安徽建筑 2015年第3期(总203期) DOI:1 O.1 6330/j.cnki.1 007—7359.201 5.03.020 仙游抽水蓄能电站工程地 洄室 撞 Discussion on Construction Method of Underground Tunnels Excavation for Pumped-Storage Station Project in Xianyou 曾涛,何永明 (武警警种学院,北京102202) 摘 要:在水电工程大坝填筑施工时,经常需要进行地下洞室开挖施 工。文章以福建仙游抽水蓄能电站工程为例,对该工程上下水库的地 下洞室开挖施工过程进行了研究,分别从施工布置设计、施工方法方 表1。 主要项目及工程量表 表1 面对工程的施工进行探讨,研究成果可为类似工程的施工提供一些参 考。 关键词:地下洞室;开挖;施工方法 中图分类号:rv73 文献标示码:B 章编号:1 007—7359(201 5)03—0047—02 1 工程概况 仙游抽水蓄能电站是福建省第一座大型抽水蓄能电站,设 计年平均发电量l8.96亿kwh。项目上下水库相距约2km,利 用落差约440m,装机容量120万kW,安装4台单机容量为 300MW的混流可逆式水伴水轮电动发电机组,设计年发电量 l8.96亿kwh,年发电利用/hH' ̄数1580h。仙游电站是国内首家 全部使用高水头、高转速国产化机组的抽水蓄能电站,机组完 全由我国自行研究、设计、制造、安装和调试,施工总工期约66 个月。图1为施工现场照片。 2.1工作面布置 2施工布置 施 工 技 术 研 整个开挖按“先上后下、先外后内、先平洞后竖井”的程序 究 进行。在洞挖区域的环库公路和库岸开挖结束后,自上而下依 与 次进行边坡开挖、明渠开挖等,然后进行平洞开挖和竖井开挖。 应 用 场地排水设置集水坑,用污水泵向不会重新流入地下洞室工作 面的地区排泄,并应防止排出的水流导致地表冲刷。开挖弃渣 作为坝体石渣回填料或其他指定位置弃渣。 2-2施工道路布置 石方洞挖外部交通利用岸坡和库盆工程施工道路,其中进 出水口部位洞挖利用施工道路布置中的3 1道路,导流洞开 挖利用3 一2道路。洞内利用开挖的结构面铺垫洞渣作为施工 图1施工现场照片 上水库地下洞室开挖施:【的主要是2条进/出水口的部 重 道路路面。矩形(或城门洞)断面洞段的底板即作为道路连接洞 外交通,圆形断面利用开挖后的洞渣回填成路面,宽度为 6.5m,仅渐变段与C 标交界位置有较少圆形断面。 2.3风、水、电布置 分引水上平洞开挖、2个事故检修闸门井开挖和1条导流洞石 方洞挖施工。 施工用水、用电布置按库岸、库盆施工布置统一规划,其中 进出水口及闸门井洞挖用水由2 水池供给,导流洞进口起始 洞挖用水由 拦水坝直接抽取,导流洞出口起始洞挖用水由 上库进/出水口【L『坡地表均为坡残积含碎石粉质粘土覆 盖,厚度5m一8m,沟底为冲洪积砂卵碎石覆盖,厚2m~4m,下 伏基岩为晶屑凝灰熔岩。闸门井井壁围岩多由微风化新鲜岩石 组成,岩体较完整,为Ⅱ类围岩,成洞工程地质条件较好。 洞室的围岩主要是晶屑凝灰熔岩,新鲜岩石致密坚硬,由 火山碎屑物及熔岩胶结物组成,围岩类别以Ⅱ类为主,成洞条 件良好,局部断层破碎带或岩脉为Ⅲ类周岩。主要工程数量见 作者简介:曾涛(1976一),男,新疆石河子人,毕业于新疆大学,学士;讲 师,主要从事公路工程施工方面的教学工作。 路面 2015年第3期(总203期) 安徽建筑 大济溪直接抽取;进出水口及闸门井洞挖用电由1 变电所接 取,导流洞洞挖用电由3 变电所接取。 合反铲将石渣清理至洞外后进行装运。 为确保周围岩体的稳定,隧洞的开挖必须采用控制爆破方 法施工,利用微差起爆技术,降低最大单段起爆药量,减少爆破 震动的影响。施工过程中遵循“短进尺、弱爆破、少扰动、勤支 护”的原则进行施工。拟设计开挖进尺3.0m。一条洞进行爆破 供风在进,出水口布置2台移动式20m3/min和2台移动 式12m3/min电动空压机,供开挖钻孑L、支护施工等使用,在闸 井口附近布置2台移动式20m3/min电动空压机,为闸井施工 供风。导流洞洞进口和出口各布置1台12m3/min电动空压机, 作业时,其他洞和竖井内的作业人员应撤出。 