地下洞室开挖及支护

第十章地下洞室开挖及支护

10.1地下引水发电系统开挖施工布置

10.1.1概况

龙滩水电站地下厂房系统,主要有引水系统、厂房系统和尾水系统组成.本标段主要工程有:引水洞、主副厂房(含安装间)、母线洞、主变室、尾水洞调压井、尾水洞、辅助洞室、通风洞、排水洞等构成。见下表10—1

本标段全部为地下工程，布置有近百条洞室，错综复杂，工程量巨大，施工道路少，工期要求紧，施工强度高，如何科学组织施工，有机协调施工是至关重要，必须有一个具有丰富地下工程施工经验队伍，强有力的指挥班子才能完成。

10.1.2工程地质

厂区地形整齐,山体雄厚.地层为三叠系中统板纳组(T26),由厚层砂岩、粉砂岩、泥板岩互层夹少量层凝灰岩,硅质泥质灰岩组成。以砂岩、粉砂岩为主。

厂区岩层产状345º~355º、倾向NE，∠57º~60º。对地下厂房布置影响较大的断有4组。

第一组：以层间错动为代表的顺层断层，对地下厂房影响较大的有F5、F12、F18、F22、F75。

第二组：走向30º~60º、倾向NE，∠60º~85º，有F63、F69。

第三组：走向270º~300º、倾向NE,∠70º~85º。对地下厂房影响较大的有F1、F4。

第四组：走向65º~85º、倾向NN或NE，∠75º~85º。规模较大的有F60、F89、F30。

厂区节理有8组，其中第一、第二组节理最为发育，左岸山体地应力为压应力场，最大主应力方向约为280º~330º，倾角一般小于20º，最大主应力平均值为12~13Mpa,属于中等量级，侧压力系数为：λ=1.2~1.9,一般不会产生岩爆。

围岩分类：在地下洞室区，围岩新鲜或微风化，透水性小，地下水活动微弱，地震波速5000m/s以上，围岩属质量中等或较好的层状结构岩体。洞室所在的区域绝大部分为Ⅲ类，小部分为Ⅱ类围岩，具有较好的成洞条件。

在施工中过断层和破碎带要加以注意，有必要时应采用超前支护措施，施工中要加强地质跟踪和预报工作，对第一组和第二组断层产生的次生构造将造成屋脊形的构造面，对施工安全威胁较大要加强观察，发现要及时锁定，加强支护，保证施工安全。

地下厂房系统主要洞室典型断面尺寸及主要工程量表

10.1.3主要施工程序

本标为地下引水发电系统，主要由三大部分组成，即引水系统、厂房系统、尾水系统。在施工中三部分有独立性，又相互干扰，在施工中应充分利用一切可利用的条件，合理组织，协调干扰，加快施工进度。

10.1.3.1引水系统

本标引水系统为引水坝段边坡进洞后部份，明衬段为大坝标。9条引水道有7条是从上弯段开始，只有7#、8#两条引水道有洞挖上平段。洞挖总长度为2134.2m,开挖量25万立方米，砼浇筑量6.1万立方米，另外还有大量支护和钢管安装工程。

引水洞设计断面为圆形，成洞直径10.0m,开挖直径为11.6m,衬砌厚度为0.8m,施工方法,上下水平段分两层开挖,上层9.0~~9.5m,下层留2.0~2.6m,在砼浇筑前进行拉底开挖,以方便上层开挖施工时交通需要。斜（竖）井开挖,采用反井钻机打导井，人工手风钻扩挖。

在本标开工后，应加强组织引水系统施工支洞的施工，尽早形成施工条件。为早日开始斜（竖）井的施工，应以上平段和下平段的上游侧为主工作面，下游侧配合主厂房的进度要求适当安排。在引水道施工时应奇数洞先施工，偶数洞后施工，奇数洞开挖支护完成后，再施工偶数洞.

对于上平段工作面的施工，最优方案是能得到大坝标的配合，进口明挖尽早的提供工作面，利用坝基提供的条件进入上平段施工，为本工程节省开支。但为保证发电工期的要求，本标施工上平段1#~7#引水道应设施工支洞，早日进入1#~7#引水洞的斜洞施工，给钢管安装提供条件，为第一台机安装发电提供可靠的保证。本标开工后，即开始进行施工支洞施工。

为钢管安装需要支洞断面为8.6×11.6m（宽×高），施工支洞开挖分两层完成，上层7m，下层4.9m.。

10.1.3.2厂房系统

本标段厂房系统包括:主副厂房(含安装间)、母线洞、主变室、交通洞、排水廊道、通风洞(井)、电缆竖井,电缆洞等.前期辅助洞室标已完成一部分交通和施工支洞。

地下厂房的施工，由于跨度大，边墙高、洞室交叉多，形成了复杂的洞室群，各洞室之间的距离相对较小，开挖后岩体应力重新分配，将对围岩的稳定造成影响。为保证工程安全，故施工时应合理安排施工程序和施工进度，施工的原则应是以工程安全为中心，以支

护工程为重点，在优质安全的前提下抓进度，保工期。

本标工程开工后，利用已完成的施工通道展开对主厂房上层和主变上层的开挖、支护施工。同时为保证主厂房的总进度要求，开创主厂房顶拱和第二层施工的第二工作面，将母线排风洞扩大进入厂房里端墙，此施工支洞要求加快施工进度，早日进入主厂房里端墙，进行主厂房顶拱开挖、支护。完成顶拱层的开挖支护工作后,在第二开挖层内开挖斜坡道进入第二层开挖，本层为岩锚梁层，要精心施工，保证围岩的稳定，少受振动。本层开挖采用中间拉槽梯段爆破，预留保护层开挖岩锚梁基础。在不受开挖干扰时安排岩锚梁砼施工。第三层开挖采用周边预裂，深孔梯段开挖法，周边预裂爆破应在岩锚梁砼施工之前完成，第三层开挖要严格控制瞬时起爆药量，尽可能减少对岩锚梁的震动。第四层以下开挖方法基本同第三层。

在主厂房施工的同时抓紧引水和尾水系统的施工，使引水下平段和尾水管段的开挖施工，早日进入主厂房相应位置，为主厂房的施工开创条件，减少关键线路上的困难，保证其按期或提前。

主变室

主变室为本工程的第三大洞室，主变室施工应随主厂房的施工进度同步进行，本标开工后即组织上层开挖支护施工抓紧进入主变里端，为通风竖井施工开创条件，与此同时，在左岸缆机平台上进行反井钻机施工准备，尽早进行通风竖井、反导井中心孔的施工，以便在主变室上层施工到位及时进行主变通风道的施工给导井扩孔提供条件。早日形成通风竖井给厂房施工提供较好的通风条件，改善施工环境。出线竖井的施工应在通风竖井施工后相继进行，尽早完成竖井。

主变室开挖分3~4层开挖，主变下部沟槽按二层开挖考虑。尽可能给母线洞开挖提供条件。

母线洞开挖：

母线洞开挖施工根据本工程布置的情况利用主厂房屋Ⅲ、Ⅳ层开挖完成是此较有利的。为解除主厂房的施工干扰，应加快主变室的施工为给母线洞开挖开创条件,在主厂房Ⅲ、Ⅳ层开挖时完成母线洞开挖和砼锁口。

10.1.3.3尾水系统

尾水系统由尾水调压井、尾调连接交通洞（吊车廊道）、尾水管、尾水支洞、尾水隧洞