水布垭大型地下厂房施工顺序和锚固参数优化分析

介绍了采用水泥锚固剂的试验和施工过程中所采取的措施。使其在实际工程使用中得到很好的效果。

水布垭水电站地下厂房系统洞室众多,且地质条件较差,因而洞室群的开挖施工困难,结合工程地质条件,重点介绍了水布垭地下厂房系统施工通道布置与开挖分层、主厂房软岩置换施工、吊车梁与置换体附近主厂房开挖施工措施,总结了开挖支护的主要施工经验,分析了应改进的主要方面,对类似工程施工组织设计有一定启发。

目前国内外水电站采用地下式厂房越来越多,在复杂的地质条件下布置地下厂房在所难免。由于厂房的布置规模趋向扩大,如何处理局部软岩使厂房洞室稳定安全至关重要。软岩置换是解决这一问题的重要手段,水布垭地下厂房经多次模型试验,设计决定采取对高程199～223m段主厂房软岩进行置换,这在水电站地下厂房中属首例。该文对实际施工中存在的软岩置换问题进行分析与总结,为类似工程设计及施工提供工程实例。

水布垭电站地下厂房是目前国内地质条件最复杂且最差的地下厂房,岩性以灰岩为主,岩体强度低,完整性差。在主厂房开挖施工前必须对厂房周边岩石进行混凝土置换,以确保围岩不产生较大的变形,保证厂房大面积爆破开挖安全。主厂房置换洞采用小药量、弱爆破及周边孔爆破的形式进行开挖,并适时进行喷锚支护,地质条件较差的地段及时安装随机锚杆、系统锚杆和喷钢纤维混凝土联合支护。主厂房置换洞混凝土衬砌分三层进行。置换体预埋件较金,其位置和倾角必须埋设准确;置换体混凝土层大体积混凝土,其入仓强度应不小于32m3/h,混凝土拌制和运输能力应与之相适应。

水电站地下厂房洞室顶拱的形成与锚固——在水电站地下洞室顶锚固设计中，认识岩石顶拱的形成与结构特征，又了解锚固的增强效果十分重要。应用古典楔块拱理论分析了地下洞室顶拱形成和拱的作用，根据极限平衡分析对顶拱锚杆加固进行了评价，并以小浪底工程地下...

在水电站地下洞室顶锚固设计中,认识岩石顶拱的形成与结构特征,又了解锚固的增强效果十分重要。应用古典楔块拱理论分析了地下洞室顶拱形成和拱的作用,根据极限平衡分析对顶拱锚杆加固进行了评价,并以小浪底工程地下厂房洞顶为例进行了分析,结合数值模型,针对锚杆和锚索对顶拱加固的不同效果进行了比较论证。结果表明:地下厂房洞顶自然拱结构在开挖后基本形成;系统灌浆锚杆加固是必要的;整个洞顶安装系统张拉锚索应谨慎,因其对顶拱稳定作用不大,且可能有负面影响。在水电站地下洞室顶锚固设计中,认识岩石顶拱的形成与结构特征,又了解锚固的增强效果十分重要。应用古典楔块拱理论分析了地下洞室顶拱形成和拱的作用,根据极限平衡分析对顶拱锚杆加固进行了评价,并以小浪底工程地下厂房洞顶为例进行了分析,结合数值模型,针对锚杆和锚索对顶拱加固的不同效果进行了比较论证。结果表明:地下厂房洞顶自然拱结构在开挖后基本形成;系统灌浆锚杆加固是必要的;整个洞顶安装系统张拉锚索应谨慎,因其对顶拱稳定作用不大,且可能有负面影响。

采用三维非线性有限元方法对水布垭电站地下厂房开挖施工过程进行数值模拟分析,数值仿真分桥采用marc软件。主要包括以下内容:开挖的数值模拟,非线性求解,有限元计算,计算成果的位移分析,应力分析和屈服区分析等。研究整个开挖过程中围岩及洞面的变形状态,应力状态,屈服区分布以及洞室群的整体稳定性,为施工提供依据。

