天荒坪抽水蓄能电站工程地下厂房施工总结
中国水利水电第十四工程局有限公司 杨保才
一、工程概况
1、结构尺寸 厂房总长 200.7m，其中副厂房段长 17.7m（厂右 0+13.5～厂右 0+31.2） 、主厂 、安装场段长 46m；厂房宽 :岩 房段长 137m（1#机段 27m，2#～6#机段分别长 22m） 梁以上 22.4m，岩梁以下 21m；最大高度 47.73m（EL214.2～261.931） 。厂房开挖纵 横剖面见图 1 。主厂房安装六台可逆式水泵 / 水轮发电机组，总装机容量 180 万千 瓦，发电机层高程 EL239.3。
三、厂房开挖支护及岩壁梁施工
根据施工通道布置、机械设备（液压台车、潜孔钻）性能、以及厂房的结构特 点，厂房洞室自上而下分六层开挖，其开挖高度分别为: Ⅰ层:EL261.931～253.431，层 高 8.5m；Ⅱ层 :EL253.431 ～ 246.431 （岩梁层） ，层高 7.0m；Ⅲ层 :EL246.431 ～ 238.87 （ 交 通 洞末端底部高程） ，层高 7.561m ；Ⅳ层 :EL238.87 ～ 231 ，层高 7.87m ； Ⅴ 层 :EL231 ～ 221 ，层高 10m ；Ⅵ层 :EL221 ～ 214.2 ，层高 6.8m 。典型开挖横断面见图 1。 1、 Ⅰ 层（EL261.931～253.431）开挖支护及网架支承牛腿（小岩梁）施工 （ 1 ）开挖支护 : 从 1# 支洞进入，采用中导洞先行掘进，两边扩挖跟进的施工顺 序。中导洞宽 7.0m，超前约 20m，两边岩层厚度分别为 7.7m，见图四。采用三臂液压 台车钻孔（φ53，深 4.5m；掏槽孔 φ110，先打小孔，再扩大） ，人工配合平台车装药，
框图 1 厂房 1 支洞对岸冲沟水池（前期）
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4"管
1 支洞
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4"管 4"管
EL387 业主供水池（后期） 4"管
4"管 4"管
Ⅰ层 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
河边泵站
通风洞口上方水池
交通洞 4" 4"管 4"管
Ⅵ层 2"皮管 尾 水
4 支洞 3 支洞
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施工支洞 通风兼尾水
4"管
4、施工用风 手风钻开挖及部分喷混凝土用风采用移动式电动压风机供给。压风机规格 有:12m3/min、17m3/min、20m3/min、21m3/min、25m3/min 几种。 5、施工排水及污水处理 施工排水分两步进行。第一步，用潜水泵把施工废水抽至集水池中；第二步，再 由布置在集水池上的高扬程水泵抽排至洞外污水处理池。洞内集水池用钢板制作，施 工支洞开挖时扩挖洞室布置。施工支洞很长时可设置梯级泵站。从洞内排出的油污水 经布置在洞口附近的污水处理池沉淀，并通过设备进行油水分离后排放到大溪河。 6、通风与散烟
二、施工布置
1、施工通道 为满足厂房各层开挖和后期混凝土浇筑需要，除利用永久通道（进厂交通洞） 外，增设了 1# 、 2# 、 3# 、 4# 施工支洞，扩挖了交通电缆道（主变洞－ - －副厂房） 及 2#、5#尾水洞进入厂房。 1#施工支洞为厂房Ⅰ、Ⅱ开挖及岩壁梁混凝土施工通道，2#支洞与降坡后的排风兼 交通道作为备用通道； 交通洞为厂房Ⅲ层施工通道，扩大和降低的交通电缆道是厂房Ⅳ层施工通道；
1996.1 1996.1 1996.8 1996.9.13 1996.9.18 1996.9.22 1996.9.10 1997.4
1997.4.5 1997.6.28 1997.12.9 1998.2.28 1998.7.30 1998.12.11 99.2.1 1999.12 以上游岩台超挖回填为开工 同上 同上 以污水处理池底部混凝土浇筑为开 工
