厂房系统施工特点、重点、难点及相应对策

厂房系统施工特点、重点、难点及相应对策根据大华桥水电站地下厂房系统工程洞室布置特点、厂区工程地质条件、招标文件及现场踏勘综合分析，地下厂房系统工程施工主要有以下特点、重点、难点：一、施工特点1、厂房开挖工程量大，工期紧，为关键工期，洞室开挖必须围绕厂房展开；2、地下洞室群洞室多，布置密集，各部位开挖进度要相互协调，施工程序比较复杂；3、地下洞室群局部裂隙密集带发育，不利于洞室稳定；地下洞室群大多位于地下水位以下，洞室围岩以极微透水〜弱透水岩体为主，局部洞段在裂隙发育处有渗水、滴水及线状流水等现象，存在局部涌水问题；4、施工通道比较单一，大多洞室由通风兼安全洞、交通洞派生。二、施工重点、难点1、地下厂房洞室多、结构复杂，同时施工的工作面多，支护型式多样，工艺复杂，开挖支护工期紧，施工强度高，各洞室之间在施工中相互制约，开挖施工主要运输通道，车辆流量大；同时三大洞室（厂房、主变、尾调）开挖体型大，且布置比较集中，顶拱开挖安全问题突出。为加快施工进度，同时保证洞室群的整体稳定和开挖安全，合理的布设施工通道，合理的安排洞室群的开挖支护施工程序是重点。2、厂房系统洞室围岩主要由石英砂岩及板岩组成，洞室围岩整体稳定，但局部位置裂隙密集带发育，受裂隙组合切割可能形成不稳定块体（其中主厂房部位IV类围岩约占34%〜40.1%，主变洞IV类围岩占45%）；另外，地下厂房洞室群位于地下水位以下，主要洞室跨度大，边墙高，随着主要洞室下卧，在中、下部开挖时地下水逐渐增多，遇裂隙、挤压带可能出现涌水。上述裂隙、地下水等都对施工有不利的影响，在开挖过程中如何保证顶拱和边墙围岩稳定，严防顶拱及边墙随机的块体坍塌是施工中的重点和难点。3、地下厂房洞室群中，洞与洞、洞与井交叉、相贯部位较多，洞室交叉部位洞间岩层岩柱）厚度薄，应力集中，这些部位的围岩稳定及施工安全问题突出，必须采取措施确保施工安全和围岩的稳定，这是施工中的重点。4、不良地质洞段，高边墙及岩锚梁对最大允许质点振动速度要求高，施工中如何优化爆破参数，控制爆破单响药量，控制爆破质点振动速度，确保围岩稳定是施工中的重点。5、根据监测资料分析围岩的应力、位移情况及时调整优化施工方案、措施和施工参数，确保洞室围岩稳定，做到信息化施工，是施工中的重点。6、岩锚梁岩台开挖支护和出线竖井穹顶开挖成型质量要求高，是本标开挖施工中的重中之重。7、岩锚梁混凝土外观质量要求高；蜗壳混凝土浇筑温度控制要求高，同时为保证蜗壳与混凝土能够联合承载，避免该处应力集中，蜗壳底部和阴角混凝土浇筑密度尤为关键，必须采取详细周密的措施，保证岩锚梁混凝土和蜗壳温控混凝土顺利实施。岩锚梁混凝土和蜗壳混凝土施工是厂房系统混凝土施工的重点、难点。9、厂房1#~4#机组发电机层以下混凝土浇筑与机电安装标存在多次互相交面，土建与机电安装交叉、平行作业，施工干扰大，为保证工程进度，合理的施工组织及协调是施工中的重点和难点。10、地下厂房系统主要洞室埋深较深，洞室多，开挖工作面多，爆破烟尘和施工设备废气排放量大，加上施工通道多是洞中引洞，洞线曲折，通风散烟难度很大，通风散烟是地下厂房系统施工的重点和难点。11、本标地下洞室群相互关系复杂，施工通道错综复杂，开挖渣料大多从通风洞和交通洞运出，车流量大，确保洞内运输顺畅，确保交通管理及交通安全是本标重点；另外厂房、主变、进风竖井、出线竖井等开挖高差较大，开挖高边坡安全问题和竖井物料运输安全问题亦是本标重点。三、针对重点、难点的主要对策针对地下厂房系统工程的重点、难点，结合以往类似工程施工经验，根据施工技术总体规划，施工中主要采取以下对策：1、严格按招标文件《技术条款》要求安排好主要洞室的总体施工程序，确保洞室群的整体稳定。