彭水水电站建于地质条件复杂的岩溶地区,主厂房洞室规模巨大,围岩为顺岩层走向的陡倾角层状页岩体。针对薄层、陡倾角、软弱页岩自稳时间短、变形破坏机制不易被掌控等特点,在施工控制上应重点考虑降低出露围岩的应力松弛、卸荷变形,及早施加支护锚固力,解决顺岩层布置大型地下洞室高边墙的围岩稳定等问题。为此,全面采用中空注浆预应力锚杆新技术,及时加固浅层围岩;以钢垫板锚墩替代混凝土锚墩,简化了施工工艺、保证了工程质量、加快了施工进度,使围岩及时得到深层锚固力,降低了围岩卸荷变形的可能。

采用正交设计、三维数值模拟、遗传算法与支持向量机,建立了清江水布垭电站地下厂房的智能反分析流程。按照上述流程,利用前6层开挖的现场监测信息对有关岩层的力学参数进行反分析,根据反分析的参数对后续的机窝施工进行数值模拟计算和方案优化。推荐的机窝施工方案采用槽挖方式,同时应用锚桩、软岩置换、锚喷支护等措施,兼顾了高边墙和机窝岩台的稳定性。优化结果对厂房施工具有重要的指导作用。

水布垭水利枢纽是国家“十五”重点建设项目,装机容量1840mw,其右岸地下电站是一个以引水洞、地下厂房、尾水洞为主体的庞大而复杂的地下洞室群,地下厂房尺寸为168.50m×23.00m×65.47m(长×宽×高)。通过多种数值模拟方法计算,对控制地下厂房边墙变形和围岩稳定的上部及下部软岩的处理方案和处理时机进行了系统研究,确定上部及下部软岩分别采用“混凝土置换超前软岩封闭支撑体”和“保留软岩支撑隔墩并进行综合加固”的处理方案。监测资料表明,地下厂房围岩是稳定的,软岩处理方案是合适的、成功的。

由于地形条件的限制,国内外已有不少水电站采用地下式厂房。当地质条件较差时,如何处理局部软岩,保证厂房洞室稳定至关重要,软岩置换是处理局部软岩的方法之一。水布垭水电站地下厂房周边吊车梁附近的软岩就是采用置换方法处理的。从置换方案的确定、围岩稳定性分析、置换体施工、监测等方面对水布垭地下厂房软岩置换处理进行了简要介绍

水布垭水电站地下厂房软岩处理措施研究——水布垭水利枢纽是国家“十五”重点建设项目，装机容量184omw，其右岸地下电站是一个以引水洞、地下厂房、尾水洞为主体的庞大而复杂的地下洞室群，地下厂房尺寸为168．50m×23．00m×65．47m(长×宽×高)。通过多...

大型地下厂房洞室群施工开挖顺序及围岩稳定分析

336 水能经济 大型地下厂房施工程序及开挖施工分析 林平 【摘要】随着我国经济进步和工业发展的需要，大型地下厂房得到广泛应用，一方面为工业发展提供坚实的后备力量；另 一方面，地下厂房的投入与使用经济环保，可以使国土资源得到有效地利用。但因地势形式险峻复杂，地下厂房的建设又要与 多洞室进行立体交叉，对大型地下厂房的施工提出了高难度的挑战。本文从大型地下厂房的施工现状入手，分别介绍大型地下 厂房的施工程序及开挖施工分析，以期为相关的研究提供有效的借鉴和帮助。 【关键词】大型地下厂房；施工程序；开发施工 浙江华东工程咨询有限公司浙江杭州311122 引言 在现代化工业发展中，地下厂房的建设成为了工业生产基础设 备中的一部分，随着投入和使用的增加，使如何建设经济稳固的地下 厂房成为有待解决的新问题。尽管科学技术的发展，为地下厂房的建 设提供了一定的技术支持，但因地下厂房建设中地

