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摘 要：结合我国西南部地区某中型水电站地下厂房施工工程，确定了发电洞、主变洞、母线廊道及尾水隧洞等主要洞室的开挖方式，对开挖中洞室的支护方式及不良地质带的施工方案进行了初步规划，相关结论对类似工程具有借鉴价值。
关键词：水电站地下厂房；开挖；爆破；喷锚支护
中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）30－0102－02
1 引言
水电站地下厂房是水电站开发形式的一种，厂房埋在较深的岩层中，能较好的利用围岩的稳定性提高厂房的整体性，较好的解决修建大坝和坝址地形地貌带来的不利条件，较好的解决了输水、发电和大坝安全等诸因素的相互影响，因此在我国西南地区的水利工程中得到广泛应用。但是地下施工对电站建设工程地质条件要求颇高，遇到岩层破碎带或大的构造带，施工处理非常复杂，对施工单位和设计单位提出较高的要求。本文结合我国四川境内某水电站地下厂房洞室开挖施工工艺，对开挖过程中的关键问题进行研究，并提出了合理的解决方案，为类似工程施工提供参考。
2 工程概况
某水电站位于我国四川省境内岷江干流，为引水式电站，电站装机容量为3×60 MW，发电经110 kV高压电送入电网。水电站主副厂房、主变压器洞、引水隧洞、尾水隧洞、母线洞均为地下洞室结构，其中主副厂房及安装场直线布置，电站厂房设计洪水标准50 a一遇，最大下泄流量Q＝1 103 m3/s，校核洪水标准200 a一遇，最大下泄流量Q＝1 194.7 m3/s。地下厂房至尾水调压井的出露地层为寒武系二道水组灰岩，奥陶系下统灰绿色砂质页岩夹少量薄层紫红色黏土岩、石英砂岩、泥质灰岩；奥陶系中统龟裂纹灰岩；志留系龙马溪组灰黑色页岩等。
3 工程开挖及支护方案
本电站地下洞室主要建筑物由主洞室（主副厂房、开关站、主变室）、出线洞、交通洞、尾水洞、尾水闸门室洞、排水洞等组成。主变布置在主厂房左端头，与主机在同一洞室里，主变室、主厂房、副厂房呈一字型布置，依次为安装间、主机间、主变室、副厂房，地下GIS室布置在主变室上层。尾水闸门室洞布置在主厂房下游34 m处，与主洞室平行布置。尾水洞接闸门室洞。交通洞从右端与安装间连接。出线兼通风洞利用主洞室左端1#施工支洞，该洞也兼安全洞。
3.1 主要洞室开挖方案
地下洞室开挖施工主要利用1#～4#施工支洞、进厂交通洞、尾水洞及尾水支洞。地下厂房洞室施工围绕主副厂房及安装间这一关键线路展开。在主副厂房及安装间、尾水尾水闸室等大洞室采用分层开挖支护，层内多工序平行流水作业，在立体上进行平行、交叉施工，形成“平面多工序、立体多层次”的施工作业方式。主厂房开挖共分6层，开挖施工道路规划为：厂房Ⅰ、II层为1#施工支洞；厂房Ⅲ、Ⅳ层为进厂交通洞；厂房第V层为2#施工支洞；厂房第Ⅵ层为尾水洞。
尾水闸门室是本次开挖的另一处主要洞室，平面尺寸7.0 m×32.8 m，第一层与4#支洞相连，第三层与尾水洞、3#支洞相连。上层采用三臂液压台车钻孔爆破，2 m3装载机装15 t自卸车由4#支洞及交通洞出碴，下层采用三臂液压台车钻孔爆破，1 m3短臂挖掘机装渣，10 t自卸车出渣，中层开挖在上层及下层开挖完成后进行，利用溜渣井，由尾水支洞、3#支洞及交通洞出渣。其他支洞主要包括交通洞及交通支洞，其尺寸不大，均可采用三臂液压台车钻孔爆破，2 m3装载机装15 t自卸车出碴或1 m3短臂挖掘机装渣，10 t自卸车出渣。
3.2 洞室支护方案
为确保引水及地下厂房系统在开挖施工中岩体稳定及建筑物安全，设计对地下洞室的围岩进行支护加固处理。主副厂房、主变室、尾水闸室等大中型洞室采用喷射机械手喷射作业，局部采用人工喷护；支护遵循自上而下、分层分段，支护随开挖及时跟进的原则。中小洞室支护施工采用TK－961型混凝土喷射机接导管至工作面人工喷护，紧跟开挖工作面施工；对于软弱岩层及构造破碎带区域，钻爆后，根据具体情况及时采用随机锚杆和喷射混凝土进行初期支护，在确保洞室稳定后进入下一道工序施工。平洞后期支护滞后开挖作业面，按先锚后喷（含挂网）的顺序进行。喷射混凝土喷层厚度100～200 mm，混凝土标号为C25，挂网为Φ8钢筋网，网格间距150 mm×150 mm；顶拱每层喷射厚度为5～7 cm，喷射混凝土分2～3次喷射到设计厚度。挂钢筋网部位按“喷——网——喷”的程序进行。锚杆施工中，大中型洞室长度6 m以内锚杆采用锚杆台车施工，中小洞室5 m以内锚杆采用YT－28气腿钻造孔，孔径大于锚杆直径25 mm以上。锚杆注浆后三日内，在砂浆凝固前严禁敲击、碰撞及拉拔锚杆。
4 结束语
