三峡地下厂房开挖总结

三峡大跨度地下厂房开挖施工技术

1 工程概况

三峡地下厂房布置在长江右岸，共设六台机组，总装机容量为4200MW 。主厂房系统由主厂房、安装场、母线洞、母线竖井连接交通洞及开关站等组成。主厂房洞室断面为直墙顶拱型，尺寸为311.3m ×32.6m ×87.2m （长×宽×高）。主厂房顶拱层开挖于2005年3月2日正式开始，按总进度计划于2007年9月30日完成全部开挖与支护工作，目前已开挖至第Ⅲ层。

主厂房开挖具有以下特点：

1. 厂房跨度大、边墙高，洞室较长；

2. 开挖及混凝土外观质量要求高；

3. 支护工程量大、类型多，工艺复杂、施工技术要求高；

4. 交叉洞室多，与引水、尾水系统及三峡三期之间的界面关系复杂，施工干扰大。

2 厂房顶拱层施工

2.1 施工强度

厂房顶拱层开挖工程量为11.64万3

m ，喷混凝土量为27183

m ，锚杆6876根，锚索135束（地质缺陷及临时支护工程量未记）。顶拱层开挖与2005年3月2日开始施工，10月27日结束；系统锚杆5月7日开始施工，11月25日结束。

2.2 施工程序与方法

利用1#施工支洞作为厂房顶拱层开挖的主要施工通道，由于工期压力大，实际施工过程中，在进场交通洞内增加了一条通至厂房顶拱层右端墙88.3m 高程的施工支洞，和1#施工支洞形成了双通道作业，施工按照如下原则组织实施：

1.先进行上部中导洞开挖（断面8m ×6.5m ），中导洞从1#施工支洞延长段开始，按10％的坡度升至95.80m 高程后，沿水平方向朝厂房右端墙开挖；

2.两侧扩挖在中部扩挖完成100m 后跟进，上下游同时施工，扩挖按“先中间后两边”的原则进行；

3.两侧扩挖时，设计轮廓面预留1.5m 保护层，滞后一排炮开挖，中部下层开挖滞后两侧适时跟进。

详见图1和图2。

3 高边墙开挖施工

3.1 开挖分层原则

1.根据厂房各部位的结构特点，结合岩锚梁和边墙各层锚索布置高程，以便于施工设备的作业；

2.合理利用与厂房立体交叉相贯隧洞的不同高程布置条件，以利于施工通道及施工场地的形成；

3.按照厂房爆破振动速度控制要求，通过合理的施工方法和爆破参数选择来确定开挖层高。

3.2 施工程序与方法

主厂房自上而下分十一层开挖，各层又分区、分块进行开挖支护，厂房开挖分层见图3。厂房顶拱层以下均为大体积深槽开挖，每层开挖采取中部梯段槽挖超前，后进行两侧墙保护层开挖,边墙开挖揭露后支护跟进的方法施工。厂房Ⅱ层施工程序见图4、图5。

1.施工通道

Ⅱ～Ⅲ层开挖以进场交通洞、厂右施工支洞、1＃施工支洞作为施工通道，Ⅳ～Ⅴ层以母线洞作为施工通道，Ⅴ～Ⅷ层开挖以2＃施工支洞作为施工通道，最后，从尾水隧洞进入主厂房进行Ⅸ～Ⅺ层开挖。

2.厂房Ⅱ层分上下两层开挖，上部K 0+00～K0+70按全断面开挖，K 0+70以后按上下游交替开挖施

图1顶拱层开挖分区图

图2顶拱层开挖双通道施工程序平面图图3厂房分层开挖图

图4Ⅱ层开挖分区图图5厂房Ⅱ层施工程序方法示意图

工的原则进行；两侧开挖前先对厂房上、下游边墙采用手风钻进行预裂爆破，边墙预裂超前开挖20～30m；Ⅱ层下部采用潜孔钻中部梯段拉槽，边墙岩台预留4.8m保护层开挖。

3.岩锚梁部位保护层分四次开挖，即图4中的⑤、⑥、⑦、⑧区。⑤区光爆孔一律按50cm孔距布孔，⑥、⑦、⑧区垂直光爆孔按35cm孔距布孔，⑤、⑥、⑦区垂直光爆孔线装药密度按q=135～138g/m 控制，⑧区垂直光爆孔线装药密度按q=135g/m控制，斜面光爆孔线装药密度按q=120g/m控制，均采用不耦合装药。

4.中槽开挖时，先超前采用手风钻造孔，对边墙进行预裂，中槽采用预留保护层潜孔钻造孔，

梯段预裂开挖；中槽开挖后，根据上层喷锚支护完成情况并结合下一层的施工顺序，对边墙进行分块开挖。

5.分层施工中，采取交错搭接施工。上层边墙大于100m范围支护完成后，下一层中槽逐步跟进开挖。厂房Ⅰ、Ⅱ层施工搭接见图6。

图6Ⅰ、Ⅱ层施工搭接示意图

4重点部位和关键工序的质量控制

1 顶拱层开挖

顶拱层开挖是整个厂房开挖过程中较为关键的一层，该层周边轮廓线复杂，光面爆破、喷锚支护难度大，技术要求高。该层最大开挖高度11.7m，宽32.6m。

由于厂房埋深较浅、局部围岩偏薄，厂房顶拱及边墙受F22、F84等断层带影响，为了保证大跨度顶拱施工安全，减小围岩变形，厂房顶部采用支撑法分步开挖，以小跨度掘出边拱，并进行快速支护，及早提供三向应力。顶拱层开挖严格遵循“短进尺、少扰动、强支护、及时封闭、勤观测”的原则。遇不良地质段和楔形块体时，采取超前锚杆或超前小导管预注浆支护，开挖循环进尺不大于2.0m，并控制最大单响药量尽量减小爆破对围岩的扰动，开挖后按设计要求及时支护。

2.左端墙特殊部位开挖

主厂房左端上覆岩体薄，是厂房顶拱稳定不利的重要因素。在开挖过程中，按“小药量、短进尺”的原则进行爆破；左端墙的三角体在形成水平光爆造孔空间后，采用水平光爆孔与垂直光爆孔错孔的双面光爆设计将三角体挖除。

3 主厂房直立边墙的开挖控制

保证直立边墙的开挖质量的关键因素是周边孔钻孔质量，在施工过程中采用图7所示垂直固定装置确保钻孔精度，通过钢管约束钻杆，同时钢管内加夹片减小钻杆在钢管内的活动空间。

4.岩锚梁岩台开挖控制

为了确保开挖质量，岩锚梁大规模开挖之前共进行了四次试验，试验暴露出以下几个问题：周边孔光爆孔线装药密度过大导致无残留炮孔；垂直孔孔底不在一条线上；下拐点超挖过大平均达到12cm；特殊部位无针对性爆破设计。针对暴露出来的问题，提出了四个精细化：1）控制标准精细化

开孔偏差1c m，孔斜偏差2 ；孔间距、孔深偏差3cm；

2）工序操作精细化

样架搭设前对放样底斜孔进行以减少开孔误差；全长导向管定位斜孔，孔口增设夹片；锁口锚杆+角钢+下拐点以下1m范围喷混凝土保护下拐点；

3）控制与检查方法精细化

样架搭设前后采用全站仪进行放样与校核；简化孔深控制方法，将所有钻杆截断为3.2m（理论