大型地下厂房施工程序及开挖方法研究范玉磊

大型地下厂房施工程序及开挖方法研究范玉磊

范玉磊

中国水利水电第十二工程局有限公司浙江省杭州市310004

摘要：随着经济和科技的不断进步，地下厂房成了水利水电建设中较为常见的工程之一，对水利水电工程的实施起到了深远的影响。对地下空间的利用，一方面减少了有效的占地面积，另一方面也对地下工程建设提出了更高的要求。本文就针对大型地下厂房施工程序及开挖方法进行深入的研究探讨，以便得出一些有效的结论。

关键词：地下厂房；水利水电建设；开挖方法；洞室

一、大型地下厂房施工的主要特点

相对于普通工程来说，地下厂房施工工程系统庞大，并且由于地下厂房边墙高、洞室立体交叉、内部构造复杂，在施工过程中更具复杂性。

地下厂房断面巨大，开挖难度大，地质条件复杂，洞室稳定性差，并且在施工过程中常受到地下水的影响。

地下厂房工程量巨大，因此还常常存在工期紧，施工强度高的问题。

二、地下厂房工程施工中的难点

（一）地下厂房各大洞室之间的岩壁薄，在开挖的过程中，各大洞室之间很容易产生变形现象，洞室的稳定性受到威胁。

（二）由于不能保证施工地段的地质良好，因此在进行开挖的过程中，会涉及到许多影响因素，许多特殊部位的施工难度增大。

（三）大型地下厂房的洞室施工通常采用爆破开挖的方式，爆破会随之引发大规模的震动，极易产生安全稳定问题。

（四）地下厂房工程中涉及到的混凝土结构类型较多，对混凝土的施工提出了更高的要求。

（五）在对大型洞室进行施工的过程中，爆破开挖是其中较为重要的一项，针对施工环境的不同，选择合理的爆破开挖方式，是大型地下厂房施工中的难点。

三、大型地下厂房的施工程序研究

（一）确立地下洞室的开挖方案

在大型地下厂房正式施工之前，首先应当确立地下洞室的开挖方案。充分考虑影响地下洞室开挖的各类因素，结合工程实施地点实际的情况，例如地质情况、技术水平、硬件设备、人员水平等，来确立合适的开挖方案。必要时可以提出多种方案，在通道、通风、工期、成本等方面，进行多方考虑后，选择最为合适的方案，在满足工期要求的同时，尽可能的降低成本。

（二）确立地下厂房分层方案

地下厂房施工通常难度较大、工序繁多、较为复杂，因此，在大型地下厂房施工过程中，地下厂房的开挖程序及开挖方法具有十分重大的影响。确立地下厂房的分层方案，对于大型地下厂房的构建进行细化分层是其中不可忽视的一个重要部分。

由于不同的地下厂房，所处的外在条件各不相同，因此在进行分层方案的确立时，应当考虑以下几点因素:

（1）厂房的结构。水利水电站的地下厂房通常具有较为复杂的结构，由于需求不同，不同部分的施工所采取的形式也各不相同。因此，应当对厂房结构进行深入的了解，以保障施工的顺利进行。

（2）硬件设备条件。由于地下厂房施工工程量极大，仅靠工人进行施工是不可能的事。因此，现代化的机械设备就成了地下厂房施工过程中的重要工具。在施工过程中，应当充分考虑到机械设备的使用性能，保证各类硬件设备可以较好的配合，充分发挥其使用作用，大大提高工程质量。

（3）工作人员的素质。每一项工程的背后，都需要无数工作人员的辛苦付出。工作人员的素质一定程度上决定了工程的质量。在进行厂房分层方案的确立时，应当充分考虑到人员的素质水平，以便发挥每个人在工程实施中的最大效用。

（4）施工通道条件。在地下厂房进行开挖的过程中，应当合理利用不同位置的施工通道，让永久通道和为了施工搭建的临时通道都可以发挥最大的作用。

（5）不同洞室的施工需要。地下厂房中互相贯通的洞室较多，且洞室结构复杂，各个洞室之间具有较为紧密的联系。在施工过程中，应当考虑到不同洞室的施工需要。

在确立地下厂房的分层方案时，首先应当确立上部顶拱开挖高度，保证顶拱层下方与排风洞处在同一水平线上，且下部应当留有适当的厚度。除此之外，还要考虑到凿岩台车的控制范围。在进行混凝土浇筑时，充分考虑厂房结构因素。