3.2事故检修闸门井开挖 闸门井竖井深度约为45m,根据竖井结构的几何尺寸,拟 设计采取“先导井,后扩井”的方法施工。开挖前要对井口进行 为其施工供风。 爆破后采用机械通风排烟,拟在2个进/出水口和导流洞 虽 进口和出口各布置1台通风机。通风计算根据平洞通风需要计 算,平洞采用压入式机械通风,竖井开挖自然通风。根据招标文 处理,根据基岩地质情况确定支护方式,做好安全防护之后进 件的通风标准是空气流动速度不小于15m/min,采用下式计 算。 V ̄=60× ×S (1) 式中:V 为保证最小风速所需风量(m3/min); ~为允许最 小风速,取0.25m/s;S. ̄为隧洞最大断面面积,进/出水口取 70mz和导流洞取15m 。 2.4洞内排水 洞内积水主要来源于地下渗水、作业面施工用水等。进/ 出水口洞内有10%的坡,但洞较短,工作面局部积水部位采用 污水泵排出洞外。在地下水活动较严重地段,采用排、堵、截、引 的综合治理措施,并采取措施判明地下水的活动状况,防止突 然暴渗。 施 工 3施工方法 技 术 3.1施工程序 研 究 进,出水口洞段及引水洞钻爆后,利用机械出渣。每一次 与 钻爆出渣施工按照以下程序:施工准备一测量放样一钻孔一装 应 药爆破一通风排烟一出渣一场地清理一下一循环作业。 用 首先进行洞脸处理,撬除松石和危岩,进行必要支护,而后 开挖隧洞。 引水洞平洞段开挖采取全断面掘进,采用手风钻钻孔,直 孔掏槽方式、周边光面爆破,爆破网络采用非电毫秒管微差延 时网络,导爆管起爆方式。起爆顺序为:掏槽孔一崩落孔一光爆 孔一底板孔。 . 装药前对炮孔进行吹洗,确保装药到位。自制工作台车配 合手风钻造孔,装药利用台车人工自下而上装填,并确保雷管 段位正确。 在装药爆破后,经过通风散烟,施工人员进入洞内,检查有 无哑炮并及时处理后,人工清除危险松动岩石。 采用3m 侧卸式装载机在洞内直接装车,15t自卸车通过 库盆施工道路运走,无用料运到弃渣场,可利用料运到主坝填 筑。 圆形断面洞底铺垫石渣便于通车,矩形及城门洞形断面底 板直接用于通车。洞底预留垫路的渣料在洞挖结束后,人工配 安 徽 建 筑 ■ 行竖井开挖。具体施工程序为:测量放样一施工整备一导井开 挖一导井扩挖一跟进支护一开挖结束,场地清理。 3.3导流洞洞挖施工 根据地理条件,导流洞洞挖采用全断面双向进尺的方式进 行施工。由于导流洞开挖断面较小,洞挖单循环进尺拟定为 2.0m。另外,出渣方式受断面尺寸影响无法通过车辆进行运输, 因此采用拔渣机进行出渣。 3.4断层、岩石破碎地段的开挖方法 隧洞开挖时遇断层及岩石破碎地段,采用短进尺、弱爆破、 支护紧跟进的方法施工。根据情况采用超前锚杆或钢拱架(钢 支撑)进行开挖施工,必要时通过小导管进行超前注浆固结围 岩,以提高边顶拱围岩的整体稳定性,然后再进行开挖。 3.5超前勘探施工 为确保开挖后洞室安全稳定,开挖遇不良地质段时,必须 谨慎施工。为查清未开挖岩体的地质情况,及时选定开挖后的 断面尺寸和支护措施等,必要时先进行勘探孑L施工。超前勘探 孔的位置、长度、数量等共同商定后组织施工,施工时详细勘察 围岩状况、记录钻进情况并钻取岩芯等,及时搜集整理超前勘 探资料并上报,最后按指示要求进行开挖施工。 依据围岩监测资料和超前勘探资料等,可随时分析洞室围 岩的稳定性,及时进行相应支护施工,对有可能发生塌方的危 险情况,及时采取紧急措施快速支护,尽最大可能避免塌方现 象发生。 4结论 本文以福建仙游抽水蓄能电站工程为例,对该工程上下水 库的地下洞室开挖施工过程进行了研究,分别从施工布置设 计、施工方法上对工程的施工进行探讨。本工程的施工进度快, 施工质量优,无安全事故发生。实践证明,本工程采取的施工方 法是可行的,总结的研究成果可为类似工程的施工提供一些参 考。 参考文献 …1 苏永华,方祖烈,高谦.大跨度地下硐室开挖的模拟分析[J】.矿业研 究与开发,1998(4). 【2】郭培华.复杂条件下的地下洞室深孔爆破开挖试验研究[J】.爆破, 2006(3). 【3】段安新,张有志.特大装载洞室施工工艺[J1.城市建设理论研究, 2012(19). 【4】何满潮,李春华,王树仁.大断面软岩洞室开挖非线性力学特性数 值模拟研究【J】.岩土工程学报,2002(4).