论文部分内容阅读
【摘要】随着工程数量的增加与工程规模的扩大，水电站地下厂房开挖及支护施工所面临的风险也越来越大，如果在施工环节上发生了突发情况，就会对水电站地下厂房开挖及支护施工产生影响。本文主要就是论述善泥坡水电站地下厂房开挖及支护施工分析。
【关键词】水电站；厂房开挖；支护施工
中图分类号： TV731 文献标识码： A 文章编号：
【引言】随着现代社会对科技的依赖程度，人们必须把握好数字的精确度。看似不起眼的误差，可能在水电站的建设中有着毁灭性的破壞力。善泥坡水电站地下厂房开挖及支护施工分析都有明确的科学依据，有着严谨的办事态度。
1、工程概况
1.1 结构特点与地质特征
善泥坡水电站地下厂房系统主、副厂房、安装间、主变室、母线洞埋深110～163m。厂房顶拱地层岩性为C3m浅灰色、灰白色厚层块状灰岩岩层产状：N10～300E ,NW ∠10～150，微新岩体，该洞段位于地下水位变动带附近，地下水活跃，岩溶发育，主要以小溶洞及溶缝为主，由于距F1断层较近，受其影响，厂房洞室围岩发育，岩体成碎裂结构，稳定性差，属于Ⅲ围岩。
主副厂房及安装间呈直线布置，长81.30m，宽21.50（20.60）m，高49.21m，基础高程▽759.94m，顶拱高程▽809.15m，安装间长为28.05m，主厂房长36.1m,副厂房长17.15m，其上部开挖高33.15m（▽809.15m～▽,776.0m）。
顶拱采取系统锚杆和喷C25砼进行支护，系统锚杆为25@3×1.5 m /L＝6m及28@3×1.5 m /L＝9m间隔布置（L为入岩深度，外露50cm），采用M25砂浆锚固，喷C25砼厚15cm（注：EL803.6m以上锚杆外露50cm，以下外露10cm）；边墙采取系统锚杆、挂钢筋网和喷C25砼进行支护,系统锚杆为25@3×1.5 m /L＝6m及28@3×1.5 m /L＝9m间隔布置（L为入岩深度，外露10cm），采用M25砂浆锚固，钢筋网φ8@20×20 cm,喷C25砼厚15cm。（注：EL776.6m以上喷护C25砼厚15cm,但安装间左端墙EL784.80以下喷护C25砼10cm; EL776.6m以下喷护C25砼厚10cm）；岩锚梁锚杆32@1×1 m /L＝9m（注：锚杆上排外露1.3m，下排外露1.2m）。
1.2主要工程量：石方洞挖9.2630万m3,C25砼1841m3，C20砼370m3（母线洞），锚杆8250根（其中L=9.0m 32mm 216根、28mm1910根； L=6.0m 25mm 2879根；L=4.5m25mm 2978根；L=3.0m25mm 267根）, φ8钢筋13t。
2、施工布置
厂房第二层开挖主要含开挖、锚杆及喷护施工等施工项目，相应的施工布置如下：
2.1 风、水、电布置
(1)施工用风
施工用风由洞外2#空压站供风，布置9台20m3/min电动空压机，用DN140钢管引致用风部位，共布置管道600m。
(2)施工用电
施工用电由生施工用电由生活营地5#变电站提供施工用电，采用三相四线架空线路，根据用电负荷选用不同规格的耐磨塑胶铝芯线，布置在距排风洞底板2m高的洞右侧（供水管路的另一侧），线路支架用角钢制作，通过钻孔锚入岩壁30cm，布置在隧洞的同一侧支架上。活营地5#变电站提供施工用电。其中多臂钻施工线单独架设，采用φ120mm2铜芯线，线路总长750m[2]。
(3)施工用水
施工用水由业主提供的高位水池取水，引水主管为DN100钢管，支管为DN50钢管，直接接原排风洞施工时已铺设好供水管。洞内供水支管沿洞右壁脚铺设，每隔20m设置一个供水支管阀门。
2.2 通风排烟
厂房排风在排风洞洞口布置一台TF90-1（2×37kW）轴流式通风机进行通风排烟。
2.3 施工道路
厂房出碴道路经排风洞---尾闸室交通洞---进厂交通洞---3#公路运至业主指定碴场卸车，装载机平整。
3、主、副厂房以及安装间第二层开挖方法及施工措施
3.1 施工方法
开挖程序:中间抽槽形成12%纵坡道路→风机室开挖→下游侧梯段爆破→下游岩锚梁保护层开挖→下游岩台开挖→斜坡道路拆除→上游保护层开挖→上游岩台开挖。
第一步，沿厂房上游侧按12%纵坡抽槽形成下坡道路降至第Ⅱ层底板后，再展开作业面进行第Ⅱ层开挖。
第二步，中部先锋槽开挖：中部先锋槽QZL-100B支架钻钻孔,梯段微差爆破，为减少该区爆破对预留岩锚梁保护层岩石的影响，上游侧采用预裂爆破（预裂至CⅡ层底板），梯段爆破孔排距2m×1.5m，预裂爆破孔距0.8～1m,孔深7m；
第三步，中部先锋槽开挖完成（即道路形成）后进行风机室开挖以及下游侧的扩挖，下游侧扩挖在中部先锋槽向前开挖15m后进行,扩挖前先沿保护层外侧进行施工预裂，预裂至第Ⅱ层底板，然后相继进行扩挖，扩挖的梯段爆破孔排距2m×1.5m，预裂爆破孔距0.8～1m,孔深7m。
