地下厂房大规模空腔安全支护施工技术

地下厂房大规模空腔安全支护施工技术

杨冬冬

中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁 沈阳 110000

摘 要：清原电站地下厂房洞室自上而下共分7层开挖，开挖过程中在厂房下游侧墙发现地质缺陷（空腔），为进一步复核地下厂房地质缺陷（空腔）的展布特征和内在结构面、空腔之间有无裂隙连通通道、空腔内表面特性等，为此在厂房下游侧墙开挖一条地质探洞。根据探洞开挖后地质情况的揭露，制定针对大规模空腔处理措施。

关键词：地下厂房；地质缺陷（空腔）；空腔填充；锚筋束、锚索；固结灌浆

1概述

辽宁清原抽水蓄能电站地下厂房空腔呈树枝状或豆荚状发育，之间存在裂隙、细小岩脉或宽缝连通。为达到较好的处理效果，根据空腔距边墙的距离和空腔宽度，结合孔内电视揭露位置及电视录像展示空腔的实际形态，模拟空腔呈扁平状与厂房轴线近平行分布，空腔19异常点之间以宽度近似的通道连通或在岩体内呈羽状近平行分布。

2编制依据

（1）《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144-2015）；

（2）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T 5148-2012）；

（3）《通用硅酸盐水泥》国家标准第3号修改单（GB 175-2007/XG3-2018）；

（4）《水电工程钻孔压水试验规程》（NB/T 35113-2018）；

（6）《水工自密实混凝土技术规程》（DL/T 5720-2015）；

（7）《水电水利地下工程施工测量规范》（DL/T 5742-2016）；

（8）《水电水利工程锚喷支护施工规范》（DL/T 5181-2017）。

3施工程序

地质探洞支护施工→地质探洞封堵及灌浆施工→下游侧墙空腔填充→锚筋束、锚索施工→固结灌浆→补打随机排水孔。

4空腔处理施工

4.1 地质探洞支护施工

地质探洞断面尺寸为3.2m×4m。平洞与3#排水廊道对穿共计19.7m，坡度3.4%。开挖完成后对地质探洞进行支护施工。地质探洞钻孔采用YT-28手风钻，钻孔孔径42mm，地质探洞顶拱及底板采用C25砂浆锚杆，长2.5m，间排距2.0×2.0m，入岩1.5m，梅花型布置进行支护施工。顶拱及边墙两侧布设C16钢筋，单根长9.03m，间距20cm，底板布设C16钢筋，单根长2.9m，间距20cm。

4.2地质探洞封堵施工

地质探洞封堵混凝土采用C30W6F50，封堵时从厂房侧向排水廊道侧进行封堵（由低到高）。仓面作业时搭设工作跳板，人工插入式振捣棒振捣密实，边、顶拱对称下料，两侧均匀上升，以防模板偏移，顶拱混凝土采用退管法进行浇筑，利用泵送压力将顶拱尽量填满，人工通道处预埋注浆管，通道封闭后进行填充。

4.3下游侧墙空腔填充

1）优先充填边墙下部及边墙远端的空腔，即充填顺序为：P2→P3→地质探洞底部及顶部空腔。

2）对已施工的指定锚杆钻孔进行扩孔、钻孔，作为自密实混凝土充填通道。

3）对于P3部位，利用后续固结灌浆孔作为通气孔，规格为Ф50mm、L=9m。对于P2部位，因已施工的锚杆钻孔均位于空腔中下部，故在258.80m高程处增设通气孔，规格为Ф50mm、L=9m。

4）为避免泵送混凝土充填空腔时产生“气爆”和岩壁抬动，应在充填前检查、确认排气孔的可靠性。在泵送混凝土过程中，采用千分尺对围岩抬动进行监测，允许变形值△≤0.2mm，若围岩抬动出现异常或泵压突然升高，应立即停止泵送，查清原因、进行处理后再恢复施工。