主副厂房、主变室、调压室错距开挖，主厂房和主变室同高程平行开挖时掌子面相距50m以上；母线洞、尾水扩散段和机坑采用间隔分组进行开挖支护，作业面错开距离不小于30m，保证洞间岩柱的稳定，减小主厂房、主变室围岩塑性变形，确保厂房系统洞室群的整体稳定。2、合理规划施工通道、合理安排施工程序、加强资源配置、创造多工作面同时施工，满足工期目标要求。（1）根据工期要求及洞室群的布置特点，在充分利用招标文件给定的通道基础上，厂房系统增设了3条（2#、8#、9#）施工支洞，以满足厂房系统施工的需要，保证厂房开挖支护有足够的通道，具体施工支洞布置见第十章《施工支洞规划设计、施工》部分。（2）紧紧围绕主副厂房这一关键线路展开施工，统筹安排主变、母线洞、通排风系统、排水系统等其它洞室的施工，如主副厂房1、11层开挖期间，同时安排通排风系统、排水廊道等的施工，形成“平面多工序、立体多层次”的施工作业方式，保证整个地下厂房系统工程施工全面稳步推进。（3）在主厂房、主变洞等大洞室施工中，规划合理的开挖分层及施工程序，充分利用厂房洞室的空间特性，实现各开挖分层间的合理搭接，保证各单项作业有足够的施工时段，以保证施工质量和总体工期要求。各层施工中组织开挖、锚杆、锚索、挂网、喷混凝土等多工序平行交叉作业，在保证施工安全的前提下，在立面上安排多工作面平行或交叉作业。混凝土施工阶段组织好各工作面立模、扎筋、预埋管件及混凝土浇筑协调作业。（4）厂房混凝土施工总体按1#〜4#〜2#〜3#机组的顺序呈台阶状上升，增设一台20t临时施工桥机，主要用于厂房混凝土、钢筋、模板、埋件等材料吊运。临时桥机安装、吊点锚杆和轨道、栈桥锚杆、岩壁梁混凝土、安装间混凝土施工穿插在开挖阶段完成；主副厂房、主变室、母线洞、出线竖井混凝土在开挖完成后及时组织施工，厂房土建施工过程中，努力为金属结构和机电安装提供良好的工作条件，满足发电目标要求。（5）配备成龙配套的洞室开挖支护现代化施工设备，实现快速施工需要，并配备具有丰富地下工程施工经验的工程技术及管理人员，组织地下厂房系统工程的施工。（6）为保证施工人员身体建康，提高工作效率，创造良好的工作环境，加快施工进度，及时进行出线竖井和平洞、进风平洞和进风竖井施工，与永久通风洞等形成自然通风，改善厂房系统施工条件。3、采取切实可靠的措施，确保主厂房、主变室和出线竖井开挖过程中顶拱和边墙围岩的稳定和安全（1）厂房和主变顶拱层开挖先进行中导洞顶拱支护、两侧扩挖跟进的施工方案施工，根据中导洞揭露的地质情况，及时进行必要的超前支护或临时支护，顶拱层支护相应部位没完成前，禁止开挖下层；出线竖井半球型穹顶施工先在下部开挖十字形中导洞，再自下而上开挖中导井，然后分层分段自下而上水平钻孔开挖导井周边岩体，接近轮廓线时均预留1m保护层，再发散钻孔光爆剥离成型，开挖一段支护一段，最后挖除下部剩余四块岩体。（2）厂房系统不良地质段以及经分析可能存在潜在的不稳定块体和掉块部位，在开挖前采取超前支护，开挖中采用分层分部、短进尺、弱爆破的形式进行，及时进行喷锚支护。超前支护视围岩揭示情况采取超前预固结灌浆、超前锚杆、注浆小导管等，开挖后可增加长砂浆锚杆、预应力锚杆、锚筋桩、预应力锚索喷钢纤维混凝土等加强支护。开挖过程中，超前埋设观测仪器加强围岩收敛变形监测，确保顶拱围岩及洞间岩柱稳定，以策安全。（3）厂房系统开挖采取控制爆破技术，厂房、主变洞高边墙等部位最大允许质点振动速度应不超过7cm/s。为减小爆破对高边墙围岩的影响，同时保证边墙的成型质量，主厂房II〜VII层开挖过程中，边墙采取预留保护层开挖方式。采取的开挖程序为：①中槽两侧的边线预裂t②中槽开挖t③保护层开挖t④底板保护层开挖。施工过程中，岩锚梁下部III层中槽开挖采用单孔单响孔间微差爆破技术。安装场、副厂房、主变室底部、机坑岩台预留保护层水平光爆开挖，机坑底部预留保护层浅孔松动爆破开挖，保证水平建基面岩石的完整性。岩锚梁部位预留的保护层厚度根据爆破试验和岩石松动圈测试确定，确保在梯段爆破时，岩锚梁岩体处在弹性区。