第四步，下游岩锚梁保护层开挖及岩台开挖：
①为确保岩锚梁开挖质量，保护层开挖分两序进行，一序为岩台前保护层梯段开挖，二序为岩台开挖，保护层开挖前先沿岩台下壁面进行预裂，钻孔至第Ⅱ层底板，预裂孔与梯段孔同排炮爆破，但要比梯段孔提前100ms起爆。梯段开挖采用液压钻造孔，人工装药爆破，松动爆破，施工预裂孔采用QZJ-100B快速钻钻孔。保护层一序开挖梯段钻孔采用液压钻造孔，预裂孔亦采用QZJ-100B快速钻钻孔。
②岩台开挖采用双面光面爆破，上部垂直孔采用手风钻钻孔，在保护层梯段爆破前完成相应部位钻孔，并采用PVC管保护，下部斜台采用气腿钻造孔，爆破石渣均采用3.0m3装载机或1.2~1.6m3反铲装车，15~20t自卸汽车经主厂房排风洞运输至渣场。
第五步，拆除纵坡道路，再进行上游面的岩锚梁保护层开挖和岩台开挖，具体方法同第四步。
本层装碴料用ZL50C侧卸装载机配10t自卸汽车，经排风洞运抵1#或4#碴场，其余部位碴料（斜坡道占压部分开挖渣料）通过推土机或装载机推至左端，经进厂交通洞打通形成出渣工作面后出渣[3]。
3.2 开挖施工工艺流程
3.3锚杆砂浆锚杆及喷护施工
顶拱层喷锚支护：初喷混凝土和锚杆施工紧跟开挖作业面，复喷混凝土在顶拱层开挖完成后集中进行。锚杆钻孔采用气腿钻和多臂钻，注浆采用2SNS砂浆泵，锚杆安装利用液压平台人工安装锚杆；喷射混凝土采用TK-961湿喷机，喷射混凝土料由拌和站集中拌制，3m3混凝土搅拌车运输。
（1）锚杆加工预先在洞外按设计要求加工制作；施工时锚杆钻孔位置及孔深必须准确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。
砂浆配合比是根据室内试验得出报监理批准后的配合比。砂浆严格按配合比拌制，充分搅拌均匀，并随拌随用。
采用多臂钻或YTP-28气腿钻钻孔，按设计参数钻凿锚杆孔眼达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后采用MZ-1注浆机将配制合格的砂浆注入孔内，再用人工利用作业平台将加工好的杆体插入锚孔[4]。锚杆施工工艺流程见图4-2。
（2）挂网施工
挂网施工，按设计要求绑扎钢筋网，在洞壁上按要求铺挂，并利用锚杆和插筋进行固定。
（3）喷护混凝土施工
喷护砼施工前应清撬表面危石和欠挖部分，用高压风吹冲岩面粉屑，确保岩面洁净，正式喷砼时，应采用高压水雾湿润岩面，使喷护的砼能更好地粘贴在受喷岩面上，减少回弹，提高喷砼效率。
喷咀与岩面的距离为80-150cm，太多太近都会增加回弹量，一般采用人工在喷护砼台车上进行喷砼，在特殊条件下，采用机械手等作业，以确保喷护人员的安全。
喷射方向尽量与受喷面垂直，拱部尽可能以径向喷射；若受喷面钢筋网覆盖时，可将喷咀稍加偏斜，但不宜小于70°。如果噴咀与受喷面的角度太小，会形成混凝土物料在受喷面上滚动，产生凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。一次喷射厚度不宜超过10cm，过大会削弱混凝土颗料间的粘聚力，促使喷层因自重过大而大片脱落，或使拱顶处喷层与围岩面形成空隙。如果一次喷射厚度过小，则粗骨料容易弹回。如果需要喷厚超过10cm则需要进行二次喷护。第二次喷至设计厚度，两层喷射的时间间隔为15-20min。影响喷层厚度的主要原因是混凝土的坍落度，速凝剂的作用效果和气温。
为提高工效和保证质量，喷射作业分片进行，一般为2m长、1.5m宽的小片。为防止回弹物附着在未喷的围岩面上而影响喷层与岩面的粘结力，按照从下往上施喷，呈“S”形运动；喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的混凝土层面平顺光滑。混凝土终凝2小时后，洒水养护，养护时间不得少于7天。当混凝土周围湿度达到85%以上时，经监理批准，可进行自然养护。湿喷砼施工工艺流程见图4-3。
3.4开挖施工的技术
3.4.1边墙爆破的方法
在对岩锚进行开挖的过程中，必须保证锚梁壁座成型较为正确，对岩台超欠挖进行有效的管理与控制，尽量保证一次就能形成正确的形状，避免爆破振动所带来的影响，降低保留岩体所受到损害。
在进行地下厂房的开挖时，岩锚梁处在地下厂房第二层的中部位置，因此，在开挖时要注意其高程以及梁底边距。这样方能有效预防由于下层进行岩锚梁爆破而产生振动，并且方便在实行多臂钻孔过程中，对钻杆的角度进行科学有效的控制，便于对岩壁和造孔进行整修、锚杆施工，以及混凝土的浇筑、吊车梁钢筋的立模等等。
