福建仙游抽水蓄能电站工程地下厂房施工和质量分析

严良平：福建１山游抽水蓄能电站工程地下厂房施工和质量分析　福建仙游抽水蓄能电站工程地下厂房施工和质量分析　严良平　（福建仙游抽水蓄能有限公司，福建福州，３５０００３）　摘　要：仙游抽水蓄能电站地下厂房开挖和支护是控制工程直线工期的关键线路。从工程开挖施工程序和方法、　支护方法、质量及工期等方面对地下厂房开挖进行了探索和总结，重点介绍了仙游抽水蓄能电站地下厂房施工通　道布置与开挖分层、各分层开挖工期与资源投入以及开挖过程中对周围岩体的扰动破坏、围岩变形等情况，分析　了影响工期的主要因素及需改进的主要方面，对类似工程施工组织设计具有借鉴意义。　关键词：地下厂房；施工；质量；仙游抽水蓄能电站　Ｔｉｔｌｅ：Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ　ｏｆ　Ｘｉａｎｙｏｕ　ｐｕｍｐｅｄ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ／／ｂｙ　ＹＡＮ　Ｌｉａｎｇ－ｐｉｎｇ／／Ｆｕｊｉａｎ　Ｘｉａｎｙｏｕ　Ｐｕｍｐｅｄ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ　ａｎｄ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｉｓ　ｃｒｕｃｉｌ　ｔａｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｉ—　ｏｄ　ｏｆ　Ｘｉａｎｙｏｕ　ｐｕｍｐｅｄ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｏｆ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ　ｉｎ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ，ｓｕｐｐｏｒｔ　ｍｅｔｈｏｄ，ｑｕａｌｉ－　ｔｙ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ　ｌｉｍｉｔ　ａｎｄ　ｅｔ　ａ１．Ａｓ　ｗｅｌｌ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｒｅｓｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｒｏｕｎｄ　ｇｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ａｎｄ　ｌａｙｅｒｅｄ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｔｉｍｅ　ｌｉｍｉｔｓ　ａｎｄ　ｉｎｐｕｔ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｆｏｒ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌａｙｅｒｓ，ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｏｆ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒ，ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｉｎｆｌｕ—　ｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ａｒｅ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ—　ｅｄ，ｆｏｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ；ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ；ｑｕａｌｉｔｙ；Ｘｉａｎｙｏｕ　ｐｕｍｐｅｄ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　中图分类号：ＴＶ７３１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７１—１０９２（２０１３）０５一ｏ０５卜０４　１工程概况　福建仙游抽水蓄能电站位于福建省莆田市仙　游县西苑乡，装机容量为１　２００　ＭＷ（４ｘ３００　ＭＷ），　安装４台单机容量为３００　ＭＷ的混流可逆式水泵水　轮发电机组。本工程属大（１）型一等工程，主要永　久性建筑物按１级建筑物设计，次要永久性建筑物　按３级建筑物设计，枢纽主要由上水库、输水系统、　地下厂房系统、开关站和下水库等建筑物组成。　