狮子坪水电站地下厂房系统概要（共7篇）
篇1：狮子坪水电站地下厂房系统概要
狮子坪水电站地下厂房系统
达标投产自检报告
狮子坪水电站位于岷江右岸一级支流杂谷脑河上，为杂谷脑河梯级水电开发的龙头水库电站，电站装机3台，单机容量65MW，总装机容量195MW，多年平均发电量8.76亿KW·h。
我部主要承担狮子坪水电站CX标工程项目的施工任务，地下厂房系统主要由压力管道、主副厂房、安装间、主变室、尾闸室、尾水洞、尾水渠、交通洞、母线洞、出线洞、排风洞等土建工程及金属结构安装工程等项目组成。
1、其主要构造物特性为：
压力管道采用埋藏式，由斜管段、上平段、中平段、下平段和支管组成，主管内径3.9m，总长574.729m。
厂房开挖尺寸为74.9m×19.52m×36.6m（长×宽×高）； 主变室尺寸为55.2m×13.6m×25.1m（长×宽×高）； 尾闸室尺寸为35.50m×10.00m×26.10m（长×宽×高）。
2、工程主要控制性工期为
2004年9月15日，本标工程开工； 2006年4月30日，给座环及蜗壳安装交面； 2006年11月30日，厂房土建给机电安装交面； 2007年5月31日，压力管道冲水试验及消缺工作完成； 2007年8月30日，第一台机组发电； 2007年11月30日，本标工程竣工。日前，2005年我部以完成以下主要施工项目：（1）2005年6月3日完成50主拌和站建设；
（2）2005年5月20日完成新增项目柔性防护网的全部施工并通过验收；（3）2005年元月20日中平交通洞正式开始进洞施工，至2005年6月30日完成（ZJ）0+0.000~0+142段（共计142m）洞段的开挖及洞口支护施工；（4）进场交通洞至2005年6月30日开挖掘进到（交）0+125m，并完成此段第一次支护施工；混凝土衬砌完成1301.4m3，钢筋制安完成329t；（5）排风洞至2005年6月30日开挖掘进到（排）0+132m，完成混凝土衬砌1191.6 m3，钢筋制安完成175.6t；
（6）出线洞至2005年6月30日开挖掘进到（出）0+130m，完成混凝土衬砌367.2 m3，钢筋制安完成54.1t；
（7）2005年5月27日开始中平至上平段滑道基础施工；（8）2005年6月22开始上平交通洞洞脸施工
根据目前我部工程施工阶段，结合《水电建设工程达标投产考核办法（2003年版）》的规定，我部考核项目为：安全文明施工管理（200分）、土建工程施工质量与工艺（300）、工程档案（150）、综合管理（200）。我部达标投产考核自查结果为：标准分850分，考核评分
分，得分率
%。
为抓好达标投产工作，使地下厂房系统工程在达标投产工作中取得了较好的成绩，针对我部在施工生产过程中存在的问题，进行了整改。
一、在安全文明施工管理方面
1、为确保我单位在本工程制定的安全文明施工目标及工程安全、优质、高效竣工，树立我单位良好形象，项目部制定本安全文明施工奖惩制度。在施工生产过程中项目部将督促各施工队认真贯彻“安全第一、预防为主”的 安全生产方针，提高安全生产和文明施工的管理水平。实行本制度，坚持以“教育为主，惩处为辅，惩教结合”，各施工队狠抓安全教育及内部的安全文明施工管理，积极配合项目部工作，杜绝安全事故的发生。项目部现场值班安全员对违章操作人员或集体首先提出警告，经警告再犯者将予以罚款，每次罚金视情节轻重给予100~5 000元罚款
2、督促加强安全“三级”教育，加强现场文明生产管理，继续杜绝重大伤亡事故，严格控制习惯性违章；
我部针对本工程的特点，对每一位进场的施工人员，都进行了劳动纪律、岗位操作安全标准、施工安全等培训，使得每一位工人，在施工过程中都能按岗位安全操作规程进行施工，同时，我们建立了严格的现场安全文明施工管理制度及安全文明施工达标标准，明确了各施工部位的安全文明施工责任人，每天按达标标准进行检查，在检查过程中发现问题及时进行整改，严格控制习惯性违章，并将安全文明施工的管理纳入经济管理，确保安全文明施工管理的力度，制定严格的奖惩措施，每周对相关的职责人及作业队伍进行考核，严格按制度进行奖惩。从最近几个月的工作看，我部已取得了较好的成绩，未发生过重大伤亡事故。
3、进一步增强环保、水保意识，尽量少占耕地和林地，做好对开挖边坡及弃碴场的治理；首先，我部领导高度重视水土保持工作，为切实做好水保环保工作，对照水土保持有关法律、法规和有关文件精神，结合我部实际情况，在工程开工前根据我部承建工程的特点做好水保环保持规划，切实加强对所属人员的教育，履行好我们为建设一方、造福一方、繁荣一方指导思想。利用有限的施工场地，合理的安排布置材料堆放场地、建筑垃圾及生活垃圾 处理场地，施工废水的净化排放。其次，加强开挖边坡及碴场的治理工作：（1）开挖边坡的治理，在主体工程中，涉及到的边坡均为覆盖层边坡，针对边坡地质无胶结、完全松散、自稳性差、遇水易跨塌的特点，我部根据现场情况对所有开挖边坡采取了干砌石护坡、浆砌石护坡、钢筋石笼护坡及挂网喷护砼等施工方式进行防护，取得了较好的效果，有效地消除了边坡安全隐患，保持了水土。（2）碴场的治理：我部严格按照监理工程师批复的治理措施对碴场进行治理，确保弃碴不流进河道，同时做好碴场边坡的防护及碴场内的排水施工，保证水土不流失。
4、对厂房洞室施工进行安全监测，确保施工安全。
为保证工程施工过程中的工程安全，我部加大了原型观测方面的投入，采取了全占仪位移变形观测、收敛计进行收敛观测及安装应力计等方法进行原型观测，做到了及时有效地进行观测，并对观测数据及时进行整理和分析，以指导现场施工，确保工程在施工期地的安全内处理受控状态；在原型观测中，对变形趋于极限变形的部位即时采取各种有效措施进行处理。
二、在土建工程施工质量与工艺方面
对施工质量进行全过程的管理控制，确保整个施工过程连续、稳定地处于受控状态。坚持开展质量“三检制，施工过程坚持施工队班组自检、工管部复检、项目部质量保证部质检工程师终检制度，在三检合格的情况下由质量保证部质检工程师将检验合格证呈交监理工程师，申请验收的部位进行联检，监理工程师在验收合格证上签字后，才能进行下道工序的施工作业。目前，我部已验收的开挖单元和砼衬砌单元共计64个，一次验收合格率为100%。对于隐蔽工程，必须遵循严格的质量检查程序，施工中组织各专业的质检工程师对隐蔽工程进行联合检查验收。
施工过程中严把“四关”，坚持质量一票否决制，严把图纸关、严把测量关、严把材料质量及试验关，由试验室提供混凝土的配合比报监理工程师审批、严把过程工序质量关，以此来监督和指导施工。对施工过程中违反技术规范、规程的行为，质检人员有权当场制止并责令其限期整改。对不重视质量、粗制滥造、弄虚作假的人，质检人员有权要求行政领导给予严厉处理，并追究其相应的责任。在施工过程中我们始终坚持质量一票否决制。
三、在工程档案方面
我部在工程档案管理方面成立了工程档案管理小组，专门负责工程档案管理工作，为提高工程档案管理工作的质量，我部派专职资料员到我公司总部及业主方举办的培训班进行了培训，严格按照规范及达标投产实施细则进行档案管理；在工程施工中，积极作好原始资料的收集与整编工作，并分阶段进行竣工资料的整理和编制工作，确保工程完工时竣工资料同时完成。
四、在综合管理方面
1、严格合同管理，履行各自的职责
