天荒坪抽水蓄能电站地下厂房施工总结

天荒坪抽水蓄能电站工程地下厂房施工总结中国水利水电第十四工程局有限公司杨保才一、工程概况1、结构尺寸厂房总长200.7m，其中副厂房段长17.7m（厂右0+13.5～厂右0+31.2）、主厂房段长137m（1#机段27m，2#～6#机段分别长22m）、安装场段长46m；厂房宽:岩梁以上22.4m，岩梁以下21m；最大高度47.73m（EL214.2～261.931）。厂房开挖纵横剖面见图1。主厂房安装六台可逆式水泵/水轮发电机组，总装机容量180万千瓦，发电机层高程EL239.3。图122、地质条件厂房深埋于地下约200m，洞室围岩为含砾流纹质熔凝灰岩，岩性单一，岩石新鲜坚硬。上游边墙EL252.8～245.8高程段穿越节理密集带，节理走向与厂房夹角很小，产状大体有两种:N10°E/SE∠60～68°（视倾角平均为54°）、N40°W/NE∠42°（视倾角为9°）。这两组密集节理的存在，对厂房边墙稳定和岩台的成型非常不利，开挖过程中岩梁岩台超挖较大，不得不增加支护。其它部位的结构面以整体块状为主，结构面不发育，虽在开挖过程中也有局部坍塌，但规模不大。施工期间，除下游拱脚侧因高边墙变位和支护不足，部分喷混凝土及岩层产生裂缝并局部脱落外，无其它大的变形出现。3、工程内容及工程量厂房洞室开挖支护、网架支座岩梁混凝土、岩壁吊车梁混凝土、超挖回填混凝土、副厂房结构混凝土及建筑装修、主厂房机组混凝土及建筑装修、安装场下部混凝土及通风机房建筑装修等。其中副厂房结构混凝土、主厂房机组混凝土、安装场通风机房混凝土，以及建筑装修属EM4标工程（机电安装工程标），其余为C1标工程（下库区及地下厂房土建工程标）。主要工程量见表1。表1主副厂房及安装场C1标工程量序号工程项目（C1标）单位数量（设计）序号工程项目（EM4标）单位数量1石方洞挖m31707287混凝土m3360002锚杆根135708锚杆根3岩梁、护壁混凝土m345759钢筋t4喷混凝土m3279810回填灌浆m25钢筋制安t61911金属结构t6固结灌浆m4537金属结构t34、施工进度主厂房开工以1994年3月3日1#支洞打到主厂房边为标志，至1995年12月开挖全部结束，历时22个月。顶拱层全断面掘进最高月进尺75m。混凝土施工及机电安装于1996年1月开始，到目前为止，1#～3#机土建工作（包括建筑装修）已大部分完成，4#、5#、6#机分别浇至EL227.27、EL223.1、EL223.1。在此期间，于1996年3月29日大溪左岸滑坡，厂房被迫过水，主、副厂房停工两个月，恢复工作面1个月。1#机于1998年5月31日19:00启动试运行。主要分部工程开、竣工时间见表2。3表2主副厂房及安装场主要分部工程开、竣工时间分部工程项目开工时间（年.月.日）完工时间（年.月.日）备注厂房洞室开挖1994.3.11995.12.31Ⅰ层:1994.3.1～8.24；Ⅱ层:1994.11～1995.1.21；Ⅲ层:1995.3.31～1995.5.31；Ⅳ层:1995.6.2～9.20；Ⅴ层:1995.9.11～1995.11.30；Ⅵ层:1995.12.1～1995.12.31网架支座岩梁1994.8.251994.10底岩壁吊车梁1995.11995.3.271995.3.17岩锚梁施工结束；岩梁混凝土1880m3，鸡腿混凝土482m3；树脂预应力锚杆1995.4.7结束。副厂房结构混凝土1996.11997.4.5主厂房1#机混凝土1996.11997.6.282#机混凝土1996.81997.12.93#机混凝土1996.9.131998.2.28以上游岩台超挖回填为开工4#机混凝土1996.9.181998.7.30同上5#机混凝土1996.9.221998.12.11同上6#机混凝土1996.9.1099.2.1以污水处理池底部混凝土浇筑为开工主副厂房建筑装修1997.41999.12二、施工布置1、施工通道为满足厂房各层开挖和后期混凝土浇筑需要，除利用永久通道（进厂交通洞）外，增设了1#、2#、3#、4#施工支洞，扩挖了交通电缆道（主变洞－-－副厂房）及2#、5#尾水洞进入厂房。