为了能够确保开挖面的稳定以及正确成型，可以采取预裂爆破的方法。通过长期的研究与科学验证，在地下厂房的第二层上下游边墙实行一次性的预裂爆破。
3.4.2壁座角钻孔的办法以及装药的结构
假使岩台壁座角的偏差比较大，那么将导致岩锚梁结构尺寸大小的变更。因此，在实行造孔的过程中，在通过钢管架对钻杆的方向进行有效固定，从而对钻孔的方向进行控制，岩台的钻孔倾角应该比工程所设计的角度要小1到2度，以便防止两孔之间由于爆破漏斗作用而产生的欠挖情况。
此外，在光面爆破过程中不耦合间隔装药时，在孔内的药量应该尽可能平均分布，并且在实行过程中再次对φ25mm乳化药卷进行切割，使做成的药卷比较细，之后装药绑好，进而预防由于药量较为集中而发生爆破裂缝的情况。
3.4.3岩锚梁开挖爆破方法的选取
光面爆破是指在开挖轮廓线对炮孔进行水平设置，在孔中采取不耦合方式装药，从而使各个炮孔不但是爆破孔，同样是相邻孔的导向孔。不耦合装药能够有效使出现在孔壁上的爆炸力得到明显降低，使保留岩体受到的损害减小。
在对岩台进行模拟开挖时，设定二种开挖方法：第一种，岩锚梁的上面垂直面水平孔,光面爆破,岩锚梁部位侧墙垂直面垂直孔,光面爆破,岩台斜面自下向上造斜孔,光面爆破,先爆斜孔,再爆垂直孔。第二种，岩锚梁上部垂直面水平孔,光面爆破,岩锚梁部位侧墙垂直面垂直孔,岩台斜面自下向上造斜孔,光面爆破,岩台斜孔与岩锚梁部位侧墙垂直孔同时起爆。
4、施工进度安排
（1）、抽槽形成12%施工道路：计划2012年4月1日～4月3日完成。
（2）、中部梯段爆破和风机室开挖：计划2012年4月4日～4月10日完成。
（3）岩锚梁保护层开挖和岩锚梁开挖：计划2012年4月11日～4月24日完成。
（4）、锚杆施工：计划2012年4月15日～4月26日完成。
（5）、挂网喷砼：计划2012年4月20日～4月30日完成。
（6）、施工进度计划横运图。
5、开挖支护施工质量和安全控制措施
5.1 施工质量控制措施
5.1.1开挖施工质量控制措施
（1）严格按设计图纸、引水发电系统开挖与支护技术要求及相关技术规范进行施工控制。
（2）开挖前认真做好爆破方案设计，做好光面和预裂爆破参数设计，并先进行爆破试验，以选择和确定合理的爆破参数，获得比较满意的爆破面和形成光滑的最终开挖断面，使在最小开挖线外的超挖量最小。
（3）采用先进的测量仪器和先进的测量控制手段，提高观测效率、观测质量；每次爆破后均进行开挖掘进细部放样，掌子面上用红油漆画出开挖轮廊线，并标定顶拱中心线和两侧腰线。
（4）开挖中及时测绘开挖断面，进行测量导线复测，每循环进行测量放样时，均对上一循环开挖断面进行规格检查，并将超欠挖情况及时通知钻孔人员，以便对钻孔角度进行调整，减小超挖，对欠挖的部位及时进行处理，确保隧洞的开挖尺寸和规格满足设计要求。
（5）在开挖过程中，根据岩石变化情况，经监理工程师批准后及时修正爆破参数，以便尽量减少超挖和不欠挖。在不良地质洞段的开挖和洞身交叉口段的开挖严格控制爆破参数，采用小药量爆破，以确保围岩的稳定。
（6）钻孔严格按照设计钻爆图施工，各钻工分区、分部位定人定位施钻，每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查。周边孔偏差不大于5cm/m，爆破孔偏差不大于10cm，以减少超挖和减轻对围岩的破坏。
（7）对全部施工过程，进行严格的全面质量管理，质检部门应随时对洞内的施工质量进行检查，杜绝质量事故的发生。
5.1.2 喷锚支护施工质量控制措施
（1）喷锚支护施工前先对围岩体进行检查，以确定所支护的类型或支护参数。洞身不良地质段喷锚支护必须紧跟开挖进行，以确保围岩的稳定。
（2）喷锚支护作业严格按照有关的施工规范、规程进行。锚杆的安装方法，包括钻孔、在孔中固定锚杆和注浆等工艺，均须经过监理单位的检查和批准。
（3）锚杆严格按照施工图纸标准要求进行制作，严格执行锚杆安装工艺。
（4）喷混凝土施工的位置、面积、厚度等均须符合施工图纸的规定，喷混凝土必须采用符合有关标准和技术规程规范要求的砂、石、水泥，认真做好喷混凝土的配合比设计，通过试验确定合理的设计参数，并征得监理单位的同意。喷混凝土施工前，必须对所喷部位进行冲洗，预埋规定长度的检验钢筋以量测厚度，在喷混凝土结束后，进行喷混凝土厚度检验后割除露出表面的钢筋。
（5）喷射施工时，喷嘴按螺旋形轨迹一圈压半圈的方式沿横向移动，层层喷射，确保厚度，使混凝土均匀密实，表面平整，喷嘴与喷射面尽量保持垂直，以减少回弹，确保喷混凝土的质量。喷身混凝土初凝后，立即洒水养护，持续养护时间不小于7d。
5.2 施工安全控制措施。
5. 2.1 一般情况
（1）所有进入地下洞室工地的人员，必须按规定配带安全防护用品，遵章守纪，听从指挥。
