淺談陽江抽水蓄能電站輸水發電系統大跨度廠房洞室開挖支護施工技術研究與實踐摘要：陽江抽水蓄能電站地下廠房存在跨度大、相鄰洞室多、巖體挖空率高及高邊墻變形問題等特點。介紹了大跨度廠房洞室開挖施工的程序、方法及施工要點。闡述了施工中遇到的重大技術問題及應采取對策措施。工程實踐表明，合理的施工通道和開挖分層布置，實施“立體多層次，平面多多工序”的施工方法，嚴格遵循“弱爆破、快速封閉、及時錨固”的作業程序，采用“深層預裂、淺層開挖”的施工工藝，強化圍巖安全監測的反饋分析，及時采取加強支護措施，確保大跨度洞室在開挖工程中處于受控狀態，消除安全風險。

關鍵詞：廠房頂拱；廠房高邊墻；開挖技術；陽蓄水電站

1.工程概況

陽江抽水蓄能電站位于廣東省陽春市與電白縣交界處的八甲山區。電站規劃裝機容量2400MW，分兩期建設，近期裝機容量1200MW（3臺機組）。地下廠房由主機間、安裝間和副廠房三部分組成，開挖尺寸長156.5m、寬26.0m（巖壁梁以上開挖寬度為27.5m）、最大開挖高度為61.3m。

2.工程地質

該工程程區域出露地層巖性燕山三期（γ52（3））灰白色中粗粒黑云母花崗巖為主，局部有灰白色細粒黑云母花崗巖，南側為加里東期混合巖，地質構造、環境地質、水文地質較復雜。

3.主要施工方案

3.1施工通道及分層

陽蓄水電站廠房在頂部、中部和底部均布置有永久隧道或施工支洞，作為各層施工通道。施工通道為3#施工支洞、交通洞、6#施工支洞、引水支管及尾水支管，其中3#施工支洞作為上部的開挖支護通道，交通洞及6#施工支洞作為中部的開挖支護通道，引水支管及尾水支管作為下部的開挖支護通道。

根據廠房跨度和高度等結構特性、施工通道的布置情況及開挖支護設備的特性，對洞室開挖開挖進行了分層分塊，主廠房開挖高度61.3m，共分7層進行施工，層厚為8～10m，開挖分層見圖1

3.2施工程序

陽蓄水電站地下廠房按照“立體多層次，平面多工序”的思路，統籌考慮和規劃廠房各層開挖的施工程序技術施工布置。

（1）“立體多層次”的總體開挖程序

1）母線洞提前進入廠房的施工程序

主變洞頂拱緊跟主廠房Ⅰ層頂拱開挖，主變洞第Ⅰ層開挖支護完成后，盡快完成Ⅱ層開挖支護后，在主變洞第Ⅲ層下游以開槽的式形成通道，盡早進行母線洞開挖，按間隔、跳洞開挖的順序依次完成母線洞開挖及廠房側的鎖口支護，實現“先洞后高邊墻”的開挖目標，利于廠房下一部的快速施工，又有利于廠房高邊墻的安全穩定及巖錨梁施工。

2）引水支管提前進入廠房的施工程序

廠房巖錨梁混凝土澆筑施工期間，主變洞等鄰近洞室開挖暫停施工，在廠房開挖第Ⅱ層期間，從1#～3#引水支管進入廠房第Ⅴ、Ⅵ層2m，并完成鎖口支護。

3）尾水管提前進入廠房的施工程序

在廠房第Ⅳ層開挖與支護期間，1#～3#尾水支管開挖與支護基本完成后，從5#施工支洞經1#～3#尾水支管提前進入廠房底部，提前進行廠房第Ⅶ層開挖及支護。

圖1

地下廠房開挖分層分塊圖

（2）合理施工布局，實現“平面多工序”

盡量在廠房各層設置雙通道、循環通道，利用廠房的長度和寬度，在廠房各層設置雙面或多面作業的施工布局，實現廠房各層、層間施工作業的搭接與穿插，實現多工序的平行作業、穿插作業及流水作業。

3.3施工方法

（1）廠房第一層開挖支護

開挖從3#施工支洞以12%的降坡進入廠房第一層，中導洞超前開挖，上下游擴挖錯距跟進，錯距不小于30m。中導洞開挖斷面為10.0m×10.0m，兩側擴挖寬度為8.75m。開挖施工采用三臂鑿巖臺車鉆孔，設計輪廓線光面爆破；排炮循環進尺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖不大于3.5m，Ⅳ類圍巖1.0m～1.5m。Ⅳ類圍巖根據現場的實際情況采用“分部開挖、分部支護”的原則進行開挖，支護及時跟進，對于局部不利結構面組合、斷層及其影響帶，必要時進行加強支護。端墻預留2m保護層，采用手風鉆造孔，雙向光面爆破。