水电站地下厂房的施工，涉及地下洞室群开挖、支护等复杂工序，而施工厂区的工程地质条件复杂多变，为地下洞室施工带来诸多困难。本文结合四川省某中型水电站地下厂房施工实例，对施工中的主厂房、主变洞、尾水闸门室、尾水洞及交通洞的洞室开挖、支护方案进行了探讨，相关技术方案较好解决了复杂地质条件带来的问题，确保施工顺利进行，为今后类似工程施工提供参考。
参考文献
1 杨映、黄静.思林水电站地下厂房支护施工探讨［J］.贵州水力发电，2008（4）：42～44
2 李友华、黄应军、李景元.溪洛渡水电站左岸地下厂房大跨度高边墙开挖施工技术［J］，2008（9）：9～12
3 《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》（SDJ57－85）
4 《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》（DL/5099－1999）
The Exploration of Excavation and Support Program for Underground
Plant in Hydroelectric Power Station
Yan Hong, Yang Bo
Abstract: Combined with the underground plant construction project of a medium－sized hydroelectric power station in China’s southwestern region, the article determine the power holes, holes the main transformer, bus corridor and other major chamber tailrace tunnel excavation method of excavation in the cavern of the support method and adverse geological construction program with a preliminary plan, the relevant findings of similar projects with a reference value.
Key words: underground plant in hydroelectric power station; excavation; blasting; spray anchor
关键词：水电站地下厂房；开挖；爆破；喷锚支护
中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）30－0102－02
1 引言
水电站地下厂房是水电站开发形式的一种，厂房埋在较深的岩层中，能较好的利用围岩的稳定性提高厂房的整体性，较好的解决修建大坝和坝址地形地貌带来的不利条件，较好的解决了输水、发电和大坝安全等诸因素的相互影响，因此在我国西南地区的水利工程中得到广泛应用。但是地下施工对电站建设工程地质条件要求颇高，遇到岩层破碎带或大的构造带，施工处理非常复杂，对施工单位和设计单位提出较高的要求。本文结合我国四川境内某水电站地下厂房洞室开挖施工工艺，对开挖过程中的关键问题进行研究，并提出了合理的解决方案，为类似工程施工提供参考。
2 工程概况
某水电站位于我国四川省境内岷江干流，为引水式电站，电站装机容量为3×60 MW，发电经110 kV高压电送入电网。水电站主副厂房、主变压器洞、引水隧洞、尾水隧洞、母线洞均为地下洞室结构，其中主副厂房及安装场直线布置，电站厂房设计洪水标准50 a一遇，最大下泄流量Q＝1 103 m3/s，校核洪水标准200 a一遇，最大下泄流量Q＝1 194.7 m3/s。地下厂房至尾水调压井的出露地层为寒武系二道水组灰岩，奥陶系下统灰绿色砂质页岩夹少量薄层紫红色黏土岩、石英砂岩、泥质灰岩；奥陶系中统龟裂纹灰岩；志留系龙马溪组灰黑色页岩等。
3 工程开挖及支护方案
本电站地下洞室主要建筑物由主洞室（主副厂房、开关站、主变室）、出线洞、交通洞、尾水洞、尾水闸门室洞、排水洞等组成。主变布置在主厂房左端头，与主机在同一洞室里，主变室、主厂房、副厂房呈一字型布置，依次为安装间、主机间、主变室、副厂房，地下GIS室布置在主变室上层。尾水闸门室洞布置在主厂房下游34 m处，与主洞室平行布置。尾水洞接闸门室洞。交通洞从右端与安装间连接。出线兼通风洞利用主洞室左端1#施工支洞，该洞也兼安全洞。
3.1 主要洞室开挖方案
