羅洲壩水電站工程地下廠房開挖設(shè)計(jì)

王佳奎,張軼臣

(中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林 長春 130021)

羅洲壩水電站工程地下廠房開挖設(shè)計(jì)

王佳奎,張軼臣

(中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林 長春 130021)

羅洲壩水電站地下廠房是利用江口水電站右岸導(dǎo)流洞改、擴(kuò)建而成.廠房分層開挖充分考慮了導(dǎo)流洞空腔的影響.施工通道的布置科學(xué)、合理的利用了永久交通洞及原有2號(hào)施工支洞,做到了永臨結(jié)合,盡量的減少了施工支洞的長度,加快了廠房開挖的施工進(jìn)度,方便了施工,降低了工程造價(jià).

羅洲壩水電站;地下廠房;開挖設(shè)計(jì)

1 工程概況

羅州壩水電站工程位于芙蓉江干流下游、芙蓉江江口上游約2 km處,緊鄰重慶市武隆縣江口鎮(zhèn),工程所在位置距武隆縣城約22 km,距重慶市約161 km.羅洲壩水電站工程是利用江口水電站右岸施工導(dǎo)流洞進(jìn)行改擴(kuò)建而成.電站樞紐工程由輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)組成.裝機(jī)容量100 MW,額定水頭106 m,安裝1臺(tái)單機(jī)容量100 MW的混流立式機(jī)組,電站工程在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰任務(wù).

廠房洞室沿導(dǎo)流洞軸線布置,依次為上游副廠房、安裝間、主機(jī)間和下游副廠房;主變洞平行于主廠房布置.上、下游副廠房完全布置于原導(dǎo)流洞內(nèi),斷面即原導(dǎo)流洞斷面,12.0 mX14.0 m(寬X高),全長69.6 m,主廠房洞室尺寸42.1 mX 17.7 mX46.2 m(長X寬X高).

2 工程地質(zhì)

該工程主廠房主要以Ⅱ、Ⅲ類圍巖為主,廠房中部層內(nèi)軟弱夾層發(fā)育,一般厚度較小,性狀較好,僅Ⅲ-508、Ⅲ-515、Ⅲ-513夾層,厚度較大,性狀差.段內(nèi)通過F29斷層,寬30～40 cm,由白云巖、方解石脈、泥及糜棱巖組成,泥厚10～15 cm,淺灰色糜棱巖厚20～25 cm,呈強(qiáng)～弱風(fēng)化,且局部溶蝕填泥.因此,對(duì)穿過廠房、主變室、母線洞邊頂拱的層間錯(cuò)動(dòng)帶、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶和結(jié)構(gòu)面影響帶、不良地質(zhì)段,以及經(jīng)分析存在潛在的不穩(wěn)定塊體和掉塊,在開挖前采取超前支護(hù),分層、分部、分塊開挖,及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù),并視圍巖揭示情況增加長砂漿錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿、錨筋樁和噴混凝土等加強(qiáng)支護(hù).開挖過程中,超前埋設(shè)觀測(cè)儀器加強(qiáng)圍巖收斂變形監(jiān)測(cè),確保頂拱圍巖及洞間巖柱穩(wěn)定,以策安全.

3 廠房開挖施工特點(diǎn)

1)江口庫區(qū)的芙蓉湖、芙蓉洞為國家5A級(jí)風(fēng)景名勝區(qū),所以廠房開挖施工不能對(duì)當(dāng)?shù)芈糜?、生產(chǎn)及生活環(huán)境造成影響.

2)廠房開挖施工期間,不能影響江口水電站機(jī)組發(fā)電及大壩正常運(yùn)行,開挖爆破不能對(duì)大壩的安全產(chǎn)生影響.

3)由于該工程廠房是利用原江口水電站右岸導(dǎo)流洞的改、擴(kuò)建而成,不同于新開發(fā)項(xiàng)目,既有場(chǎng)內(nèi)交通和臨建可供利用的有利條件,也有施工環(huán)境復(fù)雜的不利因素,對(duì)廠房開挖設(shè)計(jì)方案提出了更高的要求.