（2）廠房第Ⅱ層開挖支護

本層總體施工程序為：首先進行中部巖體開挖，然后開挖兩側預留保護層，最后進行巖臺開挖。中部巖體采用ROCD9液壓鉆鉆孔，薄層梯段開挖；保護層采用手風鉆鉆孔，淺孔分層開挖，輪廓面采用光面爆破；巖臺開挖采用豎孔+斜孔雙向光面爆破。

（3）廠房第Ⅲ～Ⅵ層開挖支護

各層主要采用邊墻深孔結構預裂+薄層梯段開挖的方法施工；邊墻預裂采用φ48鋼管搭設標準樣架進行定位、導向，100Y潛孔鉆鉆孔；梯段開挖及施工預裂，采用ROCD9液壓鉆機豎向鉆孔；建基面及兩側墻保護層開挖，采用YT28手風鉆造孔，臺炮平推，設計邊線光面爆破。

（4）廠房第Ⅶ層開挖支護

廠房Ⅶ層為機坑開挖，通過尾水支管提前進入，進行廠房第Ⅶ層開挖，設計邊線光面爆破。

4．施工中遇到的重大技術問題及應對措施

地下洞室群布置相對集中，爆破震動干擾大，廠房開挖斷面大，遇到的斷層多，合理安排大斷面洞室、平行洞室、層疊洞室、交叉洞室的施工程序，選取合適的開挖支護方式，對保證大跨度、高邊墻洞室和洞室群穩定至關重要，為確保洞室群開挖圍巖穩定和施工安全，對廠房頂拱和高邊墻分別采取如下應對措施

（1）廠房頂拱開挖圍巖穩定

1）廠房頂拱先進行中部開挖支護超前，再滯后進行上、下游兩側頂拱部分的擴挖及支護，兩側擴挖掌子面錯開30m以上跟進，以減小洞室頂拱一次性開挖跨度，控制圍巖有害變形；無論中部還是兩側擴挖，每排炮開挖后及時施工隨機錨桿，并噴一層混凝土，防止圍巖松馳掉塊，再進行系統永久支護結構施工。兩側擴挖時嚴格控制單響藥量，爆破質點振動速度滿足規范要求。

2）斷層帶及節理裂隙發育洞段頂拱開挖嚴格按“超前探測，預錨固（或預灌漿）、短進尺、弱爆破、少擾動，早封閉、強支護、勤量測”的施工原則，采取超前錨桿或注漿小導管超前支護，開挖后采用隨機預應力錨桿或中空注漿錨桿，雙層鋼筋網片加噴聚丙烯粗纖維混凝土支護；對結構面不利組合形成的不穩定塊體，采用隨機長錨桿或預應力錨桿進行支護，確保成洞圍巖穩定。對小角度切割廠房端墻附近出露且與端墻平行的斷層，在保護層開挖前采取超前錨桿支護，開挖后及時進行噴錨支護，保證端墻穩定。

3）頂拱層開挖過程中，圍巖應力和變形在不斷調整和變化，應及時分析監測數據并據此進行圍巖穩定分析，及時調整支護措施和支護參數。

（2）廠房高邊墻開挖穩定

1）高邊墻采取“先洞后墻”原則控制開挖

交通洞、母線洞、6#施工支洞、引水支管及尾水支管相繼貫入廠房高直邊墻時，采取先行貫入廠房2m，交叉口徑向預裂；在洞口開挖前，洞口進行周邊鎖口錨桿支護，并加強監測及數據反饋分析，以便確定后續的開挖、支護方案。

2）采取控制爆破技術，薄層開挖、及時支護

梯段開挖采取“梯段規格線一次預裂、薄層開挖、隨層支護”，減小邊墻自由變形高度，縮短松弛變形時間，以有效控制高邊墻有害變形，保證高邊墻的穩定。對于洞室邊墻上的斷層帶及由結構面不利組合形成潛在的不穩定塊體，采取薄層開挖、隨層支護尤為重要。

施工中嚴格控制預裂爆破、梯段爆破一次起爆藥量，開挖爆破最大質點振動速度控制在規范允許范圍內。每小層邊墻開挖結束后，及時對不良地質帶進行噴混凝土和隨機錨桿支護；在立面上保證上層系統噴錨支護完成后再進行下一層的開挖作業。

5．結束語

結合陽江抽水蓄能電站地下廠房施工的實例，簡要闡述了地下大跨度洞室群施工的程序、工藝、方法