1、引言

抽水蓄能电站在建设过程中，地下厂房区洞室规模巨大，主副厂房、主变洞、尾闸洞等大型洞室高度较高，引水隧洞、母线洞、尾水隧洞与其相交，且数量极多，形成大量隧洞进出交叉口，这些大型交叉口受力情况复杂，加之地质条件差异大、地应力高等不利因素，开挖后围岩松弛、坍塌等问题较为严重，交叉口往往超挖严重，成型极差，不利于地下厂房或尾调室等高边墙围岩稳定，且塌落位置需要用钢筋混凝土回填，施工难度大并造成资源浪费。

2、抽水蓄能电站交叉洞室施工工艺概述^[1]

在抽水蓄能电站地下厂房系统施工中，交叉洞口的开挖一般有两种方案，即“先墙后洞”和“先洞后墙”，“先墙后洞”就是在进行交叉洞口施工时先开挖地下厂房等大洞室，待交叉洞口出露后进行交叉洞室开挖，这类施工方法由于先要完成大洞室的开挖及支护后再施工，故需要的施工周期较长，可用于小型洞室或工期相对宽松的洞室开挖；“先墙后洞”是在交叉洞口施工时先施工交叉洞室，再进行大洞室边墙开挖施工的工艺，该工艺的优点是在进行大洞室顶部开挖时可同时进行下部交叉洞室施工，形成上下立体开挖施工，可较大程度的加快施工进度。

另外母线洞位于主副厂房与主变洞之间、岩壁吊车梁下部，若采用“先施工岩壁吊车梁，后开挖母线洞”的施工方式，在进行母线洞开挖时，不可避免会产生爆破振动及开挖完成后相贯区域应力应变持续调整，将对岩壁吊车梁的安全稳定产生相应的影响，“先洞后墙”的施工工艺对岩锚梁的保护也有重要的意义。

3、先洞后墙施工关键技术

“先洞后墙”施工工艺是一个关键的技术挑战，若要实现“先洞后墙”，就需要提前进行交叉洞室的施工，由于地下厂房系统底下洞室群错综复杂，洞室施工存在相互制约影响，以母线洞施工为例，母线洞位于主副厂房和主变洞之间，要提前进行母线洞施工，实现“先洞后墙”，减少对岩锚梁的爆破振动影响，就必须提前完成主变洞开挖施工，为母线洞施工提供相应工作面。^[2]

3.1 双幅开挖技术^[3]

双幅开挖技术是实现衢江抽水蓄能电站先洞后墙施工关键技术之一，该技术主要应用于主变洞的一层开挖过程中。在传统施工工艺中，主变洞大多采用中导洞+两侧边墙扩挖的方式进行，这种施工方法由于爆破次数较多，对现场施工干扰较大，影响施工效率；通过方案优化，将主变洞一层分为上下游两幅进行开挖，可以有效提高开挖施工进度，并为后续的母线洞施工创造基础条件。

主变洞一层上下游半幅分块开挖采用全断面爆破开挖，为了取得合理的爆破参数，保障开挖质量，选取掘进起始段（厂左0+008～厂左0+038）作为爆破试验段，按批准的爆破试验方案进行爆破参数验证，并根据试验情况调整爆破参数，获得合理的爆破参数。

主变洞一层开挖施工采用自制钻爆台车，YT-28手风钻钻孔，毫秒微差爆破，开挖永久边线采用光面爆破。钻孔自制钻爆台车分为上下游两个台车，均采用钢结构制作。

第一层顶拱开挖时为减少围岩松弛变形保证围岩稳定，顶拱开挖严格遵循“短进尺、少扰动、强支护、及时封闭、勤观测”的原则。

3.2 双层预裂技术

在传统施工过程中，主变洞第二、三层采用中部拉槽+预留保护层光面爆破施工工艺，该施工工艺工序较多，且钻孔质量靠施工人员控制，对边墙开挖质量控制难度较大。

主变洞第二、三层采用直立边墙“双层预裂”+梯段爆破施工工艺，第三层下部预留1.5m保护层，在上层开挖一定距离后，即可进行第二、三层的预裂孔钻设施工。预裂爆破采用QZJ-100E潜孔钻机钻孔，钻孔直径d=90mm，孔距为孔径的8~12倍，取预裂孔距80cm；在进行一层开挖时考虑钻机施工位置，对岩壁内侧超挖 5～8cm 控制，以便预裂钻机开孔，同时为保证钻孔精度，钻孔施工前沿边墙搭设钻孔样架，样架搭设完成经测量验收合格后方可进行预裂孔钻孔施工。