由于Ⅱ层上游边墙穿过节理密集带，下游边墙也有一些不利结构面出现，上游 边墙开挖清理后岩梁及其以下部位超挖较大，岩台没有形成，下游边墙也发生局部 坍塌形成超挖。为安全起见，设计在岩梁下设置了“鸡腿” 混凝土，并在“鸡腿” 混凝土 EL247.25、EL246 两个高程上布置了预应力锚杆、在 EL246.25 高程布置一排灌浆锚 杆、并在 EL251.85、EL249.65、EL247.65 布置三排孔距 300cm，入岩 200cm 固结 灌浆孔。这些工作均在Ⅲ层开挖前施工完成。 Ⅲ层上游边墙、Ⅱ、Ⅲ层下游边墙因不利结构面影响造成超挖的部位也采取混
图1
2、地质条件 厂房深埋于地下约 200m，洞室围岩为含砾流纹质熔凝灰岩，岩性单一，岩石新 鲜坚硬。上游边墙 EL252.8～245.8 高程段穿越节理密集带，节理走向与厂房夹角很 小，产状大体有两种 :N10°E/SE∠60 ～ 68° （视倾角平均为 54° ） 、 N40°W/NE∠42° （视倾角为 9°） 。这两组密集节理的存在，对厂房边墙稳定和岩台的成型非常不利， 开挖过程中岩梁岩台超挖较大，不得不增加支护。其它部位的结构面以整体块状为 主，结构面不发育，虽在开挖过程中也有局部坍塌，但规模不大。施工期间，除下 游拱脚侧因高边墙变位和支护不足，部分喷混凝土及岩层产生裂缝并局部脱落外， 无其它大的变形出现。 3、工程内容及工程量 厂房洞室开挖支护、网架支座岩梁混凝土、岩壁吊车梁混凝土、超挖回填混凝 土、副厂房结构混凝土及建筑装修、主厂房机组混凝土及建筑装修、安装场下部混 凝土及通风机房建筑装修等。其中副厂房结构混凝土、主厂房机组混凝土、安装场 通风机房混凝土，以及建筑装修属 EM4 标工程（机电安装工程标） ，其余为 C1 标工 程（下库区及地下厂房土建工程标） 。主要工程量见表 1。 表1
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表2 分部工程项目
主副厂房及安装场主要分部工程开、竣工时间 开工时间 （年.月.日） 完工时间 （年.月.日） 备 注
Ⅰ层:1994.3.1～8.24； Ⅱ层:1994.11～1995.1.21； Ⅲ层: 1995.3.31～1995.5.31； 厂房洞室开挖 1994.3.1 1995.12.31 Ⅳ层:1995.6.2～9.20； Ⅴ层:1995.9.11～1995.11.30； Ⅵ层:1995.12.1～1995.12.31 网架支座岩梁 岩壁吊车梁 副厂房结构混 凝土 主厂房 1#机混 凝土 2#机混凝土 3#机混凝土 4#机混凝土 5#机混凝土 6#机混凝土 主副厂房建筑 装修 1994.8.25 1995.1 1994.10 底 1995.3.27 1995.3.17 岩锚梁施工结束；岩梁混 凝土 1880m3，鸡腿混凝土 482m3； 树脂预应力锚杆 1995.4.7 结束。
序 号 1 2 3 4 5 6 7
主副厂房及安装场 C1 标工程量
工程项目 （C1 标） 石方洞挖 锚杆 岩梁、护壁混凝土 喷混凝土 钢筋制安 固结灌浆 金属结构 单 位 m3 根 m m t m t
3 3
数 量 （设计） 170728 13570 4575 2798 619 453 3
序 号期间，洞内烟雾主要来源于爆破和燃油设备尾气。其中施工机械（如装载 机、车辆、履带钻等）产生的烟雾所占比重较大，几乎贯穿于整个施工过程。 （1）机械通风 :在通风井道未打能前，利用机械通风。本工程采用天津 88—1 型 通风，其轮径为 φ100cm，流量 1000m3，噪声 80 芬贝。根据其性能，布置间距不大于 500m。厂房施工中，分别在 1#支洞布置 1 台、交通洞布置 2 台、通风兼尾水施工支洞 布置 2 台，供厂房及其它洞室通风散烟。每排炮爆破后所需抽烟时间约 1 小时。