水电工程大型地下洞室群得施工技术.ppt

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1、水电施工新技术,专题,水电工程大型 地下洞室群的施工技术,水电施工新技术,专题,水利水电工程中，地下厂房方案得到了广泛的应用，而且随着一些干流水力资源的相继开发，水电工程中地下厂房及相关洞室等在向大型化或超大型的方向发展。对大型洞室施工方法，特别是在目前地下洞室开挖广泛使用了现代化施工机械的情况下，对洞室施工程序和开挖方法作比较系统的研究，将具有很实际的工程意义。首先，结合国内若干地下厂房的开挖实例，分析了大型地下洞室的施工特点及可能存在的问题。其次，结合水电工程中大量的洞室开挖实例，分析了大型地下洞室施工方法的影响因素，重点讨论了洞室体形特征、围岩稳定、施工机械等对洞室开挖方法及程序的影响，

2、并据此提出了地下洞室开挖方法选择的初步建议。,水电施工新技术,专题,再次，研究了水电站地下厂房开挖程序和开挖方法。另外，从爆破震动、岩石损伤等角度出发，探讨了岩锚梁施工的相关技术问题，研究了地下厂房岩锚梁层中部、岩锚梁岩台以及岩锚梁浇筑后下部层面的开挖方法。最后，结合国内目前在建的几个地下厂房系统的通道布置，提出了地下厂房系统施工通道布置的主要原则，并且分析了典型地下厂房系统的通道布置方法。,水电施工新技术,专题,第1章绪论.1.1选题意义1.2大型地下厂房施工实践及研究现状1.3本文主要研究内容第2章地下厂房的几个典型开挖实例分析2，1国内若干地下厂房开挖实例二滩水电站地下厂房开挖广州抽水蓄

3、能电站一期地下厂房开挖大朝山水电站地下厂房开挖三板溪水电站地下厂房开挖水布娅水电站地下厂房开挖索风营水电站地下厂房开挖龙滩水电站地下厂房开挖小湾水电站地下厂房开挖瀑布沟水电站地下厂房开挖2.2基于实例工程的分析和思考地下厂房施工特点地下厂房开挖可能存在的问题第3章大型地下洞室开挖的影响因素及程序优化3.1断面尺寸及体形特征3.2围岩稳定因素3.3施工机械施工机械对总体施工方案的影响3.3，2施工机械性能对开挖程序的影响3.4爆破震动因素3.5其他因素3.6地下洞室开挖方案的选择第4章地下厂房的开挖程序及开挖方法分析4.1地下厂房开挖分层影响因素4.2地下厂房典型分层方案的确定4.3顶拱层开挖方

4、法厂房顶拱受力特征分析厂房顶拱层开挖方案比选第5章地下厂房岩锚梁施工技术问题讨论5.1主要技术问题分析5.2岩锚梁层中部开挖国内岩锚梁层一般开挖方法施工预裂及预留保护层问题5.3岩锚梁层岩台开挖两种开挖方案比较保护层及岩台开挖钻爆问题5.4岩锚梁浇筑后下部层面开挖第6章大型地下厂房系统施工通道布置6.1国内几个地下厂房系统的施工通道布置百色水电站地下厂房系统施工通道布置水布娅水电站地下厂房系统施工通道布置索风营水电站地下厂房系统施工通道布置三板溪水电站地下厂房系统施工通道布置小湾水电站地下厂房系统施工通道布置瀑布沟水电站地下厂房系统施工通道布置6.2施工通道布置的主要原则6.3大型地下厂房系统

5、的施工通道布置方法地下厂房系统的施工通道布置依据地下厂房系统的施工通道布置要点第7章结论与展望727.1结论,水电施工新技术,专题,第1章绪论.1.1选题意义 我国蕴藏的水力资源非常丰富，可开发的水电容量达3.78亿kw，居世界首位，水力资源大半分布在西部崇山峻岭、深山狭谷之中，如金沙江、雅碧江、大渡河、澜沧江、乌江、红水河和黄河上游等对于峡谷地带水利枢纽，采用地下厂房的设计，有利于枢纽建筑物的合理布置和拦河大坝的快速施工，并且在施工导流布置方面具有优势，能缩短建设周期、节省工程总投资。我国90年代后动工的峡谷高坝基本上都采用地下厂房设计方案，如二滩、大朝山、江娅、棉花滩、小浪底、小湾、龙滩、