水布垭地下厂房岩石力学问题主要表现为复杂的岩体结构及软岩对洞室围岩的控制作用。针对水布垭地下厂房岩石力学问题开展了系统的岩石力学研究,包括地应力分布特征、岩石力学特性、工程岩体分级、岩体稳定与支护数值模拟、洞室围岩变形破坏特征、超载安全度以及洞室围岩开挖与支护措施等。结果表明:水布垭地下厂房洞室开挖在技术上是可行的;所采用的软岩处理、洞室围岩喷锚支护以及尾水管槽间留隔墩并加锚桩的综合处理措施是合理的,作用效果明显。并综述了主要相关内容的研究成果。

马马崖水电站地下厂房为大规模洞室群施工，且由于该电站所处地质条件较为特殊，即施工区域内为缓倾角岩层；同时，大跨度的厂房顶拱和岩壁吊车梁的设计型式，本是所有该类型设计的水电站地下厂房共同的施工难点和重点，故该电站地下厂房大规模地下洞室群众开挖相较其他水电站难度陡增，需要采取有针对性的施工技术方案和措施。通过参建各方对施工方案的精心设计和施工的科学组织，马马崖水电站地下厂房安全、保质、保量完成了开挖施工，对类似工程施工具有一定的借鉴意义。

应用作者近年来在岩体动态施工力学方面的研究成果，从岩体稳定角度出发，考虑现场施工的约束条件，采用将人工智能语言与有限元程结合起来的智能化系统，对小浪底水利工程地下厂房洞室群施工顺序做了优化分析，克服了以前动态规划每级计算中只考虑开挖１个分块的缺陷，在众多可能方案中，得到６种优化方案。经比较，每种方案都比原方案围岩稳定性有较大提高，对实验工作具有参考价值。

应用作者近年来在岩体动态施工力学方面的研究成果，从岩体稳定角度出发，考虑现场施工的约束条件，采用将人工智能语言与有限元程结合起来的智能化系统，对小浪底水利工程地下厂房洞室群施工顺序做了优化分析，克服了以前动态规划每级计算中只考虑开挖１个分块的缺陷，在众多可能方案中，得到６种优化方案。经比较，每种方案都比原方案围岩稳定性有较大提高，对实验工作具有参考价值。

大型地下厂房特点在于跨度大、边缘高、交叉洞窟多等，同时在施工过程中层次及工序繁多、技术要求高，而大型地

江垭水利枢纽进行厂房由若干洞室组成，建筑物围岩以溶孔为主、中有断层溶蚀带。地下水位主于建筑物底板高程。为解决地下厂方的渗漏问题，通过对地下水电站洞室群围岩的透水性分析，并结合地下水补给源的调查研究。提出防渗堵漏措施，即阻断地表水下渗；利用帷幕灌浆防止高水头地下水威胁地下洞室群；截断地下水的来源及补充。

针对水布坯水利枢纽工程地下式电站厂房，以岩块的力学性质试验为基础，对围岩体的基本力学属性进行了系统研究，对重要的变形及强度试验成果进行了对比试验，并就某些测试技术提出了有益的建议。

第26卷第10期岩石力学与工程学报vol.26no.10 2007年10月chinesejournalofrockmechanicsandengineeringoct.，2007 收稿日期：2007–04–28；修回日期：2007–07–12 基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002cb412705)；国家自然科学基金重点项目(50639100)；国家自然科学基金面上项目(50579042) 作者简介：王俤剀(1983–)，男，2005年毕业于四川大学水利水电学院水利水电工程专业，现为硕士研究生，主要从事岩石工程监测与反馈分析方面 的研究工作。e-mail：wangdikai2006@sina.com 地下厂房岩锚梁裂缝成因分析 俤王剀，彭琦，汤荣，邓建辉，曲宏略 (四川大学水利水电学院水力学与山区河流