自开工以来，我部严格执行综合管理实施细则，较好地执行了合同，克服各种困难和外界干扰，使工程局面全面打开，并克服了覆盖层洞挖难题。通过质量认证体系、建立了质量管理体系，并对质量目标进行了分解和落实到相关的部门及责任人，各责任人均到位并有条不紊地履行各自的职责，充分利用各种资源，在运行质量管理体系的过程中按时进行评审和内审，在质量巡视或检查的过程中不断发现问题并及时进行有效的整改和改进。具备合 格的施工资质，严格按规范执行合同，充分利用现代化管理手段，严格合同规定的施工规模和变更标准。
2、加强工程进度考核
鉴于地下厂房系统工程开工晚，加上覆盖层洞段施工难度大，施工成本投入高，同时压力管道中平段施工道路提供得较晚等现状，我部抓住厂房和压力管道两条关键线路，我部从施工技术力量、施工设备、施工材料、资金等各种资源方面均加大了投入。为保证厂房系统节点工期目标地实现，我部还成立了工期考核小组，对工程工期进行专门的管理。同时，制定了工程进度考核制度，并将制度按部位进行了详细的分解，进行“五天一检查，七天一考核”，在考核过程中，如发现存在工程工期滞后部位，及时采取措施进行补救，将损失的工期赶回来；并明确工程部位责任人，对工期进行多层次、多部位、全过程的监控。
为加快厂房的开挖进度，我部已配备一台多臂钻机及多台气腿钻机进行钻爆开挖，采用“平面多工序，立体多工作面”的施工组织方案，确保开挖施工的高效快速。在混凝土施工方面，主要矛盾集中在混凝土的拌制上，我部根据现场情况采用集中拌制与分散拌制相集合的方式进行，以保证浇筑高峰期的混凝土供应。
在压力管道关键线路上主要矛盾表现在开挖上，我部安排了多个技术骨干，投入了施工力量比较强的作业队伍，在斜井开挖施工中采用正导井与反导井同时开挖的施工方法进行开挖，其中正导井主要采用人工方式，反导井主要采用爬罐施工工艺，以确保压力管道开挖的顺利完成。对于非关键项目的施工，同时明确责任人，定期对非关键各施工项目进行工期考核，使非关键项目处于工期受控状态，当因地质等其它原因造成非关键项目变为关键线路施工项目时，及时采取各种有效措施，及时增大资源投入，确保工期目标的实现。
篇2：狮子坪水电站地下厂房系统概要
本课程设计以密云水利枢纽为对象。
密云水库库区跨越潮、白两河,地处密云县城北20公里。两条河在密云县城以南约10公里处汇合成潮白河。
潮河和白河的最低分水岭在金沟,高程为130米。潮河水库和白河水库在金沟连通。库水位在130米高程以上合成一个水库即密云水库。河流多年平均流量为3 m s(不是设计流 50.50/ 量。密云水库是以防洪及工农业供水为主要任务,兼有发电效益的综合利用水利工程。
一、主要建筑物 主要建筑物包括:(一挡水建筑物
有潮河和白河主坝两座及副坝五处,为碾压式粘土斜墙土坝,最大坝高为白河主坝66.4m,潮河主坝56m,各副坝15.7-39m不等。
(二泄洪建筑物
1、溢洪道
∇,泄洪超过百年一有潮河左岸、第二溢洪道。第一溢洪道为正常溢洪道,底坝高程140m 遇的洪水,为五孔带胸墙式河岸溢洪道。第二溢洪道为非常溢洪道,与第一溢洪道配合宣泄千
∇,为五孔开敞式河岸溢洪道。年一遇洪水,底坝高程为148.5m
2、隧洞
(1 白河左岸发电隧洞:用作发电供水和下游工农业供水,并在调压井上游设泄水支洞, ∇,洞径6m,洞长416m,底坡
用以宣泄万年一遇特大洪水。进水塔进口底板高程为116.0m i=。调压室为圆筒式,内径17.14m。调压室后接两根埋藏式压力水管,管径5.5m,管长1400 125m。
(2 潮河发电泄水隧洞:任务是施工导流、发电、灌溉、供水和泄洪。
(3 走马庄放空隧洞:只在千年一遇洪水时参加泄洪,平时不用,主要任务是紧急放空。
3、坝下廊道
为施工期的临时建筑物,施工导流采取潮、白两河分别导流的方式,故设白河导流廊道、潮河导流廊道,可宣泄20年一遇洪水。另有南石骆驼输水廊道,用以泄放3个流量的灌溉带用水。
93.5 100110 120***0***0210220
230240250 ***190180170电站引 水系统枢纽布置图
此为四台机组的,六台机组的请用AUTOCAD 自行修改为两个三岔管的供水方式。
二、厂房枢纽位置的选择(一挡水建筑物主坝的选择
经比较,潮河地面高程高于白河坝址地面高程,故建白河电站比建潮河电站多出10m水头,每年可多发电400万度。所以,水电站设在白河,发电泄水可灌溉密云县以下耕地。不同组别的电站装机容量及机组台数情况如下: 表2.1各课程设计组装机容量表
单机容量机组台数发电机效率(%水轮机效率(%总装机三组18000kw 4 98.692 7.2万kw(二压力引水系统和厂房枢纽布置的选择
经对左右岸两个方案从地形、地质、施工条件和运行管理等几个方面进行分析和比较后认为,右岸方案洞线较短(427m,有合适布置调压室的位置,出口地形较低,电站尾水渠较短,调压室可布置在白色石英岩上,且接近对外铁路,爆破时附近村庄不受干扰。而左岸方案洞线相对较长,岩石破碎,铁路进厂要跨越河流,且尾水渠、厂房开挖量大,右岸方案优点明显较多,故取右岸方案。
(三电站厂房位置的选择
也比较了两个方案:一是放在右岸下游小山沟上游地;二是放在泄洪支洞口。
厂房若布置在泄洪支洞处,优点是引水隧洞和高压输水管道较短,厂房位于白色石英岩基上,有可能取消调压室。缺点是岸壁很陡,平行与河岸的裂缝较发育,岩石削坡后有崩塌的危险。厂房距坝太近,施工干扰大。另外,大约少利用5m的落差,尾水渠亦较长,下游反调节池的修建要做较高的堤坝。
厂房若是布置在下游小山沟附近,其缺点是引水道较长(约510m,必须设调压室。优点是小山沟上游坡地地形较为平缓,地质条件好,修建厂房和调压室都是安全的,距坝较远,干扰小。为了保证安全和多利用5m水头,决定采用下游小山沟附近的方案。此方案中,厂房附近地形开敞,利用厂房枢纽的布置,而施工支洞处改为泄洪支洞,洞口发生过岩石崩塌现象。
三、主厂房位置的选择
主厂房左右位置的确定,是考虑到向右移动时,主厂房地基将遇到强烈风化的石灰岩,向左移动削坡工程显著,据此确定了主厂房的左右位置。
厂房地区为辉绿岩地带,处于半风化状态,厂房后山头表面岩石风化强烈,在这样的岩体中开挖6根岔管将严重削弱山体。故将岔管放在山体外,做成明的,这样厂房随之外移,据此确定了主厂房的前后位置。
四、其它基本资料和设计依据
1、有关密云水电站工程概况的简要说明如前。
2、坝址地形图一张,如前。
3、坝型为斜墙土坝,依据发电量和装机容量,厂房按Ⅱ级建筑物设计。
4、电站下游尾水位
TS550/79-28 悬式水轮机尺寸示意图 D 3D 1
D 2 D 4D 5h 5 h 6 h 8 h 7 h 4 h 9 h 2 h 3 h 1 表4.1各课程设计组电站下游尾水参数表 电站最高尾水位(m 电站最低尾
水位(m 水库正常蓄水位(m 当地计算 海拨高程(m 三组 94.3 93.6 148
5、水电站装机容量见表2.1,厂房布置在右岸。
6、电站设计水头, H P =28.5m ,。
7、水轮机
表4.2各课程设计组水轮机情况表 型号 汽蚀系数 转轮带轴重量(T 三组 HL240—LJ —330 0.157 由《水力机械设计手册》P140图估算得出
8、蜗壳、尾水管尺寸:可根据《水力机械》教材第四章第四节内容及《水力机械设计手册》内容推导得出。
9、发电机
