水利水电大型地下厂房工程施工技术及要点分析

黄建全

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北宜昌 443000）

0.引言

社会进步与国民经济的飞速发展，使我国国家经济正在朝着更好的方向发展，国家非常注重对于国土资源的科学合理利用，国土资源发展、可再生能源再利用方面战略得以落实，其以科学发展观为指导，极大促进了我国水利水电工程的发展，同时借助水利水电工程促进可再生能源的发展也与习主席提出的“绿水青山就是金山银山”的理念相符合。这种情况下，水利水电大型地下厂房工程的发展就非常迅速。我国相关的水资源呈现出分布广泛、分布特殊的特点，地域上以高山、峡谷位置居多，加大了建造施工技术的难度。因河床较为狭窄、洪水流量较大，导流建筑物、水发电系统大多于地下布置，形成纵横交错的地下洞室群，断面积在2000m以上的洞室还在不断出现。因地下工程规模较大，相应的建造技术也面临更高要求，成为水电建设中较为核心和关键的部分。在新设备、新技术不断应用的当下，大型地下建设工程逐渐趋向于精细化，施工质量大幅提升。进行相关技术分析，并提出有效解决方法具有重要的意义。

1.水利水电大型地下厂房工程施工技术要点

随着时间的推移，加上施工工程经验的积累，我国有关水利水电大型地下厂房工程施工技术在不断突破[1]。目前地下厂房建设的长久支护主要借助锚喷支护手段来完成，这项技术相对成熟，在大规模、复杂的体制环境中也同样适用。这也是大型地下厂房得以建设的基础。我国在20世纪80年代已经把岩壁吊车梁技术引入大型地下厂房工程施工建设中，目前该技术已经能够被熟练掌握，且更加完善。借助使用先进的技术，大型地下厂房涉及的开挖、支护等技术也被广泛的应用，这为工程的顺利进行提供了可能。

要想进行地下引水发电，那么关键就是建设大型地下厂房。建设过程的核心问题是如何稳定围岩，施工时采用的方法是：自上至下、分层分块。进行开挖支护时，围岩的应力状态、变化角度是我们需要考虑的因素，应力状态不一样，就要使用不一样的开挖支护程序。但是开挖支护程序不同对于施工期内围岩的破损区也会造成不同程度的影响，同时还会使洞周的位移发生变化，进而当洞室成型后其围岩的应力分布，洞周大小与位移均会有大小不一的影响。由此，我们知道开挖技术、支护技术是否合适，关系到大型地下厂房建设的质量，非常重要。

1.1 做好施工前准备

进行大型地下厂房建设前，需要做好充分的施工前准备。结合工程的实际情况做好认证工作，施工规划，并进行施工方案的制订，还要布置好施工支洞。除了这些情况外，做好开挖、支护现场的工艺实验也是非常重要的。因为借助这样的过程，工作人员对于工艺的要领就能够熟练掌握，进而有助于施工流程的确定、质量控制要点的精准把握[2]。另外，周边排水系统在正式施工之前也要完成，能够有效改善围岩的稳定条件，为后期施工扫清障碍。当埋设完检测仪器，做好通风洞井这些工作后，不但作业的环境更好，同时还能够实时把控施工过程，施工的进度也能有一定保证，让接下来的工作能够更好地开展。

1.2 进行分层开挖

大型地下厂房对于地下引水发电系统的施工而言是关键项目，因断面尺寸相对较大，且有较多的交叉口，洞周围岩的挖空率相对较高，因此围岩的稳定问题就比较突出。在进行开挖、支护时，支护顺序为自上至下，逐层逐步。层与层之间的厚度通常选择8m～10m。分层是开挖之前的工作，需要综合施工的通道、设备作业所需的位置大小、钻孔是否精密、爆破振动的控制等因素来决定分层数目的多少。假设拱顶为一般的高度，约9m，要严格控制拱脚锚杆进行施工。岩壁吊车梁层的高度也要进行控制，约10m，其上的界面高度要达到10m～10.5m。其下部界面也要进行控制，要比其下拐点高度低3.5m。如果从发动机层面进行控制，进行上部界面大小的设计时，要与母线洞洞脸的加固需求相结合，进行下部界面大小的设计时，要与引水隧洞洞脸的加固需求相结合。进行地下厂房建设时，如果开挖中下部深孔梯度，就会引起边墙围岩的位移发生变化，也就是位移增加。所以，近年来通常采用薄层开挖使高边墙围岩的位移不会增加。

开挖工作还会涉及地下厂房顶拱层。常用的方法主要有：光面爆破和预裂爆破，这两种方法对于开挖的轮廓都能够进行有效控制。而挖除中间岩体则要借助深孔梯段微差爆破。我国使用最多的开挖方式主要有：从中间向外挖、分两半开挖。前一种方法首先要进行保护层厚度的预留，其依据是工程爆破实验。接着挖去中槽，然后挖除保护层，采用的方法是密孔小直径药卷，还需要分两层进行挖除，上面一层借助预裂爆破使其轮廓去除，下面一层则借助光面爆破来实现。后一种方法主要借助深孔预裂爆破确定开挖的轮廓，这样开挖控制方便。相比前一种，变形条件的控制更为合理。

1.3 进行支护工作的开展

如果岩体的硬度为中硬，岩体位移增加时支护压力反而在逐渐减小。如果位移一样，支护前隧洞围岩所需的压力更大，造成这种现象的原因主要是围岩位移增加造成压力差距的增大。所以，要想使支护施工的程序更加合理，就要确定顺序：依次是初喷混凝土、开挖面，在开挖面3倍洞径范围内要进行浅孔锚杆支护。然后借助深孔锚杆支护技术来进行混凝土复喷，最后采用预应力锚索。进行开挖支护还需要与监测信息相结合，同时结合信息反馈、信息分析。如果想稳定大型地下厂房直立边墙，单进行混凝土的喷射是不够的，支护还需要砂浆锚杆、预应力锚杆，同时加固围岩要借助预应力锚索。现在国内主要借助双层防腐无黏结预应力锚索结构来进行开挖、支护。大型地下厂房建设需要花费较长时间，影响施工进度的主要因素就是支护。在具体施工时，想要进行施工周期的缩短、施工进度的加快，高频冲击回转钻进、钢结构预制垫座是经常选用的办法。除了这两种方法外，邻近洞室内提前进行作业空间的开辟也是不错的方法，这样能够使钻孔作业快速完成，大大缩短了时间。一旦开挖暴露主厂房，接下来的工作就要立马进行，如穿索。对于锚索初次张拉荷载要进行控制，相应的应力增量要注意进行预留，这样能够防止应力超标出现危险。

2.结语

经济技术的快速发展离不开基础建设做支撑，水利水电工程作为国家的基建工程之一，在可再生能源方面发挥着重要的作用。随着技术的进步，对于水利水电大型地下厂房建设也提出了越来越高的要求，工程更加复杂，工程量也在逐渐增大，相应的技术要求、施工要求也是更加严格。大型地下厂房建设施工需要首先要与工程施工环境相结合，围岩是否稳定是其主要的因素。想要工程质量更高，围岩塑性区的范围要进行有效控制。具体来说就是选择怎样的开挖方案，如何进行支护的安装等，借助有效的监测、反馈，使施工更加高效。让施工过程更加精确，大型水利水电地下厂房建设才能够保质保量的按时完成。