6、溪洛渡、爆布沟、水布娅等。最大的己建地下厂房尺寸为280.3x25.5x63.9m(二滩水电站)，最大的在建地下厂房尺寸为388.5x30.7X77.3m(广西龙滩水电站),水电施工新技术,专题,1.2大型地下厂房施工实践及研究现状国内对于大型地下厂房开挖方法的研究，主要是一些施工单位针对己建工程总结出一些宝贵的施工经验，同时学习国外的先进施工工艺和方法，在某些具体工程中做有益的尝试。另外，一些科研机构同施工企业合作，在开挖方案、施工程序等方面做了一定有价值的理论和试验研究。我国在隧洞开挖方法方面的研究起步较晚。20世纪60年代以前，我国水电站地下工程开挖采用手风钻造孔，自由爆破。1959年，

7、水利电力部门的有关技术刊物开始介绍了光面爆破技术。1964年，在二龙山水库输水洞中对光面爆破进行了比较全面的试验研究，并在实际应用中取得了较好的效果。20世纪70年代，在渔子溪水电站、镜泊湖水电站、察尔森水库和太平哨水电站等工程的引水隧洞中都采用了光面爆破技术，并进行了大量的锚喷支护试验研究。在西洱河三级电站1#支洞中进行了全面的新奥法试验。,水电施工新技术,专题,在广蓄一期地下厂房的施工中，水电十四局提出了“平面多工序、立体多层”的施工观念。广蓄一期地下厂房总体上采用分层开挖的施工方案，整个厂房分层开挖。顶拱使用凿岩台车钻孔，采用中导洞首先掘进，两边跟进扩大的开挖方式。在大朝山地下厂房开挖过

8、程中，同样采用了分层开挖的施工方案，整个厂房分7层开挖。在二滩地下厂房的开挖过程中，承包商是以德国的霍尔兹曼为责任公司的中德二滩联营体，在厂房施工中，联营体采用了国际上常用的某些施工方法。地下厂房按上、中、下三个部分开挖，由上至下先开挖顶拱，然后分6个台阶逐层下挖，逐层锚喷。顶拱开挖采用中导洞领先、两侧扩大跟进的开挖方式:台阶开挖则采用周边预留保护层光面爆破的施工程序和方法。,水电施工新技术,专题,1.3本文主要研究内容针对水电工程中的大型地下洞室开挖问题，本文的主要研究内容如下:(l)结合国内若干地下厂房的开挖实例，分析大型地下洞室的施工特点及开挖过程中可能存在的问题;(2)结合水电工程大量

9、的洞室开挖实例，分析大型地下洞室施工方法的影响因素，重点讨论洞室体形特征、围岩稳定、施工机械等对洞室开挖方法及程序的影响，并据此提出地下洞室开挖方案选择的初步建议;(3)研究水电站地下厂房的开挖程序和开挖方法。从厂房分层开挖考虑的因素出发，分析地下厂房的典型分层方案:并且重点研究厂房顶拱层的开挖方法;(4)从爆破震动、岩石损伤等角度出发，探讨岩锚梁施工的相关技术问题，研究地下厂房岩锚梁层中部、岩锚梁岩台以及岩锚梁浇筑后下部层面的开挖方法;(5)结合国内目前在建的几个地下厂房系统的通道布置，提出地下厂房系统施工通道布置的主要原则，并且分析典型地下厂房系统的通道布置方法。,水电施工新技术,专题,第

