溪洛渡大型地下厂房关键部位开挖稳控技术

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1、溪洛渡大型地下厂房关键部位开挖稳控技术溪洛渡大型地下厂房关键部位开挖围岩稳定控制技术　　溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷，距下游宜宾市河道里程184km，是金沙江下游河段梯级开发规划的第三个梯级，是一座以发电为主，兼有拦沙、防洪和改善下游航运等综合利用效益的巨型水电工程，发电厂房为地下式，两岸各9台机组基本对称布置，单机容量770MW，总装机容量13860MW。　　溪洛渡水电站地下洞室群包括左、右岸地下厂区，分别由主厂房、主变室、尾水调压室三大主洞室以及9条压力管道、9条母线洞、9条尾水管及尾水连接洞、3条尾水洞、2条出线井以及通排风系统、防渗排水

2、系统等组成，构成以三大洞室为主体、纵横交错、上下分层的大规模的地下洞室群。主厂房、主变室、尾水调压室三大主洞室平行布置，尾水调压室顶拱中心线与厂房机组中心线间距为149m，主变室顶拱中心线与厂房机组中心线间距为76m。　　1）与其他洞室相比，地下厂房规模巨大，结构体系复杂，周边洞室密集，中下部位分别有母线洞、引水洞、交通洞、尾水管等，另外还有一定数量的施工支洞分布，洞室间相互作用和影响效应突出；　　2）机组台数多，大跨度、高边墙“尺寸效应”带来的围岩稳定问题突出；　　3）围岩地质条件总体较好，但是缓倾角发育的层间层内错动带和节理裂隙带来的局部稳定问题突出；　　4）开挖和支护工程量

3、较大，工作面多，开挖支护时间较长，安全控制标准高，施工组织和过程控制难度加大，施工期间安全问题突出；　　5）围岩松动受开挖程序与开挖方式影响大，影响围岩稳定的作用效应复杂。　　针对地下厂房开挖上述特点及难点，针对不同关键部位，通过开挖轮廓体型设计、开挖顺序设计、支护方式设计、质点振动速度控制等综合技术措施，保证地下厂房开挖的顺利实施，确保施工期及运行期地下厂房周边围岩的安全稳定。　　1)顶拱体型设计　　溪洛渡水电站地下厂房开挖跨度大，岩锚梁以上顶拱开挖跨度，岩锚梁以下开挖跨度。根据统计数据，常用的大跨度地下洞室顶拱矢跨比大部分为1/3~1/5，根据溪洛渡水电站地质条件、地应力大小

4、、顶拱通风道布置、顶棚设计及桥机运行条件，主厂房顶拱矢跨比为1/。为了减少开挖量，目前大部分城门洞型洞室顶拱高度在满足安全的前提下尽量减小，圆弧与直墙相交处均未相切，圆弧与直墙相交处拱角易产生应力集中，岩石受压超过极限强度会产生劈裂破坏，溪洛渡水电站主厂房跨度较大，同时矢跨比较小，为了保证顶拱的开挖成型效果，主厂房顶拱采用了三心圆拱设计，使直墙与顶拱圆弧相切，增加了拱效应，避免应力集中。主变室与尾水调压室开挖跨度相对主厂房较小，没有采取三心圆拱设计。　　2)顶拱支护设计调整　　国内外的工程经验表明，低预应力锚杆具有许多普通锚杆所不具备的优点，如能在岩石开挖后立即提供支护抗力，有利

5、于抑制围岩的松动和变形，保持围岩固有强度。　　前期设计阶段主厂房顶拱支护型式采用Φ32长6/8m间排距砂浆锚杆间隔布置、15cm厚网喷混凝土，顶拱3分点处布置有2排1750KN，长度20m，间距3m的预应力锚索，尾水调压室顶拱3分点处布置有2排1500KN，长度15m，间距的预应力锚索，考虑到溪洛渡厂区地层产状平缓，顶拱采用低预应力锚杆效果更好，技施设计阶段将三大洞室顶拱支护参数调整为Φ32长6m砂浆锚杆与120KNΦ32长9m预应力锚杆间隔布置，间排距，顶拱喷混凝土厚度由15cm调整为20cm。通过三维有限元计算对比分析，方案可行。由于锚索造价高，施工工期长，取消了原设计锚索，

6、降低了工程造价，节省工期。　　3)顶拱开挖控制及出露层间、层内错动带加固措施　　通过数值分析方法进行施工开挖方式与施工程序研究，结合施工方法、施工交通和进度的综合分析，三大洞室均采用先开挖顶拱、逐层下挖、多个工作面同时施工、逐层进行围岩支护的施工方法。三大洞室顶部开挖，首先进行主厂房及尾水调压室顶部开挖，待厂房及尾水调压室上部开挖及支护完成后进行主变室的顶部开挖。　　三大洞室顶拱开挖要求中导洞提前实施完成，同时注意中导洞的锚喷支护与三大洞室顶拱的系统锚喷支护的衔接和整体性，顶拱的支护完成后，然后进行扩挖。扩挖过程中分步进行，分别扩挖中导洞上下游两侧岩体，避免一次完成顶拱的扩挖施工

7、，同时顶拱扩挖和支护在空间上应错开实施，并满足施工安全距离及质点振动速度的要求，同时加强监测及数据反馈。　　地下厂区地层产状平缓，岩流层产状总体走向为N20°～30°E，倾向SE，厂区无断层分布，主要结构面为层间、层内错动带和节理裂隙。层间、层内错动带在三大洞室顶拱部位均有不同程度出露，根据勘探揭露的层间、层内错动带及长大裂隙的产状及分布规律，分别对左、右岸地下厂房顶拱部位进行不稳定块体搜索分析，结合现场监测数据提出加固措施。对于出露规模相对较大，岩体相对破碎的部位，在维持原系统