水利水电工程大型地下厂房施工技术 刘金跃

水利水电工程大型地下厂房施工技术刘金跃
发表时间：2020-01-10T15:22:34.053Z 来源：《防护工程》2019年18期作者：刘金跃1 苏丽莉2
[导读] 自从改革开放以来，我国的经济发展进入了新时代，我国以科学发展为指导方向。

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摘要：近年来，随着我国社会经济与现代科技的不断发展，城市化建设进程的加快带动了基础设施建设如水电工程建设的突破性发展，其主要发展特点是规模向着大型化与洞室群的复杂化形式发展。

与此同时，伴随机械化水平程度的不断提高，水利水电工程的施工速度和施工质量也在逐渐加强，特别是近十年来，我国地下厂房的设计与施工水平更是向着一个崭新的高度发展。

关键词：水利水电；大型地下厂房；工程施工技术
自从改革开放以来，我国的经济发展进入了新时代，我国以科学发展为指导方向，“国土有效利用”和“可再生能源发展”的战略实施，使得我国的水利水电大型地下厂房工程的建设发展十分迅速。

我国水利水电资源分布比较特殊和广泛，大型水利水电工程多分布在高山峡谷之中，这便使得建设施工技术的难度大幅提高，同时也使得人们对于工程的理论和技术的研究不断地加深。

经过不断的研究以及新材料新设备的投入使用，地下厂房工程技术也在不断地提高。

1厂房的开挖以及支护
随着我国的水利水电工程施工技术不断完善，使得以前根本没有办法在复杂地质条件下开展的地下厂房利用喷锚来进行永久性支护这一情况变成了现实，这样一来也使得地下厂房洞室的快速施工成为了现实。

举例来说，在龙滩水电站，地下厂房的开挖深度已经达到了30米，并且其施工环境为中等地应力，而且地形属于陡倾角薄层岩状体，洞室的轴线与岩层之间的夹角已经达到了30度。

在这样的条件下，在对顶拱V类围岩段的施工所采取的方法就是利用C20喷钢纤维混凝土以及150KN的预应力锚杆，通过两者之间的配合形成了永久性的支护，并且其效果是非常好的。

对于地下厂房工程来说，其主要的特点就是洞周围的围岩挖空率是比较高的，而且具有比较多的交叉口，因此在具体的施工过程中对围岩进行稳定处理是有比较大的难度。

其具体的施工方法大体上是从上到下、分层分块进行开挖以及支护，逐渐成型。

从围岩应力变化的角度来看，其应力的路径会由于支护程序的改变而发生改变，如果没有进行妥善的处理，不仅会影响整个施工进度，而且还会使破损区域的大小在洞室成型之后也会有所变化，给工程带来非常大的安全隐患。

因此，地下厂房施工过程中的重中之重就是选择与实际情况相符合的开挖程序，并且进行比较好的支护。

具体的实践之后我们可以发现，在施工过程中不仅要保证非常好的施工环境，而且还应该按照“立体多层次，平面多工序”的施工原则，对施工方法进行不断优化，从而取得比较好的施工效果。

2水利水电大型地下厂房工程的施工技术
2.1施工准备阶段
在正式进行地下厂房的施工前，必须要根据施工现场的实际情况，对总体施工方案进行优化，合理设置施工支洞，以便为多工作平行作业创造良好的条件。

同时，还应根据施工合同、技术规范的要求选择适合的开挖、支护工艺，加强对质量控制点的管理和监测，控制工程进度，力争在进行主厂房的开挖前完成排水系统的施工和围岩稳定性的改善。