10、2章地下厂房的几个典型开挖实例分析2.1国内若干地下厂房开挖实例二滩水电站地下厂房开挖 二滩水电站32位于四川雅碧江下游，6台水轮机组总装机容量330oMw，地下厂房为以德国的霍尔兹曼为责任公司的中德二滩联营体中标承建，地下厂房开挖断面280.3x25.5x63.9m(长x宽X高)，开挖分层及开挖程序示意图如图2.1所示。施工方法：地下厂房分10层开挖，由上至下先开挖顶拱，然后分6个台阶逐层下挖，逐层锚喷。,水电施工新技术,专题,广州抽水蓄能电站一期地下厂房开挖广州抽水蓄能电站84l总装机24o0Mw，分两期建设，每期4x30oMw，第一期地下工程由中国水利水电第十四工程局(以下简称“水电十四

11、局”)中标承建。地下厂房开挖断面145X21.5X45.6m(长X宽X高)，开挖分层及开挖程序示意图如图2.2所示。在广蓄一期地下厂房的施工中，水电十四局首次提出了“平面多工序、立体多层次”的施工观念。在厂房施工过程中，利用2、5号施工支洞开挖引水支管，当厂房第IV层开挖时，从2号引水支管提前进入厂房进行第V层开挖，沿上游墙先掘进一条20m长的平洞，在第IV层之下掏空。,水电施工新技术,专题,大朝山水电站地下厂房开挖大朝山水电站工程128硬91位于云南省临沧地区的云县和思茅地区的景东县交界的澜沧江上，电站装机容量6X225MW，地下厂房工程由葛洲坝集团公司和中国水电一局联营体中标承包，水电一局

12、施工。厂房设计最大开挖尺寸233.9X26.4X67.3m(长X宽x高)，开挖分层示意图如图2.3所示。图2.3大朝山地下厂房开挖分层示意图,水电施工新技术,专题,大朝山地下厂房开挖过程中，充分利用了主厂房上、下游及端部的施工通道，并先行以临时支洞进入到主厂房开挖区，在不影响整个开挖程序的前提下，进行立体施工。在主厂房第H层开挖的同期，利用已完成的主厂房中部施工支洞(zD4、高程807m)及6条引水洞向主厂房内掘进，形成了进入主厂房第W、V、VI层开挖的第二施工通道。同时加快母线洞开挖、支护施工，为第111层开挖开创施工通道。在厂房后期开挖中，抓紧尾水管洞的开挖，为主厂房第Vll层开挖创造条件

13、，也为混凝土施工提供了通道。而在总的施工程序上，依然遵循了从上至下的开挖程序三板溪水电站地下厂房开挖,水电施工新技术,专题,水布娅水电站地下厂房开挖水布娅水利枢纽位于清江中游河段巴东县境内，是清江梯级开发的龙头枢纽，电站装机容量1600Mw(4X400MW)，地下厂房工程由水电十四局中标承建。厂房开挖断面150.0X23.oX68.3m(长x宽X高)，开挖分层及开挖程序示意图如图2.6、2.7所示，图中带圈的数字表示开挖顺序，箭头表示开挖方向。,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,龙滩水电站地下厂房开挖龙滩水电站是红水河梯级开发中的骨干工程，位于广西壮族自治区天峨县的红水河上，电站装机

14、容量5400Mw(9X600MW)，地下厂房系统位于左岸山体内，龙滩工程1478联营体(水电十四局、七局、八局)中标承建。厂房开挖断面388.530.7X77.3m(长X宽X高)，开挖分层及开挖程序示意图如图2.10所示。龙滩水电站地下厂房是我国目前在建最大的地下厂房，厂房开挖工程量巨大，施工方为了加快施工速度，适当的增设了施工支洞，使厂房上部4层基本上都形成了两头对挖的局面。另外在第m层开挖的同时，从引水下平洞进入厂房下游侧，开挖V层部分，为加速W、V层创造了条件;在厂房V层开挖的同时，从尾水支管进入开挖厂房姗、IX层，在不同高程上立体交叉作业，以节省工期。,水电施工新技术,专题,小湾水电站

