金寨抽水蓄能电站地下厂房顶拱开挖支护施工

孙 胜 利

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

金寨抽水蓄能电站地下厂房顶拱开挖支护施工

孙 胜 利

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

基于金寨抽水蓄能电站地下厂房的围岩情况，介绍了地下厂房顶拱的开挖支护施工要点，论述了顶拱的开挖方式和锚杆注浆工艺，并对其检测结果进行了总结，对类似工程有一定的参考价值。

开挖，支护，施工

1 概述

金寨抽水蓄能电站由上水库、下水库、输水系统、地下厂房等建筑物组成。地下厂房系统采用尾部开发方式，洞室群分布高程370 m～425 m，埋深223 m～274 m，洞轴线方位为N4°E。主厂房、安装场开挖尺寸(156.3×26.5×56.5)m(长×宽×高)，副厂房开挖尺寸(20.0×25.0×57.3)m，全长176.3 m，属大型地下洞室。地下厂房顶拱围岩为大别山群英山沟组微新二长片麻岩、混合片麻岩，岩体完整性差～较完整，局部较破碎，单轴饱和抗压强度试验值为83.1 MPa～134 MPa。地应力实测最大主应力值为5.19 MPa～9.59 MPa，最小主应力值为4.74 MPa～7.84 MPa。围岩类别以Ⅱ类～Ⅲ类为主，局部断层破碎带为Ⅳ类，围岩整体稳定。根据顶拱编录资料，共有6条断层通过厂房，其中F318，F317,F319等断层与前期勘探资料对应。节理主要有四组，间距0.50 m～0.80 m。地下水类型为基岩裂隙水，地下水不丰富，围岩多潮湿，仅局部沿裂隙面有渗滴水现象。顶拱开挖支护施工时段为2017年2月16日～2017年8月24日。

2 开挖支护设计

主厂房、安装场顶拱采用三心拱，大拱半径17.533 m，小拱半径3 m，对称布置，跨度26.5 m；副厂房顶拱采用圆拱，半径17.533 m，跨度25 m。

根据围岩情况，结合工程类比，岩壁开挖面支护采用砂浆锚杆结合喷钢纤维混凝土及挂网喷混凝土，同时F318断层(宽度0.15 m)采用L=9 m砂浆锚杆支护。顶拱开挖支护见图1，F318断层加强支护见图2。

3 开挖施工

按照中导洞、下游侧扩挖段、上游侧扩挖段三个区段进行开挖，中导洞开挖断面为8.0 m×9.5 m(宽×高)。具体施工顺序为：中导洞开挖支护(超前下游扩挖段50 m并持续推进)，下游侧扩挖段开挖支护(滞后中导洞30 m并持续跟进)，上游侧扩挖段开挖支护(滞后下游扩挖段30 m并持续跟进)，最终形成中导洞领先、两侧扩挖跟进的开挖程序。

开挖采用YT-28手风钻钻孔，主爆孔楔形掏槽、周边光面爆破，利用自制钻爆台架人工装药，非电毫秒微差延时网络起爆，爆破后及时采用液压反铲配合人工进行岩面清撬及局部安全处理。出渣采用3 m3侧卸装载机装渣，20 t自卸车运至下库库内中转料场。

两侧扩挖施工时，开槽长度20 m，炮孔垂直于中导洞轴线，孔底深度以距离设计开挖线1 m控制。开槽结束后，剩余1 m采用手风钻进行修边钻爆开挖(光面爆破)，达到设计开挖边线后，开始进行扩挖正常进尺。

4 支护施工

砂浆锚杆采用“先插杆、后注浆”的工艺。锚杆设置对中装置(焊接钢筋，保证杆体水泥砂浆保护层厚度不小于20 mm)、Φ16 mm PVC排气管及Φ20 mm PVC注浆管，采用木楔固定，最后采用锚固剂药卷封孔，封孔长度不小于200 mm。

顶拱及吊顶牛腿上部喷CF30钢纤维混凝土，厚15 cm，其表层喷2 cm厚M20砂浆保护层。钢纤维抗拉强度不低于1 000 MPa，直径0.5 mm，长度30 mm，掺量为55 kg/m3，骨料最大粒径不大于10 mm。钢纤维混凝土分两期施工，一期紧跟掌子面施工，厚度5 cm～8 cm，二期待顶拱开挖全部完成后施工。采用阿力瓦湿喷机配机械手施工，TK-600型混凝土喷射机辅助施工。

5 安全监测

顶拱共安装埋设监测仪器30套。其中，四点式多点位移计9套、五点式多点位移计1套、两点式锚杆应力计9套、三点式锚杆应力计2套、收敛测点9个。各断面多点位移计最大变形为1.90 mm，锚杆应力计除Rcf-0+000-1-1(应力为92.65 MPa)、Rzb-0+062-1-2(应力为59.07 MPa)应力较大外，其余部位应力较小。

6 物探检测

顶拱锚杆设计总数2 448根，实际已检测完成2 018根锚杆，锚杆质量等级分布为：Ⅰ级锚杆1 128根，占55.91%；Ⅱ级锚杆880根，占43.61%；Ⅲ级锚杆8根，占0.39%；Ⅳ级锚杆2根，占0.09%。Ⅲ级、Ⅳ级锚杆要求补打，复检结果均合格。

洞室围岩松弛深度为0.2 m～1.0 m。

爆破震动4个监测点检测结果均符合设计要求，未超标。

7 结语

金寨抽水蓄能电站地下厂房顶拱地质条件较好，目前已进入第Ⅱ层的开挖，主要结论有：1)绩溪、永泰、周宁、清远[1]、响洪甸[2]抽水蓄能电站、棉花滩水电站[3]、太平驿水电站[4]、向家坝水电站[5]、小湾水电站[6]、小浪底水电站[7]地下厂房顶拱开挖采用中导洞优先开挖、两侧扩挖的方式，溧阳[8]、十三陵[9]抽水蓄能电站、龙滩水电站[10]地下厂房顶拱开挖采用两侧优先开挖、中间预留岩柱的方式。开挖方式主要取决于前期施工支洞或洞室群布置。2)上倾锚杆的施工工艺，白莲河[11]、广州[12]抽水蓄能电站地下厂房采用“先插杆、后注浆”工艺，大朝山水电站[13]、鲁地拉水电站[14]、向家坝水电站[5]地下厂房、水布垭水电站导流洞[15]采用“先注浆、后插杆”工艺，三峡工程[16]右岸地下厂房、太平驿水电站、响洪甸抽水蓄能电站[2]地下厂房分别采用“先插杆、后注浆”和“先注浆、后插杆”两种工艺。两种工艺，不同单位的试验结果，或均可采用，或否定其中一种。3)锚杆的对中装置，保证了杆体水泥砂浆保护层厚度不小于20 mm的要求。4)顶拱围岩松弛深度为0.2 m～1.0 m，系统锚杆6 m和9 m间隔布置，笔者认为需根据实际情况动态调整支护，做到既经济又安全，这应该成为地下洞室支护的理念为宜。5)顶拱存在局部的滴水，部分经过堵漏王处理后效果较好，但长期效果如何有待进一步观察。目前地下洞室系统排水孔的设置有待进一步优化，多数排水孔无水。笔者认为排水孔应有针对性的设置，围岩较好部位是否设置排水孔值得商榷。6)开挖、支护和排水的设计与施工，与地质条件极其紧密，应高度重视开挖的实际情况。

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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

孙胜利(1982- )，男，硕士，工程师

TU941

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