水利水電大型地下廠房工程施工技術(shù)及要點(diǎn)分析

黃建全

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，湖北宜昌 443000）

0.引言

社會(huì)進(jìn)步與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使我國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)正在朝著更好的方向發(fā)展，國(guó)家非常注重對(duì)于國(guó)土資源的科學(xué)合理利用，國(guó)土資源發(fā)展、可再生能源再利用方面戰(zhàn)略得以落實(shí)，其以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，極大促進(jìn)了我國(guó)水利水電工程的發(fā)展，同時(shí)借助水利水電工程促進(jìn)可再生能源的發(fā)展也與習(xí)主席提出的“綠水青山就是金山銀山”的理念相符合。這種情況下，水利水電大型地下廠房工程的發(fā)展就非常迅速。我國(guó)相關(guān)的水資源呈現(xiàn)出分布廣泛、分布特殊的特點(diǎn)，地域上以高山、峽谷位置居多，加大了建造施工技術(shù)的難度。因河床較為狹窄、洪水流量較大，導(dǎo)流建筑物、水發(fā)電系統(tǒng)大多于地下布置，形成縱橫交錯(cuò)的地下洞室群，斷面積在2000m以上的洞室還在不斷出現(xiàn)。因地下工程規(guī)模較大，相應(yīng)的建造技術(shù)也面臨更高要求，成為水電建設(shè)中較為核心和關(guān)鍵的部分。在新設(shè)備、新技術(shù)不斷應(yīng)用的當(dāng)下，大型地下建設(shè)工程逐漸趨向于精細(xì)化，施工質(zhì)量大幅提升。進(jìn)行相關(guān)技術(shù)分析，并提出有效解決方法具有重要的意義。

1.水利水電大型地下廠房工程施工技術(shù)要點(diǎn)

隨著時(shí)間的推移，加上施工工程經(jīng)驗(yàn)的積累，我國(guó)有關(guān)水利水電大型地下廠房工程施工技術(shù)在不斷突破[1]。目前地下廠房建設(shè)的長(zhǎng)久支護(hù)主要借助錨噴支護(hù)手段來(lái)完成，這項(xiàng)技術(shù)相對(duì)成熟，在大規(guī)模、復(fù)雜的體制環(huán)境中也同樣適用。這也是大型地下廠房得以建設(shè)的基礎(chǔ)。我國(guó)在20世紀(jì)80年代已經(jīng)把巖壁吊車梁技術(shù)引入大型地下廠房工程施工建設(shè)中，目前該技術(shù)已經(jīng)能夠被熟練掌握，且更加完善。借助使用先進(jìn)的技術(shù)，大型地下廠房涉及的開(kāi)挖、支護(hù)等技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用，這為工程的順利進(jìn)行提供了可能。

要想進(jìn)行地下引水發(fā)電，那么關(guān)鍵就是建設(shè)大型地下廠房。建設(shè)過(guò)程的核心問(wèn)題是如何穩(wěn)定圍巖，施工時(shí)采用的方法是：自上至下、分層分塊。進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)時(shí)，圍巖的應(yīng)力狀態(tài)、變化角度是我們需要考慮的因素，應(yīng)力狀態(tài)不一樣，就要使用不一樣的開(kāi)挖支護(hù)程序。但是開(kāi)挖支護(hù)程序不同對(duì)于施工期內(nèi)圍巖的破損區(qū)也會(huì)造成不同程度的影響，同時(shí)還會(huì)使洞周的位移發(fā)生變化，進(jìn)而當(dāng)洞室成型后其圍巖的應(yīng)力分布，洞周大小與位移均會(huì)有大小不一的影響。由此，我們知道開(kāi)挖技術(shù)、支護(hù)技術(shù)是否合適，關(guān)系到大型地下廠房建設(shè)的質(zhì)量，非常重要。

1.1 做好施工前準(zhǔn)備

進(jìn)行大型地下廠房建設(shè)前，需要做好充分的施工前準(zhǔn)備。結(jié)合工程的實(shí)際情況做好認(rèn)證工作，施工規(guī)劃，并進(jìn)行施工方案的制訂，還要布置好施工支洞。除了這些情況外，做好開(kāi)挖、支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝實(shí)驗(yàn)也是非常重要的。因?yàn)榻柚@樣的過(guò)程，工作人員對(duì)于工藝的要領(lǐng)就能夠熟練掌握，進(jìn)而有助于施工流程的確定、質(zhì)量控制要點(diǎn)的精準(zhǔn)把握[2]。另外，周邊排水系統(tǒng)在正式施工之前也要完成，能夠有效改善圍巖的穩(wěn)定條件，為后期施工掃清障礙。當(dāng)埋設(shè)完檢測(cè)儀器，做好通風(fēng)洞井這些工作后，不但作業(yè)的環(huán)境更好，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)把控施工過(guò)程，施工的進(jìn)度也能有一定保證，讓接下來(lái)的工作能夠更好地開(kāi)展。