发电机型号:TS550/79-28(SF15-28/550。
发电机尺寸示意图如图4.1所示(单位:mm ,具体数据如下: h 2=1100mm ,h 3=2400 mm ,h 4=800 mm ,h 6=4200 mm ,h 7=1350 mm ,h 8=2000 mm ,h 9=500 mm;D 4=5000 mm;D 5=800 mm ,发电机主轴直径为400m。
表4.3各课程设计组水轮发电机部分参数情况表 组别 h 5 D 1 D 2 D 3 发电机转子带轴重量(t 三组
4750 6550 8480 4980 121
10、机前阀直径:由蜗壳进口断面直径查《水力机械设计手册》(P175得出。图4.1 D 5
11、电气主接线:输电电压110KV;主变压器型号:40500/110SFL —。
12、开关站面积:⨯⨯2长宽=7060 m。
13、辅助设备:(1调速器:100T-⨯⨯3,尺寸:120.0150.0190.0 cm;(2油压装置:MHY φ-1.7,尺寸: 100cm;高 240cm。(3机旁盘:每台机4块,每块38040240cm ⨯⨯;(4励磁盘:每台机5块,每块38090190cm ⨯⨯。
14、对外交通:右岸公路。
篇3：狮子坪水电站地下厂房系统概要
狮子坪水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县境内的杂谷脑河上。电站装机容量195MW, 多年平均发电量8.76亿kWh。厂房布置于杂谷脑河右岸317国道内侧山体内, 共4条主洞与317国道相接:排风洞、交通洞、尾水洞、出线洞。4条主洞均穿越崩坡积块碎石土层 (Q4col+dl) , 该崩坡积块碎石土结构非常松散、粘聚力极小, 且含大量孤石, 架空明显, 坡面形成多处大面积的倒石堆, 坡内地下水较低, 成洞极差, 施工开挖过程中出现过多次塌方。根据地质情况的复杂性, 通过固结灌浆试验, 对灌浆效果做出比较准确的定量评价, 同时提供经过充分论证的可以用于工程的技术上可靠、经济合理、施工方便的灌浆压力、孔距等第一次支护后固结灌浆施工参数。
2 试验区工程地质条件
本次试验所选部位是三条覆盖层洞段最有代表性的地段, 即:排风洞 (排) 0+230.5～ (排) 0+239段, 交通洞为 (交) 0+163.5～0+ (交) 171.5, 出线洞为 (出) 0+187.48～ (出) 0+193.48, 根据洞挖现场地质情况看, 该部位全是覆盖层洞段, 岩层成崩塌松散堆积体, 由第 (6) 层崩坡积块碎石或块碎石土组成, 无胶结, 结构完全松散, 透水性好, 块碎石或块碎石土之间的缝隙较大, 岩层中大孤石的含量比较大, 并呈不均匀分布。
3 固结灌浆试验
3.1 钻孔布置及工艺
3.1.1 钻孔布置 (见图1)
3.1.2 钻孔工艺
护壁:由于试验部位所处地质无胶结, 完全处于松散状态, 采用常规的钻孔工艺难于成孔, 在本次灌浆试验成孔采用φ40 mm钢花管造孔工艺, 钢管直径为40 mm, 长度3.3 m, 管前端加工成锥形, 管身加工为花管, 管身花孔间距为10 cm, 按设计孔位进行布置。采用φ40 mm钢花管造孔工艺后, 将钢花管在设计孔深的基础上加长了30 cm, 即钢花管长度为330 m, 加长的30 cm的钢管直接作为孔口管用。
钻孔:先用YTP-28气腿钻钻凿30 cm孔后, 再将3 m长的灌浆钢花管采用YTP-28气腿钻直接打入覆盖层, 深入覆盖层3.0 m, 严格按孔位布置位置进行施工, 严格按照设计孔向要求进行控制;先钻Ⅰ序孔, 待I序孔灌浆完毕后再钻Ⅱ序孔。钻孔施工平台一律采用φ50 mm钢管进行搭设。
冲洗:由于钢花管在进入覆盖层施工过程中时, 大量较细的碎石土通过钢花管的花孔填充了部分花孔, 将钢花管的花管堵塞, 为了疏通钢花管和岩层之间的灌浆通道, 同时保证灌浆的质量, 使灌入的浆液更好地将岩层固结, 在本次试验灌浆施工中采取灌前用压力水进行冲洗施工工艺。
对漏量较小的孔段, 灌前冲洗的压力为正常灌浆压力的80%, 是0.4 MPa, 冲洗采用清水孔口封闭、孔内循环的施工工艺, 结束标准为反水洁净后延续10 min;对于渗漏量大的孔段采用纯压式冲洗方式, 并增加水流量及流速, 将填充物冲洗距钢花管较远处, 其它参数相同。
3.2 灌浆施工方法及浆液比级
灌浆施工按环间分序、环内加密的原则进行, 环间及环内均分为两个次序;灌浆全过程采用自动记录仪对灌浆压力、浆液配合比、浆液变更、吸浆量进行全过程进行记录;灌浆全过程均对比重、温度进行测定;灌浆采用自下而上、孔口循环的纯压式全段灌浆方式;灌浆孔段灌前不作裂隙冲洗和压水试验。
灌浆浆液采用2∶1、1∶1、0.8∶1 0.6∶1和0.5∶1五个比级的纯水泥浆液, 开灌浆液为2∶1, 封孔浆液为0.5∶1。
3.3 灌浆段长及灌浆压力
针对该洞所处地质条件和岩体的特性, 灌浆试验所采用的段长及压力见表1。
3.4 浆液变更原则
(1) 当灌浆压力保持不变注入率持续减小时, 或当注入率不变而压力持续升高时, 不得改变水灰比。
(2) 当某一比级浆液的注入量达300 L以上或灌注时间达1h时, 灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著 (<85%) 时, 应改浓一级浆液。
(3) 当注入率大于30 L/min时, 可根据具体情况越级变浓。
3.5 灌浆结束标准
在规定压力 (0.5 MPa) 下, 注入率≤1 L/min并连续灌注10 min结束灌注;全孔压力封孔, 当灌注结束后, 用水灰比0.5∶1水泥浆置换钻孔内稀浆液进行压力封孔, 封孔压力为终孔灌浆压力。
3.6 灌浆过程中特殊情况的处理
漏浆:现场作业人员根据具体情况采用嵌缝、限流限压, 灌注浓浆、加适量速凝剂、多次待凝及重新开孔等措施进行处理。
漏量大:部分灌浆孔单位注浆量较大, 针对此种情况, 主要采取了多次待凝的措施进行处理, 由于部分孔段的待凝时间较长, 导致灌浆钢花管被水泥浆堵塞, 然后在距原设计孔位20 cm偏差允许范围内重新进行造孔。
4 固结灌浆成果分析及检查评定
4.1 成果分析
4.1.1 各次序灌浆量分析
各次序灌浆量统计见表2。
三条主洞各排序单位注浆量变化见图2。
(1) I、II序排及灌浆量变化分析。从图2中可以看出, 排风洞II序排灌浆量大于I序排, 出现反常现象, 经过对该段地质进行仔细的分析, 发现排风洞II序排孔处于块碎石岩层中, I序排孔处于块碎石土岩层中, 由于块碎石岩层比块碎石土的吸浆量大, 故排风洞出现此种情况比较正常。
(2) I、II序孔灌浆量分析。从表2可以看出, I序孔灌浆总量大于II序孔灌浆总量, 总体比较正常。
4.1.2 各序灌浆孔段单位注入量区间分布及频率分析
从注浆情况来看, 注入量超过3 000 kg/m的I序孔占总孔数的40%, II序孔占30%。整体上单位注入水泥量小于3 000 kg/m的占30%。这表明各孔随着施工的先后顺序, 单位注浆量也跟着减小, 整体灌浆比较正常。
4.1.3 整体灌浆量分析
从表2可以看出, 总注浆量为765 226 kg, 单位注浆量为6 540.4 kg/m, 耗浆大。
