摘要：敦化抽水蓄能电站地下厂房地质条件复杂多变，Ⅰ层在开挖过程中，先后遇到缓倾角裂隙带组合，Fcf-1断层、不良地段等条件约束，施工难度大，施工中采取超前支护、分层分区开挖、及时跟进加强支护、安全监测的循环施工工艺，保证了主厂房顶拱出露大跨度缓倾角Fcf-1断层的开挖质量和岩石稳定性，可供类似工程借鉴。
关键词：地下厂房；Fcf-1断层；开挖支护；措施
1、工程概述
敦化抽水蓄能电站位于吉林省敦化市北部，与黑龙江省海林市交界。地下厂房总开挖最大尺寸为164×26.5×60.5m（长×宽×高），洞室断面采用圆拱直墙型，顶拱采用三心圆拱，开挖跨度较大，大跨度缓倾角Fcf-1断层出露于厂房I层厂左0+098.07m～厂左0+122.5m段，断层倾角约为18°，走向为NE5°，该断层为压性断层，断层岩石呈平行板状并沿走向发育、延伸，断裂面成组出现且光滑平直，断裂面之间夹杂钙质薄膜和断层泥，其在区域构造运动影响下和地应力作用下易产生变形、滑动和断层下盘下沉，并且层间结合松弛，容易张裂脱离，对厂房I层开挖质量和顶拱稳定产生不利影响。
2、Fcf-1断层开挖支护施工方法
根据厂房施工通道布置情况，地下厂房开挖按照自上而下逐层开挖的施工顺序。针对Fcf-1断层出露影响，厂房I层局部开挖采取重新分层分区调整，为减少对顶拱出露段层的扰动，保证顶拱开挖质量及厂房Ⅰ层节点工期，对断层出露段针对不同分区的断层条件采取多次生产性爆破试验，确定爆破最优参数，保证开挖质量。
2.1 Fcf-1断层分区开挖方法
根据厂房第Ⅰ层厂左0+098～厂左0+122.5段断层实际出露位置，该段开挖爆破进行调整。将原中导洞开挖爆破高度9.5m调整为先掏心高度为7.5m，顶拱预留2m保护层，后对2m保护层进行压顶开挖，开挖爆破采用“短进尺、弱爆破”的施工工艺进行，楔形孔掏槽，间排距为50cm，光面孔间距为45cm，塌落孔间排距为1m，底孔间距为70cm，再进行上游侧扩挖、最后扩挖下游侧，三个工作面开挖前后错距不低于30m。
根据现场Fcf-1断层实际出露位置进行分区调整开挖，优缺点如下：
优点：保证了顶拱出现大断层及不良地质段情况下的开挖成型质量、断层部位岩石的整体性及顶拱断层部位围岩的安全性。
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缺点：将中原导洞每循环进行一次开挖爆破调整为每循环进行两次开挖爆破，降低了施工进度，增加了倒渣、运渣（开挖石渣采用CAT966F装载机和PC300液反铲装20t自卸汽车出渣）的时间及额外施工费用。
针对厂房Ⅰ层Fcf-1断层的分区开挖调整有利有弊，从施工控制方面大大提高了顶拱开挖成型质量及安全，保证的厂房后期的顺利施工。
2.2 超前支护与加强支护方法
超前支护：在厂房Ⅰ层Fcf-1断层出露段中导洞及两侧扩挖进行开挖之前，分别在靠近上游和下游扩挖侧部位各增加一排超前水泥砂浆锚杆Φ25，L=7m、入岩6.85m，间距70cm，锚杆角度为侧向外倾45°，中导洞开挖后系统支护随之跟进，上下游侧扩挖后，在顶拱部位增加超前锚杆Φ25，L=4.5m，入岩4.35m，间距50cm，垂直断层面方向布置，每一循环扩挖完成后利用湿喷机对掌子面喷C25混凝土封闭，喷混厚度15cm。
加强支护：根据对顶拱Fcf-1断层的垂直位移收敛观测结果显示断层仍在下沉，因此在厂房上、下游厂左0+105～厂左0+128.5段断层带上盘岩石原系统锚杆之间，按间排距1.5m进行锚杆加密；厂左0+098～厂左0+125段揭露出Fcf-1断层，断层面倾角15°，走向为NE5°，倾向NW，宽2～20cm，造成厂房右端墙顶拱岩石呈层状结构且张裂，裂隙面轻微蚀变，该段顶拱部位增设张拉力100KN的预应力树脂锚杆，锚杆之间增设横向和纵向的Φ16钢筋拱肋，并将顶拱及边墙超挖部位利用湿喷机喷C25混凝土喷并找平封闭。
3、永久性安全监测
主厂房顶拱设计共布设7个永久安全监测断面，其中3个主监测断面，4个辅助监测断面，合计187支监测仪器，其中多点位移计25套（100支）、锚杆应力计28套（84支）、孔隙水压力计3支。
主厂房第Ⅰ层Fcf-1断层出露段，在主厂房厂左0+107.5～厂左0+123.75段边顶拱及顶拱共布置一处临时收敛观测断面和三处锚杆应力计。洞内收敛观测主要包括顶拱垂直位移收敛观测及水平净空收敛观测，采用全站仪进行观测。
从监测成果分析来看，各测线均趋于稳定，量测值变化很小，测线位移收敛速率趋势均不明显，其值变化较小，这种波动属于正常情况，分析可能是由于施测过程中洞内温度、施工放炮、湿度及仪器最小量测范围影响所致，温度，湿度影响为主。
4、结束语
敦化抽水蓄能电站由于Fcf-1断层不良地质因素，致使主厂房开挖支护施工工期滞后，主厂房I层开挖质量及工期面临巨大考验。在对顶拱Fcf-1断层富足的加强支护后，通过监测数据统计和观察，岩石收敛变形已经很小，围岩稳定达到了预期理想的效果，奠定了后续施工的良好的基础。厂房Ⅰ层顶拱出现大跨度断层等不良地质段的开挖支护施工为今后罕见、复杂地质条件下的隧洞开挖总结积累了经验。
论文作者:王誉龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
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