（2）洞室施工放炮由取得“安全技术合格证”的爆破工担任，按国家有关地下工程安全施工规范要求进行爆破作业，采用非电起爆系统，严格防护距离和爆破警界，确保爆破安全。放炮15分钟后，排烟基本完毕才允许工作人员进入工作面，进行排危后方能继续施工。
（3）为防止洞室坍塌，开挖不良地质段时，按照“短进尺、弱爆破、强支护”的原则进行。
（4）搞好洞内通风，保证洞内施工时的能见度，在洞室施工中配备有害气体监测、报警装置和安全防护用具，如防爆灯、防毒面具、报警器等，加强洞内有害气体浓度监测，一旦发现毒气，立即停止工作并疏散人员，避免机械事故和人员伤亡事故的发生。
（5）施工期间，现场施工负责人应会同有关人员对各部分支护进行定期检查，在不良地质段，每班应排专人检查，当发现支护变异或损坏时，应立即修整加固。
（6）当发现已锚区段的围岩有较大变形或锚杆失效时，立即在该区段增设加强锚杆，其长度不小于原锚杆长度的1.5倍。
（7）开挖后自稳性很差的围岩，采用超前锚杆或管棚进行预支护后，才能继续向前掘进。
（8）把喷层的异常裂缝作为主要安全检查项目，经常进行观察与检查，并作为施工危险信号引起高度警惕。
5.2.2 通风与防尘安全措施
（1）隧道内的空气成份，每月取样分析一次，风速、含尘量每月至少检测一次。
（2）隧道施工时的通风，设专人管理。
（3）无论通风机运转与否，严禁人员在风管的进出口附近停留。
（4）通风机停止运转时，任何人员不得靠近通风软管旁边行走和在软管旁边停留，不得将任何物品放在通风管口附近。
（5）隧道施工必须采用综合性防范措施定期检查测定粉尘浓度和放射性气体浓度。
5.3 洞与洞、洞与井交叉部位施工措施
（1） 母线洞、进场交通洞、排风洞、尾水管等与主厂房高边墙交叉的洞口，在施工程序安排上使厂房开挖至上述交叉部位的上一层前，母线洞、进场交通洞、排风洞及尾水管已开挖完毕，并做好支护。
（2）洞与洞、洞与井交叉部位施工前，按施工图纸和监理人批示做好锁口和超前支护。
（3） 在交叉口二倍洞径的洞段范围内，采用浅孔多循环短进尺的方式开挖。
(4) 相邻两洞室间的岩墙或岩柱，及时按施工图纸和监理人的指示做好支护，并进行监测。
5.4第二层开挖及高边墙施工安全措施
(1)主厂房第二层采取中间抽槽梯段爆破，然后保护层开挖，最后岩台光面爆破。光爆孔位偏差<5 cm。
(2) 每次爆破后仔细排除松动岩块，随时监测已开挖的洞段，及时清除危岩确保安全。
(3) 及时做好喷锚支护。
(4) 岩锚梁下部的高边墙开挖采用预裂爆破技术。预裂孔布置在轮廓线上，孔位偏差< 5cm。
(5) 通过爆破试验，选择合理的爆破参数，优化爆破设计[5]。
(6) 加强顶拱及高边墙安全监测。
5..5 不良地质段开挖安全措施
(1) 加强地质预报，对平洞段，采取物理探测仪、超前钻探或打导洞等方法，进一步探明前方地质情况；对直墙段，加强现场地质素描，根据断裂面产状推测其延续情况；同时，注意观察钻孔岩粉变化情况，推测待挖面地质状况[6]。
(2) 采用浅钻孔、弱爆破、多循环的施工方法，减少对围岩的扰动。
(3) 采取超前锚固，一掘一支护，爆破后立即喷混凝土封闭岩面，出碴后，再打锚杆、挂网、喷混凝土，必要时设置钢拱架（或格栅支架）支撑。
(4) 对地下水活动较严重地段，采用排、堵、截、引等综合治理措施。
(5) 对可能出现岩爆的地段，采取如下措施：
① 超前钻孔卸压，以提前释放岩体中的高构造应力；
② 在干燥的岩石表面上喷水雾或撒水增加岩石湿度，松弛岩体中积累的高构造应力；
③ 对岩爆洞段采用超前锚杆进行超前支护，同时开挖后紧跟喷护钢纤维混凝土支护。
④加强施工安全监测，勤检查和巡视并及时分析监测成果和检查情况，掌握围岩应力应变情况，及时采取行之有效的支护[7]。
6、结语
在该项工程中，在进行水电站地下厂房开挖及支护施工作业时，采取了多项专业的施工技术，从多方面对工程的质量进行严格的监管，确保了工程的施工质量。在施工过程中，还利用了信息化的监测手段，对施工的质量保证起到了很好的保障，最大程度上保证了工程顺利完工。
【参考文献】
[1]张勇.水电站地下厂房施工管理的几点思考[J]. 建筑学研究前沿.2013（1）12-13
[2]王明涛，何坤 .官地水电站地下厂房开挖施工设计[J].水电站设计.2012（08）77-78
[3]薛志，郝利军，谢仲文. 金平水电站地下洞室施工的岩爆预防及处理措施[J].四川水力发电.2011（09）23-24
[4]张金霖.喷锚支护T型检查井施工方案[J].福建建筑.2011（03）25-26
作者簡介：
1、宋江津，男，中国葛洲坝集团股份有限公司西南分公司，项目副总经理，工程师
