杨房沟水电站地下主厂房施工期安全监测成果分析

(浙江华东工程安全技术有限公司，杭州，310014)

1 工程概况

杨房沟水电站总装机容量1500MW，地下厂房采用左岸首部开发方案，地下厂房部位的地面高程为2240m～2370m，上覆岩体厚度197m～328m，水平岩体厚度125m～320m，岩性为花岗闪长岩，岩体完整，岩质坚硬。厂区主要洞室主副厂房洞、主变洞、尾调室平行布置。

主副厂房洞纵轴线方向为N5°E，与引水隧洞高压管道轴线交角90°。主副厂房洞、主变洞、尾水调压室三大洞室平行布置，均采用圆拱直墙型断面，主副厂房洞与主变洞的净距为45.0m，主变洞与尾水调压室的净距为42.0m。主副厂房洞在平面布置上采用“一”字型布置，从左至右依次为副厂房、主厂房和安装场，洞室开挖尺寸为230m×30m(28m)×75.57m(长×宽×高)。主变洞布置在主副厂房洞下游，洞室开挖尺寸为156m×18m×22.3m(长×宽×高)。尾水调压室布置在主变洞下游，洞室开挖尺寸为166.1m×24m(22m)×61.75m(长×宽×高)。

2 监测布置

主厂房布置5个监测断面：厂左(右)0+000(1#机组)、厂右0+033(2#机组)、厂右0+066(3#机组)、厂右0+099(4#机组)、厂右0+145.0(安装场)。机组监测断面每个断面在顶拱布置3套多点位移计，上下游边墙不同高程各布置8套多点位移计，共计11套多点位移计；同时在1#、3#、4#机组断面各布置11组锚杆应力计、6台锚索测力计，在2#机组断面布置7组锚杆应力计、4台锚索测力计。安装场监测断面布置于进厂交通洞中心线，顶拱布置3套多点位移计，上下游边墙各布置1套多点位移计，共计5套多点位移计；同时布置5组锚杆应力计、2台锚索测力计。

根据现场围岩地质条件，在顶拱及边墙局部共增设了6套多点位移计、3组锚杆应力计、6台锚索测力计。典型机组监测断面见图1。

图1 厂左(右)0+000(1#机组)监测断面

3 施工期监测成果初步分析

3.1 施工简述

主副厂房洞开挖尺寸为230m×30m(28m)×75.57m(长×宽×高)，共分Ⅸ层开挖。主厂房第Ⅰ层采用先中导洞开挖，后两侧扩挖的方式；第Ⅱ～Ⅶ层均采用中部拉槽，两侧预留保护层的开挖方式；第Ⅷ～Ⅸ层(机窝)分导井、上游保护层、下游保护层、岩柱顶面保护层四序开挖，通过导井溜渣至基坑底部，并通过尾水扩散段出渣。具体开挖分层分区见图2。

3.2 主厂房施工期监测成果

3.2.1 围岩变形监测

至主厂房开挖结束，由监测成果可知：

(1)主厂房顶拱、上下游拱肩和岩台梁部位、上游边墙、下游边墙多点位移计累计变形在-3.41mm～69.12mm之间，54.69%以上围岩变形都小于20mm，大于50mm的占6.25%；

(2)顶拱围岩累计位移最大为13.35mm，位于厂左0+038m(设计增设)，该测点变形增量最

图2 主副厂房洞开挖分层示意

大发生于第III层开挖期间，增量为4.93mm；顶拱其它测点累计位移均在10mm以下；

(3)上游边墙围岩累计位移最大为47.33mm，位于厂左(右)0+000m断面上游2006m高程，该测点变形主要发生于第III层和第V层开挖期间，增量分别为15.49mm、14.84mm；下游边墙围岩累计位移最大为69.12mm，位于厂左(右)0+000m断面下游2006m高程，变形主要发生于第III层开挖期间，增量为41.07mm；

(4)从平面上看，边墙2006m～1994m高程累计变形明显大于其它部位，该部位的多点位移计在爆破开挖前通过排水廊道预埋，实现了爆破开挖全过程的变形量监测；

(5)从位移岩深度分布上看，厂右0+000m断面上游拱肩，主变位区在6m～15m之间，其它测点主变位区普遍在孔口～7m之间。典型多点位移计测点开挖期间时序过程线见图3～图5。

图3 多点位移计Mcf-0-038-1开挖期间测值过程线

图4 多点位移计Mcf-0+000-4开挖期间测值过程线

图5 多点位移计Mcf-0+000-5开挖期间测值过程线

3.2.2 锚杆应力监测

从监测成果可知，主厂房施工结束后，锚杆应力在100MPa以内的占总测点数的65.98%，锚杆应力在100MPa～200MPa之间的占总测点数的19.56%，锚杆应力在200MPa～400MPa之间的占总测点数的9.28%，锚杆应力大于400MPa的占总测点数的5.15%，总体上支护工作应力正常。锚杆应力最大测值为470.18MPa，发生在厂右0+145m断面顶拱，施工期间通过加强支护，以及在该部位附近补充安装锚杆应力计进行测值对比，该锚杆应力测值未出现继续增加现象，且与同部位补装的锚杆应力计测值变化基本同步，说明测值可信，支护措施可行。典型锚杆应力计测值变化过程线见图6。

图6 锚杆应力计Rcf-0+145-1测值过程线

3.2.3 锚索荷载监测

主厂房锚索测力计设计荷载均为2000kN，按照设计值的70%张拉锁定，实际锁定荷载介于1361.41kN～1481.91kN之间。从监测成果可知，主厂房母线洞洞口上部1997m高程的锚索荷载普遍较大，测值在1956.5kN～2234.6kN之间，为设计荷载的0.98倍～1.12倍；厂右0+033m断面上游边墙2011m高程锚索荷载为最大值2406.9kN，为设计荷载的1.20倍；其它部位锚索荷载测值介于1274.2kN～1850.8kN之间，总体上锚索有较大的安全裕度。

4 结语与建议

杨房沟水电站地下厂房下游侧边墙整体围岩变形量级和变形深度要高于上游侧，且部分洞段受不利地质条件影响，围岩变形问题相对突出，部分洞段表现出了“累计变形量偏大、受下部开挖响应敏感、收敛时间偏长”等特征。针对上述存在工程风险的典型洞段，及时开展了动态支护设计工作，通过合理调整开挖支护方案，要求现场进行精细化施工，密切关注围岩变形情况，并及时施作针对性补强加固措施，基本达到了预期加固效果。故在类似的洞室开挖一定要及时支护，还需要高度重视安全监测，出现异常情况及时反馈、分析，及时采取加固措施，以缩短边墙围岩应力调整周期，提高边墙的承载能力，确保工程安全。

厂房开挖支护完毕后的安全监测数据表明，各边墙部位监测变形基本收敛，包括下游侧边墙不良地质洞段、变形偏大洞段。综合安全监测及反馈分析成果来看，可以认为，在当前阶段厂房洞室群围岩开挖变形总体可控，针对不良地质洞段开展的动态设计工作(包括开挖方案和针对性补强支护)是合理可靠的，洞室围岩整体目前处于基本稳定状态。