其次，在进行地下厂房中间部分的开挖时，应当充分利用交通洞作为主要施工通道，并且交通洞的底板高度应当同副厂房底板的高度基本一致。

最后，在进行下部的施工时，应当重点考虑与地下厂房相互连接的引水隧道和尾水支洞。

（三）顶拱层的开挖方法

前面提到，由于内在原因以及施工的外在影响，会对洞室产生许多影响，对洞室的稳定性产生威胁，严重时甚至可能发生塌方事故。地下厂房的顶拱层在开挖后，拱座和拱冠位置都可能存在松散岩石圈。因此在进行施工时，应当采取措施进行稳定处理。如果对顶拱层两侧进行了扩挖，应当及时对拱角进行支互加固，最大程度上保证顶拱的稳定性。开挖过程中保留顶拱转角部位的岩石层，在扩挖时再进行爆破，一定程度上可以减小导洞的受力状况，保证拱顶的稳定。

（四）岩锚梁层中部开挖方法

对于岩锚梁层中部开挖来说，通常采用预留保护层的开挖方法。这种方法可以有效减轻下层开挖施工中对岩锚梁爆破振动产生的影响，还在一定程度上保证了中部梯段拉槽爆破的规模，防止裂缝的产生。

在对岩锚梁中部进行开挖时，为了防止事故产生，可以先进行爆破试验工作。根据爆破试验得出的结果，对爆破所需药量进行估算。对岩锚梁中部开挖时，可以采用先开槽，再从两边向中间扩挖的方式。

（五）岩锚梁层岩台开挖

通常岩锚梁层岩台开挖分为保护层和岩台三角岩体两个部分。在开挖时，对于岩锚梁保护层的开挖建议采用手风钻进行分层爆破开挖，这种方式一方面可以保证岩台下直墙的开挖轮廓，另一方面引起爆破振动较小，对岩石松动圈的损害较小。对于岩台三角岩体进行开挖时，建议采用分部开挖的方式。

（六）施工通道布置

在大型地下厂房施工过程中，对施工通道的合理布置，不仅可以最大程度上加快施工进度，还可以在一定程度上节约施工成本。

在对于地下厂房进行施工通道布置时，通常进行上下两部分的立面分层，其中上部施工通道通常会利用辅助洞室等作为施工通道，其支洞通常集中在关键线路部分；下部施工通道各个支洞之间交互贯通，以便确保个部分施工的需要。施工通道的具体布设应当在充分考虑工期要求的情况下进行，施工支洞应当满足引水系统、尾水系统、厂房系统的相对独立性，对于辅助施工通道的建设应当为接下来的混凝土浇筑留有空间。有时为了节约资源，通常会把能够利用的永久洞室作为施工通道。施工支洞应当尽量连接所有洞室，各个支洞应当与关键部位施工程序安排相协调，保证每个洞室之间的稳定。在进行辅助通道施工时，应当遵循就近原则，尽量减少由于施工通道建设产生的资源浪费。对于尾水闸门室等高度较高的洞室，应当依据不同的施工方法来确定辅助施工通道的设置。除此之外，还应当充分考虑运输车辆对施工通道坡度的要求，还要考虑施工安全，开挖爆破等方面带来的影响，以便保证工程的顺利实施。

四、总结与思考

在我国水利水电工程中，大型地下厂房建筑得到了越来越广泛的应用。但由于地下厂房交互洞室多、建筑难度大、边墙普遍较高等特点，施工复杂性较大。在整个施工过程中，应当多方面进行考量，制定严格的计划方案，对于施工过程中出现的问题，应当依照工程实际情况，寻求有效的解决方法，以保障大型地下厂房施工的顺利进行。

参考文献

[1]中国水利水电第十四工程局，水布垭水电站引水及电站厂房建筑与部分金属结构设备安装工程施工投标文件，2002.

[2]中国水利水电第十四工程局，安徽琅琊山抽水蓄电站水道系统和地下厂房系统土建工程投标文件，2002.

[3]中国水利水电第十四工程局，乌江渡水电站扩机工程引水发电系统土建工程投标文件，2001.

[4]四川瀑布沟水电站厂房七局十四联营体，瀑布沟水电站地下厂房系统土建工程投标文件，2003.