排风 兼交通洞及排风竖井导井打通后，在排风兼交通道布置 1 台，从排风竖井抽新鲜空气 到厂房，由于效果不太好，后期改布到排风竖井导井上口抽排。安装场排烟竖井及平 洞打通至 PD15 探洞后，在 PD15 探洞一侧布置 1 台风机，向厂房输送新鲜空气。1#支 洞的通风管一直延伸至厂房上游边墙上。 所有通风管均采用 φ100 轻型管，用锚杆固定在洞壁或悬挂在洞顶上。通风机用钢 支架固定洞边。 （2）自然通风 :由于爆破产生的烟尘和施工机械尾气量较多，光靠上述机械通风 仍不能满足要求。因此，在制定通风方案时，考虑尽快打通排风兼交通洞和排风竖井 导井、安装场事故排烟竖井及平洞、PD15 探洞排风竖井、500kV 电缆竖井及平洞这些 通往地面的通道，以形成自然对流通风。由于 1#支洞、交通洞、通风兼尾水施工支洞 的洞口均高于厂房，它们本身也起到自然通风作用。 混凝土施工及机电安装期间为自然通风，各施工通道与排风竖井、500kV 竖井、 通风竖井、PD15 探洞排风竖井形成了地下厂房通风系统。在上游输水道封堵之前，其 斜井也是很好的排风道。
工程项目 （EM4 标） 混凝土 锚杆 钢筋 回填灌浆 金属结构
单位 m3 根 t m2 t
数
量
36000
4、施工进度 主厂房开工以 1994 年 3 月 3 日 1#支洞打到主厂房边为标志，至 1995 年 12 月开 挖全部结束，历时 22 个月。顶拱层全断面掘进最高月进尺 75m。混凝土施工及机电 安装于 1996 年 1 月开始，到目前为止，1#～3#机土建工作（包括建筑装修）已大部 分完成，4# 、5#、6# 机分别浇至 EL227.27、EL223.1、EL223.1。在此期间，于 1996 年 3 月 29 日大溪左岸滑坡，厂房被迫过水，主、副厂房停工两个月，恢复工作面 1 个月。1#机于 1998 年 5 月 31 日 19:00 启动试运行。主要分部工程开、竣工时间见表 2。
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非电雷管引爆，周边光面爆破。台车难以施展的部位用手风钻造孔（ φ42 ）爆破。 3m3 侧卸装载机配 13.5t、20t 自卸车出渣。反向铲清底，并配合人工进行安全处理。 全断面掘进约 50m 后，喷锚支护开始跟进施工，由凿岩台车造孔、注浆机注浆、 平台车配合人工插杆。当全层基本开挖完成后，开始打小岩梁锚杆和顶拱挂网、喷混 凝土，从副厂房向安装场方向分段、分区进行。锚杆施工方法同上；喷混凝土施工由 人工搭设脚手架绑扎顶拱钢筋网、焊接接地网，完成后拆除架子；混凝土由拌合楼拌 制、6m3 混凝土搅拌车运输至现场、混凝土喷车逐层施喷至设计厚度 15cm。 （2）小岩梁施工:在顶喷锚支护结束后，分段进行，上、下游各分六段施工。梁内 锚杆验收合格后，测量放线，人工绑扎钢筋、小钢模立模，拌合楼拌制混凝土，6m3 搅 拌车运输，混凝土泵车泵送混凝土入仓，插入式振动器振捣密实，终凝后洒水养护。 2 、 Ⅱ 层（ EL253.431 ～ 246.431 ）开挖支护、岩壁吊车梁混凝土、预应力锚杆 及灌浆锚杆施工 （1）开挖支护:仍以 1#支洞为通道，从 1#支洞 0+480 开始，以 12%的坡度降坡进 入Ⅱ层底部，降至副厂房端部时的高程为 EL248.831。由于该层内布置有岩壁吊车梁， 边墙开挖成型要求高。为满足设计要求，采取以下开挖方法: 中间先行开槽（槽宽 13m） ，两侧边墙预留 4m 保护层在后扩挖。挖槽前先在槽两 边打孔预裂，然后再钻爆槽挖部分。预裂采用潜孔钻钻爆。上游侧保护层分两步开 挖，以岩梁下拐点（EL248.05）为界，上部用多臂台车打水平孔进行预裂爆破，下部 用手风钻打垂直孔预裂爆破。下游侧用台车打水平孔一次性预裂成型。上游侧岩台预 裂爆破参数见下表 3: 表3 不偶合系 数 2 孔深 （m） 2.5～3 岩台开挖爆破参数 孔 距 （cm） 20（隔孔装药） 30（每孔装药） 线装药量 （g/m） 250～300 备注 经监理、设计、业主、 施工四方讨论确定