cè)成果可知，主廠房母線洞洞口上部1997m高程的錨索荷載普遍較大，測(cè)值在1956.5kN～2234.6kN之間，為設(shè)計(jì)荷載的0.98倍～1.12倍；廠右0+033m斷面上游邊墻2011m高程錨索荷載為最大值2406.9kN，為設(shè)計(jì)荷載的1.20倍；其它部位錨索荷載測(cè)值介于1274.2kN～1850.8kN之間，總體上錨索有較大的安全裕度。

4 結(jié)語(yǔ)與建議

楊房溝水電站地下廠房下游側(cè)邊墻整體圍巖變形量級(jí)和變形深度要高于上游側(cè)，且部分洞段受不利地質(zhì)條件影響，圍巖變形問(wèn)題相對(duì)突出，部分洞段表現(xiàn)出了“累計(jì)變形量偏大、受下部開(kāi)挖響應(yīng)敏感、收斂時(shí)間偏長(zhǎng)”等特征。針對(duì)上述存在工程風(fēng)險(xiǎn)的典型洞段，及時(shí)開(kāi)展了動(dòng)態(tài)支護(hù)設(shè)計(jì)工作，通過(guò)合理調(diào)整開(kāi)挖支護(hù)方案，要求現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精細(xì)化施工，密切關(guān)注圍巖變形情況，并及時(shí)施作針對(duì)性補(bǔ)強(qiáng)加固措施，基本達(dá)到了預(yù)期加固效果。故在類似的洞室開(kāi)挖一定要及時(shí)支護(hù)，還需要高度重視安全監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)異常情況及時(shí)反饋、分析，及時(shí)采取加固措施，以縮短邊墻圍巖應(yīng)力調(diào)整周期，提高邊墻的承載能力，確保工程安全。

廠房開(kāi)挖支護(hù)完畢后的安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，各邊墻部位監(jiān)測(cè)變形基本收斂，包括下游側(cè)邊墻不良地質(zhì)洞段、變形偏大洞段。綜合安全監(jiān)測(cè)及反饋分析成果來(lái)看，可以認(rèn)為，在當(dāng)前階段廠房洞室群圍巖開(kāi)挖變形總體可控，針對(duì)不良地質(zhì)洞段開(kāi)展的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)工作(包括開(kāi)挖方案和針對(duì)性補(bǔ)強(qiáng)支護(hù))是合理可靠的，洞室圍巖整體目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。