预裂孔装药结构为分段间隔不耦合装药，药卷直径Φ32mm，不耦合系数3.0，孔底一段装药的密度需加大2～3 倍，装药时采用3节Φ32mm药卷捆扎。间隔装药时将药卷及导爆索按设计间隔距离绑扎固定在竹片上，间隔距离为20cm～100cm，导爆索与药卷紧密结合，线装药密度600g/m。

3.3 技术超挖

技术超挖是指在工程施工过程中，通过对某个区域进行超出原设计尺寸的开挖，以创造更好的施工条件或提供必要的通道。在衢江抽水蓄能电站的母线洞开挖中，技术超挖为母线洞开挖提供了施工道路。通过对电缆廊道边墙合理的超挖设计，为母线洞的开挖提供足够的施工通道，确保施工人员和设备的顺利进出，为母线洞开挖创造了良好的施工环境，保证了母线洞施工的顺利进行，为实现“先洞后墙”的施工方式奠定了基础。

3.4 合理开挖分层

在抽水蓄能电站的地下洞室开挖施工过程中，洞室的合理开挖分层是非常重要的，一是要满足现场的施工要求，具备渣料运输、装卸设备的运行操作，二是要满足相关支护结构施工；三是要与现场施工通道条件相适应，根据通道条件，统筹考虑洞室开挖分层。

衢江抽水蓄能电站母线洞分两层进行开挖施工，上层开挖高度6.5m，下层2.5m，满足现场施工通道布置及设备操作要求；为减小母线洞爆破振动对主副厂房的影响，在母线洞与主副厂房交界位置设置1排环向预裂爆破孔，间距80cm,炮孔深度2.5m。

4、问题解决的经验和方法总结

在先洞后墙施工中，双层预裂技术和双幅开挖技术被应用于主变洞的开挖过程。双层预裂技术能够有效地提高开挖速度并确保施工质量，通过合理的预裂爆破参数，可以减少对边墙岩石的破碎程度，提高开挖质量。双幅开挖技术则能够进一步加快主变洞的开挖进度，为后续的母线洞的施工提供基础条件。

此外，技术超挖在先洞后墙施工中也起到了关键的作用。通过对电缆廊道的合理超挖，可以为母线洞的开挖提供施工道路，保证施工的顺利进行。技术超挖的精确控制和选择也是实现先洞后墙的重要考虑因素之一。

最后，母线洞的合理分层开挖也是先洞后墙施工的关键所在。通过分层开挖，可以保证施工进度的顺利进行，同时有效保证施工的质量和安全。

综上所述，衢江抽水蓄能电站实现先洞后墙施工是一个复杂而重要的工程技术问题。通过双层预裂技术、双幅开挖技术、技术超挖以及母线洞的合理分层开挖等关键技术的应用，较好的实现了“先洞后墙”的工艺目标，确保了电站的安全建设及施工质量。

5、开挖效果

在衢江抽水蓄能电站的实践中，双幅开挖技术、双层预裂技术得到了成功应用，并取得了显著的效果，它在提高主变洞开挖速度、降低施工难度、保证施工质量等方面都发挥了较好的作用，同时合理的技术超挖及开挖分层也使得母线洞顺利施工，继而实现了“先洞后墙”工艺效果。

参考文献：

[1] 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司. 一种先洞后墙式交叉洞口开挖支护施工方法:CN201910387118.7[P]. 2020-12-29.

[2] 王恒.浅谈杨房沟水电站三大洞室交叉部位开挖[J]. 华东科技（综合），2019(8):0206.

[3] 崔安哲. 不良地质条件下的主变洞顶层开挖措施研究[J]. 技术与市场,2021,28(1):73-75. DOI:10.3969/j.issn.1006-8554.2021.01.025.

作者简介：

周佩（1990.12－），男，汉族，甘肃张掖，工程师，学士学位，主要从事抽水蓄能电站技术管理工作，E-mail：297138930@qq.com，联系方式：18110856080。