地下洞室开挖施工主要利用1#～4#施工支洞、进厂交通洞、尾水洞及尾水支洞。地下厂房洞室施工围绕主副厂房及安装间这一关键线路展开。在主副厂房及安装间、尾水尾水闸室等大洞室采用分层开挖支护，层内多工序平行流水作业，在立体上进行平行、交叉施工，形成“平面多工序、立体多层次”的施工作业方式。主厂房开挖共分6层，开挖施工道路规划为：厂房Ⅰ、II层为1#施工支洞；厂房Ⅲ、Ⅳ层为进厂交通洞；厂房第V层为2#施工支洞；厂房第Ⅵ层为尾水洞。
尾水闸门室是本次开挖的另一处主要洞室，平面尺寸7.0 m×32.8 m，第一层与4#支洞相连，第三层与尾水洞、3#支洞相连。上层采用三臂液压台车钻孔爆破，2 m3装载机装15 t自卸车由4#支洞及交通洞出碴，下层采用三臂液压台车钻孔爆破，1 m3短臂挖掘机装渣，10 t自卸车出渣，中层开挖在上层及下层开挖完成后进行，利用溜渣井，由尾水支洞、3#支洞及交通洞出渣。其他支洞主要包括交通洞及交通支洞，其尺寸不大，均可采用三臂液压台车钻孔爆破，2 m3装载机装15 t自卸车出碴或1 m3短臂挖掘机装渣，10 t自卸车出渣。
3.2 洞室支护方案
为确保引水及地下厂房系统在开挖施工中岩体稳定及建筑物安全，设计对地下洞室的围岩进行支护加固处理。主副厂房、主变室、尾水闸室等大中型洞室采用喷射机械手喷射作业，局部采用人工喷护；支护遵循自上而下、分层分段，支护随开挖及时跟进的原则。中小洞室支护施工采用TK－961型混凝土喷射机接导管至工作面人工喷护，紧跟开挖工作面施工；对于软弱岩层及构造破碎带区域，钻爆后，根据具体情况及时采用随机锚杆和喷射混凝土进行初期支护，在确保洞室稳定后进入下一道工序施工。平洞后期支护滞后开挖作业面，按先锚后喷（含挂网）的顺序进行。喷射混凝土喷层厚度100～200 mm，混凝土标号为C25，挂网为Φ8钢筋网，网格间距150 mm×150 mm；顶拱每层喷射厚度为5～7 cm，喷射混凝土分2～3次喷射到设计厚度。挂钢筋网部位按“喷——网——喷”的程序进行。锚杆施工中，大中型洞室长度6 m以内锚杆采用锚杆台车施工，中小洞室5 m以内锚杆采用YT－28气腿钻造孔，孔径大于锚杆直径25 mm以上。锚杆注浆后三日内，在砂浆凝固前严禁敲击、碰撞及拉拔锚杆。
4 结束语
水电站地下厂房的施工，涉及地下洞室群开挖、支护等复杂工序，而施工厂区的工程地质条件复杂多变，为地下洞室施工带来诸多困难。本文结合四川省某中型水电站地下厂房施工实例，对施工中的主厂房、主变洞、尾水闸门室、尾水洞及交通洞的洞室开挖、支护方案进行了探讨，相关技术方案较好解决了复杂地质条件带来的问题，确保施工顺利进行，为今后类似工程施工提供参考。
参考文献
1 杨映、黄静.思林水电站地下厂房支护施工探讨［J］.贵州水力发电，2008（4）：42～44
2 李友华、黄应军、李景元.溪洛渡水电站左岸地下厂房大跨度高边墙开挖施工技术［J］，2008（9）：9～12
3 《水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范》（SDJ57－85）
4 《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》（DL/5099－1999）
The Exploration of Excavation and Support Program for Underground
Plant in Hydroelectric Power Station
Yan Hong, Yang Bo
Abstract: Combined with the underground plant construction project of a medium－sized hydroelectric power station in China’s southwestern region, the article determine the power holes, holes the main transformer, bus corridor and other major chamber tailrace tunnel excavation method of excavation in the cavern of the support method and adverse geological construction program with a preliminary plan, the relevant findings of similar projects with a reference value.
Key words: underground plant in hydroelectric power station; excavation; blasting; spray anchor