15、地下厂房开挖 小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段，电站装机容量4200Mw(6x700Mw)，地下厂房系统布置在双曲拱坝右岸山体内，由小湾141联营体(水电十四局、一局)中标承建，厂房开挖断面298.4、30.6x82.om(长、宽、高)，开挖分层及开挖程序示意图如图2.11、2.12所示，图中箭头表示开挖方向。小湾水电站地下厂房比龙滩地下厂房短90m，而高度却超出后者sm左右，同龙滩地下厂房开挖一样，小湾地下厂房在上部开挖时增设了辅助施工通道，所不同的是，小湾工程设置的施工支洞不单单在厂房端部，在厂房中部也设置了施工通道，保证了引水隧洞以上6层都具备了两个甚至多个工作

16、面同时掘进的条件，大大加快了厂房开挖速度。,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,瀑布沟水电站地下厂房开挖瀑布沟水电站位于大渡河中游、四川省汉源县及甘洛县境内，电站装机容量3300Mw(6X55oMw)，地下厂房系统布置在左岸山体内，由水电七局、十四局联营体中标承建，厂房开挖断面294.1X30.7X702m(长X宽X高)，开挖分层及开挖程序示意图如图2.13所示(根据投标文件)，图中箭头表示开挖方向。瀑布沟水电站地下厂房开挖断面与小湾工程大体相当,水电施工新技术,专题,地下厂房施工特点(1)地下厂房普遍具有跨度大、边墙高、结构复杂、交叉洞室多等特点，施工过程中的围

17、岩稳定问题比较突出;(2)地下厂房断面巨大，其开挖基本上都遵照分层开挖的方法进行，不同的地下厂房由于断面大小、结构特点等差别，在分层方案上存在很大的区别，不仅分层数目不同，而且层高也存在差异;(3)地下厂房开挖方式多样。顶拱使用凿岩台车造孔，水平孔爆破开挖;而下层台阶则采用潜孔钻钻孔，大孔径梯段爆破开挖，完全脱离了水平孔掘进的隧洞开挖模式;(4)厂房工程量巨大，上下高差大，这使得施工通道的利用情况比较复杂，而且厂房大小的不同，会使施工通道的利用存在很大的区别。,水电施工新技术,专题,地下厂房开挖可能存在的问题(l)大型洞室施工过程复杂，爆破开挖方式多样，涉及的影响因素众多，必须根据实际情况制定

18、合理、经济的开挖程序:(2)大型地下洞室采用大孔径梯段爆破开挖，随之引发的爆破震动安全稳定问题值得重视;(3)大型洞室跨度大、边墙高，开挖过程中的顶拱及边墙稳定问题突出，在施工中必须采用合理的施工程序和开挖方法，以保证洞室稳定;(4)施工通道对洞室施工影响较大，在开挖过程中，布置合理通畅的施工通道，成为保证施工进度和减少施工千扰的关键。,水电施工新技术,专题,断面尺寸及体形特征 在围岩稳定性较好的情况下，洞室断面形式及大小对洞室开挖方法的影响是显著的，当施工机械和技术装备一定时，对于断面尺寸比较小的隧洞，可以采用全断面掘进，但对于跨度和高度比较大的洞室，则有可能只能采用分部开挖法。水利水电地下

19、开挖工程施工技术规范SDJ212一83中根据隧洞及洞室断面大小将其分为四类:l)小断面:面积小于20可或跨度小于4.5m;2)中断面:面积为2050可或跨度为4.57.5m;3)大断面:面积为50120耐或跨度为7.512m;4)特大断面:面积大于120可或跨度大于12m。,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,结论1)相对于同等大小的城门洞形隧洞，圆形隧洞基本上都没有采取全断面开挖较多的使用了台阶分层开挖，而且在上半部分采用了导洞超前的方法，这样不仅利于上部后续的支护作业，而且使隧洞一次开挖后的底面是平面，较好的解决了1