地下厂房洞室群岩性有晶屑凝灰熔岩（Ｊ３ｎｂ）　与燕山晚期侵人的花岗斑岩（　订）两种，围岩大多　为微风化～新鲜岩体，其中花岗斑岩主要呈岩株、岩　脉状产出，与围岩呈混溶接触和裂隙接触。断裂构　下游边墙和主变洞、尾闸洞围岩基本干燥无渗水。　总体工程地质和水文地质条件良好。　地下主副厂房由副厂房、主机段、安装场三部　分组成。地下厂房全长１６２．０　ｍ，宽２４　ｍ，顶拱高程　２４１．５０　ｍ，集水井底板高程１７６．Ｏ０　ｍ，最大开挖高度　６５．５　ｍ。主机段长１００．０　ｍ，开挖高度（不含集水井）　为５３．３　ｍ；副厂房位于主机间右端，长度为１８．５　ｍ，　开挖高度４５．９　ｍ，与主机间跨度相同；安装场位于　主机间左端，长度为４３．５　ｍ，开挖高度２６．０ｍ，与主　机间跨度相同。　地下主副厂房主要施工项目及其工程特性见　表１。　地下主副厂房支护的设计锚杆１５　８８９根，预　造较发育，但多为一些宽度不大的断层（如ｆ３９、　ｆ４０、ｆ４１、ｆ４２等），宽度在０．５　ｍ左右，陡倾角，属Ⅲ级　结构面。围岩以Ⅱ类为主，较完整坚硬，局部为Ⅲ　类。岩体本身为微透水，但局部断层（如ｆ４１）透水　性较强，导致地下厂房上游边墙渗水较严重，厂房　应力锚杆７３０根，锚筋束５７束，喷混凝土３　７４６　ｍ　。　２施工方法　２．１开挖施工程序　ｗｗｗ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｃｎ　Ｂｙ　ＹＡＮ　Ｌｉａｎｇ—ｐｉｎｇ：ＣＯｎｓｔｒｕｃｔｉＯｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ　ｏｆ　Ｘｉａｎｙｏｕ　ＰＳＰＳ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　表１地下主副厂房主要施工项目及其工程特性表　Ｔａｂｌｅ　７　Ｍａｊｏｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｔｅｍｓ　ｉｎ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　层高４　ｍ）逐层开挖；在平面上分中槽梯段（２０　ｍ　宽）开挖和上下游边墙保护层（２　ｍ宽）预裂光面爆　破开挖，底板预留１．５　ｍ进行保护层开挖。其中第　１、Ⅱ层出渣通道是通风兼安全洞，第Ⅲ、Ⅳ层出渣　部位　主机间　典型开挖尺寸（长×宽Ｘ高）／ｍ　］ＯＯｘ２４ｘ５３．３　开挖工程量／ｍ　１１７　３４４．７　副厂房　安装间　集水井　１８．５ｘ２４ｘ２６．０　４３．５ｘ２４ｘ４５．９　２４．Ｏｘ７．Ｏｘ１９．３　１９　０６２．２３　２８　５３８－３７　３　２４２．２　通道是进厂交通洞，第Ｖ、Ⅵ层出渣通道是２号施　工支洞。　第Ⅶ层（１９５．４０～１８８．２０　ｍ高程）及集水井　（１　８８．２０　１７６．Ｏ０　ｍ高程）主要是进行尾水基坑开挖，　采取先预裂边线后进行开挖，基坑开挖分三部分进　行，上部分两层开挖，每层开挖高度２．８　ｍ，底板预　留１．５　ｍ进行保护层开挖。集水井采用设计边线先　预裂后开挖的方式进行。１９５．３～１８８．２　ｍ高程部位　由岩埂挖除部位向厂右方向开挖出临空面后再进　行上下游面的开挖，１８８．２　ｍ高程以下部位采用正　导井先开挖、扩挖跟进、人工装渣（实际上还借助安　装标用于浇筑混凝土的小吊车出渣）的方式进行施　工，周边光面爆破。第Ⅶ层和集水井利用尾水支洞　作为出渣通道。　根据设计断面、围岩的稳定条件、施工机械性　能及运输通道布置情况，地下主副厂房的开挖分七　层进行施工。　各分层开挖施工的特性见图１。　Ｒ　女±　【　、　、、　Ｉ【　ｍ　３开挖、支护工期及分析　Ⅳ　Ｖ　本地下主副厂房开挖实际工期２０．５个月，这个　２０１　Ｏ０　２　麓Ｉｉ　２０１。０　Ⅵ　Ⅶ　尾　，＂６。。　工期与已建相类似（长宽高相近）的抽水蓄能电站　工程工期相比尚居前列（如十三陵２７个月、张河湾　２２个月、黑麋峰２２—２４个月、溧阳３２个月、宝泉２３　个月、天荒坪２２个月、泰安２６．５个月、桐柏２７个月、　响水涧２２个月、蒲石河２３个月等），但与相类似工　程先进工期相比，尚有一定差距（如４ｘ３００　ＭＷ广　蓄一期１８个月，４ｘ３００　ＭＷ广蓄二期１７个月，４ｘ　１５０　Ｍｗ棉花滩１６．５个月）。　本地下主副厂房分七层开挖的计划和实际工　期见表２。　实际工期比计划工期有所滞后，主要原因有：　（１）地下厂房开挖支护中大量使用“外协工”，　图１地下厂房分层开挖横剖面图　ＦＩｇ．１　Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌａｙｅｒｅｄ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅｐｒｏｊｅｃｔ　２．２主要施工方法　第１层开挖采用先开挖中导洞，再进行两侧扩　挖的方法施工。　这部分人力资源不稳定，人员一进一出，对工程进　度影响较大。在第Ⅱ层、第Ⅲ层开挖支护工作中影　Ⅱ一Ⅵ层基本上是在立面上分上下两层（最大　表２实际工期和计划工期对比表　Ｔａｂｌｅ　２　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｎｅｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ　开挖分层　计划工期／ｄ　实际工期／ｄ　Ｉ　１２３　６１　Ⅱ　７６　１６ｌ　岩锚梁　６ｌ　６１　Ⅲ　６３　９７　Ⅳ　７３　３０　Ｖ　４０　５６　Ⅵ　４０　５２　Ⅶ及集水井　５２　８２　合计１月　１８（５４９　ｄ）　２Ｏ．５（６２６　ｄ）　Ｄａｍ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ　２０１３．５　ＷＷＷ．ｄａｍ．ｃｏｍ．ｃｎ　严良平：福建仙游抽水蓄能电站工程地下厂房施工和质量分析　响尤为明显。　由于广泛采用预裂、光面爆破，开挖的残孔率　（２）在地下厂房右端１号机组段和副厂房间布　置了一个集水井，由于集水井底板比副厂房底板低　均达到８４％以上，上部Ｉ～Ⅳ层和岩锚梁部位平均超　挖小于１５　ｃｍ，下部超挖稍大，平均超挖大于１５　ｃｍ，　最大超挖达５４　ｃｍ，不足之处是局部超挖较大，岩面　不够平整。检测结果见表３。　根据开挖后对岩体进行地震波测试结果，开挖　１２．２０　ｍ，宽度仅有７　ｍ，深槽开挖出渣较困难，实际开　挖工期比计划工期多１个月，对１号机组土建工作面移　交进度影响较大，极大影响到主副厂房开挖总工期。　（３）液压三臂钻、液压钻、喷锚台车仅配备各一　台，设备投入有所不足。　爆破后围岩体仍保持在完整、较完整状态。上下游　壁下部（２０５—２１０　ｍ高程）有少部分岩体完整性差　（纵波速４　０００　ｍ／ｓ以下）。测试结果见表４。　４开挖、支护质量及分析　根据大量检测数据，开挖、支护施工质量总体　上较好，达到设计和规范要求。　喷锚支护的５项检测合格率均达到１００％，喷　混凝土厚度、强度合格率１００％，锚杆的砂浆强　度、注浆密实度、抗拔力合格率１００％。检测结果　见表５。　表３开挖质量统计表　Ｔａｂｌｅ　３　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｔａｂｌｅ　ｏｆ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　开挖分层　检测单元　平均超挖／ｅａｒ　最大超挖　ｍ　Ｉ　１０　１４　１６　Ⅱ及岩锚梁　１４　１４．４　３１．４　Ⅲ　１８　１５Ｉ３　１８．４　Ⅳ　１４　１２．８　２２．６　Ｖ　１４　１６．４　４０．０　Ⅵ　１９　２５　４２　Ⅶ　８　２５．２　５４　集水井　ｌ　１８．６　５１　备注　检测仅涉及设　计边线的单元　残孔率，％　９０．４　９１．４　８４．２　８４　８５．１　９０．４　８９．８　８８．６　表４地下厂房围岩地震波测试结果表　Ｔａｂｌｅ　４Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｔｅｓｔｆｏｒｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅｐｒｏｊｅｃｔ　测试部位　测试长度　测点数（上游，下游）　纵波／ｍ・ｓ　上下游拱座　３２０　２１／１８　４　５００～５　７ｏｏ　上下壁２２３．５　ｍ高程　２１４　１１／１５　４　５００—５　７０ｏ　下游壁２１０　ｍ高程　８４　，２Ｏ　４０ｏＯ一５　５０ｏ　上游壁２０５　ｍ高程　１１９　２１／　３　９００—５　５００　完整岩体占测段比例／％　较完整岩体占测段比例，％　８６．９　１３．１　７２．９　２７．Ｏ　５３．６　３４．５　３５　４７．９　完整性差岩体占测段比例，％　Ｏ　０　１１．９　１６．８　表５各分层开挖支护优良率评定统计表　Ｔａｂｌｅ５Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ｏｆｔｈｅ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｃｅ　ｒａｔｅｆｏｒｅｘｃａｖａｔｉｏｎａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｏｎ　ｅａｃｈｌａｙｅｒ　开挖分层　验收评定单元　合格单元　其中优良单元　单元优良率，％　Ｉ　３８　３８　３８　１０ｏ　Ⅱ　５５　５５　５２　９５　岩锚梁　５３　５３　４９　９２．