2、刘吉祥，男，中国葛洲坝集团股份有限公司西南分公司，项目部总经理，高级工程师
3、宋江华，男，宜昌三大工程建设监理公司，副总监，工程师4、何才，男，中国葛洲坝集团股份有限公司西南分公司，助理工程师
【关键词】水电站；厂房开挖；支护施工
中图分类号： TV731 文献标识码： A 文章编号：
【引言】随着现代社会对科技的依赖程度，人们必须把握好数字的精确度。看似不起眼的误差，可能在水电站的建设中有着毁灭性的破壞力。善泥坡水电站地下厂房开挖及支护施工分析都有明确的科学依据，有着严谨的办事态度。
1、工程概况
1.1 结构特点与地质特征
善泥坡水电站地下厂房系统主、副厂房、安装间、主变室、母线洞埋深110～163m。厂房顶拱地层岩性为C3m浅灰色、灰白色厚层块状灰岩岩层产状：N10～300E ,NW ∠10～150，微新岩体，该洞段位于地下水位变动带附近，地下水活跃，岩溶发育，主要以小溶洞及溶缝为主，由于距F1断层较近，受其影响，厂房洞室围岩发育，岩体成碎裂结构，稳定性差，属于Ⅲ围岩。
主副厂房及安装间呈直线布置，长81.30m，宽21.50（20.60）m，高49.21m，基础高程▽759.94m，顶拱高程▽809.15m，安装间长为28.05m，主厂房长36.1m,副厂房长17.15m，其上部开挖高33.15m（▽809.15m～▽,776.0m）。
顶拱采取系统锚杆和喷C25砼进行支护，系统锚杆为25@3×1.5 m /L＝6m及28@3×1.5 m /L＝9m间隔布置（L为入岩深度，外露50cm），采用M25砂浆锚固，喷C25砼厚15cm（注：EL803.6m以上锚杆外露50cm，以下外露10cm）；边墙采取系统锚杆、挂钢筋网和喷C25砼进行支护,系统锚杆为25@3×1.5 m /L＝6m及28@3×1.5 m /L＝9m间隔布置（L为入岩深度，外露10cm），采用M25砂浆锚固，钢筋网φ8@20×20 cm,喷C25砼厚15cm。（注：EL776.6m以上喷护C25砼厚15cm,但安装间左端墙EL784.80以下喷护C25砼10cm; EL776.6m以下喷护C25砼厚10cm）；岩锚梁锚杆32@1×1 m /L＝9m（注：锚杆上排外露1.3m，下排外露1.2m）。
1.2主要工程量：石方洞挖9.2630万m3,C25砼1841m3，C20砼370m3（母线洞），锚杆8250根（其中L=9.0m 32mm 216根、28mm1910根； L=6.0m 25mm 2879根；L=4.5m25mm 2978根；L=3.0m25mm 267根）, φ8钢筋13t。
2、施工布置
厂房第二层开挖主要含开挖、锚杆及喷护施工等施工项目，相应的施工布置如下：
2.1 风、水、电布置
(1)施工用风
施工用风由洞外2#空压站供风，布置9台20m3/min电动空压机，用DN140钢管引致用风部位，共布置管道600m。
(2)施工用电
施工用电由生施工用电由生活营地5#变电站提供施工用电，采用三相四线架空线路，根据用电负荷选用不同规格的耐磨塑胶铝芯线，布置在距排风洞底板2m高的洞右侧（供水管路的另一侧），线路支架用角钢制作，通过钻孔锚入岩壁30cm，布置在隧洞的同一侧支架上。活营地5#变电站提供施工用电。其中多臂钻施工线单独架设，采用φ120mm2铜芯线，线路总长750m[2]。
(3)施工用水
施工用水由业主提供的高位水池取水，引水主管为DN100钢管，支管为DN50钢管，直接接原排风洞施工时已铺设好供水管。洞内供水支管沿洞右壁脚铺设，每隔20m设置一个供水支管阀门。
2.2 通风排烟
厂房排风在排风洞洞口布置一台TF90-1（2×37kW）轴流式通风机进行通风排烟。
2.3 施工道路
厂房出碴道路经排风洞---尾闸室交通洞---进厂交通洞---3#公路运至业主指定碴场卸车，装载机平整。
3、主、副厂房以及安装间第二层开挖方法及施工措施
3.1 施工方法
开挖程序:中间抽槽形成12%纵坡道路→风机室开挖→下游侧梯段爆破→下游岩锚梁保护层开挖→下游岩台开挖→斜坡道路拆除→上游保护层开挖→上游岩台开挖。
第一步，沿厂房上游侧按12%纵坡抽槽形成下坡道路降至第Ⅱ层底板后，再展开作业面进行第Ⅱ层开挖。
第二步，中部先锋槽开挖：中部先锋槽QZL-100B支架钻钻孔,梯段微差爆破，为减少该区爆破对预留岩锚梁保护层岩石的影响，上游侧采用预裂爆破（预裂至CⅡ层底板），梯段爆破孔排距2m×1.5m，预裂爆破孔距0.8～1m,孔深7m；
第三步，中部先锋槽开挖完成（即道路形成）后进行风机室开挖以及下游侧的扩挖，下游侧扩挖在中部先锋槽向前开挖15m后进行,扩挖前先沿保护层外侧进行施工预裂，预裂至第Ⅱ层底板，然后相继进行扩挖，扩挖的梯段爆破孔排距2m×1.5m，预裂爆破孔距0.8～1m,孔深7m。