4)地下廠房開挖是工程施工的關(guān)鍵線路,開挖工程的工期直接影響工程總進(jìn)度計(jì)劃.

4 廠房開挖施工通道布置

4.1 施工通道布置原則

1)施工通道的選擇根據(jù)地形、地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)型式及布置、施工方法和施工進(jìn)度的要求等,綜合研究確定.

2)通道斷面型式及尺寸能滿足運(yùn)輸強(qiáng)度和物件通過要求,并有空間設(shè)置管線、排水溝和人行道.

3)滿足地下洞室群分層開挖施工進(jìn)度和通風(fēng)排煙需求.

4)統(tǒng)籌規(guī)劃施工通道布置,盡量利用永久洞室作為施工通道,以減少臨時(shí)施工支洞的修建.

5)廠房施工通道的布置應(yīng)滿足不同高程、不同部位施工的特點(diǎn)和需要,為廠房開挖各層開挖提供便捷的施工條件.

6)施工通道布置應(yīng)綜合考慮各洞室的交叉施工、盡量規(guī)避施工干擾,保證工程施工均衡、有序.

4.2 施工通道布置

該電站地下廠房埋藏深約90 m,洞室較多,為整個(gè)工程施工工期的關(guān)鍵線路.因此,廠房施工通道布置將直接影響廠房施工條件和工期.

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由于該工程洞室較多,施工支洞布置需綜合考慮.根據(jù)廠房系統(tǒng)的布置、施工進(jìn)度計(jì)劃及主副廠房、主變洞的施工程序,在充分利用水工永久隧洞作為施工通道的基礎(chǔ)上,按廠房上、中、下三個(gè)層次布置了3條施工通道,以滿足廠房開挖施工需要.

廠房開挖施工通道特性見表1.

表1 廠房開挖施工支洞特性表

5 廠房開挖設(shè)計(jì)

5.1 施工程序

主廠房開挖工程施工程序:施工準(zhǔn)備→Ⅲ號(hào)施工支洞開挖支護(hù)→主廠房及安裝間Ⅰ層開挖→主廠房及安裝間Ⅱ?qū)娱_挖→巖錨梁開挖施工→巖錨梁混凝土澆筑施工→主廠房Ⅲ、Ⅳ層開挖施工;施工準(zhǔn)備→Ⅴ號(hào)施工支洞開挖支護(hù)→主廠房Ⅴ層開挖施工→主廠房Ⅵ開挖施工→主廠房Ⅶ開挖施工.主廠房分層開挖見圖1.

5.2 施工方法

圖1 主廠房開挖分層圖

廠房開挖采用鉆爆法施工,由上至下分層開挖.廠房頂拱層采用中導(dǎo)洞先進(jìn),兩側(cè)擴(kuò)挖跟進(jìn)的施工程序,先進(jìn)行中導(dǎo)洞頂拱部分的永久結(jié)構(gòu)部分施工,錨噴支護(hù),然后進(jìn)行擴(kuò)挖,擴(kuò)挖過程中及時(shí)實(shí)施系統(tǒng)支護(hù),廠房中導(dǎo)洞和兩側(cè)擴(kuò)挖部分施工,周邊采用光面爆破的方法施工.第Ⅱ?qū)硬扇≈胁刻荻挝⒉畋?并且梯段周邊采取預(yù)裂爆破,兩側(cè)保護(hù)層采取光面爆破開挖.第Ⅲ層設(shè)計(jì)周邊輪廓線采用光面爆破,其它部分采用梯段微差爆破.第Ⅴ層采取中部梯段微差爆破,設(shè)計(jì)周邊輪廓線采用光面爆破開挖.第Ⅵ層開挖結(jié)合尾水方洞段水平開挖.每層開挖完成后及時(shí)噴射混凝土;在下一層爆破出渣前進(jìn)行錨桿及二次噴混凝土支護(hù)措施.鉆孔采用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔,水平掘進(jìn)采用3.0 m3裝載機(jī)配20 t自卸汽車出渣,深孔梯段爆破采用1.6 m3液壓反鏟配20 t自卸汽車出渣.