分析:主要原因是覆盖层洞段的地质条件比较差, 岩层松散, 无胶结, 透水性好, 吸浆量较大, 应属于正常的灌入量, 要保证灌浆质量, 应增大灌注水泥量。
4.2 检查评定
在进行试验灌浆前的一次压水检查中发现, 所有的灌浆孔在0.1 MPa压力下进行压水, 压水流量是65 L/min, 均不反水, 通过计算吕荣值为216 lu, 为了不破坏原围岩结构, 未加大流量和压力, 故未测定围岩的真实吕荣值。在进行灌后压水检查中的平均吕荣值为17.45 lu, 说明通过灌浆后的围岩得到了很好的改善。此外, 通过取芯检查也表明, 通过灌浆后原围岩的结构得到了较好的改善。
5 结论及建议
通过狮子坪水电站覆盖层洞段松散堆积体的固结灌浆试验表明, 灌浆压力应调高至1.0 MPa;灌浆孔应加密;同时采取不同比级的水灰比以及分段灌浆;针对该类较复杂覆盖层洞段的固结灌浆, 在满足相关规程规范的前提下, 为加快施工进度并降低工程造价, 其检查标准建议作适当降低。此外, 通过试验灌浆发现, 在该岩层进行钻孔的成孔率较低, 建议用钢花管进行护壁。岩层中存在大量的细小的颗粒, 建议采用孔口循环、孔内纯压式灌浆工艺。
摘要：通过对狮子坪水电站地下厂房系统覆盖层洞段合理的固结灌浆试验以及对灌后效果的评价, 提出了支护后的固结灌浆参数, 取得了良好的效果和施工经验。
篇4：狮子坪水电站地下厂房系统概要
【关键词】主厂房；开挖；精细施工
向家坝水电站地下厂房开挖最大宽度、高度分别为33.4m、88.2m（均为世界第一）。开挖施工时段2006年8月31日～2009年4月，历时32个月。
1.工程地质情况
地下厂房围岩地质条件复杂，处于软硬相间的15o～20°缓倾角水平层状砂岩和泥岩中，地质构造发育，岩性变化巨大，洞周出露4条2级软弱夹层。厂区岩体微透水至中等透水，但厂房中下部为主要渗流带，施工期设计渗水排水量达372m3/h。厂区7个煤层均有开采。岩层有瓦斯和H2S气体。
2.厂房开挖的主要风险
厂房开挖支护施工特点有①洞室开挖跨度大、高度大；②开挖、支护工程量大（洞挖52万方、锚杆4万根、锚索750索、喷砼8771方）；③与厂房交叉洞室多；④厂房区域范围内围岩水文地质条件复杂。
以上特点给厂房开挖带来的风险是：施工期厂房顶拱的稳定及长期稳定问题；施工期厂房高边墙的稳定问题；贯通性好的地下水可能带来水下施工；且侵害高边墙稳定问题；岩壁梁的岩台成型质量问题；瓦斯安全问题。
3.厂房开挖施工
3.1施工方案
施工布局和组织是：空间多部位，工序多流畅，监测紧跟进。
总体施工方案为：①合理新增3条施工支洞，有效降低了厂房各层通道高度，将原四层通道增加为五层，为实现多通道“立体多层次”快速施工提供了保障；②充分利用厂房的长度（最长255m，最短173.0m），组织安排好开挖、初喷、锚杆造孔、注浆、挂网、锚索、喷砼等多项工序的“平面多工序”作业；③根据厂房通道布置情况，将厂房共分为9层施工，高度为7.0m～11.38m；④因厂房开挖区与河水贯通性好，为能在干地施工和防止外水压力对厂房边墙的作用，在下挖之前，先把厂房四周的施工期帷幕完成，阻止和减小地下水对施工的危害；⑤先把顶拱加固，治理完善，然后才能下挖；⑥与厂房四周边墙相贯的洞室，先于边墙开挖，释放应力，锁固洞口，待边墙挖到时，支护工作量小，支护速度快，变形小。⑦外观和内观相结合，永久和临时观测相结合，有接触和非接触观测相结合，根据反馈变形和应力状况采取相应的工程措施和安全措施。
3.2关键部位施工方法
3.2.1顶拱层施工
顶拱岩层倾角15°～20°，层状结构面对顶拱稳定影响较大，较易形成掉块或塌方，出露2条软弱夹层。
顶拱层开挖高度为11.2m，开挖量达76919m3，各类锚杆6333根。开挖分三区（见图一），先中导洞开挖，再导洞扩挖和降低底板，最后两侧扩挖。
施工要点：①选取科学合理的揭顶顺序和工序施工方案，有利于工程施工安全控制和大跨度厂房围岩稳定；②在不良地质洞段，采取“分区开挖、短进尺、弱爆破、强支护”的方案，必要时采取超前支护；③严格控制单响药量，控制质点震动速度在规定范围内；④严格“一炮一审”制，实施“个性化”装药，加强过程监督；⑤适时、准确地监测顶层开挖爆破影响深度和质点振动速度，围岩变形监测，及时调整开挖爆破参数和施工方案。⑥针对层状岩层，紧跟掌子面完成对穿锚索，形成深层支护。
3.2.2岩锚梁开挖施工
厂房岩锚梁层高9.0m，开挖共分6区，先中部槽挖，再两侧5m保护层及岩台开挖。
岩锚梁开挖共分为5区施工，其施工程序见图二：5区岩台竖向光爆孔和辅助孔提前造孔→2～4区保护层开挖→5区岩台开挖→边墙支护施工→6区保护层开挖→第Ⅳ层预裂。
施工要点：①采用专用导管定位，有效地控制了钻孔精度；②保护区开挖均采用“双层光面爆破”。即将设计轮廓光爆孔外的缓冲孔，同样按光面爆破原理进行设计，形成双层光面保护屏障，最终达到高质量设计轮廓面。③调整光爆孔装药结构，变“集中”为“分散”，实行“均匀微量化装药”。即将Ф25mm、重量为125g的光爆孔专用药卷，均匀地分成10小条，再将每小条按设计间距绑扎在导爆索和竹片上，实行“均匀微量化装药”，形成优良开挖壁面。④岩锚梁岩台上拐点直孔、岩台斜孔、岩台下拐点直孔，三孔采用错孔布置，使炸药能量在上下拐点部位分布，由集中变为分散均匀微量化。
3.2.3高边墙施工
地下厂房开挖最大高度达88.2m，重点控制第Ⅳ～Ⅶ层的开挖与支护，其总开挖高度为36.12m，单层最大开挖高度10.5m。开挖采用“边墙一次深孔预裂，全断面开挖”的新工艺控制方案，并取得成功。边墙结构预裂采用KSZ-100Y型预裂钻机进行造孔，钢管样架导向。梯段单循环长度为8～10m。为了控制围岩变形及加快施工进度，支护各道工序依次滞后于开挖掌子面约10～20m。
施工要点：①厂房边墙与相邻洞室交叉段施工应遵循“先洞后墙”的原则，即相邻洞室交叉段应先进行锁口施工，并利用先挖洞进行厂房边墙环向预裂；②通过爆破试验和回归计算，确定合理爆破参数；③严格“一炮一审”制和“个性化”装药；④为防止新出露围岩的卸荷变形、掉块，提高和改善围岩承载能力，应及时实施系统和加强支护；⑤“层间转序”快，上层开挖及支护各道工序全部结束50～100m后即可展开下层作业。
3.2.4施工期帷幕施工
施工期帷幕主要为围绕主厂房外围的第三层灌浆廊道临河侧施工期帷幕，其施工的及时与否直接关系到主厂房防渗及排水，关系到主厂房开挖施工进度。第三层灌浆廊道施工期帷幕设置单排、双排两种，单排间距2m，双排间距1.5m，孔深85m～100m，总工程量为27962m。帷幕灌浆压水试验透水率的控制标准q≤3lu。
3.2.5瓦斯控制
向家坝地下厂房洞群为低瓦斯隧洞，瓦斯爆炸和燃烧的安全问题比较突出，针对此问题，采取的措施是；重点监测，作业人员监测仪器随身带；强制抽排风不间断；遇超标瓦斯，强行停工整制。
4.施工期安全检测
4.1爆破振动观测
在厂房、主变洞等部位布置振动测点，采用TOPBOX 爆破振动测试系统，进行水平径向、水平切向和竖直向三个方向的监测，实测振动速度峰值一般控制在10cm/s以内。
4.2松动圈检测
检测结果显示，厂房岩壁梁岩台、第Ⅳ层以下直墙的开挖影响深度值为0.2～0.7m，说明在主厂房Ⅲ层保护层开挖和直墙深孔预裂所实施的一系列精细爆破技术，有效地控制了对围岩原有质量的影响。
4.3变形检测