另外，就是要设置好各类监测仪器，完成通风竖井的施工，从而加强施工监测力度的同时为连续施工创造更多的有利条件。

2.2开挖的技术
在地下厂房进行开挖的过程中，所遵循的原则就是从上到下分层施工、逐步成型，对于每一层的厚度来说，应该严格控制在8-10米范围内。

在进行分层的时候，相关施工人员应该对爆破振动控制、钻孔的精度、设备的作业空间以及施工的具体通道进行分析考虑。

对于岩壁吊车梁层来说，应该控制在10米的范围内，上面的界面应该根据比梁顶的设计高度高0.5米来进行控制，而下面的界面应该根据比下面拐点高程小3.5米来进行控制。

在对发电机的上面界面进行控制的时候，应该对母线洞的洞脸加固的具体要求进行考虑，而下部界面的控制方法应根据引水隧道的洞脸的实际加固要求进行确定。

在对多个地下厂房的实际开挖工程进行考虑之后我们可以发现，由于在中下部深孔梯段进行开挖作业，会使高边墙的围岩实际位移大幅度上升，因此在施工的过程中，对爆破孔深应严格控制，这样就可以使高边墙的位移带来的影响大幅度减少。

在对地下厂房的拱顶层下面部分进行开挖的时候，通常采取的措施就是利用预裂爆破以及光面爆破相结合的方法来实现对于轮廓的控制，然后再利用深孔梯段微差爆破的方法将中间的岩体清除出去。

当前在对这部分进行施工的时候所采取的方法有两种：第一种方法就是根据在进行爆破试验所取得的数据来对预留保护层进行控制，然后首先对中槽部分进行开挖，然后通过小型炸药将预留下来的保护层进行清除，这样就可以实现对于上层轮廓的控制，而对于下层来说采取的方法就是光爆成型的方法。

通过利用这种方法，可以对超挖进行控制，其具体的范围大概在15-20厘米范围内，通过大量的工程实践了以发现，当采用这种方法的时候，能够对边墙的位移产生影响的主要原因是保护层的开挖深度，所以当利用这种方法的时候，施工过程中的关键就是保护层的开挖方式是否合理。

第二种方法就是利用深孔预裂爆破的方法来实现对于大体轮廓的开挖，如果采取这种方式，可以将超挖控制在8-15厘米的范围内，相比较于第一种方法，这种方法可以更好地实现对于变形的控制，如果没有具体条件的限制，一般都会采用这种方法。

2.3支护的技术
通常在中硬岩体中，支护的压力随着岩体的位移增加而减少。

在位移相同的情况下，支护前隧洞围岩所需要的支护压力要大于支护后的支护压力，而且两者压力的差距是随着围岩所发生的位移的增加而增加。

因此一个合理的支护施工程序应是初喷混凝土紧跟着开挖面，浅孔锚杆支护最好控制在距离开挖面的3倍洞径范围内，深孔锚杆支护进行复喷混凝土跟进，在最后阶段应当施用预应力锚索，同时根据施工监测信息来进行信息反馈分析，适当的调整开挖与支护。

要保证大型地下厂房直立边墙的稳定，不仅需要采用喷混凝土，砂浆锚杆，预应力锚杆支护，还应当采用预应力锚索来进行加固围岩。

目前国内实现这种目的的方法通常是采用双层防腐无黏结预应力锚索结构。

大型地下厂房建设的施工时间比较长，因此支护的施工成为控制施工进度的主要因素。

在具体施工的过程中，应当尽量的缩短施工周期，加快施工进度，常采用的方法是高频冲击回转钻进和钢结构预制垫座，也可以采取提前在邻近的洞室内开辟作业空间，提早完成钻孔作业。

在主厂房爆破开挖后，要立刻进行穿索等后续工作。

另外，还应当控制锚索初次张拉荷载，适当的预留应力增量，这样做可以避免锚索的锚
固附存力变化出现应力超标导致危险的现象。

结语：
水利水电工程地下厂房的施工关键就在于选择合理的开挖程序、控制开挖过程、适时进行支护、加强监督检测，尽量做到动态设计和动态施工，从而确保围岩的稳定性，将围岩塑性区控制在合理的范围内，最终实现提高工程质量、确保施工安全的目的。

目前，我国大跨度地下厂房施工技术已经达到了国际先进水平，地下厂房施工经验日益成熟，因此应在工程实际中对有关数据进行总结、研究、分析和整理，从而为进一步提升我国在这一领域的技术水平做出自己的贡献。

参考文献：
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[2]陈芝焕.水电站大型地下厂房顶拱开挖施工技术研究[J].水利水电施工，2016（1）：35-39.
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