主廠房及安裝間開挖由上至下共分7層:

1)第Ⅰ層(高程209.8～201.0 m):從Ⅲ號(hào)施工支洞進(jìn)入,本層為頂拱層,輪廊開挖質(zhì)量要求高,支護(hù)量較大,考慮錨桿長度,層高8.8 m.

2)第Ⅱ?qū)?高程201.0～194.0 m):從Ⅲ號(hào)施工支洞進(jìn)入,考慮開挖石渣量滿足導(dǎo)流洞墊渣工程量需要,層高7.0 m.該層位于巖壁梁重要部位,開挖施工質(zhì)量要求高,是地下廠房施工的重點(diǎn)和難點(diǎn),為保證巖壁梁開挖質(zhì)量,兩側(cè)預(yù)留保護(hù)層,中間梯段爆破.開挖爆破直接與第Ⅲ層貫通,石渣溜入導(dǎo)流洞底板,將墊渣作為支護(hù)、巖錨梁混凝土澆筑施工通道.

3)第Ⅲ層(高程194.0～179.55m):Ⅲ號(hào)施工支洞或交通洞進(jìn)入工作面進(jìn)行鉆爆,層高7.0 m,開挖采用設(shè)計(jì)線光爆、剩余部分梯段爆破的方式進(jìn)行開挖,出渣時(shí)墊渣通道和開挖出渣同時(shí)運(yùn)出,支護(hù)完成后將下層施工通道形成.

4)第Ⅳ層(高程179.55～171.3.0 m):從導(dǎo)流洞底部進(jìn)入工作面進(jìn)行鉆爆,層高8.25 m,開挖周邊輪廓線采用光面爆破、中間梯段爆破的方式進(jìn)行開挖,出渣時(shí)墊渣通道和開挖出渣經(jīng)導(dǎo)流洞同時(shí)運(yùn)出.同時(shí)進(jìn)行Ⅴ號(hào)施工支洞爆破施工,繼續(xù)水平掘進(jìn),進(jìn)行廠房第Ⅴ層下部開挖.

5)第Ⅴ層(高程171.3～163.6 m):從Ⅴ號(hào)施工支洞進(jìn)入開挖鉆爆工作面,廠房邊墻光面爆破、中部梯段爆破.Ⅴ號(hào)施工支洞作為出渣通道,開挖層高7.7 m.

6)第Ⅵ層(高程163.6～159.0 m):從Ⅴ號(hào)施工支洞進(jìn)入廠房開挖工作面,層高4.6 m.

7)第Ⅶ層(高程159～156.0 m):為集水坑開挖,從Ⅴ號(hào)施工支洞進(jìn)入開挖工作面,開挖深度3 m.

地下廠房分層開挖工程量見表2.

5.3 施工進(jìn)度計(jì)劃安排及施工強(qiáng)度分析

主廠房開挖工期安排及開挖強(qiáng)度計(jì)劃見表3.

6 結(jié)語

羅洲壩水電站地下廠房是利用江口水電站右岸施工導(dǎo)流洞改、擴(kuò)建而成.廠房分層開挖考慮了導(dǎo)流洞空腔的影響.施工通道的布置充分、合理的利用了永久交通洞以及原有導(dǎo)流洞2號(hào)施工支洞,做到了布局合理、一洞多用,優(yōu)化了施工支洞的布置,加快了施工進(jìn)度.該工程地下廠房分層開挖方案、開挖施工通道布置、施工方法及工期安排,可為其它改、擴(kuò)建的地下工程施工提供參考和借鑒.

表2 地下廠房分層工程量表

表3 主廠房開挖工期安排及強(qiáng)度計(jì)劃表

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