岩台开挖经过爆破试验确定合理的开挖方案，严格控制装药量，使爆破对岩台的影响减少到最低限度，确保实测松动范围小于20cm，岩壁不应欠挖，超挖不大于15cm。岩壁开挖岩壁斜面与水平面的夹角偏差应小于4°。（4）洞室开挖过程中根据地质情况、开挖部位及洞室结构特点，结合永久围岩收敛监测断面设置爆破振动观测点进行监测，根据围岩变形观测数据分析洞室变形情况，对开挖过程中洞室稳定进行评判，进而对开挖、支护程序的调控进行指引，并根据量测信息反馈结果，调整各单项工序的施工参数，做到信息化施工，以策安全。（5）施工过程中加强地下水防治，排水系统超前完成，降低围岩裂隙水压力，减轻对围岩稳定和施工的影响，提高主体洞室围岩稳定性。地下水活动较严重地段，加强地质预报，采用截、堵、弓I、排的综合治理措施。对一般地下水压力下的地下水，施工中采用开设超前中、下部导洞或在掌子面上沿洞轴线方向使用水平大径钻机（或地质钻机）超前钻孔，使大部分地下水提前排出，改善掌子面前后的地下水环境；对高地下水压力下的地下水主要采取超前注浆封堵的方法，争取在开挖前封闭地下水通道。在施工过程中应有专职的安全员对施工现场进行查看，应事先准备好遭遇突发性涌水的施工预案，一旦出现涌水情况应及时撤离现场，关掉高压电源并及时处理涌水后的现场。4、洞与洞、洞与井平面立体交叉部位及厂房高边墙部位开挖时，采取合理的施工程序，保证洞室围岩和高边墙的稳定。具体程序如下：对各洞室交叉1.5倍洞径范围对洞与洞、洞与井交叉部位，在开前按设计要求做好锁和超前支护，在交叉1.5倍洞径洞段内采取浅孔多循环、从小到大扩挖的方式开挖，在开挖后及时施作强支护或视情况进行混凝土衬砌锁，以确保安全。在厂房等大洞室高边墙上开洞时，先采用锁锚杆对边墙进行超前锚固，必要时进行超前预注浆等措施。对提前进入厂房等高边墙上的洞室（如引水下平洞）全部贯入厂房内2m，并沿厂房边墙部位施做环型预裂。鉴于母线洞和下部尾水管洞上下重叠，两洞间岩石最薄处不足下部下部尾水管洞径的0.8倍，建议在下部尾水管洞开挖前由母线洞底板增设悬吊锚杆或锚筋桩。5、蜗壳混凝土浇筑温控要求高，施工中严格按技术条款和设计要求进行混凝土浇筑分层、分块，保证混凝土间歇时间，尽量安排在低温时段施工，并采用温控混凝土浇筑等措施，初拟蜗壳混凝土入仓温度不高于17°C。每层蜗壳混凝土按四个象限施工，底部和蜗壳阴角部位按四个象限设四个灌区进行灌浆，各灌区内在蜗壳底部和蜗壳阴角部位埋设接触灌浆管路，待蜗壳混凝土浇筑结束后，利用座环上预留灌浆孔先进行回填灌浆，预埋管路进行接触灌浆。6、根据进风竖井、出线竖井的贯通时间，厂房、主变室通风共分为三期规划。一期通风采用机械正负压通风至工作面，工作面附近设置风机辅助向洞外通风散烟；二期在进风竖井、出线竖井贯通后，采用正压进风至工作面、竖井排风的通风方式；三期采用自然通风，视具体情况辅以机械通风。要求开工具备施工条件后抓紧进风廊道、出线平洞开挖，为尽早具备竖井导井贯通，形成流畅通风回路创造条件。为加快厂房施工进度，厂房1、11层拟采用左右两侧相向开挖的方案，右侧利用通风兼安全洞作为施工通道，左侧施工利用厂房上游侧上层排水廊道通过通风机房作为通道。鉴于进风竖井位于厂房上游侧上层排水廊道顶部，其施工过程中将影响通道通行，影响厂房上部开挖进度，为此建议进风竖井沿进风竖井轴线向1#公路隧洞方向适当移动位置，避开排水廊道顶拱部位，以便进风竖井与厂房同步施工。为减轻通风压力，在各进洞施工通道及进风附近公路进行经常性洒水，严格控制施工粉尘及空气污染源；靠外洞段通风布置注意避免产生“死循环”，可采取增设射流风机、风帘阻断不利循环等措施，保证进风质量。优选风机并结合机械性能、洞室特点选定最佳接力步距和布置线路，减少风量沿程损失。主要设备优选电动和液压设备，洞内内燃机设备均配置