第四步，下游岩锚梁保护层开挖及岩台开挖：
①为确保岩锚梁开挖质量，保护层开挖分两序进行，一序为岩台前保护层梯段开挖，二序为岩台开挖，保护层开挖前先沿岩台下壁面进行预裂，钻孔至第Ⅱ层底板，预裂孔与梯段孔同排炮爆破，但要比梯段孔提前100ms起爆。梯段开挖采用液压钻造孔，人工装药爆破，松动爆破，施工预裂孔采用QZJ-100B快速钻钻孔。保护层一序开挖梯段钻孔采用液压钻造孔，预裂孔亦采用QZJ-100B快速钻钻孔。
②岩台开挖采用双面光面爆破，上部垂直孔采用手风钻钻孔，在保护层梯段爆破前完成相应部位钻孔，并采用PVC管保护，下部斜台采用气腿钻造孔，爆破石渣均采用3.0m3装载机或1.2~1.6m3反铲装车，15~20t自卸汽车经主厂房排风洞运输至渣场。
第五步，拆除纵坡道路，再进行上游面的岩锚梁保护层开挖和岩台开挖，具体方法同第四步。
本层装碴料用ZL50C侧卸装载机配10t自卸汽车，经排风洞运抵1#或4#碴场，其余部位碴料（斜坡道占压部分开挖渣料）通过推土机或装载机推至左端，经进厂交通洞打通形成出渣工作面后出渣[3]。
3.2 开挖施工工艺流程
3.3锚杆砂浆锚杆及喷护施工
顶拱层喷锚支护：初喷混凝土和锚杆施工紧跟开挖作业面，复喷混凝土在顶拱层开挖完成后集中进行。锚杆钻孔采用气腿钻和多臂钻，注浆采用2SNS砂浆泵，锚杆安装利用液压平台人工安装锚杆；喷射混凝土采用TK-961湿喷机，喷射混凝土料由拌和站集中拌制，3m3混凝土搅拌车运输。
（1）锚杆加工预先在洞外按设计要求加工制作；施工时锚杆钻孔位置及孔深必须准确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。
砂浆配合比是根据室内试验得出报监理批准后的配合比。砂浆严格按配合比拌制，充分搅拌均匀，并随拌随用。
采用多臂钻或YTP-28气腿钻钻孔，按设计参数钻凿锚杆孔眼达到标准后，用高压风清除孔内岩屑，然后采用MZ-1注浆机将配制合格的砂浆注入孔内，再用人工利用作业平台将加工好的杆体插入锚孔[4]。锚杆施工工艺流程见图4-2。
（2）挂网施工
挂网施工，按设计要求绑扎钢筋网，在洞壁上按要求铺挂，并利用锚杆和插筋进行固定。
（3）喷护混凝土施工
喷护砼施工前应清撬表面危石和欠挖部分，用高压风吹冲岩面粉屑，确保岩面洁净，正式喷砼时，应采用高压水雾湿润岩面，使喷护的砼能更好地粘贴在受喷岩面上，减少回弹，提高喷砼效率。
喷咀与岩面的距离为80-150cm，太多太近都会增加回弹量，一般采用人工在喷护砼台车上进行喷砼，在特殊条件下，采用机械手等作业，以确保喷护人员的安全。
喷射方向尽量与受喷面垂直，拱部尽可能以径向喷射；若受喷面钢筋网覆盖时，可将喷咀稍加偏斜，但不宜小于70°。如果噴咀与受喷面的角度太小，会形成混凝土物料在受喷面上滚动，产生凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。一次喷射厚度不宜超过10cm，过大会削弱混凝土颗料间的粘聚力，促使喷层因自重过大而大片脱落，或使拱顶处喷层与围岩面形成空隙。如果一次喷射厚度过小，则粗骨料容易弹回。如果需要喷厚超过10cm则需要进行二次喷护。第二次喷至设计厚度，两层喷射的时间间隔为15-20min。影响喷层厚度的主要原因是混凝土的坍落度，速凝剂的作用效果和气温。
为提高工效和保证质量，喷射作业分片进行，一般为2m长、1.5m宽的小片。为防止回弹物附着在未喷的围岩面上而影响喷层与岩面的粘结力，按照从下往上施喷，呈“S”形运动；喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的混凝土层面平顺光滑。混凝土终凝2小时后，洒水养护，养护时间不得少于7天。当混凝土周围湿度达到85%以上时，经监理批准，可进行自然养护。湿喷砼施工工艺流程见图4-3。
3.4开挖施工的技术
3.4.1边墙爆破的方法
在对岩锚进行开挖的过程中，必须保证锚梁壁座成型较为正确，对岩台超欠挖进行有效的管理与控制，尽量保证一次就能形成正确的形状，避免爆破振动所带来的影响，降低保留岩体所受到损害。
在进行地下厂房的开挖时，岩锚梁处在地下厂房第二层的中部位置，因此，在开挖时要注意其高程以及梁底边距。这样方能有效预防由于下层进行岩锚梁爆破而产生振动，并且方便在实行多臂钻孔过程中，对钻杆的角度进行科学有效的控制，便于对岩壁和造孔进行整修、锚杆施工，以及混凝土的浇筑、吊车梁钢筋的立模等等。
为了能够确保开挖面的稳定以及正确成型，可以采取预裂爆破的方法。通过长期的研究与科学验证，在地下厂房的第二层上下游边墙实行一次性的预裂爆破。
3.4.2壁座角钻孔的办法以及装药的结构
