蒲石河抽水蓄能电站地下厂房系统施工及技术问题探析

2015-04-28王祥沣中国水利水电第六工程局有限公司辽宁沈阳110179

中国科技纵横 2015年8期

王祥沣（中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁沈阳 110179）

王祥沣
（中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁沈阳 110179）

蒲石河抽水蓄能电站是我国东北的第一座大型抽水蓄能电站，该电站厂房洞室系统是一组空间立体交叉的地下洞室群。本文以地下洞室开挖为重点，根据本工程所处地理位置及地质条件，编制全面细致的施工方案，对施工过程中出现的技术问题进行分析并制定了积极有效的解决方案，保证了地下厂房系统施工顺利进行。

地下洞室爆破开挖地质条件围岩稳定施工干扰

1　概况

蒲石河抽水蓄能电站位于辽宁省宽甸满族自治县境内，是我国东北的第一座大型抽水蓄能电站。该电站厂房洞室系统是一组空间立体交叉的地下洞室群。其系统布置以厂房、主变室及尾闸室为核心。厂房地段主要由较完整、新鲜、坚硬的混合花岗岩组成，上覆岩体深厚。该地段地下水位高出洞顶拱约150～250m，岩石透水性微弱，仅局部见有地下水渗涌。厂址地段有40余条断层破碎带分布，宽度较小，倾角较陡，其走向与诸洞室交角较大，且多分布于厂房枢纽地段的东、西两端，对厂房位置有影响的主要是西半部的f9断层及东部的F3、F4断层。厂房地段岩石节理一般不甚发育，并多钙质胶结。地下厂房枢纽地段多以Ⅱ类围岩为主，约占80%左右，Ⅲ类围岩约占20%，岩石稳定条件较好。

2　地下厂房系统开挖施工

2.1开挖施工程序

根据厂房结构特点、施工通道布置，并结合我局多个大中型地下厂房施工经验，本工程厂房开挖共分Ⅶ层，其中，副厂房及安装间高度较小，其分层与主机间相对应，即Ⅰ～Ⅳ层。第Ⅰ层：▽39.1～29.2，层高9.9m，分三块，中部为Ⅰ1，宽9m，两侧为Ⅰ2，宽8.35m；第Ⅱ层：▽29.2～▽21.2，层高8m，中部为Ⅱ1，宽16.7m两侧为Ⅱ2为岩锚梁部分，上部宽4.5m，底部宽3m；第Ⅲ层：▽21.2～▽13.2，层高8m，中部为Ⅲ1，宽16.7m，两侧边墙保护层为Ⅲ2，宽3m，包括小桥机躲避洞基础保护层；第Ⅳ层：▽13.2～▽5.2，层高8m，中部为Ⅳ1，宽16.7m，两侧边墙保护层为Ⅳ2，宽3m，包括副厂房及安装间基础保护层；第Ⅴ层：▽5.2～▽-1.8，层高7m，中部为Ⅴ1，宽16.7m，两侧边墙保护层为Ⅴ2，宽3m，副厂房及安装间基础保护层高1.5m；第Ⅵ层：▽-2.0～▽-7.0，层高5.2m，中部为Ⅵ1，宽16.7m，两侧边墙保护层为Ⅵ2，宽3m；第Ⅶ层：▽-7.0～▽-15.0，最大层高8m，中部为Ⅶ1，宽16.7m，两侧边墙保护层为Ⅶ2，宽3m，基坑及基础保护层高为1.5m。

2.2地下厂房洞室开挖

（1）厂房Ⅰ层开挖：厂房Ⅰ层开挖施工主要包括主机间、安装间、副厂房、小桥机躲避洞Ⅰ层开挖施工。（2）厂房Ⅱ层开挖施工：厂房Ⅱ层开挖施工主要包括主机间、安装间、副厂房、小桥机躲避洞Ⅱ层开挖施工。（3）厂房Ⅲ层开挖施工：厂房Ⅲ层开挖施工主要包括主机间、安装间、副厂房开挖施工以及平衡梁洞施工。（4）厂房Ⅳ层开挖施工：厂房Ⅳ层开挖施工主要包括主机间、安装间、副厂房Ⅳ层开挖施工、安装间及副厂房基础保护层以及电缆洞施工。（5）厂房Ⅴ层、Ⅵ层、Ⅶ层开挖施工：这三层开挖施工主要是主机间开挖施工。

总体施工方法与厂房Ⅳ层开挖施工相同。

3　技术难题的分析及解决

虽然施工前对施工过程中可能出现的问题进行了充分的分析及预防，但实际过程中仍遇到了很多预想之外的技术问题，主要有以下几点：

1）开挖过程中由于地下厂房系统洞室纵横交错，结构复杂，相互干扰，影响了施工进度，为解决这个问题，我们对施工程序进行了进一步的优化，以主副厂房为关键线路，其它项目围绕展开，本着局部服从整体的原则，尽量减少或避免本标段内部之间的施工干扰，合理进行资源平衡，均衡生产，在充分利用各施工支洞的基础上，均衡道路交通流量以保证运输通道的畅通。2）本工程地质条件较好，但其地下洞室跨度大、边墙高、交叉多、层次多，施工中根据其地质条件及工程施工特性，有针对性地安排施工步骤，采取“超前备料、超前探钻、超前支护、短进尺、弱爆破、少扰动、紧封闭、强支护、勤量测”的方案组织施工，保证了围岩稳定。3）工程区属温带湿润东亚季风气候，冬季严寒、夏季高温多雨，根据这一特点，制定了详细灵活的季节性施工措施，并编制与之相适应的施工进度计划、材料供应计划、合理的资源配置、有效的保障措施，确保了季节性施工保质保量，按计划完成。4）主厂房岩壁吊车梁施工质量要求高，为确保开挖成型优良，选派参加过索风营和宜兴抽水蓄能电站工程岩锚梁施工，具有丰富开挖经验的施工队伍进行作业，借鉴我局在索风营、宜兴地下厂房工程的施工经验，采取科学、精密的开挖工艺，采用先进的钻孔及锚杆注浆手段，精心施工岩壁吊车梁锚杆，严格控制施工工艺，保证其施工质量。5）主厂房及主变排风竖井高292m，反井施工深度大，施工中采用了适合硬岩地质条件的ZFY2.0/400型反井钻机进行施工，严格控制导孔的偏斜率，并根据导孔揭示地质条件，对不同地质条件采取不同的扩孔速度，控制成井偏斜率。6）高压电缆洞长442.08m，倾斜度为28°，根据本斜井倾角缓，断面小，长度大的特点，采用了正井法进行开挖，出渣采用LZ80型立爪式耙渣机装3m3矿车卷扬提升，有轨运输的方式。7）本工程洞室纵横交错，施工通道较长，隧洞通风难度大、强度高，为解决这一难题，采取了提早形成副厂房通风竖井、主厂房及主变排风竖井等永久排风系统，利用地下系统自身通风、排风回路进行通风；在永久排风系统未形成前，采用混合式通风，采取大功率的隧道轴流风机通风，满足隧洞通风需要并留有余量，通风长度较大时，设置接力通风设备，并加强隧道交叉口处施工通风布置。8）根据前期工程施工，发现存在一定的地下涌水、渗水，地下水对围岩的稳定形成了一定的影响。施工中，采取了集中与分散排水相结合的方案，并加强对排水设备的配备，减少排水工作对开挖、混凝土等施工的影响。