水电站引水发电系统地下硐室群施工期安全监测

水电站引水发电系统地下硐室群施工期安全监测

杨旭辉

杨旭辉

浙江华东工程安全技术有限公司浙江省杭州市310014

摘要：现阶段的国家建设过程中，针对基础设施建设的重视程度非常高，尤其是在水电站引水发电系统地下硐室群方面，必须加强施工期的安全监测工作，这是必要性的工作内容，即便是出现了很小的问题，都容易对水电站引水发电系统地下硐室群的整体安全水平提升造成严重的负面影响。与此同时，监测手段必须保持足够的多元化，确保在工作的部署和执行过程中，能够创造出较高的价值。本文根据作者多年工作经验呢，对水电站引水发电系统地下硐室群施工期安全监测这一课题，谈了一些作者桩基的观点和看法，供大家参考和借鉴。

关键词：水电站；引水发电系统；地下硐室群；施工期；安全监测

1、引言

水利枢纽地下厂房洞室群不论从布置的灵活性、减少施工干扰、缩短建设工期方面来看，还是从环境保护和运行安全来看，都有其独特的优越性，尤其是在高山峡谷地区开发水利水电工程，地下厂房洞室群布置方案常常是首选方案。随着大型地下厂房洞室群修建的日益增多，其施工技术越来越受到人们进一步重视。水利枢纽地下厂房洞室群一般是由引水系统、厂房系统、尾水系统、施工支洞等部分组成，工程量大，洞室上下重叠、纵横交错，洞套洞、室连室，结构复杂，洞室间隔岩墙薄，立体交叉部位多，主洞室为大跨、高边墙结构。不难看出，建造这样的建筑物，施工技术是较为复杂的。地下硐室群施工期间，一定要格外注意，极小的事情都有可能影响到现场的施工安全，因此，必须要做好地下硐室群施工期的安全监测工作。

2、地下洞室开挖过程中的安全危害防治

2.1施工人员安全教育，提高安全意识

对一个工程在开工前需对参建各方进行必要的安全教育，特别是承包商的施工人员及民工的安全培训，在施工过程中加强宣传教育、强化意识、树立安全第一的观念；对特殊工种如电工、焊工、爆破作业人员、起吊设备操作人员等必须执证上岗。

2.2建立建全安全监督检查机制

在工程建设管理过程中，建立包括监理、业主、承包商、设计在内的“四位一体”的安全管理体系，建立安全管理规章制度，明确各方的安全职责；业主、监理要严格审查施工方案，每项施工方案都必须有切实可行的安全措施和预防措施，在施工过程中要检查和落实。对工地现场实行定期与不定期的周、月、季各级安全大检查，在检查中发现的安全隐患要督促相关责任单位及时整改或停工整改，绝不姑息。对安全工作做得好的单位要进行奖励，对安全工作做得差的单位一方面督促其定期整改，另一方面要和其上级沟通，及时扭转其安全工作状况。执行过程中必须做到奖罚分明，以提高安全执行力度和自觉性。

2.3采取合理的技术措施

加强地质预报、及时支护、控制施工质量、采用新工艺是保证洞室安全的重要措施。对预报中可能出现的不良地质段提前作好材料及设备的准备工作，开挖后要及时进行支护，针对不同的地质情况调整开挖和支护方式。

3、地下硐室群施工期安全措施

3.1无轨运输的排烟通风措施

由于无轨运输方便快捷而被广泛采用在较大洞室的开挖中。施工过程中产生烟尘有爆破和无轨运输设备排烟，爆破产生的烟尘相对易排，而无轨运输设备排烟对安全生产的危害要大的多。特别是隧洞开挖作业面距进洞口（或通风口）距离较远时，若采取常用的单一压入式通风就难以解决洞内的排烟通风问题。这时要首先考虑洞群系统通风排烟，其次是采取压入新鲜空气和抽出洞内污浊的空气。在鲁布革水电站地下工程的施工实践证明，这种“送排”结合的措施是一个非常有效的通风排烟方法。

3.2针对不良地质段的坍塌措施

诸如岩层产状不利、围岩风化严重、承载力低等不良的地质因素是引起坍塌的主要原因。如在褶皱地区，经常出现断层、破碎带、节理裂隙带等，而断层破碎带一般又是地下水和地表水渗透活动场所，塌方的可能性就愈大。在施工过程中，根据现场的实际地质情况，如何采取有效合理的措施预防塌方就成了洞室开挖的关键。根据前人积累的施工经验，预防塌方的通常方法如下：

