一、前言
水利樞紐地下廠房洞室群不論從布置的靈活性、減少施工干擾、縮短建設(shè)工期方面來看，還是從環(huán)境保護(hù)和運(yùn)行安全來看，都有其獨特的優(yōu)越性，尤其是在高山峽谷地區(qū)開發(fā)水利水電工程，地下廠房洞室群布置方案常常是首選方案。隨著大型地下廠房洞室群修建的日益增多，其施工技術(shù)越來越受到人們進(jìn)一步重視。
水利樞紐地下廠房洞室群一般是由引水系統(tǒng)、廠房系統(tǒng)、尾水系統(tǒng)、施工支洞等部分組成，工程量大，洞室上下重疊、縱橫交錯，洞套洞、室連室，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，洞室間隔巖墻薄，立體交叉部位多，主洞室為大跨、高邊墻結(jié)構(gòu)。不難看出，建造這樣的建筑物，施工技術(shù)是較為復(fù)雜的。
我公司承建的湖南省江埡水利樞紐地下廠房洞室群由大小33個洞室組成，施工過程中，對洞室群的開挖程序、開挖方法、支護(hù)加固、穩(wěn)定性觀測等工藝進(jìn)行研究、實踐，取得了寶貴經(jīng)驗，形成一套較為完整的施工技術(shù)。我們對之進(jìn)行了總結(jié)和提煉，形成本工法。
二、工法特點
施工工藝可操作性強(qiáng)，工效高，確保工期。
三、適用范圍
本工法適用于水利樞紐地下廠房洞室群施工及類似結(jié)構(gòu)的工程施工。
四、施工工藝要點
運(yùn)用系統(tǒng)理論和新奧法原理組織地下廠房洞室群施工。施工過程中，采用有效的調(diào)控技術(shù)，反饋調(diào)節(jié)，適時地控制巖體變形，改善巖體應(yīng)力狀態(tài)，確保地下廠房洞室群圍巖穩(wěn)定。
地下廠房洞室群施工工藝與一般地下工程的施工工藝類似，包括選取合理參數(shù)分層鉆眼爆破出碴、注意不良地質(zhì)的支護(hù)、加強(qiáng)現(xiàn)場量測等，不同的是洞室多，相互影響大，施工組織難度大。因此，本工法只敘述總的原則，具體的施工方法可以結(jié)合文末工程實例進(jìn)行了解。
(一)洞室群開挖
地下主副廠房、主變洞、調(diào)壓室等主洞室為大跨度、高邊墻結(jié)構(gòu)，工程量大，技術(shù)復(fù)雜，是控制總工期的關(guān)鍵項目。在確保施工安全和巖體穩(wěn)定的前提下，要盡可能利用洞室群的各條永久性支洞，合理設(shè)置施工支洞，由外向內(nèi)逐步開辟較多的工作面。合理安排施工順序是總體施工組織設(shè)計的主要組成部分，優(yōu)化施工順序是維護(hù)和控制圍巖穩(wěn)定，創(chuàng)造條件改善施工環(huán)境，減少施工干擾，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量和施工安全，提高施工綜合效益所必需的。合理安排施工順序，主要把握住三個原則，處理好四個關(guān)系。
1.三個原則
原則一 相鄰洞室的開挖步驟從時間和空間上錯開、盡量遠(yuǎn)離，以削弱開挖過程中對洞室圍巖穩(wěn)定的不良影響。
原則二 同一洞室各分層結(jié)合洞室的結(jié)構(gòu)特點、斷面大小、工程地質(zhì)、施工設(shè)備及其他條件，采取不同的開挖程序和方法。
原則三 若主洞室分布有斷層、層間錯動擠壓破碎帶、反傾向節(jié)理等不良地質(zhì)構(gòu)造時，在分析對圍巖穩(wěn)定不良影響的程度后，確定合理的局部加固和開挖方案。
2.四個關(guān)系
(1)非永久性支洞和主洞室的關(guān)系非永久性支洞也稱臨時施工支洞，是為了加快主洞室施工速度而修建的，由施工單位自行設(shè)計，主洞室竣工后，將其封墻。臨時支洞設(shè)計要充分考慮優(yōu)化主洞室施工條件，為開挖、運(yùn)輸、通風(fēng)、供電、排煙、供水、排水提供有利條件。
(2)永久性支洞和主洞室的關(guān)系要優(yōu)先施工與主洞室關(guān)系最密切的永久性支洞，盡早為主洞室施工開辟工作面和風(fēng)、水、電、排煙與運(yùn)輸通道。
(3)主洞室之間的關(guān)系相鄰主洞室施工時，要協(xié)調(diào)統(tǒng)一，根據(jù)情況穿插進(jìn)行，它們是相互制約又相互促進(jìn)的關(guān)系。