1#施工支洞为厂房Ⅰ、Ⅱ开挖及岩壁梁混凝土施工通道，2#支洞与降坡后的排风兼交通道作为备用通道；交通洞为厂房Ⅲ层施工通道，扩大和降低的交通电缆道是厂房Ⅳ层施工通道；4通风兼尾水施工支洞与4#支洞作为厂房Ⅴ层开挖通道；通风兼尾水施工支洞、3#支洞及扩挖后的2#、5#尾水洞上游段作为厂房Ⅵ层施工通道；上述通道同时也是主副厂房及安装场混凝土施工通道。其中，2#支洞是主变洞ⅠⅡ层开挖通道，3#支洞是尾水洞施工通道。2、施工供电施工支洞和永久通道开挖时，在1#支洞口布置一台630kVA变压器、在交通洞口布置500kVA变压器供电，这些通道施工完毕后，从洞内引入10kV线路，分别在1#支洞距副厂房约80m处布置500kVA变压器、在交通洞与主变进风洞岔口处布置800kV变压器供厂房施工用电，厂房Ⅴ、Ⅵ层开挖时，从通风洞500kVA变压器接线供电。3、施工供水根据不同施工通道布置三条管路，如下框图1示:4、施工用风手风钻开挖及部分喷混凝土用风采用移动式电动压风机供给。压风机规格有:12m3/min、17m3/min、20m3/min、21m3/min、25m3/min几种。5、施工排水及污水处理施工排水分两步进行。第一步，用潜水泵把施工废水抽至集水池中；第二步，再由布置在集水池上的高扬程水泵抽排至洞外污水处理池。洞内集水池用钢板制作，施工支洞开挖时扩挖洞室布置。施工支洞很长时可设置梯级泵站。从洞内排出的油污水经布置在洞口附近的污水处理池沉淀，并通过设备进行油水分离后排放到大溪河。6、通风与散烟尾水Ⅰ层Ⅵ层1#支洞对岸冲沟水池（前期）1#支洞4管4管4管4管4管4管4管42皮管4管EL387业主供水池（后期）河边泵站4管通风洞口上方水池交通洞施工支洞通风兼尾水4#支洞3#支洞ⅡⅢⅣⅤ框图1厂房5开挖期间，洞内烟雾主要来源于爆破和燃油设备尾气。其中施工机械（如装载机、车辆、履带钻等）产生的烟雾所占比重较大，几乎贯穿于整个施工过程。（1）机械通风:在通风井道未打能前，利用机械通风。本工程采用天津88—1型通风，其轮径为φ100cm，流量1000m3，噪声80芬贝。根据其性能，布置间距不大于500m。厂房施工中，分别在1#支洞布置1台、交通洞布置2台、通风兼尾水施工支洞布置2台，供厂房及其它洞室通风散烟。每排炮爆破后所需抽烟时间约1小时。排风兼交通洞及排风竖井导井打通后，在排风兼交通道布置1台，从排风竖井抽新鲜空气到厂房，由于效果不太好，后期改布到排风竖井导井上口抽排。安装场排烟竖井及平洞打通至PD15探洞后，在PD15探洞一侧布置1台风机，向厂房输送新鲜空气。1#支洞的通风管一直延伸至厂房上游边墙上。所有通风管均采用φ100轻型管，用锚杆固定在洞壁或悬挂在洞顶上。通风机用钢支架固定洞边。（2）自然通风:由于爆破产生的烟尘和施工机械尾气量较多，光靠上述机械通风仍不能满足要求。因此，在制定通风方案时，考虑尽快打通排风兼交通洞和排风竖井导井、安装场事故排烟竖井及平洞、PD15探洞排风竖井、500kV电缆竖井及平洞这些通往地面的通道，以形成自然对流通风。由于1#支洞、交通洞、通风兼尾水施工支洞的洞口均高于厂房，它们本身也起到自然通风作用。混凝土施工及机电安装期间为自然通风，各施工通道与排风竖井、500kV竖井、通风竖井、PD15探洞排风竖井形成了地下厂房通风系统。在上游输水道封堵之前，其斜井也是很好的排风道。三、厂房开挖支护及岩壁梁施工根据施工通道布置、机械设备（液压台车、潜孔钻）性能、以及厂房的结构特点，厂房洞室自上而下分六层开挖，其开挖高度分别为:Ⅰ层:EL261.931～253.431，层高8.5m；Ⅱ层:EL253.431～246.431（岩梁层），层高7.0m；Ⅲ层:EL246.431～238.87（交通洞末端底部高程），层高7.561m；Ⅳ层:EL238.87～231，层高7.87m；Ⅴ层:EL231～221，层高10m；Ⅵ层:EL221～214.2，层高6.8m。