（1）勤观测。在施工过程中，要随时观察和量测现场工程地质及水文情况，研究变化规律，据此制定相应的施工对策。在地质构造复杂地段，有条件的可埋设观测仪器，随时量测围岩变形，及时预报围岩变形情况，并根据围岩变形情况制定相应的支护措施。

（2）短进尺开挖。在不良地质地段开挖洞室，应严格控制开挖进尺，采用控制爆破，以保持围岩不受过分扰动，在施工时应严格遵循“短进尺、弱爆破、少挠动、勤支护”的原则，使整个掘进过程不致因爆破振动而出现塌方。

（3）强支护。强支护是预防塌方的主要措施，一般来说，塌方不是在开挖之后立即发生的，而是经过一定时间，经过多次爆破震动，使围岩失去平衡才形成的。

（4）最佳支护时机的选择。新奥法的理论认为，不允许围岩变形是不现实的，也是没有必要的，合理的做法是：既允许围岩产生一定的变形，但又要对它加以限制，不让它发展到有害的程度。因此，选择一个有利的支护时机是非常重要的，而支护时机的选择目前还无法通过理论计算去解决，主要还依赖于施工现场所具备的量测手段，多数情况下根据现场施工经验进行掌握。

3.3针对岩爆段的措施

岩爆是地下洞室内处在高地应力条件下的围岩在开挖过程中，因开挖卸荷引起周边围岩产生应力分异作用，造成岩石内部破裂和弹性应变能突然释放引起的爆裂松脱、剥离、弹射乃至抛掷性破坏现象。岩爆问题是地下洞室开挖中较难解决的一个问题，早已在国内外受到了重视，工程界也对岩爆机制、发生条件、岩爆分级、岩爆预测等方面的问题做了大量的研究。综合各项研究成果，预防岩爆主要有以下几点经验：

（1）在岩壁面上喷洒冷水，以便岩石应力的释放和调整。这种方法在渔子溪一级水电站引水隧洞工程中使用过。

（2）钻孔水力破裂法，即钻孔高压注水法，通过钻孔向地应力聚集的岩体注水，使地层湿润塑化卸载，注水孔的压力、注水量， 应足以使岩层塑化消压为宜。

（3）钻孔卸压法，方法是在聚集巨大应力的岩层中钻入大约95mm～105mm直径的钻孔，采用遥控大功率钻进机进行施工，其孔深、孔径、孔距视具体条件而定。

4、地下硐室群施工期安全监测

水电工程在建设过程中要贯彻安全第一的指导方针。近年来在水电工程建设中发生了多起安全事故，其中地下洞室的施工安全事故占了相当比例，重视和减少地下工程的施工安全事故刻不容缓。现场量测是新奥法施工重要环节，它能帮助我们掌握围岩变形发展情况，选择合理的支护时机，判断支护的实际效果，检验支护的工作状况，积累资料为修正支护设计提供依据，同时也是判断地下厂房洞室群是否处于稳定状态的最直观、最主要、最有效的手段。

4.1施工监测的方法

对地下主要大洞室分断面埋设监测仪器进行系统监测，对断层、层间错动挤压破碎带及其他不良地质段进行局部监测。

4.2施工监测的主要项目

岩体和支护结构中的应力变化，岩体和支护结构的位移变形。观测应力变化用铺杆应力计，观测位移变形用多点位移计，观测收敛变形用收敛计，观测预应力锚索施工后的运行情况用测力计。

4.3监测数据的整理、分析、反馈

观测资料的整理分析是一项极为重要的工作，由专业人员负责。分析的成果要及时反馈给设计、监理和施工单位，作为地下厂房洞室群施工的重要依据之一，不断优化工程设计，确保地下洞室群施工安全。

5、结束语

水电站引水发电系统地下硐室群施工期的安全监测工作，关系到地下硐室群的整体安全水平提升，因此，必须要高度重视。

参考文献：

[1]瀑布沟水电站地下厂房施工期安全监测成果及特征分析[J].令狐克海，彭琦，李小余.水力发电.2010（06）