假使岩台壁座角的偏差比较大，那么将导致岩锚梁结构尺寸大小的变更。因此，在实行造孔的过程中，在通过钢管架对钻杆的方向进行有效固定，从而对钻孔的方向进行控制，岩台的钻孔倾角应该比工程所设计的角度要小1到2度，以便防止两孔之间由于爆破漏斗作用而产生的欠挖情况。
此外，在光面爆破过程中不耦合间隔装药时，在孔内的药量应该尽可能平均分布，并且在实行过程中再次对φ25mm乳化药卷进行切割，使做成的药卷比较细，之后装药绑好，进而预防由于药量较为集中而发生爆破裂缝的情况。
3.4.3岩锚梁开挖爆破方法的选取
光面爆破是指在开挖轮廓线对炮孔进行水平设置，在孔中采取不耦合方式装药，从而使各个炮孔不但是爆破孔，同样是相邻孔的导向孔。不耦合装药能够有效使出现在孔壁上的爆炸力得到明显降低，使保留岩体受到的损害减小。
在对岩台进行模拟开挖时，设定二种开挖方法：第一种，岩锚梁的上面垂直面水平孔,光面爆破,岩锚梁部位侧墙垂直面垂直孔,光面爆破,岩台斜面自下向上造斜孔,光面爆破,先爆斜孔,再爆垂直孔。第二种，岩锚梁上部垂直面水平孔,光面爆破,岩锚梁部位侧墙垂直面垂直孔,岩台斜面自下向上造斜孔,光面爆破,岩台斜孔与岩锚梁部位侧墙垂直孔同时起爆。
4、施工进度安排
（1）、抽槽形成12%施工道路：计划2012年4月1日～4月3日完成。
（2）、中部梯段爆破和风机室开挖：计划2012年4月4日～4月10日完成。
（3）岩锚梁保护层开挖和岩锚梁开挖：计划2012年4月11日～4月24日完成。
（4）、锚杆施工：计划2012年4月15日～4月26日完成。
（5）、挂网喷砼：计划2012年4月20日～4月30日完成。
（6）、施工进度计划横运图。
5、开挖支护施工质量和安全控制措施
5.1 施工质量控制措施
5.1.1开挖施工质量控制措施
（1）严格按设计图纸、引水发电系统开挖与支护技术要求及相关技术规范进行施工控制。
（2）开挖前认真做好爆破方案设计，做好光面和预裂爆破参数设计，并先进行爆破试验，以选择和确定合理的爆破参数，获得比较满意的爆破面和形成光滑的最终开挖断面，使在最小开挖线外的超挖量最小。
（3）采用先进的测量仪器和先进的测量控制手段，提高观测效率、观测质量；每次爆破后均进行开挖掘进细部放样，掌子面上用红油漆画出开挖轮廊线，并标定顶拱中心线和两侧腰线。
（4）开挖中及时测绘开挖断面，进行测量导线复测，每循环进行测量放样时，均对上一循环开挖断面进行规格检查，并将超欠挖情况及时通知钻孔人员，以便对钻孔角度进行调整，减小超挖，对欠挖的部位及时进行处理，确保隧洞的开挖尺寸和规格满足设计要求。
（5）在开挖过程中，根据岩石变化情况，经监理工程师批准后及时修正爆破参数，以便尽量减少超挖和不欠挖。在不良地质洞段的开挖和洞身交叉口段的开挖严格控制爆破参数，采用小药量爆破，以确保围岩的稳定。
（6）钻孔严格按照设计钻爆图施工，各钻工分区、分部位定人定位施钻，每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查。周边孔偏差不大于5cm/m，爆破孔偏差不大于10cm，以减少超挖和减轻对围岩的破坏。
（7）对全部施工过程，进行严格的全面质量管理，质检部门应随时对洞内的施工质量进行检查，杜绝质量事故的发生。
5.1.2 喷锚支护施工质量控制措施
（1）喷锚支护施工前先对围岩体进行检查，以确定所支护的类型或支护参数。洞身不良地质段喷锚支护必须紧跟开挖进行，以确保围岩的稳定。
（2）喷锚支护作业严格按照有关的施工规范、规程进行。锚杆的安装方法，包括钻孔、在孔中固定锚杆和注浆等工艺，均须经过监理单位的检查和批准。
（3）锚杆严格按照施工图纸标准要求进行制作，严格执行锚杆安装工艺。
（4）喷混凝土施工的位置、面积、厚度等均须符合施工图纸的规定，喷混凝土必须采用符合有关标准和技术规程规范要求的砂、石、水泥，认真做好喷混凝土的配合比设计，通过试验确定合理的设计参数，并征得监理单位的同意。喷混凝土施工前，必须对所喷部位进行冲洗，预埋规定长度的检验钢筋以量测厚度，在喷混凝土结束后，进行喷混凝土厚度检验后割除露出表面的钢筋。
（5）喷射施工时，喷嘴按螺旋形轨迹一圈压半圈的方式沿横向移动，层层喷射，确保厚度，使混凝土均匀密实，表面平整，喷嘴与喷射面尽量保持垂直，以减少回弹，确保喷混凝土的质量。喷身混凝土初凝后，立即洒水养护，持续养护时间不小于7d。
5.2 施工安全控制措施。
5. 2.1 一般情况
（1）所有进入地下洞室工地的人员，必须按规定配带安全防护用品，遵章守纪，听从指挥。
（2）洞室施工放炮由取得“安全技术合格证”的爆破工担任，按国家有关地下工程安全施工规范要求进行爆破作业，采用非电起爆系统，严格防护距离和爆破警界，确保爆破安全。放炮15分钟后，排烟基本完毕才允许工作人员进入工作面，进行排危后方能继续施工。