4.4锚筋束施工

4.4.1锚筋束施工

锚筋束采用3C28，钻孔孔径φ90mm，L=12m，间距1.5m，方向垂直于开挖面。锚筋束须配方形垫板，垫板尺寸为400×400×30mm。

1）锚筋束及垫板在施工现场进行加工。

2）安放锚筋时，应防止杆体扭曲，压弯，为使锚筋处于钻孔中心。

3）注浆管与回浆管一同放入孔内，锚筋安放在下注浆管，与防止注浆管弯曲，并下设到位，注浆管距孔口200cm，回浆管距孔底为10cm。

4）若发现孔壁塌孔，应重新进行扫孔，直至能顺利送入钢筋为止。具体要求见锚筋束安装图。

4.5固结灌浆施工

4.5.1钻孔

（1）钻孔孔位、孔向及孔深严格按照灌浆孔位布置图的要求进行钻孔，开孔孔位偏差不大于10cm，孔底偏差不大于20cm。

（2）孔深不得低于设计文件规定的孔深，实际孔深应有记录。固结灌浆孔孔径不宜小于Ф50mm，压水试验检查孔、物探测试孔、抬动观测孔的钻孔孔径不得小于Ф75mm。

4.5.2钻孔冲洗

（1）钻孔结束后，对灌浆孔在灌浆前必须进行认真冲洗，冲洗后孔内的残留物厚度不得超过20cm。钻进结束等待灌浆或灌浆结束等待钻进时，孔口均应堵盖，妥善加以保护。

（2）对于断层破碎带内塌孔或掉块的孔段宜采用简易孔壁冲洗或视实际情况可不进行冲洗。

（3）冲洗压力：冲洗水压采用80%的灌浆压力，当灌浆压力超过1MPa，则采用1MPa；冲洗风压可为灌浆压力的50%，当灌浆压力超过0.5MPa，采用0.5MPa。采用的冲洗压力应严格控制，不使混凝土被抬动。

（4）当邻近有正在灌浆的孔或邻近灌浆孔结束不足24h时，不得进行裂隙冲洗。

4.5.3压水试验

简易压水试验应在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行。压力为灌浆压力的80％，该值若大于1MPa时，则简易压水的压力采用1MPa；压水时间20min，每5min测读一次压水流量，连续4次读数中最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段压水试验即可结束，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

4.5.4物探声波检测

由第三方物探实验室进行灌浆前和灌浆后的检测。

4.5.5抬动变形观测

（1）抬动变形观测采用千分表进行观测。施工过程中加强抬动变形的观测，如发现异常情况及时上报监理部。

（2）灌浆工作结束后，抬动观测孔应按设计要求进行封孔处理。

4.5.6灌浆方法和灌浆方式

（1）灌浆采用纯压式，全孔一次灌浆法。

（2）充分利用已施工的锚杆钻孔和取芯钻孔作为灌浆孔，无法利用已有钻孔的部位需增设直径50mm、深度9m的灌浆孔，孔间距为3m。

（3）固结灌浆原则上一泵灌一孔。当灌浆孔相互串浆时，可采用群孔并联灌注，但孔数不宜多于3个，并应控制压力，以防岩面抬动。否则，不得同时施灌，应塞住串浆孔，只留一个孔灌浆，待灌浆孔灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗，而后进行钻进或灌浆。

4.5.7灌浆压力和浆液变换

（1）在固结灌浆工程实施前，应根据现场生产性试验确定最终灌浆压力。

（2）高程259.6m、258.2m、256.8m、255.3m处固结灌浆压力可取0.1~0.5MPa（靠近边墙部位的压力应取小值），灌浆压力宜分级升高。

（3）应按灌浆试验确定的水灰比施灌，浆液浓度由稀到浓逐级变换，水泥浆液和细水泥浆液均采用2：1、1：1、0.8：1、0.5：1（重量比）四个比级，根据现场实际情况若需适当调整，应经监理部批准。

4.5.8灌浆结束与封孔

固结灌浆结束标准：固结灌浆在最大压力下，当注入率不大于1L/min，继续灌注30min，灌浆即可结束。固结灌浆后封孔采用“全孔灌浆封孔法”。

5结论

通过对大规模空腔的安全支护施工，为清原电站地下厂房提供了安全的施工环境，促进了施工进度，形成了诸多关键技术，为今后类工程积累了经验。

6 参考文献（References）

[1]王涛．乌东德水电站右岸地下洞室群围岩稳定性及其洞群效应分析．三峡大学，2022．