结果显示，主厂房顶拱、边墙最大变形12.87、6.5mm。 检测数据分析表明：采用“开挖后及时跟进支护”，“先洞后墙提前释放应力” 等施工技术措施得当。
5.结语
向家坝地下厂房开挖通过选择合理的施工程序、控制爆破參数，成型良好，创造了等多个 “样板工程”。总结几点经验与建议：
5.1在不利地质条件下超大型地下厂房顶拱采用先开挖中上导洞后分两序先后扩挖到位的施工方法是可行的。但由于顶层开挖工期长达10个月，所以在能够保证安全、高质量、进度更快施工方案方面还应进一步探索和研究。
5.2岩锚梁开挖通过增加投入、精细化组织和管理，开挖成型优良。应建议将岩锚梁开挖高标准要求和工艺升级为国家级工法，各单位投标报价即可与之相适应，有利于工程总体进展和安全。
5.3高边墙开挖改变常规的“预留保护层，中部梯段拉槽施工技术”方式，调整为“边墙深孔预裂，全断面梯段开挖施工技术”，保证了高边墙开挖成型质量，加快施工进度，实施证明其施工程序、方法、爆破参数和工艺是合理的。
篇5：狮子坪水电站地下厂房系统概要
枢纽布置格局比选工作是水电工程研究的一项重要工作, 而地下厂房位置及轴线方向的选择是枢纽布置格局比选过程的关键性地质工作, 厂房位置和轴线方向确定后, 枢纽布置格局就基本确定了[1,2,3,4]。本文通过对安宁水电站地下厂房区勘探平洞的围岩地质分类, 结合优势结构面发育状况及地应力等地质因素对地下厂房区进行工程地质单元分区, 从而选择合适的地下厂房位置。同时结合地下厂房轴线方向与发育的优势结构面夹角大小、水工布置方案顺畅等, 对厂房轴线的选择提出地质建议。
1 工程概况
安宁水电站位于四川省阿坝州境内的大渡河干流上, 电站最大坝高66 m, 装机容量400 MW。枢纽建筑物由沥青混凝土心墙堆石坝、右岸泄水建筑物、左岸输水系统及地下厂房组成[5]。
地下厂房布置于坝址左岸山体内, 主要建筑物包括主厂房、副厂房及安装场, 主副厂房、主变室和尾调压平行布置。地下厂房设计顶拱高程2 113.0 m, 底板高程2 051.2 m;地下主副厂房开挖尺寸 (长×宽×高) 为175.8 m×24.9 m×61.8 m。
2 工程地质条件
地下厂房区地表高程2 180 m~2 363 m, 地形坡度为27°~43°, 局部呈近平台状缓坡, 坡面基岩裸露。主厂房水平埋深181 m~288 m, 垂直埋深144 m~281 m。厂房区围岩为新鲜的似斑状黑云花岗岩, 其间穿插少量宽度小于1 m的石英脉, 脉体与花岗岩多呈焊接接触, 个别呈裂隙式接触。花岗岩体中常见变质砂岩捕掳体, 直径一般5 cm~10 cm, 大者可达1.2 m。厂房区地表岩体多以强卸荷、弱风化为主, 强卸荷垂直深度约2 m~3 m, 弱风化垂直深度约69 m~130 m, 厂区围岩均为微新岩体, 岩石新鲜, 致密坚硬。
地下厂房区无区域性断裂通过, 据勘探平洞揭示, 结构面发育主要为小断层和节理裂隙, 厂房部位岩体完整性总体为较完整~完整, 岩体整体以块状~整体状结构为主。
1) 小断层:厂房勘探平洞PDk01揭示对地下厂房有影响的小断层发育有14条。小断层走向以NE向为主, NW向较少, 倾向NW居多, 倾角多为中缓倾角, 小断层均为压性或压扭性, 主错带多为碎裂岩、碎粉岩和泥质, 带宽一般5 cm~10 cm, 断层面多起伏粗糙, 个别呈波状起伏, 多附着水锈和泥质, 断层影响带均不宽或者无影响带。
2) 节理裂隙:对厂房勘探平洞编录的424条裂隙进行统计分析 (如图1所示) , 优势结构面主要有4组:L1:NW270°~290°SW∠30°~80°;L2:NW310°~320°SW/NE∠10°~60°;L3:NE5°~30°NW/SE∠30°~50°;L4:NE60°~70°SE/NW∠20°~60°。
其中L1组最为发育, L2, L4组次之, 裂面多起伏粗糙, 面上多附着泥、锈膜, 充填以岩屑为主, L2组中倾NE的缓倾角裂隙较为发育。同一部位裂隙发育组数一般1组~2组, 除个别段外, 裂隙发育间距一般较大。
3) 水地质条件:根据厂房区钻孔压水资料统计, 厂区岩体透水率一般为0.48 Lu~6.8 Lu, 以弱透水~微透水为主。岩体中除中陡倾角长大裂隙透水性较强外, 小断层透水性较弱, 一般相对阻水, 地下水呈带状分布, 厂房勘探平洞在施工过程中曾遭遇一股涌水, 后渐变为线状流水至干枯, 初始涌水量约100 L/min, 涌水多沿裂隙下渗。由于大渡河河谷深切, 岸坡陡峻, 地表水不易入渗, 补给水源有限, 岸坡排泄条件较好, 因此, 地下水位埋藏较深, 总体上地下水补给河水。据长观孔资料, 厂区地下水位垂直埋深为74.87 m~125.00 m, 水位年变幅为2.2 m~6.2 m, 地下洞室群基本处于地下水位以下, 洞室将承受14 m~75 m左右的外水压力, 水库蓄水后, 外水压力将会升高。岩体中地下水不丰, 厂房探洞内洞壁多干燥, 只有个别段有线状滴水现象。根据PDk01内地下水分析成果显示, 地下水p H值为7.9, 总硬度为1.38 mmol/L, 总碱度为4.32 mmol/L, 游离CO2为12.86 mg/L, 属弱碱性HCO3-—SO42-—Na+—Ca2+Ⅰ (5) 型水。
4) 地应力特征:厂房勘探平洞未见片帮现象, 钻孔中也未见饼状岩芯, 厂区为中低地应力区。地应力测试结果显示最大主应力σ1量级为8 MPa~14 MPa, 最大主应力方向为NE~NNE (即NE26°~38°) , 倾角为9.89° (仰角为正) 。
3 厂房区围岩分类
影响厂区围岩稳定的因素是多种多样的, 主要是岩体的强度、完整性、结构面及水的赋存状态等。
根据厂区岩体试验成果, 结合地下洞室围岩工程地质条件, 以GB 50287—2006水力发电工程地质勘察规范附录J为分类标准, 对厂房系统地下洞室围岩进行详细分类, 并用巴顿Q系统围岩分类标准进行比对 (见表1) , 厂房区岩体类别分区见图2。
由厂房勘探平洞围岩工程地质分类可知, 厂区Ⅱ类围岩占31%;Ⅲ1类围岩占53%;Ⅲ2类围岩占6%;Ⅳ类围岩占10%, 具备布置大型地下洞室的工程地质条件。
4 地下厂房位置的选择
地下厂房位置选择原则:1) 厂房位置应位于微新岩体内;2) 尽量避开不良地质条件发育段;3) 厂房位置宜布置在岩性单一, 岩体完整的岩体;4) 有利于枢纽建筑物整体协调布置等。
厂房勘探平洞PDk01揭示:厂区岩性为似斑状黑云花岗岩, 岩性单一;地表岩体风化卸荷较弱, 垂直69 m以下、水平85 m以里为微风化~新鲜岩体;岩体以块状~整体状为主, 岩体完整性好。
1) 勘探平洞PDk01桩号K4+0~K4+75 m段无规模较大断层及软弱带分布, 但小断层较发育, 多为中等倾角或缓倾角, 破碎带宽度较小, 构造岩多为岩块、岩屑型或岩屑夹泥型, 上下盘面均有0.5 cm~1 cm的断层泥。裂隙较发育, 沿断层面或裂隙面滴水。岩体呈次块状结构, 局部甚至呈镶嵌结构, 个别走向与勘探平洞轴线近平行或小角度相交的中、缓倾角小断层、长大裂隙的组合常在拱角部位形成楔形塌块, 围岩类别虽以Ⅲ2为主, 但不乏Ⅳ类围岩;2) 勘探平洞PDk01桩号K4+75 m~K4+225 m段岩体新鲜, 小断层不发育, 节理裂隙不甚发育, 延伸不长, 裂面多闭合。岩体呈整体状~块状结构, 局部呈次块状结构, 围岩类别以Ⅲ1~Ⅱ类为主, 成洞条件较好;3) 勘探平洞PDk01-1桩号K0+35 m~K0+60 m段发育一条与洞轴线小角度斜交的断层f20, 压性, 断层带宽为3 cm~5 cm, 局部较宽, 可达25 cm, 构造岩多为挤压片状岩、碎裂岩, 充填灰色断层泥, 断层上盘发育长石石英脉, 下盘有宽约0.5 m的影响带, 沿断层有渗水现象, 受其影响, 该洞段围岩类别为Ⅳ类;节理裂隙虽发育组数较多, 同一部位一般只出现1组~2组, 但应注意缓倾角裂隙对洞室拱角部位的影响;4) 地应力测试结果表明, 厂房区为中低地应力区。