20、洞必须作为施工通道的问题;2)在使用三臂凿岩台车的情况下，对城门洞形隧洞，高度和跨度成为考虑施方法的一个重要依据:高度和跨度均小于10m的隧洞，优先考虑使用全断面法;度和跨度相当，且均在10巧m之间的隧洞，可以采用中下导洞超前全断面开挖高跨比大于1，且高度在10一15m之间的隧洞，使用台阶法比较适合;高度大于15的特大断面隧洞，则必须使用台阶法开挖，且上层开挖要考虑导洞超前;另外，跨比比较小，即矮宽型的隧洞，可以使用中导洞超前、两侧扩挖的方法(侧台阶法这点对于台阶法分层后的上层仍然适用。竖直孔梯段爆破，不仅加快了开挖速度，而且使爆破效率提高，降低了工程成本。,水电施工新技术,专题,3)对于属于

21、超大断面的地下厂房，一般采用台阶法分层开挖，施工中首先确定合理的分层方案，然后大体上遵循自上而下的顺序逐级开挖。厂房上部顶拱的开挖利用凿岩台车钻孔，周边光面爆破，因为厂房跨度大，所以施工中采用导洞(中导洞或者两侧导洞)超前的方式;厂房中部开挖则利用液压钻或潜孔钻钻大孔径竖直孔，梯段爆破开挖，这样可以大大提高爆破效率，同时为了减轻爆破震动对岩锚梁及边墙的影响，一般会采取边墙预裂或者预留保护层等措施;厂房下部则主要利用引水隧洞和尾水洞作为施工通道，开挖仍以台阶爆破为主，但由于厂房下部机坑结构复杂，以可不同的钻方，面一章的工程例可以晰的到这一点。另外，洞室的长度也是洞室开挖时必须考虑的一个因素，当洞

22、室较短时，使用综合开挖方法(水平孔加竖直孔)是不经济的。在小湾、三板溪地下厂房的母线洞开挖中，虽然采用了台阶法开挖，但是台阶下部仍然使用凿岩台车钻孔，节省了机械转场时间，使整个开挖过程变得简单。,水电施工新技术,专题,3.2围岩稳定因素要想达到快速掘进的目的，洞室开挖中首先必须保证围岩的稳定，如果施工中由于开挖体整体或局部失稳，发生塌方、掉顶等事故，不仅威胁到工程和人员设备的安全，而且会增加工程成本，耽误工期，影响整个工程的进度。实际施工中一般把W、V类围岩视为不良地质，不良地质地段一般特征包括岩体松散、软弱破碎、膨胀、岩溶、多水、偏压、高地应力等，,水电施工新技术,专题,当洞室围岩稳定性较好

23、时，可以充分利用大型施工机械采用全断面或者台阶法快速掘进，支护可以延后一段距离:而在围岩地质条件稍差的情况下，则支护可能要紧跟掌子面进行;当围岩地质条件很差时，可能要对岩体采用预灌浆或超前支护等加固手段后再进行钻爆开挖，并且必须遵循“短进尺、多循环、弱爆破”的原则，开挖后要及时进行喷锚支护，必要时还需采用钢支撑或钢格栅加强支护，以确保围岩稳定;当岩石特别松散破碎时，在施工中还要考虑采用支撑拱法或者支撑核心法等特殊的分部施工方法，以减小围岩一次暴露的面积。总的来说，就是在各种围岩条件下，必须根据实际情况解决好开挖与支护的关系。,水电施工新技术,专题,图3.1、3.2是水布娅母线平洞41在不同地质

24、条件下的开挖方法及程序示意图。母线平洞就大小而言属中断面，在地质条件较好的11类围岩中施工时，采用了全断面开挖法，整个开挖程序为:测量放线凿岩台车钻孔一装药爆破一通风散烟一安全处理一出碴喷锚支护，排炮循环时间16h，进尺3.8m:而在W、V类围岩洞身段，则采用了台阶法开挖，减小了一次开挖的高度，钻孔由手风钻代替了凿岩台车，整个开挖程序(上层)为:测量放线一超前支护手风钻钻孔一装药爆破一通风散烟安全处理一出碴一喷锚支护，排炮循环时间26.5h，进尺1.2m。,水电施工新技术,专题,在百色水电站地下厂房引水隧洞的开挖中，上、下平洞经过地段地质条件尤为复杂，隧洞所在岩层岩性主要为硅质岩、含洞穴白云质

