紧凑密集型地下洞室群施工技术研究

潘纯

（辽宁水利土木工程咨询有限公司，辽宁沈阳 110003）

1 概况

辽宁省重点输供水工程二段取水首部地下洞室包括引水洞工程、地下厂房工程、有压尾水洞工程、尾闸室工程、无压尾水洞工程、排水廊道工程等工程，多洞室交叉布置，空间效应明显，同时多数洞室群为小断面，布置上十分紧凑。目前针对大中型地下洞室群施工研究较多，技术相对成熟，但对于紧凑密集型洞室群无可借鉴经验，尤其断面小、布置紧凑导致的工序干扰大，首先必须重点分析各洞室群特点、互相关系及施工中可能遇到的难点，然后对施工工序进行优化，同时进行合理资源配置，最后根据工序调整，采用图表等形象方式对进度实时控制。

2 洞室群特点及相互关系

整个洞室群布置在长220.00 m、宽129.40 m，总高度41.30 m空间范围内。共设26条隧洞，分7层布置，最小洞径为2.60 m×3.25 m，最大洞径为7.90 m×10.00 m，最小洞间距为2.20 m，洞室群密度达到8.50 m间距一条。

3 施工重难点分析及措施

3.1 施工重难点

1）地下厂房洞室多、结构复杂，主要洞室跨度大，其他辅助洞室断面小，彼此紧凑，支护型式多样，工艺复杂，开挖支护工期紧，合理安排主要洞室的开挖支护程序是重点。

2）施工强度高，施工通道少，进场交通洞作为唯一的出渣通道，承担厂房、尾水洞、排水廊道、电缆廊道、尾水隧洞等的出渣任务，洞内还需要布置风水电、通风排烟及排水管道，施工干扰大。

3）地下厂房洞室群中，洞与洞、洞与井交叉、相贯部位较多，洞室交叉部位洞间岩层（岩柱）厚度薄，应力集中，这些部位的围岩稳定及施工安全问题突出，必须采取措施确保施工安全和围岩的稳定，这是施工中的重点。

3.2 措施

1）安排好主厂房和尾水洞的施工程序。厂房Ⅰ、Ⅱ层的出渣通道为连接厂房和尾水洞的场内交通洞，故在施工安排上，当进场交通洞开挖至厂房交通洞和尾闸室交通洞的交叉口时，将尾闸室交通隧洞作为主工作面优先掘进，同时顺序开挖尾水洞顶部Ⅰ层、场内交通洞，进而施工主厂房Ⅰ、Ⅱ层。

2）洞室开挖按“新奥法”原理，开挖后适时进行喷锚支护，提高围岩弹性抗力，避免因支护不及时而发生高边墙突然变形和塌坍，厂房、尾水室的开挖支护分层进行，在同一立面上需上层开挖支护结束后，才能开挖下一层。

3）厂房Ⅱ层及以下各层开挖过程中，为减小爆破对高边墙围岩的影响，同时保证边墙的成型质量，边墙采取预留保护层开挖方式。安装场、副厂房、尾水室底部、机坑岩台预留保护层水平光爆开挖，机坑底部预留垂直保护层浅孔松动爆破开挖，保证水平建基面岩石的完整性。

4 开挖施工工序研究

由于场内交通洞（通尾水启闭机室廊道）要作为厂房Ⅰ、Ⅱ层的施工通道，故在厂房交通洞的施工安排上将进入尾闸室的交通隧洞作为主工作面优先掘进。并在尾闸室交通隧洞贯通后按顺序进行尾水检修闸室、尾闸室Ⅰ层和通尾水启闭机室廊道的施工，再进行厂房Ⅰ、Ⅱ层的开挖支护。在厂房Ⅰ、Ⅱ层开挖施工时，尾闸室暂停下卧，作为厂房施工通道。等厂房的施工通道变为进厂交通隧洞时，再进行尾闸室Ⅱ层的开挖。根据主体工程施工进度，适时封堵不再使用的施工通道。

5 开挖施工方法

1）引水压力洞开挖方法

引水隧洞开挖在压力引水洞施工支洞开挖支护完成后，先开挖支洞下游侧的2号支管，并在其掘进距离超过30.00 m后再开挖支洞上游侧的1号支管。2号引水支管下游部分开挖支护完成后，再顺序开挖2号发电引水岔管和2号旁通引水岔管，最后进行2号引水支管上游部分开挖支护。1号支管上游侧开挖支护完成后，进行下游侧支管、岔管的开挖。钢衬段开挖采用中导洞领先，两侧扩挖跟进的方法。

2）地下厂房开挖方法

根据厂房的开挖高度、结构特点、通道条件、施工机械性能，主副厂房自上而下分5层开挖，各层分区、分块进行开挖支护，其开挖分层特性见表1。

表1 主副厂房开挖分层特性表

3）尾水压力洞段开挖方法

尾水压力隧洞布置在主厂房和尾水洞之间，共4条，洞室岩性单一，以微风化为主，围岩类别主要为Ⅲ类。4条尾水压力洞在厂房机组段和锥形阀段为两种不同的开挖结构形式，圆形洞段开挖直径为7.20 m。压力尾水洞开挖支护时采用跳洞进行，即按1→3→2→4顺序支护。2号、3号压力尾水洞采用正反井结合开挖，1号、4号压力尾水洞采用正井和平洞结合开挖。待完成与尾水闸门洞室上游边墙或地下厂房下游边墙压力尾水洞口范围的锁口支护后，进行正反井（平洞）开挖。

4）尾水洞开挖方法

尾水洞室岩石主要以Ⅲ类为主，开挖采用半断面开挖方法，根据尾水室交通洞底板高程情况及考虑尽快为地下厂房施工提供通道需要，开挖采用先底部后上部的施工方法。尾水洞Ⅰ层在尾水交通隧洞开挖支护完成后进行，Ⅰ层开挖结束后暂停Ⅱ层施工，先施工场内交通洞，进而开挖厂房Ⅰ层和电缆廊道。在厂房Ⅲ层开挖时，再进行剩余尾水洞Ⅱ层的开挖。

5）通风、电缆廊道开挖

电缆廊道拟从厂房向竖井方向独头掘进，在场内交通洞开挖结束后，先沿其轴线方向在副厂房侧施工一条贯通上下游的导洞，然后进行电缆廊道的开挖。开挖前先进行周边锁口锚杆的施工。

6）排水廊道开挖

厂房周边排水廊道环绕主副厂房一周布置，排水廊道以场内交通洞为界，分为两个工作面进行开挖，排水廊道手风钻造孔，全断面掘进，周边光爆，排炮循环进尺2.0~2.5 m。根据单个工作面的长度，沿线不需要设置回车场。

6 结语

通过对紧凑型地下洞室群施工工序和施工方法的研究，可为工程顺利施工提供技术保障，为以后类似工程的建设提供了宝贵的实践经验和理论指导。