水电站地下厂房开挖与支护方案探讨

严 宏，杨 波

（葛洲坝集团五公司，湖北 宜昌 443002）

1 引言

水电站地下厂房是水电站开发形式的一种，厂房埋在较深的岩层中，能较好的利用围岩的稳定性提高厂房的整体性，较好的解决修建大坝和坝址地形地貌带来的不利条件，较好的解决了输水、发电和大坝安全等诸因素的相互影响，因此在我国西南地区的水利工程中得到广泛应用。但是地下施工对电站建设工程地质条件要求颇高，遇到岩层破碎带或大的构造带，施工处理非常复杂，对施工单位和设计单位提出较高的要求。本文结合我国四川境内某水电站地下厂房洞室开挖施工工艺，对开挖过程中的关键问题进行研究，并提出了合理的解决方案，为类似工程施工提供参考。

2 工程概况

某水电站位于我国四川省境内岷江干流，为引水式电站，电站装机容量为3×60 MW，发电经110 kV高压电送入电网。水电站主副厂房、主变压器洞、引水隧洞、尾水隧洞、母线洞均为地下洞室结构，其中主副厂房及安装场直线布置，电站厂房设计洪水标准50 a一遇，最大下泄流量Q＝1 103 m3/s，校核洪水标准200 a一遇，最大下泄流量Q＝1 194.7 m3/s。地下厂房至尾水调压井的出露地层为寒武系二道水组灰岩，奥陶系下统灰绿色砂质页岩夹少量薄层紫红色黏土岩、石英砂岩、泥质灰岩；奥陶系中统龟裂纹灰岩；志留系龙马溪组灰黑色页岩等。

3 工程开挖及支护方案

本电站地下洞室主要建筑物由主洞室（主副厂房、开关站、主变室）、出线洞、交通洞、尾水洞、尾水闸门室洞、排水洞等组成。主变布置在主厂房左端头，与主机在同一洞室里，主变室、主厂房、副厂房呈一字型布置，依次为安装间、主机间、主变室、副厂房，地下GIS室布置在主变室上层。尾水闸门室洞布置在主厂房下游34 m处，与主洞室平行布置。尾水洞接闸门室洞。交通洞从右端与安装间连接。出线兼通风洞利用主洞室左端1#施工支洞，该洞也兼安全洞。

3.1 主要洞室开挖方案

地下洞室开挖施工主要利用1#～4#施工支洞、进厂交通洞、尾水洞及尾水支洞。地下厂房洞室施工围绕主副厂房及安装间这一关键线路展开。在主副厂房及安装间、尾水尾水闸室等大洞室采用分层开挖支护，层内多工序平行流水作业，在立体上进行平行、交叉施工，形成“平面多工序、立体多层次”的施工作业方式。主厂房开挖共分6层，开挖施工道路规划为：厂房Ⅰ、II层为1#施工支洞；厂房Ⅲ、Ⅳ层为进厂交通洞；厂房第V层为2#施工支洞；厂房第Ⅵ层为尾水洞。

尾水闸门室是本次开挖的另一处主要洞室，平面尺寸7.0 m×32.8 m，第一层与4#支洞相连，第三层与尾水洞、3#支洞相连。上层采用三臂液压台车钻孔爆破，2 m3装载机装15 t自卸车由4#支洞及交通洞出碴，下层采用三臂液压台车钻孔爆破，1 m3短臂挖掘机装渣，10 t自卸车出渣，中层开挖在上层及下层开挖完成后进行，利用溜渣井，由尾水支洞、3#支洞及交通洞出渣。其他支洞主要包括交通洞及交通支洞，其尺寸不大，均可采用三臂液压台车钻孔爆破，2 m3装载机装15 t自卸车出碴或1 m3短臂挖掘机装渣，10 t自卸车出渣。

3.2 洞室支护方案

为确保引水及地下厂房系统在开挖施工中岩体稳定及建筑物安全，设计对地下洞室的围岩进行支护加固处理。主副厂房、主变室、尾水闸室等大中型洞室采用喷射机械手喷射作业，局部采用人工喷护；支护遵循自上而下、分层分段，支护随开挖及时跟进的原则。中小洞室支护施工采用TK－961型混凝土喷射机接导管至工作面人工喷护，紧跟开挖工作面施工；对于软弱岩层及构造破碎带区域，钻爆后，根据具体情况及时采用随机锚杆和喷射混凝土进行初期支护，在确保洞室稳定后进入下一道工序施工。平洞后期支护滞后开挖作业面，按先锚后喷（含挂网）的顺序进行。喷射混凝土喷层厚度100～200 mm，混凝土标号为C25，挂网为Φ8钢筋网，网格间距150 mm×150 mm；顶拱每层喷射厚度为5～7 cm，喷射混凝土分2～3次喷射到设计厚度。挂钢筋网部位按“喷——网——喷”的程序进行。锚杆施工中，大中型洞室长度6 m以内锚杆采用锚杆台车施工，中小洞室5 m以内锚杆采用YT－28气腿钻造孔，孔径大于锚杆直径25 mm以上。锚杆注浆后三日内，在砂浆凝固前严禁敲击、碰撞及拉拔锚杆。

4 结束语

水电站地下厂房的施工，涉及地下洞室群开挖、支护等复杂工序，而施工厂区的工程地质条件复杂多变，为地下洞室施工带来诸多困难。本文结合四川省某中型水电站地下厂房施工实例，对施工中的主厂房、主变洞、尾水闸门室、尾水洞及交通洞的洞室开挖、支护方案进行了探讨，相关技术方案较好解决了复杂地质条件带来的问题，确保施工顺利进行，为今后类似工程施工提供参考。

1 杨映、黄静.思林水电站地下厂房支护施工探讨[J].贵州水力发电，2008（4）：42～44

2 李友华、黄应军、李景元.溪洛渡水电站左岸地下厂房大跨度高边墙开挖施工技术[J]，2008（9）：9～12

3 《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》（SDJ57－85）

4 《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》（DL/5099－1999）