综上所述, PDk01桩号K4+75 m往里段, 岩体新鲜, 小断层不发育, 节理裂隙不甚发育, 延伸不长, 裂面多闭合, 岩体整体以块状~整体状结构为主, 围岩类别以Ⅲ1~Ⅲ2类为主, Ⅱ类次之, 局部可能出现Ⅳ类围岩, 地应力不高, 适宜布置地下厂房。综合考虑, 建议地下厂房布置于此段, 这样整个地下厂房均位于较为完整的花岗岩体内, 并在此基础上, 综合考虑输水发电建筑物的布置条件进行厂房轴线选择。
5 地下厂房轴线的选择
地下厂房轴线方向的选择主要考虑的因素包括:轴线方向与切割厂房的优势结构面的夹角等;轴线方向与厂房区围岩最大主应力方向的夹角大小;有利于其他建筑物协调布置等。厂房勘探平洞编录资料统计分析表明, 厂房区小断层的主要发育走向为NE30°~60°, 倾角以中缓倾角为主, 节理裂隙的主要发育走向为NWW和NE向, 倾角以中陡倾角为主, 同时考虑小断层和发育裂隙走向, 结合水工布置方案, 厂房轴线方位宜为NW310°~340°之间;由于厂区地应力较小, 厂房轴线选择可不作为主要因素考虑其影响。综合以上因素, 本阶段初拟NW317°, NW335°两个轴线方向进行比选。1) 从地质条件比较。两方案地下厂房均处于PDK01探洞K4+75 m以里, 围岩均为微新岩体。两方案地下厂房纵轴线均与厂区揭露的小断层走向呈大角度相交, 不同点在于:方案一厂房轴线方向为NW317°, 与优势裂隙面L1最小夹角27°, 与较为不发育的裂隙面L2近于平行, 与L3, L4组裂隙面成大角度, 裂隙面L1和L2对厂房上、下游边墙的稳定不利;方案二厂房轴线方向NW335°, 与优势裂隙面L1最小夹角45°, 成大角度, 与较为不发育的裂隙面L2夹角为15°, 与L3, L4组裂隙面成大角度, 方案二厂房轴线方向与厂房区主要裂隙面和构造面的走向均成较大角度。从地质构造走向条件看, 方案二厂房轴线方向较优, 有利于洞室围岩稳定。2) 枢纽布置条件比较。从枢纽布置条件看, 厂房轴线越接近南北方向, 输水线路的布置越顺畅、尾水隧洞长度越短, 但压力管道却越长、电站调节性能越差。与方案一比较, 方案二压力管道长度增加123 m, 尾水隧洞减少了124 m, 尾水调压室规模减小, 总的输水系统工程量较方案一小。故方案二枢纽布置条件较好, 工程量较小, 从枢纽布置条件比较, 方案二厂房轴线方向NW335°较优。综合考虑厂房轴线与主要裂隙面和断层面夹角大小、水工枢纽布置方案顺畅、开挖工程量方面等考虑, 建议厂房轴线方向为NW335°
6 结语
安宁水电站地下厂房位于微风化花岗岩岩体中, 岩石新鲜, 致密坚硬。在地下厂房位置及其轴线选择时充分考虑了地质条件、水工布置及运行条件, 根据综合比较, 确定了安宁水电站地下厂房的位置, 建议厂房轴线方向为NW335°。
摘要：在分析安宁水电站厂房区工程地质条件的基础上, 就厂房位置及其轴线方向的选择进行了研究, 结合厂房区围岩类型, 确定了地下厂房位置的选择原则, 并从地质条件与枢纽布置条件比较了轴线的方向, 建议厂房轴线方向为NW335°
关键词：地下厂房,轴线,方向,围岩,位置
参考文献
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[4]曲海珠, 李治国, 李红心.猴子岩水电站地下厂房位置及其轴线方向的选择[J].四川水利发电, 2012 (1) :85-86.
篇6：狮子坪水电站地下厂房系统概要
街面水电站是尤溪梯级的龙头水库电站,坝址以上流域面积1604km2,水库总库容18.24亿m3,混凝土面板堆石坝最大坝高126m,总装机容量2X150MW。水电站采用地下式布置,地下厂房宽20.5m,最大高度48.46m,长78.1m。街面水电站2007年11月首台机组并网发电。
地下厂房洞室围岩为沉积岩,岩层平缓,地质构造发育,地下水活动较强烈,工程地质条件复杂,地下厂房稳定问题是该工程的难点和工程成败的关键,也是工程运行过程中重点关注的对象。地下厂房洞室稳定性的影响因素主要有工程地质条件、厂房布置、施工开挖影响及支护作用效果等。本文从工程地质条件、施工期监测成果、运行期检测成果等方面对街面地下厂房洞室稳定性进行评价。
2 地下厂房洞室稳定性评价
2.1 工程地质条件评价
2.1.1 工程地质条件
(1)地层岩性
地下厂房上覆岩体厚度70 m~120m,围岩为侏罗系梨山组(J1Lb-1)重结晶坚硬泥岩夹砂岩,岩层走向NE-NEE,倾SE∠10°~25°,岩层厚度一般为0.2 m~0.6m,局部0.7 m~1.0m;石英斑岩脉产状N20°~30°W,SW∠50°~65°,宽5~15m,脉体完整,上盘面与母岩接触良好,下盘面与母岩断层带接触,走向与厂房长轴大角度相交。围岩微风化~新鲜,洞壁围岩地震纵波速为4200 m/s~4800m/s。
(2)地质构造
地下厂房围岩地质构造以走向NWW、NEE向两组断裂为主。NWW向以中高倾角断层、节理裂隙较发育,走向和厂房长轴中~大角度相交,交角50°~80°,主要断层为f500、f501、f504、f505等4条,断层带宽度一般0.1 m~0.4m,主要充填石英脉、碎裂岩,沿断层带普遍滴水或渗水;NEE向主要为层面缓倾角节理裂隙发育,走向和厂房长轴交角为0~25°,一般微张或闭合,断续延伸,少部分结构面渗水。厂房顶拱受层面缓倾角结构面影响,局部围岩完整性差;厂房上、下游壁以及左、右壁,大部分围岩完整性较好。
(3)地下水
地下水为基岩裂隙水,活动程度为中等或较强烈,沿NNW向地质结构面普遍有滴水或渗水现象,在岩脉下盘面有线状和股状流水,雨季时地下水活动程度有所加强。
(4)地应力
厂区主应力的量值大体为:最大主应力(σ1)为10.00MPa左右、中间主应力(σ2)为7.00MPa左右、最小主应力(σ3)为5.00MPa左右。
主应力的作用方向:最大主应力(σ1)和中间主应力(σ2)基本近水平,最小主应力(σ3)近乎直立,这一定程度上反映了上覆岩层的静岩压力,说明厂区的地应力状态主要受区域构造应力环境控制,局部的地形地貌影响不大,总体而言,厂区附近应力场水平最大主应力的方向为水平近NWW向。
2.1.2 工程地质条件评价
地下厂房洞室围岩为重结晶坚硬泥岩夹砂岩,微风化~新鲜,岩石饱和抗压强度Rb〉100MPa,工程力学指标较好,有利于围岩稳定;石英斑岩脉岩体坚硬完整,走向和厂房长轴大角度相交,与母岩接触较好,对围岩稳定影响小。