典型开挖横断面见图1。1、Ⅰ层（EL261.931～253.431）开挖支护及网架支承牛腿（小岩梁）施工（1）开挖支护:从1#支洞进入，采用中导洞先行掘进，两边扩挖跟进的施工顺序。中导洞宽7.0m，超前约20m，两边岩层厚度分别为7.7m，见图四。采用三臂液压台车钻孔（φ53，深4.5m；掏槽孔φ110，先打小孔，再扩大），人工配合平台车装药，6非电雷管引爆，周边光面爆破。台车难以施展的部位用手风钻造孔（φ42）爆破。3m3侧卸装载机配13.5t、20t自卸车出渣。反向铲清底，并配合人工进行安全处理。全断面掘进约50m后，喷锚支护开始跟进施工，由凿岩台车造孔、注浆机注浆、平台车配合人工插杆。当全层基本开挖完成后，开始打小岩梁锚杆和顶拱挂网、喷混凝土，从副厂房向安装场方向分段、分区进行。锚杆施工方法同上；喷混凝土施工由人工搭设脚手架绑扎顶拱钢筋网、焊接接地网，完成后拆除架子；混凝土由拌合楼拌制、6m3混凝土搅拌车运输至现场、混凝土喷车逐层施喷至设计厚度15cm。（2）小岩梁施工:在顶喷锚支护结束后，分段进行，上、下游各分六段施工。梁内锚杆验收合格后，测量放线，人工绑扎钢筋、小钢模立模，拌合楼拌制混凝土，6m3搅拌车运输，混凝土泵车泵送混凝土入仓，插入式振动器振捣密实，终凝后洒水养护。2、Ⅱ层（EL253.431～246.431）开挖支护、岩壁吊车梁混凝土、预应力锚杆及灌浆锚杆施工（1）开挖支护:仍以1#支洞为通道，从1#支洞0+480开始，以12%的坡度降坡进入Ⅱ层底部，降至副厂房端部时的高程为EL248.831。由于该层内布置有岩壁吊车梁，边墙开挖成型要求高。为满足设计要求，采取以下开挖方法:中间先行开槽（槽宽13m），两侧边墙预留4m保护层在后扩挖。挖槽前先在槽两边打孔预裂，然后再钻爆槽挖部分。预裂采用潜孔钻钻爆。上游侧保护层分两步开挖，以岩梁下拐点（EL248.05）为界，上部用多臂台车打水平孔进行预裂爆破，下部用手风钻打垂直孔预裂爆破。下游侧用台车打水平孔一次性预裂成型。上游侧岩台预裂爆破参数见下表3:表3岩台开挖爆破参数不偶合系数孔深（m）孔距（cm）线装药量（g/m）备注22.5～320（隔孔装药）30（每孔装药）250～300经监理、设计、业主、施工四方讨论确定由于Ⅱ层上游边墙穿过节理密集带，下游边墙也有一些不利结构面出现，上游边墙开挖清理后岩梁及其以下部位超挖较大，岩台没有形成，下游边墙也发生局部坍塌形成超挖。为安全起见，设计在岩梁下设置了“鸡腿”混凝土，并在“鸡腿”混凝土EL247.25、EL246两个高程上布置了预应力锚杆、在EL246.25高程布置一排灌浆锚杆、并在EL251.85、EL249.65、EL247.65布置三排孔距300cm，入岩200cm固结灌浆孔。这些工作均在Ⅲ层开挖前施工完成。Ⅲ层上游边墙、Ⅱ、Ⅲ层下游边墙因不利结构面影响造成超挖的部位也采取混7凝土护壁加预应力锚杆的方法处理。Ⅱ层开挖到安装场端墙后，回头施工边墙系统锚杆和岩壁吊车梁锚杆。预应力锚杆在岩梁混凝土浇筑完成后进行。系统锚杆的施工同Ⅰ层。（2）岩壁梁锚杆施工:设计如图2示（A、B锚杆直径φ40、C锚杆φ32）。岩梁锚杆在定位、角度和深度方面的精度要求较高，其中，定位偏差:上下不大于5cm、左右不大于10cm；角度偏差不大于5°；孔深误差不大于5cm，孔径大于锚杆直径25mm。钻孔前由测量定位，超挖部分根据实际超挖尺寸和锚杆角度重新计算确定孔位。A、B锚杆采用台车造孔，孔径65mm；C锚杆采用履带潜孔钻造，孔径64mm。锚杆孔的方向、倾角由技术员在现场用地质罗盘测量钻臂角度控制。孔深用钢尺检查，注浆前用高压水冲洗孔壁。锚杆由注浆机注浆、平台车配合人工安装。由于混凝土模板拉筋不允许焊接在岩梁锚杆上，单独打插筋立模。（3）岩壁梁及“鸡腿”混凝土施工