地下厂房及相关洞室的施工技术优化

5.3.1.1　厂房各层开挖

对于抽水蓄能电站地下厂房，由表5-1 可知，厂房的跨度一般为21.0m～26.0m，高度一般为41.0m～56.0m。地下厂房的开挖，工程量往往较大。施工层次多，工序复杂，系统支护量大;所用施工通道多，涉及面广，施工质量要求高。通常处在枢纽工程的关键线路上。开工后宜优先安排施工，应选择配套的大型地下施工设备，根据施工进度要求，采用合理的施工程序，优化施工方案。

表5-1　部分抽水蓄能电站地下厂房的特征参数表

根据厂房的结构布置、施工通道、主洞室及附属洞室结构特点、围岩稳定要求、施工机械性能等参数以及相邻洞室和相关构筑物的施工需要，厂房的开挖多分为Ⅵ～Ⅶ层完成。如洪屏抽水蓄能电站地下厂房，在规划上分为7 层，第Ⅰ～Ⅱ层的前期开挖的施工通道为通风兼安全洞，第Ⅱ层的岩壁梁开挖施工以及第Ⅲ层开挖、第Ⅳ层的初期开挖利用进厂交通洞作为施工通道，第Ⅳ层的后期开挖、第Ⅴ层开挖以及第Ⅵ层的前期开挖利用4#施工支洞作为施工通道，第Ⅵ层的后期开挖以及第Ⅶ层开挖利用尾水支洞、尾水隧洞和5#施工支洞作为施工通道。

关于厂房开挖层高的划分，在满足机械性能要求的情况下，第Ⅰ层的高度宜适当高一些，以确保拱脚以下直立墙所预留的高度(如图5-1 中的H)，能满足第Ⅱ层沿边墙垂直造孔时钻机对其上部空间的要求。其他层的层高不宜太高，一般为5m～8m，以减小抽槽开挖施工中岩石的夹制影响。

厂房的施工工序相对复杂，工期紧。在施工安排上，多采用“平面多工序，立体多层次”的开挖方法。平面上，钻孔、爆破、出渣、锚杆(索)钻孔安装、混凝土喷护等施工应尽可能实现流水作业或穿插施工;立面上，在遵循“自上而下”的顺序逐级开挖的同时，可考虑由下部施工通道进入厂房施工，实现立体交叉施工。如洪屏地下厂房，在进行上部开挖的同时，利用5#施工支洞、尾水隧洞和尾水支洞，先行完成底部第Ⅶ层的开挖，既加快了施工进度，同时也有利于第Ⅵ层开挖出渣。有些工程还利用中部相关洞室(如进厂交通洞或施工支洞)，在厂房上部开挖的同时，进入含母线洞层的厂房开挖层，先行完成母线洞的开挖，让母线洞上方的直立墙塑性变形先行完成，有利于后期施工的岩壁梁的受力稳定。

图5-1　厂房第Ⅰ层开挖拱脚下部直立墙预留高度示意图(www.xing528.com)

厂房第Ⅰ层即顶拱层往往较为平缓，开挖后其自稳能力难于形成，施工多采用分步开挖法，即先进行中导洞开挖，在对拱顶完成锚喷支护且围岩变形趋于稳定后，再进行两侧的扩挖施工;对于地质条件较差、地下水较为发育的厂房顶拱层，则一般采用两侧边导洞交替领先、中部扩挖跟进方案。超前开挖的导洞段，需先完成其顶部锚喷支护后再进行扩挖施工。有的工程仅通过顶部常规的锚喷支护，还未必能保证拱顶部位的稳定，如西龙池地下厂房，在厂房顶拱的上部开挖锚洞，采用锚索对厂房拱顶部分实施对锚后，再进行两侧扩挖施工。

厂房其他层，多采用潜孔钻或手风钻垂直造孔，先中间梯段抽槽爆破，后对两侧预留的保护层实施光面爆破或预裂爆破的方式进行。其中第Ⅱ层或是第Ⅲ层开挖，将涉及岩壁梁的岩台基础开挖，为保证岩台的成形，岩壁梁的岩台开挖目前多采用竖向孔加斜孔实施“爆刻”等特殊爆破措施。对于裂隙发育、地下水丰富的厂房，在开挖上，还往往要求位于厂房开挖层同一高程区间的排水洞应先行开挖完成，以减小厂房的渗水量，确保围岩稳定。

5.3.1.2　厂房边顶拱支护

厂房各层高边墙的锚喷支护施工，应尽可能地与开挖穿插进行，实现“平面多工序”，确保边墙的稳定。支护形式以锚杆、锚索加混凝土喷护为主。锚杆钻孔常利用凿岩台车进行，以满足锚杆在空间上不同角度的要求。岩壁梁深孔受力锚杆的孔深应根据岩壁的超挖情况重新计算，用全站仪准确测量定位并编号，对于废孔必须用非收缩干硬性砂浆补灌，砂浆达到设计强度后再重新定位开孔。

5.3.1.3　岩壁梁混凝土施工

在岩壁梁混凝土施工之前，有条件时，其下方的母线洞宜利用进厂交通洞及施工支洞先行开挖，使母线洞顶部的围岩应力释放一部分，有利于岩壁梁的受力稳定。岩壁梁的混凝土浇筑，要通过优化混凝土配合比、降低水化热与混凝土入仓温度以及加强养护等技术来实现混凝土限裂、防裂的目的。岩壁梁以下各层的开挖，均需先对上、下游边墙进行预裂，以降低爆破震动对岩壁梁的不利影响。为防止爆破飞石损伤岩壁梁混凝土表面，岩壁梁混凝土浇筑后，模板暂不宜拆除，必要时还应在模板外侧包裹竹笆加强保护。

5.3.1.4　其他相关洞室

与厂房相关的其他洞室如排水系统、交通系统、通风系统、高压出线系统、引水支管、尾水管等洞室，其工程特点是断面较小、出渣困难、通风排烟条件较差。施工中应根据洞室围岩稳定需要，结合工程设计要求，对不同洞室分清先后开挖顺序，合理安排出渣运输通道，减少对主体洞室的施工干扰。排水廊道及排风洞井应尽早形成，并及时完成排水孔施工，以降低地下水位，改善围岩稳定条件和主体洞室通风条件。引水支管、尾水管等与厂房高边墙交叉的洞口宜提前安排施工，并穿入厂房2m以上，保证在厂房高边墙开挖到该部位之前完成交叉洞口的锚喷支护或混凝土衬砌锁口。