厂房长轴为EW走向,大角度或中角度相交于NWW向断层、节理裂隙,以及石英斑岩脉,同时小角度相交于厂区附近应力场水平最大主应力的方向,厂房长轴走向充分考虑了地质因素,有利于洞室稳定。厂房长轴走向与层面缓倾角节理裂隙小角度相交,对厂房顶拱稳定有一定影响,对侧墙稳定影响较小。针对层面缓倾角结构面对洞顶的影响,洞顶开挖采用先中间后两边的分块分序施工工艺,即采用中导洞领先两侧阔挖跟进的开挖方法,中导洞掘进并支护之后,在进行两侧预留岩石开挖。洞壁围岩地震纵波速为4200 m/s~5000m/s,岩体完整性系数Kv为0.6~0.85,围岩较完整~完整。
地下水活动程度为中等或较强烈,对洞室的稳定有一定影响,通过洞顶设置排水孔,洞周设置排水洞,有效降低了地下水压力,减少影响。
地下厂房附近岩体地应力小,用利于洞室稳定;厂区地震基本烈度为Ⅵ度,不予考虑地震边坡效应的影响。
厂房顶拱受层面缓倾角结构面影响,局部围岩完整性差,围岩类别以Ⅲ类为主;厂房上、下游壁以及左、右壁,围岩较完整~完整,围岩类别以Ⅱ类为主;总体上按Ⅲ类围岩考虑支护。
2.2 施工期检测成果评价
2.2.1 洞室开挖及支护
主厂房开挖由上至下共分Ⅸ层,开挖采用光面爆破。Ⅰ层开挖高程由204.55 m~195.75m,分三块开挖,采用中导洞领先两侧阔挖跟进的开挖方法,中导洞掘进并进行初喷加锚杆支护之后,在进行两侧预留岩石开挖。其余各层开挖一层支护一层,各层开挖厚度一般为 4 m~5m。
地下洞室支护形式是在综合考虑地质条件、地下厂房洞室群布局、开挖影响等因素,采用锚杆结合网喷支护方案。该方案适合于本地下厂房的地质条件,因为锚杆能够与围岩形成一个组合体,从而提高围岩的抗弯、抗剪强度;也使围岩形成一个承载圈,提高围岩完整性,达到自身稳定;砼喷层能及时地与围岩粘结,迅速给围岩表面体拱抗力,阻止围岩松动开裂,同时可以有效地避免和缓解围岩的应力集中。锚杆支护形式:顶拱Ф30@1.5×1.5m, L=8,7m相间布置,局部随机锚杆支护;边墙Ф25@2.0×2.0m, L=6,5m相间布置,局部随机锚杆支护。 洞周挂网喷砼层:顶拱挂网Ф8@25×25cm,喷层厚25cm;边墙挂网Ф8@25×25cm,喷层厚15cm。
对地下厂房洞室的施工开挖方案、锚固支护方案、分期开挖和分期支护过程进行了应力有限元及应力还原分析计算,成果详见表1和表2。从表1中可以看出,锚固分期开挖的破坏区明显小于毛洞分期开挖的破坏区,锚固分期开挖的破坏区都处于锚杆作用范围之内。从表2中可以看出,厂房顶拱和下游侧锚杆应力最大值都远小于锚杆应力允许值;厂房上游侧在2#引水洞上方出现应力集中现象,锚杆应力最大值偏大,接近锚杆应力允许值320MPa,加固处理后可以满足要求,厂房上游侧其余地方锚杆应力最大值小于锚杆应力允许值。整个洞室的位移不大,在正常范围之内。综上所述,本工程地下厂房洞室的施工开挖方案合理、锚固支护方案安全有效。
2.2.2 施工期监测成果评价
地下厂房洞室检测工作紧随总体施工进度,在具备施工条件的部位及时埋设观测仪器,按要求迁引观测电缆至相应的观测站。围岩的收敛位移、内部位移、应力、外水压力观测成果评价如下:
(1)收敛位移
从地下厂房洞室顶拱及边墙的收敛观测结果来看,收敛速率很小,月平均收敛位移量小于2mm,测值在误差范围内波动,收敛计观测数据显示地下厂房洞室顶拱及边墙位移量小。
(2)内部位移
施工期观测的多点位移计是用来监测测点围岩位移的变化过程。从监测结果看,开挖爆破作业对围岩有较大影响,产生较厚的围岩松动区域,围岩内部最大位移为7.15mm;各孔测点的变化体现出一定的规律,同一孔内的测点位移测值相差不大,也就是说围岩的整体性较好;围岩测点过程线大多表现出明显的阶梯状,表明围岩卸荷时的空间效应明显。
(3)应力
围岩随洞室开挖不断进行应力调整,洞室围岩随应力释放有塑性化的趋势,从实测围岩应力可看出,围岩的塑性化较小,围岩变形主要受爆破开挖作业的空间效应影响。观测成果与应力有限元及应力还原分析计算成果基本相吻合,最大应力观测点也是位于2#引水洞上方,最大应力值为310MPa。
(4)外水压力
通过渗压计观测,厂房顶拱最高水头为1.63m,说明了排水措施是有效的,外水压力对围岩稳定的影响小。
以上监测成果都处于正常范围之内,施工期地下厂房洞室安全稳定。
2.3 运行期检测成果评价
2.3.1 厂房围岩变形评价
主厂房围岩变形的分布是1#和2#机组及安装场附近围岩表现出上游边墙变形较大,下游边墙变形较小;副厂房和安装场附近围岩表现出下游边墙变形较大,上游边墙变形较小。主厂房顶拱围岩累计变形在-3.7mm~6.5mm之间,最大累计变形为6.48mm;边墙围岩累计变形在-8.0mm~8.0mm之间,最大累计变形为7.3mm。由于本工程岩性和地质条件较好,与同类工程相比,围岩变形较小。
2.3.2 厂房围岩锚杆应力评价
主厂房的锚杆应力变化主要发生在开挖期,测值受邻近部位围岩开挖的影响;开挖结束后,顶拱围岩锚杆应力变化已趋缓,受温度影响呈年周期性变化。目前顶拱和边墙的围岩锚杆应力尚未完全稳定。
主厂房围岩锚杆应力分布大致是1#和2#机组附近顶拱锚杆应力较小,边墙锚杆应力较大;副厂房附近顶拱和上游边墙锚杆应力均较大;安装场附近顶拱锚杆应力较大,边墙锚杆应力较小。主厂房顶拱围岩的最大拉应力为270.09MPa;边墙最大拉应力为347.62MPa,该值发生在开挖阶段,目前已减至180MPa。厂房围岩锚杆应力在正常的范围内。
2.3.3 厂房围岩渗透压力评价
地下洞室的开挖使得地下岩体原渗流通道发生变化,后随厂房排水系统的形成,支护处理工程的到位,以及外水压力调整结束,围岩的渗透压力逐渐进入相对稳定阶段,围岩最大渗透压力为1.95m。围岩渗透压力小,外水压力对围岩稳定的影响小。
3 结语
篇7：龙滩电站地下厂房岩锚梁施工
(1) 工程简介
龙滩电站地下厂房为国内目前在建的最大的地下厂房, 厂房长398.9m, 宽30.7m (28.9m) , 高77.4m。主厂房上下游侧EL243.75高程各布置一条岩锚梁, 单条岩梁梁长388.9m (HR0+60~HL0+318.7) 在厂房右端HR0+60~HR0+70.2为岩台梁。岩锚梁体型见图1, 地下厂房岩锚梁的施工有其共同的特点, 每个地下厂房所处的地质条件不同, 围岩类型的差别, 又各具特殊性。针对龙滩地下厂房的地质特点及地下厂房的体型尺寸, 采用现场试验结合工程类比的方法寻求施工措施、确定施工工艺和各项技术指标。
(2) 施工措施综述
地下厂房岩锚梁的施工都有其共同的特点, 每个地下厂房因所处的地质条件不同, 围岩类型的差别, 又各具特殊性。针对龙滩地下厂房的地质特点及地下厂房的体型尺寸, 采用现场试验结合工程类比的方法寻求施工措施, 确定施工工艺和各项技术指标。
1 施工措施
1.1 爆破松动圈确定
在地下洞室施工中采用钻爆法, 任何一种爆破方式均会对围岩产生影响。爆破松动圈是评价爆破成功与否的技术指标之一。在其它条件相同的情况下, 松动圈的大小影响了支护的方式、支护时机。岩锚梁是通过深锚杆附着在岩面上的一个构筑物, 岩锚梁为一超静定结构, 岩台的成型直接关系到锚杆受力和梁体稳定。岩台的成型包括两个方面: (1) 爆破后的岩台成型, (2) 岩梁砼入仓前的岩台成型。岩台爆破成型后, 表层基岩通常会产生掉块, 龙滩电站地下厂房围岩结构面、节理面产状不利于岩台的最终成型, 开挖后, 掉块现象将会加剧。施工中应减小因爆破对围岩产生的破坏。因而在岩台开挖前应确定两个方面的爆破对岩锚梁范围内的岩石产生的影响范围: (1) 岩台爆破开挖时产生爆破松动圈; (2) 岩台开挖前相邻部位爆破产生的松动圈。