(4)洞室開挖、量測、支護(hù)三者之間的關(guān)系以開挖為主，及時跟蹤監(jiān)測圍巖變形情況，根據(jù)量測分析結(jié)果，修改并確定支護(hù)參數(shù)，適時支護(hù)，保證圍巖穩(wěn)定。
(二)工程地質(zhì)體支護(hù)加固
洞室群開挖后，其自穩(wěn)能力是有時限的，要從根本上解決洞室群工程地質(zhì)體的永久穩(wěn)定，就必須人為進(jìn)行系統(tǒng)的支護(hù)加固。
1.柔性支護(hù)
柔性支護(hù)是新奧法是最基本的思想。控制圍巖變形和穩(wěn)定的系統(tǒng)支護(hù)，時機(jī)選擇在圍巖即將由松馳變形變?yōu)樗蓜幼冃沃H，以最省的支護(hù)抗力，確保圍巖的穩(wěn)定。開挖過程中，對出露的斷層，層間錯動擠壓破碎帶及其他不良地質(zhì)現(xiàn)象，立即采用隨機(jī)錨桿錨固，并掛網(wǎng)噴混凝土封閉，確保施工安全。
(1) 錨桿支護(hù)
地下廠房洞室群支護(hù)錨桿長3-10m。錨桿注漿分為雙管注漿和單管注漿兩種方式，雙管注漿是先安裝錨桿和排氣管，然后注漿，注漿后將排氣管抽出，因此其錨孔直徑應(yīng)比錨桿直徑大25m以上。單管注漿是先注漿后插錨桿，故錨孔直徑應(yīng)比錨桿直徑大15mm以上。
(2)網(wǎng)噴支護(hù)
鋼筋網(wǎng)與錨桿焊接在一起，確保噴混凝土過程不移位，噴層與巖面不脫空。噴混凝土前，將巖面的破碎巖塊清除并用高壓水沖洗，使薄壁柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖緊密貼合，共同作用。噴混凝土過程中，噴頭與受噴面盡量保持垂直，距離控制在0.8～1.5m，噴嘴沿螺旋形軌跡運(yùn)動，螺旋直徑30cm左右，自下而上施工。一次噴射厚度邊墻10cm、拱部7cm左右，當(dāng)噴混凝土設(shè)計厚度大于一次噴射厚度時，要分層進(jìn)行，兩次噴射的最小時間間隔，在常溫(15～20℃)條件下，摻速凝劑時為15～20min，不摻速凝劑時為2～4h。時間間隔超過2h的，復(fù)噴前須噴水濕潤上次施噴的混凝土面。施噴時，必須嚴(yán)格控制水灰比，以噴混凝土表面產(chǎn)生光澤，不出現(xiàn)流淌或干斑為原則。噴混凝土完成后，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7天。
2.超前加固
淺埋軟弱破碎圍巖、地下水活動強(qiáng)烈的地段，自穩(wěn)時間短，甚至不能自穩(wěn)，開挖前，采用超前預(yù)注漿固結(jié)的方案加固，必要時采用管棚法施工，使圍巖的自穩(wěn)能力得到加強(qiáng)，以減少施工過程中出現(xiàn)較大坍塌的可能性。
地下廠房洞室群絕大多數(shù)洞室是相互貫通的，交叉部位應(yīng)力集中且復(fù)雜，開挖后極易出現(xiàn)坍塌，為此，在洞口開挖前，可采用長錨桿鎖口預(yù)加固方案，來確保洞室開口部位不出現(xiàn)坍塌，洞口成型規(guī)則。
3.深層加固
主副廠房、主變洞、調(diào)壓室等大跨度、高邊墻主洞室，開挖后巖體變形的影響深度大，特別是一些被斷層、層間錯動擠壓破碎帶等切割的大塊巖體，有滑動或錯動趨勢的巖體，以及高應(yīng)力集中區(qū)的巖體，開挖后因應(yīng)力集中發(fā)生擠壓破壞，甚至巖爆，錨桿加固已無法滿足穩(wěn)定的需要，則應(yīng)采用1000-2000kN預(yù)應(yīng)力錨索加固，其加固深度可達(dá)到30m，從根本上保證巖體的穩(wěn)定。
4.剛?cè)峤Y(jié)合加固
主副廠房和主變洞之間的巖墻，有母線洞、尾水管等多條平行洞室穿過，相鄰洞室的巖墻很薄，挖空率在40％以上，再加上超挖、爆破震動、巖體的多次應(yīng)力重分布，松動變形的范圍較大，故在開挖過程中，要及時進(jìn)行柔性支護(hù)，開挖完成后再及時進(jìn)行模注鋼筋混凝土襯砌，從而限制巖體的有害變形。
為了改善薄巖墻受力狀態(tài)，剛性襯砌完成后，對洞室的巖墻部位進(jìn)行壓力固結(jié)灌漿，使已發(fā)生松動的不承載巖體重新起作用，提高圍巖的穩(wěn)定性。