25、泥岩和硅质泥岩夹粉砂质泥岩。上平洞段围岩为4、5类，以5类为主，下平洞位于地下水位线以下，围岩为3、4类围岩。复杂的地质条件给隧洞开挖带来了较大的困难，施工单位针对不同洞段的地质条件，将围岩稳定作为施工中第一考虑要素，拟定了不同的开挖方法。,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,百色尾水主洞31出口段78m范围内(由洞口向里)上覆有效岩体薄，围岩类别属WV类，并且最后出口部分为强风化硅质岩和全风化辉绿岩接触蚀变带，岩体非常破碎。施工单位在开挖中采取了超前锚杆、预灌浆、预留保护层等各种措施来保障洞室围岩的稳定，具体开挖方法和程序见图3.5。,水电施工新技术,专题,施工机械对总体施工方案的影

26、响地下洞室开挖过程中所使用的施工机械对总体方案的影响巨大，有时甚至是决定性的。百色水利枢纽地下厂房在顶拱和下部采用了三臂凿岩台车，中部则主要利用履带式液压钻及潜孔钻钻孔，只是在局部预留保护层等地方使用了手风钻钻孔。,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,在龙滩右岸导流洞中层施工中同样因为上层净空的限制，液压快速钻只能钻设64角的梯段深孔。其开挖分层如图3.14所示。,水电施工新技术,专题,在实际施工中，为了保证施工进度和爆破效果，爆破规模一般不可能太小，这时制定有利于围岩稳定和施工安全的开挖方案及施工工艺就显得特别重要。参看瀑布沟尾水隧洞、龙滩右岸导流洞等大型隧洞的

27、开挖资料，在这些特大断面隧洞的下层施工中大体采用了如下两种方案:l)边墙预裂超前，中部梯段拉槽在后，并且最靠近边墙处设一排加密缓冲孔(采用小直径药卷)，最后钻小孔径水平孔挖除保护层，在龙滩右岸导流洞中层开挖中就采用了此方法;在一些下层梯段高度相对较低的隧洞中，并没有预留保护层，而是在边墙预裂后中部梯段开挖一次成形，例如小湾主厂房运输洞(图3.13);2)中部梯段拉槽开挖(设缓冲孔)在前，两侧边墙预留保护层跟进，保护层开挖采用小孔径水平孔光爆，此方法在龙滩右岸导流洞下层、瀑布沟尾水隧洞开挖中使用。图3.15是瀑布沟尾水隧洞中、下层的开挖方法设计图。,水电施工新技术,专题,上面两种方法中前一种采用

28、了预裂缝隔震，而后面一种采用了预留保护层的方法，这两种措施都可以在一定程度上减少爆破冲击荷载对保留围岩的损伤及劣化，但是从控制爆破震动和现场施工实际操作的角度出发，应该是第二种方法为优。,水电施工新技术,专题,结果表明:1)光面爆破采用手风钻或凿岩台车造水平浅孔，孔径小，钻孔质量容易满足设计要求。同时，装药量及装药结构相对与深孔的预裂爆破更容易得到控制。2)由于受力条件的改善，光面爆破本身对保留围岩的动力损伤相对较小，并易于孔间缝面的形成。因为光面爆破中的光爆层厚远小于预裂爆破中所需克服的抵抗线长度，因而在炮孔间贯穿裂缝过程中所需克服的垂直于缝面的正应力远远小于预裂爆破相应值。3)从开挖爆破诱