（3）为防止洞室坍塌，开挖不良地质段时，按照“短进尺、弱爆破、强支护”的原则进行。
（4）搞好洞内通风，保证洞内施工时的能见度，在洞室施工中配备有害气体监测、报警装置和安全防护用具，如防爆灯、防毒面具、报警器等，加强洞内有害气体浓度监测，一旦发现毒气，立即停止工作并疏散人员，避免机械事故和人员伤亡事故的发生。
（5）施工期间，现场施工负责人应会同有关人员对各部分支护进行定期检查，在不良地质段，每班应排专人检查，当发现支护变异或损坏时，应立即修整加固。
（6）当发现已锚区段的围岩有较大变形或锚杆失效时，立即在该区段增设加强锚杆，其长度不小于原锚杆长度的1.5倍。
（7）开挖后自稳性很差的围岩，采用超前锚杆或管棚进行预支护后，才能继续向前掘进。
（8）把喷层的异常裂缝作为主要安全检查项目，经常进行观察与检查，并作为施工危险信号引起高度警惕。
5.2.2 通风与防尘安全措施
（1）隧道内的空气成份，每月取样分析一次，风速、含尘量每月至少检测一次。
（2）隧道施工时的通风，设专人管理。
（3）无论通风机运转与否，严禁人员在风管的进出口附近停留。
（4）通风机停止运转时，任何人员不得靠近通风软管旁边行走和在软管旁边停留，不得将任何物品放在通风管口附近。
（5）隧道施工必须采用综合性防范措施定期检查测定粉尘浓度和放射性气体浓度。
5.3 洞与洞、洞与井交叉部位施工措施
（1） 母线洞、进场交通洞、排风洞、尾水管等与主厂房高边墙交叉的洞口，在施工程序安排上使厂房开挖至上述交叉部位的上一层前，母线洞、进场交通洞、排风洞及尾水管已开挖完毕，并做好支护。
（2）洞与洞、洞与井交叉部位施工前，按施工图纸和监理人批示做好锁口和超前支护。
（3） 在交叉口二倍洞径的洞段范围内，采用浅孔多循环短进尺的方式开挖。
(4) 相邻两洞室间的岩墙或岩柱，及时按施工图纸和监理人的指示做好支护，并进行监测。
5.4第二层开挖及高边墙施工安全措施
(1)主厂房第二层采取中间抽槽梯段爆破，然后保护层开挖，最后岩台光面爆破。光爆孔位偏差<5 cm。
(2) 每次爆破后仔细排除松动岩块，随时监测已开挖的洞段，及时清除危岩确保安全。
(3) 及时做好喷锚支护。
(4) 岩锚梁下部的高边墙开挖采用预裂爆破技术。预裂孔布置在轮廓线上，孔位偏差< 5cm。
(5) 通过爆破试验，选择合理的爆破参数，优化爆破设计[5]。
(6) 加强顶拱及高边墙安全监测。
5..5 不良地质段开挖安全措施
(1) 加强地质预报，对平洞段，采取物理探测仪、超前钻探或打导洞等方法，进一步探明前方地质情况；对直墙段，加强现场地质素描，根据断裂面产状推测其延续情况；同时，注意观察钻孔岩粉变化情况，推测待挖面地质状况[6]。
(2) 采用浅钻孔、弱爆破、多循环的施工方法，减少对围岩的扰动。
(3) 采取超前锚固，一掘一支护，爆破后立即喷混凝土封闭岩面，出碴后，再打锚杆、挂网、喷混凝土，必要时设置钢拱架（或格栅支架）支撑。
(4) 对地下水活动较严重地段，采用排、堵、截、引等综合治理措施。
(5) 对可能出现岩爆的地段，采取如下措施：
① 超前钻孔卸压，以提前释放岩体中的高构造应力；
② 在干燥的岩石表面上喷水雾或撒水增加岩石湿度，松弛岩体中积累的高构造应力；
③ 对岩爆洞段采用超前锚杆进行超前支护，同时开挖后紧跟喷护钢纤维混凝土支护。
④加强施工安全监测，勤检查和巡视并及时分析监测成果和检查情况，掌握围岩应力应变情况，及时采取行之有效的支护[7]。
6、结语
在该项工程中，在进行水电站地下厂房开挖及支护施工作业时，采取了多项专业的施工技术，从多方面对工程的质量进行严格的监管，确保了工程的施工质量。在施工过程中，还利用了信息化的监测手段，对施工的质量保证起到了很好的保障，最大程度上保证了工程顺利完工。
【参考文献】
[1]张勇.水电站地下厂房施工管理的几点思考[J]. 建筑学研究前沿.2013（1）12-13
[2]王明涛，何坤 .官地水电站地下厂房开挖施工设计[J].水电站设计.2012（08）77-78
[3]薛志，郝利军，谢仲文. 金平水电站地下洞室施工的岩爆预防及处理措施[J].四川水力发电.2011（09）23-24
[4]张金霖.喷锚支护T型检查井施工方案[J].福建建筑.2011（03）25-26
作者簡介：
1、宋江津，男，中国葛洲坝集团股份有限公司西南分公司，项目副总经理，工程师
2、刘吉祥，男，中国葛洲坝集团股份有限公司西南分公司，项目部总经理，高级工程师
3、宋江华，男，宜昌三大工程建设监理公司，副总监，工程师4、何才，男，中国葛洲坝集团股份有限公司西南分公司，助理工程师