在龙滩电站地下厂房岩锚梁岩台开挖前在厂房I层已成形岩面及预留中柱, 厂房II层拉槽所预留的保护层, 对不同的围岩类别做了爆破松动圈的测定。爆破松动圈测定采用双孔法, 水偶合, 测孔深6m。采样频率0.1m。测定成果见表1。
从表1可看出, 采用控制爆破后, 爆破松动圈基本在0.8m以内, 未采用控制爆破的厂房岩柱上的爆破松动圈在2.9m。根据实测结果, 首先确定岩台预留保护层的尺寸, 以厂房岩柱的松动圈范围为基础, 考虑到厂房II层中部拉槽应用梯段爆破, 爆破对岩石产生的破坏范围高于掘进爆破, 保护层预留了5.9m。厂房II层拉槽完成后对上下游保护层进行了松动圈测定, 厂房III类、II类围岩松动圈小于3.5m, IV类围岩小于4m。
1.2 爆破参数及工工艺确定
根据龙滩电站地下厂房围岩地质条件、厂房II层开挖措施及现有设备结合岩台开挖技术要求, 初步拟定岩台开挖采用四种方案进行工艺性试验, 即:
(1) 353E水平钻孔, 光面爆破, 全断面一次成型;
(2) 预留保护层, 手风钻钻垂直、斜孔光面爆破成型;
(3) 预留保护层, 台车钻水平孔、手风钻钻斜孔光面爆破成型;
(4) 预留保护层, 手风钻造垂直、斜面套管光爆成型。
在工艺性试验的同时完成在各类围岩段爆破参数的确定。
通过试验结果对比, 龙滩地下厂房岩锚梁岩台采用了预留保护层, 岩台上、下拐点直墙手风钻垂直预裂, 岩台斜面斜孔光爆, 岩台下拐点欠10cm的施工工艺。光爆参数见下表
岩台开挖完成后, 对上下游侧岩锚梁EL243.75~EL246.55范围内围岩进行松动圈测定, III类、II类围岩松动圈小于50cm, IV类围岩小于80cm。
岩台开挖前期, 上下游侧均出现表层岩石掉块, 在上游侧HR0+20桩号段, 岩台开挖12小时后便发生大面积掉块。经分析, 上游侧的岩层倾角较大, 倾角在65°~80°之间, 岩层倾向与厂房轴线交角大。HR0+00~HR0+70桩号段围岩多为泥板岩、灰岩夹泥板岩、粉砂岩互层及少量砂岩, 围岩的节理、裂隙发育, 存在一定量的隐性节理, 岩石的完整性较差。爆破后围岩在应力调整的过程中导致了掉块, 爆破时爆破振动对围岩的扰动使围岩节理产生扩张, 也是导致掉块的因素之一。下游侧边墙岩层为缓倾角, 并且围岩的应力变化大 (根据安装埋设的监测仪器所得数据) 是导致掉块的主要因素。据此, 采取了在岩台斜面开挖前先施工岩台上下直墙的系统锚杆, 并在岩台下拐点EL243.75高程以下25cm位置增设一排随机锚杆 (锚杆直径Φ25, 间距1.5m, 入岩4.5m) 的措施, 有效地减少了边墙的表层岩石掉块。在围岩变形较大、围岩应力调整期短的层状围岩中, 地下厂房的岩锚梁段施工分层, 在满足施工岩梁锚杆的大型机具的作业空间的基础上, 应尽量降低分层高度。岩台斜面光爆孔的方向角与围岩结构面走向能有30~40度交角, 能减小因爆破造成的节理、裂隙扩张程度。
1.3 爆破振动测定
岩锚梁砼施工后, 爆破作业时必须对爆破质点振动速度采取控制。龙滩电站设计提出的地下洞室爆破质点振动速度控制要求见表3。
从上表可看出设计对龙滩电站地下厂房爆破质点点振动速度的控制要求较高的, 并且受保护的构筑物较多, 爆破作业时所受的约束条件也多。
Ⅱ层开挖前, 选择在主厂房、主变室进行了爆破振动试验, 预裂缝降低爆破振速比例试验, 以确定爆破振动预控的相关参数, 对施工方案进行优化调整。
现场采用CDJ-28型测振速度传感器及带有预置和自触发功能的IV型爆破振动记录仪。现场共观测6组, 29个测点, 根据对现场获取的振速数据成果;按经验公式v=K (Q1/3/R) α进行回归计算分析, 得到竖直 (向下垂直于墙壁) 及水平横向 (垂直中隔墩墙壁) 爆破振速衰减的规律。
根据试验测试成果分析, 形成预控方案为:爆破安全距离大于15-18m, 取单响药量为15kg~25kg, 爆破安全距离小于10m, 则最大单响药量须在5kg以下。各段爆破间隔时间宜大于60ms。
为减小开挖爆破对岩锚梁新浇砼的扰动, 在岩锚梁砼未施工前, 先完成Ⅲ1层6m高度拉槽开挖, 为提供岩锚梁砼施工场地, 采取爆破后不出碴;边开挖边回填的方法施工。岩锚梁砼浇筑凝期达到28天, Ⅱ层边墙支护完成后, 在安全距离≥100m范围外, 进行Ⅲ1层保护层及下部分层开挖, 在开挖过程中, 通过参照爆破振动试验成果和现场爆破振动监测数据资料的概率分析, 优化爆破参数。其爆破规模及安全范围控制方法为:中槽开挖按爆破单响药量≤22kg, 保护层开挖爆破单响药量≤5kg, 爆破安全距离≥20进行控制。
1.4 岩锚梁锚杆
岩锚梁主要设计了3排受力锚杆, 锚杆参数见表4。
目前施工中利用大型钻孔机具, 机械注浆设备进行岩梁的钻孔、注浆作业, 采用先注浆后插杆工艺施工。龙滩地下厂房岩锚梁锚杆施工完毕后, 对岩梁锚杆按100%检测率进行了注浆密实度无损检测, 合格率100%, 优良率98.1%。
1.5 岩锚梁砼
龙滩电站地下厂房岩锚梁砼强度为C2830。单条梁长388.9m, 分为26个块号施工, 最大浇筑长度22m (一块) , 最小浇筑长度15m。上下游岩梁各设置了4条结构缝, 23条施工缝。施工时采用跳块法。施工中对岩梁环向筋的加工、安装进行了改进, 环向筋加工如图, 图3中 (2) 为其它电站岩梁环向筋加工图, (1) 为龙滩电站岩梁环向筋加工图。从图中可看出 (1) 图中的钢筋接点数比 (2) 图中的钢筋接点少了一半, 焊接工作量相差一倍, 改进后施工效率提高了。
1.6 岩锚梁前期变型分析
岩锚梁于2003年4月20日施工完毕。由于还未做桥机荷载试验, 目前的监测数据只能反映梁体在静态条件下随围岩变型产生的变型量、梁体与基岩面的开合度以及岩梁锚杆因围岩应力变化产生的应力改变量。
岩锚梁内共埋有38组锚杆应力计, 其中有6组应力计发生应力异常现象。主要表现为受压锚杆转为受拉, 受拉锚杆转为受压见曲线图。从曲线图中可看出, 在锚杆入岩6m, 3.5m两个位置的应力计变化异常, 应力增值大, 速率快。同一桩号的测缝计所获得的岩梁开合度数值为0.28mm, 0.28mm这一数值从2003年4月3日一直稳定至2003年4月23日, 从2003年4月26日至2003年5月14日开合度增大至0.43mm, 开合度曲线见图。从锚杆应力变化曲线及开合度曲线图中可得出, 围岩深处的应力变化与岩梁开合度的变化无直接联系。岩梁开合随开挖层高的降低, 边墙高度的增加而增大。爆破时爆破振动波对梁体的影响较小, 虽然在龙滩地下厂房III层以下开挖爆破作业时出现了超标的爆破, 最大的爆破质点振速达14cm/s, 但爆破质点振速的增大并没增大岩梁与基岩面的开合度, 就岩锚梁的爆破质点振速控制而言, 目前龙滩电站7cm/s的质点振速控制标准的合理性有待商讨。
2 结束语
(1) 岩锚梁施工前, 必要的相关现场试验有利于指导岩锚梁的施工, 有针对性的提出解决方案;
(2) 减小厂房岩锚梁开挖层的层高, 是解决岩台最终成型的一个方法, 分层应由围岩的变位量、围岩的地质条件、施工机械的有效作业范围确定;