29、发爆破震动荷载大小考虑。预裂爆破是预先在开挖轮廓面形成了具有屏蔽作用的预裂缝，这对于减弱主爆孔及缓冲孔的爆破震动强度及控制爆破裂隙向保留围岩内侵入是相当有利的，而光面爆破的施工程序决定了它不具有这种优点。,水电施工新技术,专题,3.6地下洞室开挖方案的选择,水电施工新技术,专题,地下厂房开挖分层影响因素l)施工通道条件。在厂房开挖的过程中，施工通道的重要性不言而喻，通往厂房的永久通道和增设的临时施工通道是有限的，如何合理充分的利用这些位于不同高程的施工通道，是在分层时首先必须考虑的问题;2)厂房的结构特点。水电站地下厂房结构复杂，不仅有岩锚梁这类对施工质量要求甚严的特殊部位，而且在立面上厂房各

30、个部分的底板开挖高程并不一致，特别是厂房下部一般还会有深机坑和保留岩柱(墙)，这些都给施工带来了一定的困难，在开挖分层时必须注意到厂房的这些结构特点;3)施工机械性能。厂房开挖工程量巨大，必然会配备各种现代化的大型洞室开挖支护设备，每一层面的施工一般都是很多施工机械配套在一起使用，在厂房分层及确定具体层高的时候，必须考虑到各种工程机械的性能参数，以期充分发挥施工机械的最大效能。4)相邻洞室及相关构筑物的施工需要。地下厂房作为厂房系统洞室群中最主要的洞室，不仅本身结构复杂，相贯洞室多，而且与相邻洞室联系紧密，在某些情况下，这些相邻洞室有时要利用厂房作为施工通道，分层时必须考虑到这种可能的情况;另

31、外，厂房分层还要便利一些重要部位(例如岩锚梁)的施工。,水电施工新技术,专题,注意到可供使用的施工通道有排风洞、交通洞、引水隧洞下平段及尾水支洞，根据施工通道控制范围可将厂房从上至下分为三大部分:l)上部，主要利用排风洞作为施工通道;2)中部，以交通洞为施工通道:3)下部，以引水隧洞下平段和尾水支洞作为施工通道。下面结合其他的因素对厂房细化分层。首先确定上部顶拱开挖高度，顶拱层从排风洞进入施工，其下部高程必须与排风洞持平，并且考虑凿岩台车的控制范围，高度上不能太大，厂房中部的开挖主要利用交通洞作为施工通道，在这一部分存在岩锚梁的施工问题，同时母线洞的一部分也可能要通过厂房进入施工，所以中部的分

32、层主要是要便利岩锚梁和母线洞的施工，并且岩锚混凝土梁距下层开挖面应有足够的高度，防止下层开挖时对岩锚梁的破坏。下部施工通道主要是与厂房相接的引水隧洞和尾水支洞，先看以引水隧洞作为施工通道的这一层(蜗壳层)，该层施工使用凿岩台车从引水隧洞向厂房内掘进，基本上是采用洞挖的方式，则可确定此层下界限与引水隧洞底面高程一致，因为厂房在这个层面上两端又有台阶，所以层面顶部与此台阶应在一个水平面上，该层与第三层之间所夹岩体可以划分为一层(第四层)。厂房最下部层面确定同样根据尾水管段的断面确定，而此层与蜗壳层(第五层)之间间隔的岩体作为第六层。第六层先打导井，然后扩挖，通过导井和尾水出碴。,水电施工新技术,专

33、题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,顶拱层开挖方法山岩压力理论当坑道开挖时在其上部形成的塌方上部边界具有抛物线的形状，并叫做压力拱(如右上图所示)。,水电施工新技术,专题,厂房顶拱层开挖方案比选地下厂房顶拱层开挖跨度大，质量要求高，并且喷锚支护和观测仪器埋设工程量大，是厂房开挖中比较关键的一层。由于施工机械性能的限制，以及出于保证顶拱安全的角度考虑，在实际施工厂房顶拱一般不会采用全断面一次成型的开挖方法。从理论分析和数值计算的结果来看，厂房顶拱层在开挖后存在两个比较薄弱的地方:一个是拱座存在应力集中，而另一个就是拱冠部位可能存在的松散岩石圈。从这两个基点出发可以很容易得出对开挖程序