４　Ⅲ　５２　５２　４７　９０　Ⅳ　４２　４２　３９　９２．８　Ｖ　４２　４２　４０　９５．２　Ⅵ　２９　２９　２８　９６．５　Ⅶ　ｌＯ　１０　９　９０　集水井　２　２　２　１００　合计　３２３　３２３　３０４　９４．１２　ＷＷＷ．ｄａｍ．ｃｏｒｎ．ｃｎ　Ｂｙ　ＹＡＮ　Ｌｉａｎｇ—ｐｉｎｇ：ＣＯｎｓｔｒｕｃｔｉＯｎ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ　ｏｆ　Ｘｉａｎｙｏｕ　ＰＳＰＳ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　喷混凝土厚度检测８８５点，厚度均大于设计厚　５结语　（１）本规模地下厂房包括顶拱导洞开挖的总工　度值；喷混凝土抗压强度抽检２０组，平均抗压强度　均大于设计值。　锚杆拉拔试验ｌ１７根，抗拔力均大于设计要求　的抗拔力１５０　３１０　ｋＮ；注浆密实度检测１９组，密实　期为２０个月左右，是比较合适的，相当于国内已建　工程的平均先进水平。　度均大于设计要求的密实度＞７５％的要求；砂浆抽　检１９组，平均抗压强度均大于设计值。　其中岩锚梁作为施工重点控制部位，锚杆施工　全过程监理旁站，同时按设计要求１００％进行第三　方检测。无损检测共检测１　１６４根锚杆，锚杆长度　（２）鉴于水电建设过程大量使用“外协工”的　实际情况，应采取一定措施确保“外协工”人力资源　的稳定和施工现场主要管理人员的稳定，这是进度　控制的重点。　（３）要配备足够数量的三大主设备：多臂凿岩　符合设计要求，受检锚杆注浆密实度大于８５％，合　台车、履带式液压钻机、喷锚台车，同时有一定备　格率１００％。　用。鉴于上述设备使用施工成本较高，应在报价中　另根据埋设在主副厂房、母线洞围岩的１７套　充分考虑。　多点变位计、３９套锚杆应力计、６个收敛测点至　（４）厂房集水井布置在首台发电机组旁边，在　２０１１年底的观测数据，目前围岩最大位移和锚杆　一定程度上将影响首台机组段的土建交面进度，建　应力测值基本稳定。主厂房上、下游边墙锚杆应力　议今后厂房布置时予以优化。　计累计应力基本稳定。主副厂房围岩多点变位计　（５）厂房开挖过程中要保证开挖表面平整度　测值为一１．５３～ｌ０．５２　ｍｍ，测值基本稳定，最大位移主　好、半孔率高，应做好爆破药量控制，应进行围岩爆　要发生在厂房上下游边墙中部，最大测值为１０．５２　ｍｍ。　破松动圈的检测，及时调整钻爆参数，控制超挖并　主副厂房围岩最大位移和锚杆最大应力主要发生部　减小对围岩的扰动破坏。　■　位在厂房上游边墙中部２０９．５　ｒｌｌ高程。　根据ＤＬ／Ｔ５１１３．１—２００５￣水电水利基本建设单　收稿日期：２０１３—０４—１１；修回日期：２０１３—０６—０１　元工程质量等级评定标准第１部分：土建工程》，对　作者简介：严良平（１９８０一），男，福建福清人，硕士，高级工　各层开挖、支护施工质量评定结果如下：单元优良　程师，福建仙游抽水蓄能有限工程部主任，从事水电工程建　率９０％　１００％，开挖支护质量总体较优。　设管理工作。　中电投龙羊峡水光互补光伏电站年内建成投运　据新华社国内目前最大规模的水光互补光伏电站——青海龙羊峡水光互补３２万ｋＷ并网光伏　电站于ｌ０月底实现首批１２万ｋＷ并网发电，预计年内可全部建成投运。　“龙羊峡水光互补３２万ｋＷ并网光伏电站充分利用了当地丰富的太阳能资源和龙羊峡水电站的　库容优势，可以确保‘不弃光、不弃水’。”承建这个电站的中电投青海黄河水电公司工程建设公司机电　站主任桑振海说，国家电网青海省电力公司Ｅｔ前已组织人员对电站建设进行了并网前的验收，认为土　建和机电安装均符合国家规范要求和设计要求，优良率分别达到９５％和９８％。　截至１Ｏ月底，首批１２万ｋＷ具备并网发电条件，按照光伏电站分子阵、分步并网投产的特点，从目　前的进度看，到年底，龙羊峡３２万ｋＷ水光互补光伏电站可全部并网运行。　青海龙羊峡水光互补光伏电站工程位于青海省海南藏族自治州龙羊峡水电站西侧，占地约９．４３　平方公里，工程规划总装机容量达８５万ｋＷ，一期开发建设３２万ｋＷ，静态投资逾３６亿元，生产运行期　为２５年。工程建成投运后，通过水电和光电相互补偿，运行期年平均上网电量约为４．９８亿ｋＷ・ｈ。　“水光互补光伏电站旨在优化龙羊峡年际丰水期、枯水期发电量偏差，解决光伏电站储能难、电网　吸纳难等问题，通过水光互补协调运行，可使送电通道的送出电量每年增加８．４％。”桑振海说，作为目　前国内规模最大的水光互补发电项目，龙羊峡水光互补电站的建成投运无疑将为新能源开发积累新　的可靠实践技术。　Ｄａｍ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ　２０１３．５　ｗｗｗ．ｄａｍ．ｃｏｒｎ．Ｃｌ３