白莲河抽水蓄能电站F8断层开挖与支护施工技术

王延洪，许 丽，冯晓立

（1.南水北调中线干线工程建设管理局河南直管建管局，河南 郑州 450046；2.中国水利水电建设工程咨询西北公司，陕西 西安 710075）

1 工程概况

白莲河抽水蓄能电站地下厂房位于已建白莲河水库大坝右坝头上游侧山体内，厂房纵轴线方向为东西向，自上游向下游平行排列有球阀室-主厂房-主变洞-尾水闸门室四大洞室，四者之间的岩体厚度分别为30、32、15.6 m；在地下主厂房与主变室之间布置4条母线洞和1条厂用配电洞，其轴线方向为南北向，与主厂房轴线方向垂直。

根据白莲河抽水蓄能电站地下厂房开挖揭露的地质情况，F8断层及影响带出露宽度达到46 m（厂0+090～厂0+136），断层宽约25 m，斜切整个厂房，其围岩较破碎、泥化现象严重，完整性极差，且F8断层上下界面间与其他节理组成稳定性较差的块体，断层带围岩类别为Ⅳ类夹Ⅴ类，是工程遇到的影响最大的不利地质条件。

2 开挖方法

地下厂房顶拱层开挖采用中导洞超前掘进，两侧扩挖的方法。中导洞由东向西掘进至厂0+102桩号处，为了探明地质条件，采取2 m×2 m小导洞进行坑探施工，在查明地质条件后，采用自钻式锚杆、掘进一循环支护一循环以及钢拱架强支撑的方式施工，完成中导洞掘进。钢拱架安装示意如图1所示。

图1 钢拱架安装示意

中导洞开挖完成后，为保证地下厂房开挖的直线工期，两侧扩挖采取预留F8断层带岩柱的方法，即先从厂房西端两侧分别刻槽向中部扩挖，最后采用短循环、弱爆破、跟进支护等手段完成岩柱扩挖。

厂房刻槽先从西端下游开始，上游滞后，扩挖至厂0+70桩号后，再从东向西按上、下游侧分别刻槽扩挖至厂0+115桩号。扩挖示意见图2。

F8断层固结灌浆完成后，再对厂0+70～厂0+115段进行扩挖。该段扩挖采用 “短进尺、弱爆破”的控制爆破技术，分别从东、西两侧相向掘进，跟进支护，循环进尺控制在1.5～2.0 m，最后预留厂0+100～厂0+105段岩柱。该段岩柱扩挖分两循环进行，即上、下游墙各一循环开挖到位，先进行上游岩柱的开挖，再开挖下游岩柱。开挖采用三臂台车钻孔，东西两侧相向施钻，一次爆破完成。

开挖施工前后，及时布设收敛观测断面并加强观测，监测围岩变形情况，为现场采取安全措施、决策施工提供依据。若观测资料显示围岩变形增大，则立刻调整施工程序，分循环跟进支护后再进行下一循环开挖。

3 支护技术

主厂房顶拱F8断层处理范围为厂0+90～厂0+115.6，永久支护采用 “锚杆+钢筋格构梁+挂网喷钢纤维混凝土+预应力锚索”的柔性方式支护。

3.1 锚杆

3.2 钢筋格构梁

格构梁从（厂）0+90处开始安装，与系统锚杆相连。每榀格构梁分为7节制作、安装，其中顶拱5段，左右侧墙及小弧段各1段，先安装中导洞部分，再向两侧延伸，安装结合段不得出现在拱脚部位。格构梁安装前测放定位线，确保各节安装后位于同一横断面内；格构梁之间用25水平钢筋进行纵向连接，连接筋间距为25 cm，格构梁与锚杆连接点必须焊接牢固。钢格栅拱架结构见图3。

3.3 钢纤维喷护

图2 厂房扩挖示意(单位：m)

图3 钢格栅拱架分节结构（尺寸单位：cm）

CF25钢纤维喷射混凝土采用湿法喷射工艺，利用湿喷台车分两次进行施工。第一次喷射目的为封闭围岩，喷射厚度为5 cm。混凝土喷射前，应使用高压风吹掉岩面浮渣，严禁用高压水冲洗岩面。第二次为将钢纤维混凝土补喷至设计厚度，分三层施工，每层厚度不大于10 cm。

各喷层之间的间歇时间应符合相关规定，若间歇时间超过2 h，应在复喷前先喷水湿润混凝土表面再行喷射，以保证混凝土层间粘结良好。第二次喷射前，先用水湿润第一次喷射的混凝土表面，并将表面的乳膜、浮尘冲洗干净，喷射格构梁时先从格构梁两侧向内喷射，确保格构梁内喷射混凝土饱满、密实；混凝土喷射完成后与下一次放炮时间间隔不应小于3 h。

3.4 预应力锚索

锚索采用1 500 kN无粘结预应力锚索，共布置11根，上游为5根端头锚索，水平布置，布置范围为0+92～0+111.2；下游为6根对穿锚索，与2号排水洞对穿，全部自主厂房向2号排水洞上仰8.9°，对穿锚索布置范围为0+88～0+112。

4 施工监测情况

从固结灌浆前、后对F8断层进行的岩体声波测试结果可知，灌浆前围岩声波纵波速度在2 100～3 500 m/s之间，局部为1 700 m/s，14 d凝期后的声波速度有较大幅度的提高（波速在4 000 m/s以上）。

收敛变形监测统计情况表明，F8断层监测曲线整体平缓，拱顶收敛一般在3 mm左右，系统支护完成后，变形速率趋于稳定，收敛值基本稳定在2 mm以内，且没有持续增大的现象。

5 结 语

通过采用科学合理的开挖方法，成功应用“锚杆+钢筋格构梁+挂网喷钢纤维混凝土+预应力锚索”的柔性支护处理技术，较好地完成了白莲河抽水蓄能电站地下厂房最大不良地质带F8断层的处理施工，确保了洞室稳定；在工期上也优于刻槽置换混凝土的施工方案，减小了F8断层处理对主厂房施工直线工期的影响，保证了地下厂房整体开挖施工进度。

［1］侯建华，钱继源.大朝山水电站地下厂房开挖与支护施工技术［J］.浙江水利科技，2005（5）:59-60.

［2］邓仁杰.不良地质条件下的洞室开挖及支护施工技术［J］.广西水利水电，2004（S1）:125-127.

［3］李海清，郑蓉平.泸定水电站洞室开挖与支护监理质量控制［J］.水力发电，2011，37（5）:92-94.