34、的两种不同考虑:1)先挖厂房两侧，提前加固拱座，增加施工期安全;2)先挖中间导洞，减小一次开挖跨度，以保证厂房拱冠部位的局部稳定。,水电施工新技术,专题,第5章地下厂房岩锚梁施工技术 岩锚梁是一种既经济又安全的新型结构，近年来，在我国水电站地下厂房建设中获得了较广泛地应用。在地下厂房施工中，不仅岩锚梁岩台开挖精度要求高，而且在下层开挖时，岩锚吊车梁爆破震动安全指标要求较其他部位高，施工中必须采取科学稳妥的开挖方法，以确保岩锚梁的开挖质量及安全。由于岩锚梁的荷载都由长锚杆和岩台承受，所以对岩台开挖和锚杆施工都提出了很高的要求。,水电施工新技术,专题,岩锚梁施工时存在的主要问题如下:l)岩锚梁层中

35、部开挖时，应采用合理的爆破开挖程序，尽量降低爆破对厂房边墙及岩台部分的震动影响;2)岩锚梁岩台开挖质量要求高，参照太平骚、大广坝、小湾、龙滩等工程的施工经验，对岩台开挖的主要技术要求为:a)爆破开挖的超挖80%，岩面起伏差15cm;b)岩台斜面角度偏差l.5，岩锚梁范围内不允许欠挖;岩锚梁以下应严格控制超挖，宁欠勿超，局部欠挖应10cm。3)岩锚梁混凝土浇筑完成后，在其下方爆破时，其质点震动速度要控制在一定范围内。例如天荒坪水电站工程规定在厂房下层开挖时，岩锚梁处岩壁质点的震动速度控制在7cm/s以内(混凝土龄期大于28天):瀑布沟工程规定在岩壁吊车梁混凝土强度达到28天龄期设计强度后方可进行

36、下层围岩的开挖，且吊车梁处质点震动速度应小于10cm/s。,水电施工新技术,专题,锚梁层一般开挖方法岩锚梁部位的开挖国内工程一般采用预留保护层的开挖方式，保护层与中部槽挖加一排预裂爆破孔分开，其开挖程序如图5.1所示。中槽边线采用潜孔钻进行预裂，上、下游边墙下直墙外预留保护层厚度一般为45m，中槽开挖采用深孔梯段爆破，下面以瀑布沟水电站地下厂房为例来说明岩锚梁层的一般开挖方法。,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,岩锚梁层岩台开挖岩锚梁岩台部分开挖包括两部分，一是保护层，二就是岩台三角岩体部分，这两部分可以一次挖除，可以分部开挖.,水电施工新技术,专题,水电施工新

37、技术,专题,第六章 大型地下厂房系统施工通道布置,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,水电施工新技术,专题,结论(1)地下厂房普遍具有跨度大、边墙高、结构复杂、交叉洞室多等特点，施工过程中的围岩稳定问题比较突出;厂房施工过程复杂，爆破开挖方式多样，爆破安全稳定问题值得重视;另外，厂房开挖涉及影响因素众多，在施工中必须采用合理的施工程序和开挖方法，以保证厂房开挖安全、快速进行;(z)地下洞室的开挖受到洞室体形特征、围岩稳定、施工机械等多方面因素的影响，在实际地下工程施工中，应根据具体的工程地质、机械设备、技术水平等条件选择合理的开挖方案;(3)当前水电站地下厂房一般采用“平面多工序，立体多层次”的开挖方法。首先在充分利用施工通道的基础上，考虑厂房的结构特点、施工机械性能以及相邻洞室的施工需要，确定合理的分层方案，然后基本上遵循自上而下的顺序逐级开挖，同时可考虑在厂房上层开挖的同时由下部施工通道进入厂房施工，实现立体交叉施工:(4)厂房顶拱层宜采用中导洞超前的开挖方法。地下厂房跨度大、顶拱比较平缓，不利于岩石承重拱的形成，中导超前的开挖方法能更有效的保证厂房顶拱，特别是拱冠部位的稳定。,水电施工新技术,专题,