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水电站地下厂房施工技术 摘要: 龙滩水电站地下引水发电系统主厂房为世界级地下厂房 具有结构尺寸庞大、周边相邻洞室多、施工干扰大、地质情况复杂、开挖支护工程量 庞大、安全质量进度要求高的特点。本文通过开挖阶段主厂房顶层、岩壁梁、高边墙的开 挖施工方法及施工监测在地下厂房中应用研究方面进行介绍，为同类型工程施工中合理组 织施工程序、采用安全而行之有效的开挖方法提供一定的借鉴。 1．工程概述 龙滩水电站是红水河梯级开发的骨干工程。属于一级工程。项目规模较大(一)。本 工程按正常蓄水位 400m 设计，电站装机容量630MW。引水发电系统主要建筑物、引水隧洞、 主厂房、母线洞、主变室、尾水调压井、尾水岔洞、尾水隧洞均布置在左岸地下岩体中。 上岸有 119 个洞室，下岸有 119 个洞室，左岸有大量重叠洞室。 地下厂房右端距河岸约 160m。厂房洞室上覆岩层最小厚度约 100m，最大厚度约 230 m。该地下厂房为目前世界最大的地下厂房，从河床侧向山体侧依次布置有主安装间、主 厂房、副安装间。主厂房结构尺寸为 388.5m×30.70m×77.6m。 主厂房围岩由厚砂岩、粉砂岩和泥岩组成，夹少量凝灰岩和硅质泥质灰岩。砂岩和粉 砂岩占 68.2%；泥板岩占 30.8%；石灰石 层凝灰岩占 1％。主洞室所在区域绝大部分为ⅲ类围岩、小部分为ⅱ类围岩，极少部 分属于ⅳ、ⅴ类围岩，具有较好的成洞条件。 2．主厂房开挖主要施工方法 2．1 主要开挖 程序： 地下厂房分 9 层开挖。主要步骤如下：① 利用主厂房顶板施工支洞进入厂房一层开 挖支护。同时将母线排气廊道(3 号施工支洞)开挖至厂房另一端，形成两端反向开挖的 局面；② 第一层右端开挖支护完成后 100m 开挖第二层，进行岩壁梁施工；③ 从进厂通 道，经主变室至厂区另一端(联络隧道)，开挖第三层，边坡两端开挖第四层；④ 厂房 三层开挖时，从引水下平洞进入厂房下游 8m，为加快四、五层开挖创造条件；⑤ 在厂房 V 层开挖的同时，从尾水管进入厂房VIII 层和“III”层的开挖；⑥ 从引水下平洞进入厂 房，开挖 V 型和ⅵ 一层层，最后炸穿ⅶ 分层，从尾水洞排出炉渣，并使用缓冲渣进入ⅶ, ⅶ 和ⅶ 来自尾水扩散段的喷锚支护层；⑦ 每层开挖、锚杆、锚索、挂网、喷射混凝土 等工序均应进行顺流作业。 2.2 顶层开挖方法 厂房第一层开挖分为左端开挖及右端开挖，左端开挖主要通道为 3#施工支洞，右端开 挖主要通道为母线排风洞。先贯通两侧边导洞后进行中间岩柱开挖，周边采用光面爆破。 顶拱开挖先进行两侧导洞开挖，支护好后，再进行中间岩柱拆除。 开挖时，两侧平行导洞交替施工，洞面间距大于 30m，确保施工和工程安全。中间岩 柱由于断面较小，全断面开挖 大，围岩又为层状岩体，两侧导洞开挖结束后，围岩应力进行了重分布，光面爆破效 果较差。因此后来采用以下方法：①将中间岩柱分为左右半幅进行开挖，相互滞后2~3 排 炮；②减小爆破进尺，爆破进尺控制在 2.5m 以内；③调整光面爆破参数，孔距控制在 50cm 以内，线装药密度为 100~120g/m;；④在ⅲ2、ⅳ类围岩支护滞后 15m，ⅳ类围岩跟进 掌子面。通过采取以上方法厂房顶拱开挖成型较好。 2．3 岩壁梁开挖： 岩锚梁开挖经历了五个阶段：爆破试验阶段、手持式风钻开槽阶段、台车全断面开挖 阶段、台车预留保护层开挖阶段、手持式风钻分层分块开挖阶段。通过现场试验和方案比 较，最终选择手持式风钻分层分块开挖方案。 采用预留保护层手风钻分层分块、预裂光爆相结合的开挖方式。先将岩台外层保护层 挖除，再进行岩台部分岩石开挖，预留岩体采用密孔小药量隔孔装药，用“垂直孔 +斜孔” 双向同时光爆的方法进行开挖。为保证钻孔精度，斜孔采用搭设钻孔样架的方式进行钻孔。 三臂台车作为锚杆支护的钻孔设备专门负责支护，尽量避免因支护不及时而影响手风钻开 挖进度的情况发生。按此方式最终保质保量提前完成了岩锚梁的开挖任务。 注：Ⅰ、Ⅱ区采用潜孔钻或风钻钻进，Ⅲ区及预裂孔采用风钻钻进。 2.4 高边墙施工 采用两道预裂缝(双保险)确保中间拉槽梯段爆破对高边墙的爆 破坏性冲击。中间开槽前，边墙轮廓线应预裂，深度为4~4.5m，孔间距为 50cm，线 药量密度为 180~200g/m。中间井下钻孔开槽时，预留保护层也应预裂，预裂深度与台阶爆 破深度相同。孔间距为 60~80cm，线电荷密度为 300~350g/m。 梯段爆破严格控制单响药量，为满足设计高边墙质点振动速度vs≤7cm/s 的要求，采 用单孔单响，孔间微差挤压爆破的施工方法。 预留保护层采用手持式风钻开挖。每层开挖高度 4m，周边预裂。采用小药量弱爆破开 挖方法。最大单药量小于 10kg，以尽量减少爆破对围岩的影