1.2 進(jìn)行分層開(kāi)挖

大型地下廠房對(duì)于地下引水發(fā)電系統(tǒng)的施工而言是關(guān)鍵項(xiàng)目，因斷面尺寸相對(duì)較大，且有較多的交叉口，洞周圍巖的挖空率相對(duì)較高，因此圍巖的穩(wěn)定問(wèn)題就比較突出。在進(jìn)行開(kāi)挖、支護(hù)時(shí)，支護(hù)順序?yàn)樽陨现料?，逐層逐步。層與層之間的厚度通常選擇8m～10m。分層是開(kāi)挖之前的工作，需要綜合施工的通道、設(shè)備作業(yè)所需的位置大小、鉆孔是否精密、爆破振動(dòng)的控制等因素來(lái)決定分層數(shù)目的多少。假設(shè)拱頂為一般的高度，約9m，要嚴(yán)格控制拱腳錨桿進(jìn)行施工。巖壁吊車梁層的高度也要進(jìn)行控制，約10m，其上的界面高度要達(dá)到10m～10.5m。其下部界面也要進(jìn)行控制，要比其下拐點(diǎn)高度低3.5m。如果從發(fā)動(dòng)機(jī)層面進(jìn)行控制，進(jìn)行上部界面大小的設(shè)計(jì)時(shí)，要與母線洞洞臉的加固需求相結(jié)合，進(jìn)行下部界面大小的設(shè)計(jì)時(shí)，要與引水隧洞洞臉的加固需求相結(jié)合。進(jìn)行地下廠房建設(shè)時(shí)，如果開(kāi)挖中下部深孔梯度，就會(huì)引起邊墻圍巖的位移發(fā)生變化，也就是位移增加。所以，近年來(lái)通常采用薄層開(kāi)挖使高邊墻圍巖的位移不會(huì)增加。

開(kāi)挖工作還會(huì)涉及地下廠房頂拱層。常用的方法主要有：光面爆破和預(yù)裂爆破，這兩種方法對(duì)于開(kāi)挖的輪廓都能夠進(jìn)行有效控制。而挖除中間巖體則要借助深孔梯段微差爆破。我國(guó)使用最多的開(kāi)挖方式主要有：從中間向外挖、分兩半開(kāi)挖。前一種方法首先要進(jìn)行保護(hù)層厚度的預(yù)留，其依據(jù)是工程爆破實(shí)驗(yàn)。接著挖去中槽，然后挖除保護(hù)層，采用的方法是密孔小直徑藥卷，還需要分兩層進(jìn)行挖除，上面一層借助預(yù)裂爆破使其輪廓去除，下面一層則借助光面爆破來(lái)實(shí)現(xiàn)。后一種方法主要借助深孔預(yù)裂爆破確定開(kāi)挖的輪廓，這樣開(kāi)挖控制方便。相比前一種，變形條件的控制更為合理。

1.3 進(jìn)行支護(hù)工作的開(kāi)展

如果巖體的硬度為中硬，巖體位移增加時(shí)支護(hù)壓力反而在逐漸減小。如果位移一樣，支護(hù)前隧洞圍巖所需的壓力更大，造成這種現(xiàn)象的原因主要是圍巖位移增加造成壓力差距的增大。所以，要想使支護(hù)施工的程序更加合理，就要確定順序：依次是初噴混凝土、開(kāi)挖面，在開(kāi)挖面3倍洞徑范圍內(nèi)要進(jìn)行淺孔錨桿支護(hù)。然后借助深孔錨桿支護(hù)技術(shù)來(lái)進(jìn)行混凝土復(fù)噴，最后采用預(yù)應(yīng)力錨索。進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)還需要與監(jiān)測(cè)信息相結(jié)合，同時(shí)結(jié)合信息反饋、信息分析。如果想穩(wěn)定大型地下廠房直立邊墻，單進(jìn)行混凝土的噴射是不夠的，支護(hù)還需要砂漿錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿，同時(shí)加固圍巖要借助預(yù)應(yīng)力錨索?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)主要借助雙層防腐無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行開(kāi)挖、支護(hù)。大型地下廠房建設(shè)需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，影響施工進(jìn)度的主要因素就是支護(hù)。在具體施工時(shí)，想要進(jìn)行施工周期的縮短、施工進(jìn)度的加快，高頻沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制墊座是經(jīng)常選用的辦法。除了這兩種方法外，鄰近洞室內(nèi)提前進(jìn)行作業(yè)空間的開(kāi)辟也是不錯(cuò)的方法，這樣能夠使鉆孔作業(yè)快速完成，大大縮短了時(shí)間。一旦開(kāi)挖暴露主廠房，接下來(lái)的工作就要立馬進(jìn)行，如穿索。對(duì)于錨索初次張拉荷載要進(jìn)行控制，相應(yīng)的應(yīng)力增量要注意進(jìn)行預(yù)留，這樣能夠防止應(yīng)力超標(biāo)出現(xiàn)危險(xiǎn)。

2.結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展離不開(kāi)基礎(chǔ)建設(shè)做支撐，水利水電工程作為國(guó)家的基建工程之一，在可再生能源方面發(fā)揮著重要的作用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)于水利水電大型地下廠房建設(shè)也提出了越來(lái)越高的要求，工程更加復(fù)雜，工程量也在逐漸增大，相應(yīng)的技術(shù)要求、施工要求也是更加嚴(yán)格。大型地下廠房建設(shè)施工需要首先要與工程施工環(huán)境相結(jié)合，圍巖是否穩(wěn)定是其主要的因素。想要工程質(zhì)量更高，圍巖塑性區(qū)的范圍要進(jìn)行有效控制。具體來(lái)說(shuō)就是選擇怎樣的開(kāi)挖方案，如何進(jìn)行支護(hù)的安裝等，借助有效的監(jiān)測(cè)、反饋，使施工更加高效。讓施工過(guò)程更加精確，大型水利水電地下廠房建設(shè)才能夠保質(zhì)保量的按時(shí)完成。